CN109188449B - 充电口位置的定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电口位置的定位方法及定位系统，所述定位方法包括：S1、提供呈圆形的充电口，所述充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差；S2、通过激光测距模块沿直线扫描，测量直线上存在高度差的临界点，该临界点即为充电口轮廓上的点；S3、根据充电口轮廓上的多个点及充电口的半径r，得到充电口的位置信息。本发明通过激光测距能够测量充电口外部轮廓高度差的临界点，通过临界点能够实现充电口位置的定位，定位系统结构简单，定位方法简便，能够广泛应用于电动汽车的自动充电装置中。

Description

充电口位置的定位方法及系统

技术领域

本发明涉及电动充电设备(电动汽车等)技术领域，特别是涉及一种充电口位置的定位方法及系统。

背景技术

伴随着电动汽车快速发展，电动汽车正快速普及，电动汽车快速充电成为汽车工业和能源产业发展的重点。随着自动泊车技术的成熟，可自主泊车的电动汽车已经开始应用，对自动快速充电装置的需求越来越迫切。

现有技术中的充电枪头需手动插入充电口中进行充电作业，充电口的位置需充电人员观察确定，因无法自动确定充电口的位置，无法实现电动汽车的自动充电。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种充电口位置的定位方法及系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种充电口位置的定位方法及系统，以实现充电口位置的自动定位。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种充电口位置的定位方法，所述定位方法包括：

S1、提供呈圆形的充电口，所述充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差；

S2、通过激光测距沿直线扫描，测量直线上存在高度差的临界点，该临界点即为充电口轮廓上的点；

S3、根据充电口轮廓上的多个点及充电口的半径r，得到充电口的位置信息。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中充电口的位置信息包括充电口圆心沿水平方向和竖直方向的坐标信息。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中沿直线扫描至少扫描两次，测量得到的临界点至少为2个。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中沿直线扫描包括沿水平线扫描和/或沿竖直线扫描。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2具体为：

通过激光测距沿水平线扫描，测量水平直线上存在高度差的第一临界点；

通过激光测距沿第一临界点中间位置的竖直线扫描，测量竖直直线上存在高度差的第二临界点。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中充电口的位置信息获取方式为：

以第一临界点中间位置的水平坐标作为充电口圆心的水平坐标信息；

以第二临界点的竖直坐标与充电口半径r之差作为充电口圆心的竖直坐标信息。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2具体为：

通过激光测距沿第一水平线扫描，测量第一水平直线上存在高度差的第三临界点；

通过激光测距沿第二水平线扫描，测量第二水平直线上存在高度差的第四临界点。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中充电口的位置信息获取方式为：

以第三临界点中间位置的水平坐标作为充电口圆心的水平坐标信息；

根据充电口半径r及第三临界点中间位置与第三临界点之间的距离计算充电口圆心至第三临界点中间位置的距离为l₁；

通过激光测距沿第二水平线扫描，确定充电口圆心与第一水平线的相对位置关系，计算得到充电口圆心的竖直坐标信息。

作为本发明的进一步改进，“确定充电口圆心与第一水平线的相对位置关系”具体为：

第一水平线和第二水平线的距离为h，分别计算充电口圆心至第三临界点中间位置的距离为l₁及充电口圆心至第四临界点中间位置的距离为l₂；

若l₁-l₂＝h或-h，则判定充电口圆心位于第一水平线和第二水平线的上方或下方；

若l₁+l₂＝h，则判定充电口圆心位于第一水平线和第二水平线之间。

本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种充电口位置的定位系统，所述定位系统包括：

充电口，充电口呈圆形，所述充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差；

激光测距模块，用于测量存在高度差的临界点，该临界点即为充电口轮廓上的点；

移动装置，用于固定激光测距模块，并驱动激光测距模块沿直线扫描；

位置计算模块，用于根据充电口轮廓上的多个点及充电口的半径r，得到充电口的位置信息。

本发明的有益效果是：

本发明通过激光测距能够测量充电口外部轮廓高度差的临界点，通过临界点能够实现充电口位置的定位，定位系统结构简单，定位方法简便，能够广泛应用于电动汽车的自动充电装置中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为本发明中充电口位置定位系统的模块示意图；

