CN108801653B - 搬运小车的测评方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种搬运小车的测评工具和搬运小车的测评方法，涉及仓储用自主移动小车技术领域。搬运小车的测评工具包括激光雷达、三脚架、摄像机构和激光反射板；三脚架的一端与搬运小车连接，三脚架的另一端上设有平台，激光雷达设在平台的上方，摄像机构设在平台的下方，激光反射板连接在室内的四周墙壁上，激光雷达用于发射并接收激光反射板反射的激光束，以测得搬运小车在坐标系中的坐标，摄像机构用于测得搬运小车前进路线上靠近搬运小车的二维码与搬运小车的相对坐标。解决了现有技术中，采用激光跟踪仪测定搬运小车的参数成本高的技术问题。本发明的激光雷达和摄像机构能够实现对搬运小车的参数与二维码标定的测试，结构简单。

Description

搬运小车的测评方法

技术领域

本发明涉及仓储用自主移动小车技术领域，尤其是涉及一种搬运小车的测评方法。

背景技术

现代科技的飞速发展为自动导引运输车(AGV)的研究与应用提供了更大的平台与空间，其已被广泛应用于柔性加工系统、柔性装配系统和仓储物流等先进领域，以实现物流系统中物料的自动运输。对于室内搬运机器人而言，搬运小车性能参数的检测和地面二维码图标的标定是两项非常重要的工作，直接影响到整个系统的性能。因此，提高搬运小车性能检测和室内二维码的标定水平对于正确应用和科学管理AGV具有积极的意义。

目前，对于搬运小车性能参数的检测以及对室内二维码的标定主要借助于激光跟踪仪的使用，利用激光跟踪仪实现对搬运小车性能参数的检测，同时实现对搬运小车从一个二维码移动到另一个二维码，测定另一个二维码与搬运小车的理论前进方向的偏差，实现对搬运小车的二维码的标定，为AGV的使用提供了方便。

但是由于激光跟踪仪的成本高，使用精度高，造成了资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种搬运小车的测评工具，以解决现有技术中存在的，采用激光跟踪仪测定搬运小车的运动参数及标定室内的二维码成本高，使用精度高，造成资源浪费的技术问题。

本发明还提供了一种搬运小车的测评方法，以解决现有技术中存在的，采用激光跟踪仪测定搬运小车的运动参数及标定室内的二维码成本高，使用精度高，造成资源浪费的技术问题。

本发明提供的一种搬运小车的测评工具，包括激光雷达、三脚架、摄像机构和激光反射板；

所述三脚架的一端与搬运小车连接，所述三脚架的另一端上设有平台，所述激光雷达设在平台的上方，所述摄像机构设在平台的下方，所述激光反射板连接在室内的四周墙壁上，所述激光雷达用于发射并接收激光反射板反射的激光束，以测得搬运小车在坐标系中的坐标，所述摄像机构用于测得搬运小车前进路线上靠近搬运小车的二维码与搬运小车的相对坐标。

