CN107450080A - 基于视觉定位及激光测距的两车自动对接方法 - Google Patents

基于视觉定位及激光测距的两车自动对接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于视觉定位及激光测距的两车自动对接方法，涉及激光测距技术领域。本发明设计了一种两车相对位姿测量方法，实现两车位姿的精确测量，进而提出了一种两车自动对接方法，减少了对接人力物力，降低了对接难度，提高了对接效率和对接精度。采用该方法的自动对接精度能达到0.5mm以内。

Description

基于视觉定位及激光测距的两车自动对接方法
技术领域
本发明涉及激光测距技术领域，具体涉及一种基于视觉定位及激光测距的两车自动对接方法。
背景技术
两车自动对接的前提是得到两车的相对位姿，相对位姿越精确，对接效果越好。
目前，针对两车对接，常见的方法是通过手工或者手工辅助电动方法进行，但手动对接效率低、耗时长、对接精度差，浪费人力。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种两车自动对接方法，以减少对接人力物力，降低对接难度，提高对接效率和对接精度。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于视觉定位及激光测距的两车自动对接方法，包括以下步骤：
步骤1、将后车作为对接车，并在后车车体1上设置左右两个对接锁销2、上下左右四个激光测距传感器3和左右两个视觉定位传感器4；
步骤2、将前车作为基准车，并在前车车体6上设置与两个对接锁销2位置分别对应的两个对接锁孔7、左右两个传感器反射板8、左右两个定位二维码9；
步骤3、将前车调平到一定高度，断电停止，将后车开至前车一定距离，该距离根据四个激光测距传感器3的参数确定，待后车的两个视觉定位传感器4和四个激光测距传感器3均检测到有效数据，则通过后车自动对接控制算法控制后车移动直至对接锁销2完全插入对接锁孔7，实现自动对接；
所述后车自动对接控制算法具体为：根据左上、右上，左下、右下四个激光测距传感器3测得的距离值L1、L2、L3、L4，定位二维码9中心到左右两个视觉定位传感器4中心位置的纵向位置偏差h1、h2，定位二维码9中心到左右两个视觉定位传感器4中心位置的横向位置偏差s1、s2，两个激光测距传感器3的水平距离a，两个激光测距传感器3的垂直距离b，计算两车的六自由度相对姿态；
根据计算得到的两车的六自由度相对姿态，判断两车侧倾角偏差α是否调整到位，若是，则执行下一步判断，否则调整后车悬挂侧倾；
判断两车俯仰角度偏差β是否调整到位，若是则执行下一步判断了，否则调整后车悬挂俯仰；
判断两车垂直位移偏差h是否调整到位，若是则执行下一步判断了，否则调整后车悬挂升降；
判断两车航向角度偏差θ是否调整到位，若是则进行下一步判断，否则调整后车的航向角；
判断两车左右位移偏差s是否调整到位，若是则进行下一步判断，否则调整后车的左右位移；
判断两车距离l是否调整到位，若是则进行下一步判断，否则调整后车靠近前车；
判断对接锁销2的接近开关是否捕获信号，若是则对接锁销2插入对接锁孔7，否则调整后车靠近前车。
优选地，所述两车的六自由度相对姿态由两车左右位移偏差s、两车垂直位移偏差h、两车侧倾角偏差α、两车接近位移l、两车俯仰角度偏差β、两车航向角度偏差θ表征，且：
(三)有益效果
本发明设计了一种两车相对位姿测量方法，实现两车位姿的精确测量，进而提出了一种两车自动对接方法，减少了对接人力物力，降低了对接难度，提高了对接效率和对接精度。采用该方法的自动对接精度能达到0.5mm以内。
附图说明
图1是本发明的方法主要流程图；
图2是本发明的方法中对接车元件设计结构图；
图3是本发明的方法中基准车元件设计结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1至图3所示，本发明提供了一种基于视觉定位及激光测距的两车自动对接方法，包括以下步骤：
步骤1、将后车作为对接车，并在后车车体1上设置左右两个对接锁销2、上下左右四个激光测距传感器3和左右两个视觉定位传感器4；通过选用不同精度的传感器，测得的两车位姿精度可达0.2mm以内。左边两个激光测距传感器3安装在左边对接锁销2外侧，右边两个激光测距传感器3安装在右边对接锁销2外侧，左边视觉定位传感器4安装在左边对接锁销2外侧，右边视觉定位传感器4安装在右边对接锁销2外侧。
步骤2、将前车作为基准车，并在前车车体6上设置与两个对接锁销2位置分别对应的两个对接锁孔7、左右两个传感器反射板8、左右两个定位二维码9；
步骤3、将前车调平到一定高度，断电停止，将后车开至前车一定距离，该距离根据四个激光测距传感器3的参数确定，待后车的两个视觉定位传感器4和四个激光测距传感器3均检测到有效数据，则通过后车自动对接控制算法控制后车移动直至对接锁销2完全插入对接锁孔7，实现自动对接；