图2为本发明中充电口位置定位方法的流程示意图；

图3为本发明实施例1中充电口位置的定位原理图；

图4为本发明实施例2中充电口位置的定位原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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。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，都应当属于本发明保护的范围。

本文使用的例如“左”、“左侧”、“右”、“右侧”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“左侧”的单元将位于其他单元或特征“右侧”。因此，示例性术语“左侧”可以囊括左侧和右侧这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

参图1所示，本发明一具体实施例中公开了一种充电口位置的定位系统，该定位系统包括：

充电口10，充电口呈圆形，充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差；

激光测距模块20，用于测量存在高度差的临界点，该临界点即为充电口轮廓上的点；

移动装置30，用于固定激光测距模块，并驱动激光测距模块沿直线扫描；

位置计算模块(未图示)，用于根据充电口轮廓上的多个点及充电口的半径r，得到充电口的位置信息。

其中，移动装置30应为至少能满足沿x轴(同下文中的水平方向)、z轴(同下文中的竖直方向)方向移动的多自由度装置。

结合图2所示，充电口10为电动汽车充电口，其与激光测距模块20镜头平行或近似平行(即允许出现小角度偏移)，其中矩形A到圆C部分为电动汽车充电口外部平面轮廓，圆C内部为充电口内部平面，已知充电口内部边缘圆C半径为r，且充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差。

基于上述定位系统，参图2所示，本发明中的定位方法包括以下步骤：

S1、提供呈圆形的充电口，所述充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差。

S2、通过激光测距沿直线扫描，测量直线上存在高度差的临界点，该临界点即为充电口轮廓上的点，其中，沿直线扫描至少扫描两次，包括沿水平线扫描和/或沿竖直线扫描，测量得到的临界点至少为2个。

S3、根据充电口轮廓上的多个点及充电口的半径r，得到充电口的位置信息，其中，充电口的位置信息包括充电口圆心沿水平方向和竖直方向的坐标信息。

以下结合具体实施例对本发明中的定位方法进行详细说明。

实施例1：

本实施例中的定位方法包括以下步骤：

通过激光测距沿水平线扫描，测量水平直线上存在高度差的第一临界点；

通过激光测距沿第一临界点中间位置的竖直线扫描，测量竖直直线上存在高度差的第二临界点。

以第一临界点中间位置的水平坐标作为充电口圆心的水平坐标信息；

以第二临界点的竖直坐标与充电口半径r之差作为充电口圆心的竖直坐标信息。

具体地，参图3所示，由于充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差，因此通过激光扫描测距的方式能够分辨出充电口外部轮廓与充电口内部分界线即圆C。

首先激光在任意可行高度进行扫描(即扫描全过程能够经过充电口内部)，例如沿点1至点4方向(即X轴方向或水平线方向)进行扫描并记录从点1开始的X坐标与充电口外形高度值，经过对这些数据进行分析处理就能够得到点2和点3的X轴坐标，以及点2和点3连线中点即点5的位置坐标。因此当激光测距模块沿点1至点4方向扫描后能够直接移动到点5位置。

激光模块继续从点5至点7沿Z轴方向(或竖直线方向)移动，根据充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差，进而识别出点6的Y轴坐标，根据点6的Y轴位置坐标、点5的X轴位置坐标以及圆C半径r能够计算出充电口中心O的X和Z轴位置坐标。

本实施例中第一临界点为点2和点3，第二临界点为点6，点5的水平坐标作为充电口圆心的水平坐标信息，点6的竖直坐标与充电口半径r之差作为充电口圆心的竖直坐标信息，从而能够实现充电口位置的定位。

