CN109186456B - 基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统 - Google Patents

基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统，包括机器视觉系统终端与充电板定位架，所述机器视觉系统终端包括充电板照明装置、摄像镜头、充电板相机、图像采集卡、视觉处理器，所述充电板定位架包括水平设置的第一支板与第二支板，且第一支板与第二支板之间通过调距装置连接，所述第一支板与第二支板之间固定连接有两个对称设置的伸缩套杆，且两个伸缩套杆分别位于调距装置的两侧，所述第一支板远离第二支板的一侧侧壁固定连接有两个对称设置的光源放置台，所述第一支板为中空结构。本发明能够准确的对充电孔进行检测定位，解决了智能充电方式中的技术难点。

Description

基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统
技术领域
本发明涉及机器视觉系统技术领域，尤其涉及基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统。
背景技术
机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作，新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车；
相较于传统的人工充电方式，新能源汽车需要使用更加智能的充电方式来节约人力及时间，实现智能充电的关键技术点在于如何对充电板本体上的充电孔进行检测定位，为此我们提出基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统，包括机器视觉系统终端与充电板定位架，所述机器视觉系统终端包括充电板照明装置、摄像镜头、充电板相机、图像采集卡、视觉处理器，所述充电板定位架包括水平设置的第一支板与第二支板，且第一支板与第二支板之间通过调距装置连接，所述第一支板与第二支板之间固定连接有两个对称设置的伸缩套杆，且两个伸缩套杆分别位于调距装置的两侧，所述第一支板远离第二支板的一侧侧壁固定连接有两个对称设置的光源放置台，所述第一支板为中空结构，且第一支板内转动连接有水平设置的第一螺纹杆，所述第一螺纹杆的一端与第一支板的内壁转动连接，且第一螺纹杆的另一端贯穿第一支板的侧壁设置，所述第一螺纹杆上套设有两个对称设置的螺母，两个所述螺母上均固定连接有竖直设置的夹板，所述第一支板的上侧侧壁设有与夹板匹配设置的条形开口，且两个夹板远离螺母的一端均贯穿条形开口设置，所述第二支板上设有两个对称设置的锁紧螺钉，且两个锁紧螺钉分别位于两个伸缩套杆的两侧。
优选地，所述充电板照明装置包括背向照明装置、前向照明装置、结构光装置、频闪光装置。
优选地，所述摄像镜头包括焦距定位装置、充电孔距测量器、CCD充电孔扫描设备。
优选地，所述充电板相机包括隔行扫描相机与逐行扫描相机。
优选地，所述图像采集卡包括PCI充电孔捕获卡与多路开关。
优选地，所述视觉处理器包括开关式稳定电源、中央处理单元、储存器、输入单元及输出单元。
优选地，所述第一螺纹杆的外螺纹包括对称设置的第一外螺纹及第二外螺纹，所述第一外螺纹与第二外螺纹旋向相反设置，且两个螺母分别套设在第一外螺纹及第二外螺纹上，所述第一支板的侧壁上滑动连接有滑动锁块，且滑动锁块与第一螺纹杆匹配设置。
优选地，所述调距装置包括套筒，所述套筒为中空结构，且套筒内设有对称设置的第二螺纹杆与第三螺纹杆，所述第二螺纹杆与第三螺纹杆相对的一端均套设在套筒内部，所述第二螺纹杆与第三螺纹杆均与套筒螺纹连接，且第二螺纹杆与第三螺纹杆的外螺纹旋向相反设置，所述第二螺纹杆与第三螺纹杆相背的一端分别与第一支板及第二支板的侧壁转动连接。
优选地，两个所述光源放置台均包括竖直设置的安装板，且两个安装板均与第一支板固定连接，两个所述安装板相对的一侧侧壁均设有夹具，两个所述夹具均包括水平设置的第三支板与第四支板，两个所述第三支板均与安装板的侧壁固定连接，且两个第四支板均与安装板的侧壁滑动连接，两个所述第三支板均通过弹簧与第四支板固定连接。