所述后车自动对接控制算法具体为：根据左上、右上，左下、右下四个激光测距传感器3测得的距离值L1、L2、L3、L4，定位二维码9中心到左右两个视觉定位传感器4中心位置的纵向位置偏差h1、h2，定位二维码9中心到左右两个视觉定位传感器4中心位置的横向位置偏差s1、s2，两个激光测距传感器3的水平距离a，两个激光测距传感器3的垂直距离b，计算两车的六自由度相对姿态；
根据计算得到的两车的六自由度相对姿态，判断两车侧倾角偏差α是否调整到位，若是，则执行下一步判断，否则调整后车悬挂侧倾；
判断两车俯仰角度偏差β是否调整到位，若是则执行下一步判断了，否则调整后车悬挂俯仰；
判断两车垂直位移偏差h是否调整到位，若是则执行下一步判断了，否则调整后车悬挂升降；
判断两车航向角度偏差θ是否调整到位，若是则进行下一步判断，否则调整后车的航向角；
判断两车左右位移偏差s是否调整到位，若是则进行下一步判断，否则调整后车的左右位移；
判断两车距离l是否调整到位，若是则进行下一步判断，否则调整后车靠近前车；
判断对接锁销2的接近开关是否捕获信号，若是则对接锁销2插入对接锁孔7，否则调整后车靠近前车。其中，接近开关安装在对接锁销2上。
所述两车的六自由度相对姿态由两车左右位移偏差s、两车垂直位移偏差h、两车侧倾角偏差α、两车接近位移l、两车俯仰角度偏差β、两车航向角度偏差θ表征，可计算得到的结果用向量表示为：
可以看出，本发明减少了对接人力物力，降低了对接难度，提高了对接效率和对接精度。采用该方法的自动对接精度能达到0.5mm以内。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于视觉定位及激光测距的两车自动对接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将后车作为对接车，并在后车车体(1)上设置左右两个对接锁销(2)、上下左右四个激光测距传感器(3)和左右两个视觉定位传感器(4)；
步骤2、将前车作为基准车，并在前车车体(6)上设置与两个对接锁销(2)位置分别对应的两个对接锁孔(7)、左右两个传感器反射板(8)、左右两个定位二维码(9)；
步骤3、将前车调平到一定高度，断电停止，将后车开至前车一定距离，该距离根据四个激光测距传感器(3)的参数确定，待后车的两个视觉定位传感器(4)和四个激光测距传感器(3)均检测到有效数据，则通过后车自动对接控制算法控制后车移动直至对接锁销(2)完全插入对接锁孔(7)，实现自动对接；
所述后车自动对接控制算法具体为：根据左上、右上，左下、右下四个激光测距传感器(3)测得的距离值L1、L2、L3、L4，定位二维码(9)中心到左右两个视觉定位传感器(4)中心位置的纵向位置偏差h1、h2，定位二维码(9)中心到左右两个视觉定位传感器(4)中心位置的横向位置偏差s1、s2，两个激光测距传感器(3)的水平距离a，两个激光测距传感器(3)的垂直距离b，计算两车的六自由度相对姿态；
根据计算得到的两车的六自由度相对姿态，判断两车侧倾角偏差α是否调整到位，若是，则执行下一步判断，否则调整后车悬挂侧倾；
判断两车俯仰角度偏差β是否调整到位，若是则执行下一步判断了，否则调整后车悬挂俯仰；
判断两车垂直位移偏差h是否调整到位，若是则执行下一步判断了，否则调整后车悬挂升降；
判断两车航向角度偏差θ是否调整到位，若是则进行下一步判断，否则调整后车的航向角；
判断两车左右位移偏差s是否调整到位，若是则进行下一步判断，否则调整后车的左右位移；
判断两车距离(l)是否调整到位，若是则进行下一步判断，否则调整后车靠近前车；
判断对接锁销(2)的接近开关是否捕获信号，若是则对接锁销(2)插入对接锁孔(7)，否则调整后车靠近前车。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两车的六自由度相对姿态由两车左右位移偏差s、两车垂直位移偏差h、两车侧倾角偏差α、两车接近位移l、两车俯仰角度偏差β、两车航向角度偏差θ表征，且：
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3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，左边两个激光测距传感器(3)安装在左边对接锁销(2)外侧，右边两个激光测距传感器(3)安装在右边对接锁销(2)外侧。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，左边视觉定位传感器(4)安装在左边对接锁销(2)外侧，右边视觉定位传感器(4)安装在右边对接锁销(2)外侧。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述接近开关安装在对接锁销(2)上。
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