进一步的，所述激光雷达在竖直方向上的中心线与摄像机构在竖直方向上的中心线共线设置。

进一步的，所述三脚架上设有调节摄像机构镜头方向的旋钮，以使摄像机构的镜头与二维码所在地面平行。

本发明还提供了一种搬运小车的测评方法，包括如上所述的搬运小车的测评工具，所述搬运小车的测评方法步骤如下：

S1.设置搬运小车在第一个二维码的正上方，设置搬运小车的测评工具在搬运小车的正上方；

S2.调整摄像机构朝向搬运小车的理论的前进方向；

S3.得出搬运小车的理论的前进方向在坐标系中的坐标(x_o，y_o)；

S4.计算出第二个二维码在坐标系中的坐标(x_w，y_w)；

S5.计算出第二个二维码与搬运小车理论的前进方向的位置偏差(Δx，Δy)，其中Δx＝x_w-x_o，Δy＝y_w-y_o。

进一步的，步骤S4包括如下步骤：

S41.测得第二个二维码的中心位置相对于摄像机构中心的理论前进方向和垂直方向的差值(Δx_R,Δy_R)；

S42.测得摄像机构中心位置(x_OR，y_OR)；

S43.计算出第二个二维码在坐标系上的坐标(x_W，y_W)，其中x_W＝x_OR-Δx_R，y_W＝y_OR-Δy_R；

S44.分别测量三次，求平均值，得到第二个二维码在坐标系上的坐标(x_W，y_W)。

进一步的，步骤S41包括如下步骤：

S411.摄像机构拍摄第二个二维码，并识别第二个二维码的四条边框；

S412.根据第二个二维码的边框的位置得出第二个二维码的实际朝向，与搬运小车理论前进方向的夹角α；

S413.根据第二个二维码的边框的位置得出第二个二维码的中心位置相对于摄像机构中心的理论前进方向和垂直方向的差值(Δx_R,Δy_R)。

本发明还提供了一种搬运小车的测评方法，包括如上所述的搬运小车的测评工具，所述搬运小车的测评方法步骤如下：

S＇1.搬运小车空载/负载从第一个二维码运动至终端二维码，激光雷达记录全部过程；

S＇2.根据激光雷达测量的记录绘制运行方向上的时间T₁与搬运小车速度的波动曲线Q_yl；

S＇3.滤波处理得到速度曲线Q_y2；

S＇4.取速度曲线Q_y2的速度稳定段(t₁～t₂)计算平均速度，得出空载时额定速度v_nn/负载时额定速度v_ln，得出加速点t₁和减速点t₂；

S＇5.得出启动加速时间t_b和停止加速时间t_e，其中t_b＝t₁-t₀，t_e＝t₃-t₂。

进一步的，步骤S＇1包括如下步骤：

S＇11.根据激光雷达测量的记录绘制垂直方向上的时间T₂与搬运小车速度的波动曲线Q_x；

S＇12.采用公式

得出搬运小车在垂直方向上的空载时的行驶精度L_np/负载时的行驶精度L_lp。

本发明还提供了一种搬运小车的测评方法，包括如上所述的搬运小车的测评工具，所述搬运小车的测评方法步骤如下：

S＇＇1.搬运小车空载/负载从第一个二维码运动至第三个二维码停止，激光雷达记录全部过程；

S＇＇2.重复S＇＇1步骤30次；

S＇＇3.根据激光雷达测量的记录绘制圆，得出半径最大的圆Q_xy3；

S＇＇4.得出搬运小车的重复停位精度空载时R_ns/负载时R_ls。

本发明还提供了一种搬运小车的测评方法，包括如上所述的搬运小车的测评工具，所述搬运小车的测评方法步骤如下：

S＇＇＇1.放置障碍物于第i个二维码处；

S＇＇＇2.搬运小车空载/负载从第一个二维码运动至第i个二维码停止，激光雷达记录全部过程；

S＇＇＇3.搬运障碍物至第i+1、i+2个二维码处，重复S＇＇＇2的步骤，激光雷达记录全部过程；

S＇＇＇4.根据激光雷达测量的记录绘制运行方向上的时间T₃与搬运小车速度的波动曲线Q_y4；

S＇＇＇5.滤波处理得到速度曲线Q_y5；

S＇＇＇6.得到减速点t₄和速度为0的点t₅；

S＇＇＇7.采用公式

得出搬运小车的安全制动距离空载时L_ns，负载时L_ls。

本发明提供的搬运小车的测评工具，所述三脚架的底端与搬运小车连接，所述三脚架的上端上设有平台，所述激光雷达设在平台的上方，所述摄像机构连接在平台的下方，所述激光反射板连接在室内的四周墙壁上，所述激光雷达用于发射激光并接收激光反射板反射的激光束，方便测得搬运小车在坐标系中的坐标，实现对搬运小车位置的标定；所述摄像机构用于测得搬运小车所处的位置与其靠近的二维码之间的相对坐标，通过测定的搬运小车与其靠近的二维码之间的相对坐标及搬运小车在坐标系中的坐标，实现对搬运小车的室内的二维码的标定，本发明的结构简单，方便使用。