在其他实施例中，第一临界点也可以为一个点，及第一次扫描的水平线刚好与圆C相切，当发现只有一个第一临界点时，以该临界点作为基点(及类似于图3中的点5)进行第二次扫描，其过程与上述过程类似，此处不再赘述。

本实施例中第一次扫描的水平线可以位于圆心O的下方，如图3所示，也可以位于圆心O的上方，当该水平线位于圆心O的上方时，点6的竖直坐标小于充电口半径r，点6的竖直坐标与充电口半径r之差为负数，负号即代表圆心O位于该水平线下方。

实施例2：

本实施例中的定位方法包括以下步骤：

通过激光测距沿第一水平线扫描，测量第一水平直线上存在高度差的第三临界点；

通过激光测距沿第二水平线扫描，测量第二水平直线上存在高度差的第四临界点。

以第三临界点中间位置的水平坐标作为充电口圆心的水平坐标信息；

根据充电口半径r及第三临界点中间位置与第三临界点之间的距离计算充电口圆心至第三临界点中间位置的距离为l₁；

通过激光测距沿第二水平线扫描，确定充电口圆心与第一水平线的相对位置关系，计算得到充电口圆心的竖直坐标信息。

其中，“确定充电口圆心与第一水平线的相对位置关系”具体为：

第一水平线和第二水平线的距离为h，分别计算充电口圆心至第三临界点中间位置的距离为l₁及充电口圆心至第四临界点中间位置的距离为l₂；

若l₁-l₂＝h或-h，则判定充电口圆心位于第一水平线和第二水平线的上方或下方；

若l₁+l₂＝h，则判定充电口圆心位于第一水平线和第二水平线之间。

具体地，参图4所示，由于充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差，因此通过激光扫描测距的方式能够分辨出充电口外部轮廓与充电口内部分界线即圆C。

首先激光在任意可行高度进行扫描(即扫描全过程能够经过充电口内部)，例如从点8至点12沿X轴方向进行扫描，扫描过程中全程记录X轴坐标与高度值。按照上述原理能够定位出点9和点11的X轴位置坐标，经过数据分析与处理可以得出点9和点11连线中点即点12的X轴位置坐标，点13和点11连线长度可以经过计算得出，又因为圆C的半径r已知，根据勾股定理，充电口圆心O与点13连线长度l₁可以计算得出。

但由于激光是在任意可行高度进行扫描，无法确定在实际扫描过程中，首次扫描所得水平线是在圆心O上方还是在圆心O下方，因此将激光测距模块沿Z轴向上或向下移动合适高度h，该高度h与充电口半径r相关，需要保证激光传感器沿Z轴向上或向下移动h距离后，再次扫描直线时能够经过充电口内部。

第二次扫描从点14到点17沿X轴方向移动，根据充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差，因此通过激光扫描测距的方式能够分辨出充电口外部轮廓与充电口内部分界线即圆C的原理，点15和点16的X轴位置坐标，通过数据分析与处理可以得出点15和点16连线中心点即点18的X轴位置坐标，由于圆C的半径r已知，可以通过勾股定理计算得出充电口圆心Q和点18的距离l₂。

充电口圆心与第一水平线的相对位置关系判定方法如下：

用点O和点13的距离l₁减去点O和点18的距离l₂，并将点O和点13的距离l₁加上点O和点18的距离l₂；

若l₁-l₂＝h，则说明激光扫描的第一条线在充电口中心O的下方，进而可以计算出充电口中心O的X、Z轴的位置坐标；

若l₁-l₂＝-h，则说明激光扫描的第一条线在充电口中心O的上方，进而可以计算出充电口中心O的X、Z轴位置坐标；

若l₁+l₂＝h，则说明两次激光扫描出的直线在充电口中心O的上下两侧，且第一次扫描出的直线在充电口中心O的下方，进而可以计算出充电口中心O的位置坐标。

其中，本实施例中的第三临界点为点9和点11，第四临界点为点15和点16，在其他实施例中，第三临界点和第四临界点的数量也可以为1个，此时对应的扫描线与圆C的上方或下方相切，当只有一个临界点时，该临界点等同于图4中的点13或点18，用于进行后续的计算或定位。