优选地，两个所述伸缩套杆均包括第一伸缩杆与第二伸缩杆，两个所述第一伸缩杆均为中空结构，且两个第二伸缩杆分别插设在第一伸缩杆中，两个所述第一伸缩杆上均设有锁紧螺栓。
本发明中有益效果如下：
1、背向照明装置是将充电板本体放置在光源与摄像机之间，能获得高对比度的图像，前向照明装置是光源和摄像机位于充电板本体的同侧，这种方式便于安装，结构光照明装置是将光栅或线光源等投射到充电板本体上，根据它们产生的畸变，解调出充电板本体及充电孔的三维信息，频闪光照明装置是将高频率的光脉冲照射到充电板本体上，摄像机拍摄要求与光源同步；
2、转动第一螺纹杆能够带动两个螺母运动，从而使两个夹板配合将充电板本体夹紧，滑动锁块能够将第一螺纹杆锁紧，保证第一螺纹杆工作状态的稳定，便于充电板本体上的充电孔的定位；
3、转动套筒能够带动第二螺纹杆与第三螺纹杆在套筒内正转或反转，使第二螺纹杆与第三螺纹杆收入套筒中或伸出套筒，从而调节第一支板与第二支板之间的工作距离，调节第一支板的工作高度，第一伸缩杆与第二伸缩杆配合对第一支板进行辅助支撑，锁紧螺栓能够将第二伸缩杆锁紧，保证伸缩套杆工作高度的稳定。
附图说明
图1为本发明提出的基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统的结构示意图；
图2为本发明提出的基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统的充电板定位架的结构示意图；
图3为本发明提出的基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统的第一支板的俯视示意图；
图中：1第一支板、2第二支板、3伸缩套杆、4第一螺纹杆、5螺母、6夹板、7条形开口、8锁紧螺钉、9套筒、10第二螺纹杆、11第三螺纹杆、12滑动锁块、13安装板、14第三支板、15第四支板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-3，基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统，包括机器视觉系统终端与充电板定位架，机器视觉系统终端包括充电板照明装置、摄像镜头、充电板相机、图像采集卡、视觉处理器，充电板照明装置包括背向照明装置、前向照明装置、结构光装置、频闪光装置，背向照明装置是将充电板本体放置在光源与摄像镜头之间，能获得高对比度的图像，前向照明装置是光源和摄像镜头位于充电板本体的同侧，这种方式便于安装，结构光照明装置是将光栅或线光源等投射到充电板本体上，根据它们产生的畸变，解调出充电板本体及充电孔的三维信息，频闪光照明装置是将高频率的光脉冲照射到充电板本体上，摄像镜头拍摄要求与光源同步，在光源使用前需要对光源进行选型，一般使用对比度检测装置、亮度检测装置及鲁棒性检测装置，分别对光源的对比度、亮度及鲁棒性进行检测；
摄像镜头包括焦距定位装置、充电孔距测量器、CCD充电孔扫描设备，充电板相机包括隔行扫描相机与逐行扫描相机，根据充电孔的间距选择使用隔行扫描相机或逐行扫描相机，图像采集卡包括PCI充电孔捕获卡与多路开关，视觉处理器包括开关式稳定电源、中央处理单元、储存器、输入单元及输出单元，输入单元将信息输入储存器中，中央处理单元从储存器中提取信息进行处理，再经由输出单元输出；
充电板定位架包括水平设置的第一支板1与第二支板2，且第一支板1与第二支板2之间通过调距装置连接，第一支板1与第二支板2之间固定连接有两个对称设置的伸缩套杆3，且两个伸缩套杆3分别位于调距装置的两侧，第一支板1远离第二支板2的一侧侧壁固定连接有两个对称设置的光源放置台，第一支板1为中空结构，且第一支板1内转动连接有水平设置的第一螺纹杆4，第一螺纹杆4的一端与第一支板1的内壁转动连接，且第一螺纹杆4的另一端贯穿第一支板1的侧壁设置，第一螺纹杆4上套设有两个对称设置的螺母5，两个螺母5上均固定连接有竖直设置的夹板6，第一支板1的上侧侧壁设有与夹板6匹配设置的条形开口7，且两个夹板6远离螺母5的一端均贯穿条形开口7设置，第一螺纹杆4的外螺纹包括对称设置的第一外螺纹及第二外螺纹，第一外螺纹与第二外螺纹旋向相反设置，且两个螺母5分别套设在第一外螺纹及第二外螺纹上，第一支板1的侧壁上滑动连接有滑动锁块12，且滑动锁块12与第一螺纹杆4匹配设置，转动第一螺纹杆4能够带动两个螺母5运动，从而使两个夹板6配合将充电板本体夹紧，滑动锁块12能够将第一螺纹杆4锁紧，保证第一螺纹杆4工作状态的稳定，便于充电板本体上的充电孔的定位，第二支板2上设有两个对称设置的锁紧螺钉8，且两个锁紧螺钉8分别位于两个伸缩套杆3的两侧，锁紧螺钉8便于将第二支板2安装在水平面上；