本发明提供的搬运小车的测评方法，设置搬运小车在第一个二维码的正上方，设置搬运小车的测评工具在搬运小车的正上方；调整摄像机构朝向搬运小车的理论的前进方向，方便测定搬运小车的理论的前进方向在坐标系中的坐标(x_o，y_o)，计算出第二个二维码在坐标系中的坐标(x_w，y_w)，根据公式Δx＝x_w-x_o，Δy＝y_w-y_o，计算出第二个二维码与搬运小车理论的前进方向的位置偏差(Δx，Δy)，实现对搬运小车的室内的二维码的标定。

本发明提供的搬运小车的测评方法，搬运小车空载/负载从第一个二维码运动至终端二维码，激光雷达记录全部过程；根据激光雷达测量的记录绘制运行方向上的时间T₁与搬运小车速度的波动曲线Q_yl；滤波处理得到速度曲线Q_y2；取速度曲线Q_y2的速度稳定段(t₁～t₂)计算平均速度，得出空载时额定速度v_nn/负载时额定速度v_ln，得出加速点t₁和减速点t₂；得出启动加速时间t_b和停止加速时间t_e，其中t_b＝t₁-t₀，t_e＝t₃-t₂，测定搬运小车的额定速度和启停加速时间。

本发明提供的搬运小车的测评方法，搬运小车空载/负载从第一个二维码运动至第三个二维码停止，激光雷达记录全部过程；重复上述步骤30次；根据激光雷达测量的记录绘制圆，得出半径最大的圆Q_xy3；得出搬运小车的重复停位精度空载时R_ns/负载时R_ls，测定搬运小车的重复停位精度。

本发明提供的搬运小车的测评方法，放置障碍物于第i个二维码处；搬运小车空载/负载从第一个二维码运动至第i个二维码停止，激光雷达记录全部过程，搬运障碍物至第i+1、i+2个二维码处，重复上述步骤，激光雷达记录全部过程，最终得出搬运小车的安全制动距离，测定搬运小车的安全制动距离，实现对搬运小车的运行参数的测定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的搬运小车的测评工具的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的标定二维码的流程图；

图3为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的测定第二个二维码坐标的流程图；

图4为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的测定第二个二维码的中心位置与摄像机构之间差值的流程图；

图5为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的二维码标定的原理图；

图6为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的测定额定速度和启停加速时间的流程图；

图7为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的额定速度和启停加速时间的原理图；

图8为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的测定行驶精度的流程图；

图9为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的行驶精度计算的原理图；

图10为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的测定重复停位精度的流程图；

图11为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的测定重复停位精度的原理图；

图12为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的测定安全制动距离的流程图；

图13为本发明实施例提供的搬运小车的测评方法的测定安全制动距离的原理图。

图标：100-激光雷达；200-三脚架；300-摄像机构；400-激光反射板；201-旋钮。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种搬运小车的测评工具，所述搬运小车的测评工具包括激光雷达100、三脚架200、摄像机构300和激光反射板400；所述三脚架200的一端与搬运小车连接，所述三脚架200的另一端上设有平台，所述激光雷达100设在平台的上方，所述摄像机构300设在平台的下方，所述激光反射板400连接在室内的四周墙壁上，所述激光雷达100用于发射并接收激光反射板400反射的激光束，以测得搬运小车在坐标系中的坐标，所述摄像机构300用于测得搬运小车前进路线上靠近搬运小车的二维码与搬运小车的相对坐标。

如图1所示，所述摄像机构300为工业相机，所述三脚架200的底端与搬运小车连接，所述三脚架200的上端上设有平台，所述激光雷达100设在平台的上方，所述摄像机构300连接在平台的下方，所述激光反射板400连接在室内的四周墙壁上，所述激光雷达100用于发射激光并接收激光反射板400反射的激光束，所述摄像机构300用于测得搬运小车所处的位置与其靠近的二维码之间的相对坐标，通过测定的搬运小车与其靠近的二维码之间的相对坐标及搬运小车在坐标系中的坐标，实现对搬运小车的室内的二维码的标定，本发明的结构简单，方便使用。