应当理解的是，上述各实施例中分别以水平和/或竖直方向扫描为例进行临界点的确定，通过充电口外部圆形轮廓上的若干个点进行圆心O的定位，当然，在其他实施例中激光的扫描方向并不限于水平和竖直方向，可以为其他任意的扫描方向，通过激光测距可确定充电口外部轮廓上的若干高度差的临界点，在已经充电口半径r的情况下，获知2个或2个以上临界点即可实现充电口圆心O的定位，凡是采用激光测距模块扫描直线的方法确定充电口圆心位置的方案均应为本专利保护范畴。

另外，本发明中的充电口并不限于电动汽车的充电口，凡是充电口轮廓呈圆形，且内部和外部具有高度差的的充电口均适用于本发明中的定位方法和定位系统，此处不再一一举例说明。

由以上技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

本发明通过激光测距能够测量充电口外部轮廓高度差的临界点，通过临界点能够实现充电口位置的定位，定位系统结构简单，定位方法简便，能够广泛应用于电动汽车的自动充电装置中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种充电口位置的定位方法，其特征在于，所述定位方法包括：

S1、提供呈圆形的充电口，所述充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差；

S2、通过激光测距模块沿直线扫描，测量直线上存在高度差的临界点，该临界点即为充电口轮廓上的点；

S3、根据充电口轮廓上的多个点及充电口的半径r，得到充电口的位置信息。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S3中充电口的位置信息包括充电口圆心沿水平方向和竖直方向的坐标信息。

3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S2中沿直线扫描至少扫描两次，测量得到的临界点至少为2个。

4.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S2中沿直线扫描包括沿水平线扫描和/或沿竖直线扫描。

5.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

通过激光测距模块沿水平线扫描，测量水平直线上存在高度差的第一临界点；

通过激光测距模块沿第一临界点中间位置的竖直线扫描，测量竖直直线上存在高度差的第二临界点。

6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S3中充电口的位置信息获取方式为：

以第一临界点中间位置的水平坐标作为充电口圆心的水平坐标信息；

以第二临界点的竖直坐标与充电口半径r之差作为充电口圆心的竖直坐标信息。

7.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

通过激光测距模块沿第一水平线扫描，测量第一水平直线上存在高度差的第三临界点；

通过激光测距模块沿第二水平线扫描，测量第二水平直线上存在高度差的第四临界点。

8.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S3中充电口的位置信息获取方式为：

以第三临界点中间位置的水平坐标作为充电口圆心的水平坐标信息；

根据充电口半径r及第三临界点中间位置与第三临界点之间的距离计算充电口圆心至第三临界点中间位置的距离为l₁；

通过激光测距模块沿第二水平线扫描，确定充电口圆心与第一水平线的相对位置关系，计算得到充电口圆心的竖直坐标信息。

9.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于，“确定充电口圆心与第一水平线的相对位置关系”具体为：

第一水平线和第二水平线的距离为h，分别计算充电口圆心至第三临界点中间位置的距离为l₁及充电口圆心至第四临界点中间位置的距离为l₂；

若l₁-l₂＝h或-h，则判定充电口圆心位于第一水平线和第二水平线的上方或下方；

若l₁+l₂＝h，则判定充电口圆心位于第一水平线和第二水平线之间。

10.一种充电口位置的定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：

充电口，充电口呈圆形，所述充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差；

激光测距模块，用于测量存在高度差的临界点，该临界点即为充电口轮廓上的点；

移动装置，用于固定激光测距模块，并驱动激光测距模块沿直线扫描；

位置计算模块，用于根据充电口轮廓上的多个点及充电口的半径r，得到充电口的位置信息。

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