调距装置包括套筒9，套筒9为中空结构，且套筒9内设有对称设置的第二螺纹杆10与第三螺纹杆11，第二螺纹杆10与第三螺纹杆11相对的一端均套设在套筒9内部，第二螺纹杆10与第三螺纹杆11均与套筒9螺纹连接，且第二螺纹杆10与第三螺纹杆11的外螺纹旋向相反设置，第二螺纹杆10与第三螺纹杆11相背的一端分别与第一支板1及第二支板2的侧壁转动连接，两个伸缩套杆3均包括第一伸缩杆与第二伸缩杆，两个第一伸缩杆均为中空结构，且两个第二伸缩杆分别插设在第一伸缩杆中，两个第一伸缩杆上均设有锁紧螺栓，转动套筒9能够带动第二螺纹杆10与第三螺纹杆11在套筒9内正转或反转，使第二螺纹杆10与第三螺纹杆11收入套筒9中或伸出套筒9，从而调节第一支板1与第二支板2之间的工作距离，调节第一支板1的工作高度，第一伸缩杆与第二伸缩杆配合对第一支板1进行辅助支撑，锁紧螺栓能够将第二伸缩杆锁紧，保证伸缩套杆3工作高度的稳定；
两个光源放置台均包括竖直设置的安装板13，且两个安装板13均与第一支板1固定连接，两个安装板13相对的一侧侧壁均设有夹具，两个夹具均包括水平设置的第三支板14与第四支板15，两个第三支板14均与安装板13的侧壁固定连接，且两个第四支板15均与安装板13的侧壁滑动连接，两个第三支板14均通过弹簧与第四支板15固定连接，第三支板14与第四支板15在弹簧的辅助下将充电板照明装置固定。
本发明中，当需要对电动车辆的充电孔进行检测定位时，将充电板本体放置在第一支板1上，转动第一螺纹杆4能够带动两个螺母5运动，从而使两个夹板6配合将充电板本体夹紧，滑动锁块12能够将第一螺纹杆4锁紧，保证第一螺纹杆4工作状态的稳定，便于充电板本体上的充电孔的定位，转动套筒9能够带动第二螺纹杆10与第三螺纹杆11在套筒9内正转或反转，使第二螺纹杆10与第三螺纹杆11收入套筒9中或伸出套筒9，从而调节第一支板1与第二支板2之间的工作距离，从而根据使用需要调节第一支板1的工作高度；
充电板本体固定完成后，根据使用需要选择充电板照明装置，将充电板照明装置放置在第三支板14与第四支板15之间，第三支板14与第四支板15在弹簧的辅助下将充电板照明装置固定，再使用对比度检测装置、亮度检测装置及鲁棒性检测装置对光源进行检测，将摄像镜头安装在充电板相机上，充电板相机对充电板本体及充电孔进行拍照扫描，在将采集到的信息输入图像采集卡，PCI充电孔捕获卡对充电孔进行定位分析，分析完成后将信息输送至输入单元，输入单元将信息输入储存器中，中央处理单元从储存器中提取信息进行处理，再经由输出单元输出即可。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统，包括机器视觉系统终端与充电板定位架，其特征在于，所述机器视觉系统终端包括充电板照明装置、摄像镜头、充电板相机、图像采集卡、视觉处理器；所述充电板照明装置包括背向照明装置、前向照明装置、结构光装置以及频闪光装置，充电板本体放置在所述背向照明装置的光源与摄像镜头之间，以获得高对比度的图像，所述前向照明装置的光源和摄像镜头位于充电板本体的同侧，结构光照明装置将光栅或线光源投射到充电板本体上，解调出充电板本体及充电孔的三维信息，频闪光照明装置将高频率的光脉冲照射到充电板本体上，并使用对比度检测装置、亮度检测装置及鲁棒性检测装置分别对光源的对比度、亮度及鲁棒性进行检测；