进一步地，所述激光雷达100在竖直方向上的中心线与摄像机构300在竖直方向上的中心线共线设置。

如图1所示，激光雷达100在竖直方向的中心线与摄像机构300在竖直方向上的中心线共线，使得激光雷达100与摄像机构300所检测的搬运小车的数据的计算的简便性。

进一步地，所述三脚架200上设有调节摄像机构300镜头方向的旋钮201，以使摄像机构300的镜头与二维码所在地面平行。

如图1所示，工业相机的镜头与二维码所在的地面平行，使得工业相机所记录的二维码的位置准确，减小由于位置的偏移所造成的误差。

如图2和图5所示，本发明还提供了一种搬运小车的测评方法，所述搬运小车的测评方法包括上述的搬运小车的测评工具，在使用搬运小车的测评工具时，首先，设置搬运小车在第一个二维码的正上方，设置搬运小车的测评工具在搬运小车的正上方，调整摄像机构300朝向正对搬运小车的理论的前进方向，通过摄像机构300的拍摄得出搬运小车的理论的前进方向在坐标系中的坐标(x_o，y_o)，之后，计算出第二个二维码在坐标系中的坐标(x_w，y_w)，利用公式Δx＝x_w-x_o，Δy＝y_w-y_o，计算出第二个二维码与搬运小车理论的前进方向的位置偏差(Δx，Δy)，实现对室内二维码的标定。

如图3所示，测定第二个二维码的坐标(x_w，y_w)时，首先，测得第二个二维码的中心位置相对于摄像机构300中心的理论前进方向和垂直方向的差值(Δx_R,Δy_R)，使用激光雷达100测得摄像机构300中心位置(x_OR，y_OR)，利用公式x_W＝x_OR-Δx_R，y_W＝y_OR-Δy_R，计算出第二个二维码在坐标系上的坐标(x_W，y_W)，分别测量三次，求平均值，得到准确的第二个二维码在坐标系上的坐标(x_W，y_W)。

如图4所示，再测定第二个二维码的中心位置相对于摄像机构300中心的理论前进方向和垂直方向的差值时，首先，摄像机构300拍摄第二个二维码，并识别第二个二维码的四条边框；之后，根据第二个二维码的边框的位置得出第二个二维码的实际朝向，即，与搬运小车理论前进方向的夹角α；根据第二个二维码的边框的位置得出第二个二维码的中心位置相对于摄像机构300中心的理论前进方向和垂直方向的差值(Δx_R,Δy_R)，实现对二维码标定的全过程。

如图6和图7所示，本发明还提供了一种搬运小车的测评方法，测定搬运小车的额定速度和启停加速时间，首先，调整激光雷达100处于工作状态，将搬运小车空载从第一个二维码出发，加速到额定速度运行后，到终端二维码停止，激光雷达100记录全部过程，运行三次，并记录；根据激光雷达100测量的记录绘制运行方向(Y方向)上的时间T₁与搬运小车的速度波动曲线Q_yl；滤波处理得到速度曲线Q_y2；取速度曲线Q_y2的速度稳定段(t₁～t₂)计算平均速度，得出空载时额定速度v_nn同时，得出加速点t₁和减速点t₂，根据t_b＝t₁-t₀，t_e＝t₃-t₂，得出启动加速时间t_b和停止加速时间t_e。搬运小车处于额定负载时，按照空载状态的测试过程进行，运行三次，并记录处理，得到负载时的额定速度v_ln。

如图8和图9所示，测定搬运小车的行驶精度时，根据激光雷达100测量的记录绘制垂直方向(X方向)上的时间T₂与搬运小车速度的波动曲线Q_x；采用公式

得出搬运小车在垂直方向上的空载时的行驶精度L_np，搬运小车负载的行驶精度的测定与空载时的测试过程相同，得到负载时的行驶精度L_lp；为了简便，可选取搬运机器人在运行垂直方向上(X方向)的最大偏移量作为其行驶精度,空载时为L_np，负载时为L_lp。