所述充电板定位架包括水平设置的第一支板(1)与第二支板(2)，且第一支板(1)与第二支板(2)之间通过调距装置连接，所述第一支板(1)与第二支板(2)之间固定连接有两个对称设置的伸缩套杆(3)，且两个伸缩套杆(3)分别位于调距装置的两侧，所述第一支板(1)远离第二支板(2)的一侧侧壁固定连接有两个对称设置的光源放置台，所述第一支板(1)为中空结构，且第一支板(1)内转动连接有水平设置的第一螺纹杆(4)，所述第一螺纹杆(4)的一端与第一支板(1)的内壁转动连接，且第一螺纹杆(4)的另一端贯穿第一支板(1)的侧壁设置，所述第一螺纹杆(4)上套设有两个对称设置的螺母(5)，两个所述螺母(5)上均固定连接有竖直设置的夹板(6)，所述第一支板(1)的上侧侧壁设有与夹板(6)匹配设置的条形开口(7)，且两个夹板(6)远离螺母(5)的一端均贯穿条形开口(7)设置，所述第二支板(2)上设有两个对称设置的锁紧螺钉(8)，且两个锁紧螺钉(8)分别位于两个伸缩套杆(3)的两侧；所述第一螺纹杆(4)的外螺纹包括对称设置的第一外螺纹及第二外螺纹，所述第一外螺纹与第二外螺纹旋向相反设置，且两个螺母(5)分别套设在第一外螺纹及第二外螺纹上，所述第一支板(1)的侧壁上滑动连接有滑动锁块(12)，且滑动锁块(12)与第一螺纹杆(4)匹配设置；所述调距装置包括套筒(9)，所述套筒(9)为中空结构，且套筒(9)内设有对称设置的第二螺纹杆(10)与第三螺纹杆(11)，所述第二螺纹杆(10)与第三螺纹杆(11)相对的一端均套设在套筒(9)内部，所述第二螺纹杆(10)与第三螺纹杆(11)均与套筒(9)螺纹连接，且第二螺纹杆(10)与第三螺纹杆(11)的外螺纹旋向相反设置，所述第二螺纹杆(10)与第三螺纹杆(11)相背的一端分别与第一支板(1)及第二支板(2)的侧壁转动连接；两个所述光源放置台均包括竖直设置的安装板(13)，且两个安装板(13)均与第一支板(1)固定连接，两个所述安装板(13)相对的一侧侧壁均设有夹具，两个所述夹具均包括水平设置的第三支板(14)与第四支板(15)，两个所述第三支板(14)均与安装板(13)的侧壁固定连接，且两个第四支板(15)均与安装板(13)的侧壁滑动连接，两个所述第三支板(14)均通过弹簧与第四支板(15)固定连接；两个所述伸缩套杆(3)均包括第一伸缩杆与第二伸缩杆，两个所述第一伸缩杆均为中空结构，且两个第二伸缩杆分别插设在第一伸缩杆中，两个所述第一伸缩杆上均设有锁紧螺栓；
当需要对电动车辆的充电孔进行检测定位时，将充电板本体放置在第一支板(1)上，转动第一螺纹杆(4)带动两个螺母(5)运动，从而使两个夹板(6)配合将充电板本体夹紧，滑动锁块(12)能够将第一螺纹杆(4)锁紧，保证第一螺纹杆(4)工作状态的稳定，便于充电板本体上的充电孔的定位，转动套筒(9)带动第二螺纹杆(10)与第三螺纹杆(11)在套筒(9)内正转或反转，使第二螺纹杆(10)与第三螺纹杆(11)收入套筒(9)中或伸出套筒(9)，从而调节第一支板(1)与第二支板(2)之间的工作距离，从而根据使用需要调节第一支板(1)的工作高度；
充电板本体固定完成后，根据使用需要选择充电板照明装置，将充电板照明装置放置在第三支板(14)与第四支板(15)之间，第三支板(14)与第四支板(15)在弹簧的辅助下将充电板照明装置固定，再使用对比度检测装置、亮度检测装置及鲁棒性检测装置对光源进行检测，将摄像镜头安装在充电板相机上，充电板相机对充电板本体及充电孔进行拍照扫描，在将采集到的信息输入图像采集卡，PCI充电孔捕获卡对充电孔进行定位分析，分析完成后将信息输送至输入单元，输入单元将信息输入储存器中，中央处理单元从储存器中提取信息进行处理，再经由输出单元输出即可。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统，其特征在于，所述摄像镜头包括焦距定位装置、充电孔距测量器、CCD充电孔扫描设备。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统，其特征在于，所述充电板相机包括隔行扫描相机与逐行扫描相机。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统，其特征在于，所述图像采集卡包括PCI充电孔捕获卡与多路开关。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的新能源电动车辆充电孔检测与定位系统，其特征在于，所述视觉处理器包括开关式稳定电源、中央处理单元、储存器、输入单元及输出单元。
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