如图10和图11所示，本发明还提供了一种搬运小车的测评方法，测定搬运小车的重复停位精度，首先，调节激光雷达100处于工作状态，选取一个长边作为测试路径，将搬运小车空载从第一个二维码出发，前进运行至额定速度后，减速并停止到倒数第三个二维码处停止，记录下第一次前进过程；重复上述步骤30次；将各次所得停止坐标在同一图中标出，以理论位置为圆心O，依次将各数据点拟合成圆，得出半径最大的圆Q_xy3，该半径即为搬运小车的重复停位精度空载时R_ns；搬运小车处于额定负载状态，按照空载状态的测试过程进行并记录处理，从而得到负载时的额定速度负载时R_ls。

如图12和图13所示，本发明还提供了一种搬运小车的测评方法，测定搬运小车的安全制动距离，首先，调节激光雷达100，使其处于工作状态；取一个长边作为测试路径，放置障碍物于第i个二维码处；搬运小车空载从第一个二维码处出发，前进运行至额定速度后，于障碍物前开始减速，并停止，激光雷达100记录此运行过程；搬运障碍物至第i+1、i+2个二维码处，重复上述的步骤，激光雷达100记录全部过程；根据激光雷达100测量的记录绘制运行方向上的时间T₃与搬运小车速度的波动曲线Q_y4；时间序列和滤波处理得到平稳的速度曲线Q_y5，从速度曲线Qy5曲线可精确得得到减速点t₄和速度为0的点t₅；采用公式

得出搬运小车的安全制动距离空载时L_ns，搬运小车处于额定负载状态，按照空载状态的测试过程进行并记录处理，从而得到负载时的安全制动距离负载时L_ls，实现对搬运小车的参数与二维的标定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种搬运小车的测评方法，其特征在于，使用搬运小车的测评工具，

所述搬运小车的测评工具包括激光雷达、三脚架、摄像机构和激光反射板；

所述三脚架的一端与搬运小车连接，所述三脚架的另一端上设有平台，所述激光雷达设在平台的上方，所述摄像机构设在平台的下方，所述激光反射板连接在室内的四周墙壁上，所述激光雷达用于发射并接收激光反射板反射的激光束，以测得搬运小车在坐标系中的坐标，所述摄像机构用于测得搬运小车前进路线上靠近搬运小车的二维码与搬运小车的相对坐标；

所述搬运小车的测评方法步骤如下：

S1.设置搬运小车在第一个二维码的正上方，设置搬运小车的测评工具在搬运小车的正上方；

S2.调整摄像机构朝向搬运小车的理论的前进方向；

S3.得出搬运小车的理论的前进方向在坐标系中的坐标(x_o，y_o)；

S4.计算出第二个二维码在坐标系中的坐标(x_w，y_w)；

S5.计算出第二个二维码与搬运小车理论的前进方向的位置偏差(Δx，Δy)，其中Δx＝x_w-x_o，Δy＝y_w-y_o；

其中，所述步骤S4包括如下步骤：

S41.测得第二个二维码的中心位置相对于摄像机构中心的理论前进方向和垂直方向的差值(Δx_R,Δy_R)；

S42.测得摄像机构中心位置(x_OR，y_OR)；

S43.计算出第二个二维码在坐标系上的坐标(x_W，y_W)，其中x_W＝x_OR-Δx_R，y_W＝y_OR-Δy_R；

S44.分别测量三次，求平均值，得到第二个二维码在坐标系上的坐标(x_W，y_W)；

其中，所述步骤S41包括如下步骤：

S411.摄像机构拍摄第二个二维码，并识别第二个二维码的四条边框；

S412.根据第二个二维码的边框的位置得出第二个二维码的实际朝向，与搬运小车理论前进方向的夹角α；

S413.根据第二个二维码的边框的位置得出第二个二维码的中心位置相对于摄像机构中心的理论前进方向和垂直方向的差值(Δx_R,Δy_R)。

2.根据权利要求1所述的搬运小车的测评方法，其特征在于，所述激光雷达在竖直方向上的中心线与摄像机构在竖直方向上的中心线共线设置。

3.根据权利要求2所述的搬运小车的测评方法，其特征在于，所述三脚架上设有调节摄像机构镜头方向的旋钮，以使摄像机构的镜头与二维码所在地面平行。

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