CN109213156A - 一种用于agv小车的全局引导系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于AGV小车的全局引导系统，该系统中包括覆盖整个工作区域的多个摄像头，按照每个摄像头覆盖的观察区域大小均匀布置在AGV工作区域的上空，该多个摄像头与系统中央处理器之间通讯连接，系统中央处理器再通过显示器将小车的位置以坐标的形式展现，本发明还公开了一种用于AGV小车全局引导系统的引导方法，通过将AGV小车在屏幕中的平面坐标和摄像头的恒定高度相结合，从而计算出AGV小车的世界坐标传输于系统中；采用本技术方案，通过摄像头视频中的小车的屏幕位置来映射到真实场景中的位置，以实现AGV的引导工作，因此该系统的安装和操作相对便捷，而且部署方式较为统一，不受环境所限。

Description

一种用于AGV小车的全局引导系统及其方法

技术领域

本发明属于工业自动化领域，更具体地说，本发明涉及一种用于AGV小车的全局引导系统及其方法。

背景技术

AGV小车关键的技术之一就是导航(引导)方式。目前主要有电磁感应、激光、视觉引导三种，现有的AGV引导方式存在部署困难，而且对环境要求相对比较高，另外还存在算法研发困难、精度要求较高的难点，同时需要根据不同的场地、时间等因素调节参数，增加了AGV小车的使用难度和使用成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于AGV小车的全局引导系统及其方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于AGV小车的全局引导系统，该系统中包括覆盖整个工作区域的多个摄像头、用于接收摄像头拍摄景象的显示屏以及中央处理器，按照每个摄像头覆盖的观察区域大小相间隔布置在AGV工作区域的上空并且覆盖整个工作区域，该多个摄像头与系统中央处理器之间通讯连接，系统中央处理器再通过显示器将小车的位置进行展现，所述AGV小车中设置有信号接收模块，AGV小车的信号接收模块与中央处理器之间通讯连接；

所述的AGV小车顶部安装有用于摄像头分辨的定位标识，系统中央处理器通过摄像头获取所述定位标识的位置以计算得出AGV小车在工作区域的坐标，从而通过通讯方式输出控制信号于AGV小车。

本发明公开的一种用于AGV小车的全局引导系统，所述定位标识选择的是绿色的塑料小球，塑料小球与AGV小车顶部为固定连接。

本发明公开的一种用于AGV小车的全局引导系统，所述工作区域设置成水平面截图为由至少一个长方形或正方形构成，其中布置有多个货架，所述多个摄像头分别设置在每个货架东北、西北、东南以及西南的四个方向。

本发明公开的一种用于AGV小车的全局引导系统，所述工作区域的水平方向界面为一个长方形，所述工作区域中矩阵式排列有若干货架，所述摄像头设置在每个货架的东北、西北、东南以及西南四个方向，所述摄像头可拍摄到一个货架或者两个货架或者四个货架。

本发明公开的一种用于AGV小车的全局引导系统，所述摄像头的高度一致。

本发明公开的一种用于AGV小车的全局引导系统，所述系统中央处理器与AGV小车之间通过无线网络通讯连接，系统中的中央处理器通过摄像头获取的球体坐标信息而计算得出AGV小车的规划线路，以控制AGV小车的行驶路径。

本发明公开的一种用于AGV小车的全局引导系统，所述系统中还包括输入模块，输入模块被配置成连接于中央处理器的输入端，以接收AGV小车的设定运行终点并转化为电信号传递于中央处理器中。

本发明公开的一种用于AGV小车的全局引导方法，中央处理器通过设置有定位标识以便摄像头能够识别并拍摄AGV定位标识，将拍摄到的AGV定位标识信息发送到中央处理器(或者中央处理器主动获取)确定AGV小车的位置，并且通过显示器反应AGV小车相应的位置；中央处理器计算并确定各个AGV小车的位置，中央处理器通过输入模块接收的小车运行终点计算出AGV小车的行走路线，通过通讯连接对AGV小车进行引导。

本发明公开的一种用于AGV小车的全局引导方法，小车位置的确定方法包括以下步骤：

首先将摄像头的安装高度定为h，小车在屏幕中的坐标(AGV定位标识在屏幕中的坐标)p(x,y)，摄像机渲染画面宽定为Sw和高定为Sh，摄像头在指定焦距下的横向可视角度θh和纵向可视角度θv，摄像头坐标c(x,y)；

根据以下公式推算：

摄像机横向可视范围Hscreen＝h*tan(θh/2)

摄像机纵向可视范围Vscreen＝h*tan(θv/2)

小车在屏幕中的横坐标占整个屏幕宽的比例scaleX＝px/sw

小车在屏幕中的纵坐标占整个屏幕高的比例scaleY＝py/sh

确定：

小车实际局部横坐标agvLX＝Hscreen*scaleX

小车实际局部纵坐标agvLY＝Vscreen*scaleY

最终：

小车全局横坐标agvX＝cx-Hscreen+agvLX

小车全局纵坐标agvY＝cy-Vscreen+agvLY

通过上述的公式计算得到AGV小车的具体坐标，系统得到小车的坐标位置信息反映在所述的屏幕上。

采用本技术方案，通过在小车顶部安装一个纯绿色的定位小球，由于绿色在影视行业常用于扣色，对绿色进行边缘检测的算法相对成熟稳定，再考虑到球体从各个角度形状都是固定的圆形，因此这里使用了绿色的球体当作定位标识，并且本案定位AGV小车的传输设备仅为摄像头，通过摄像头视频中的小车的屏幕位置来映射到真实场景中的位置，以实现AGV的引导工作，因此该系统的安装和操作相对便捷，而且部署方式较为统一，不受环境所限。各个摄像头不仅可以用来计算小车的位置，还能用作实时监控，便于工作人员操作，提高工作效率。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明一种用于AGV小车的全局引导系统的系统示意图；

图2为本实施例一种用于AGV小车的全局引导的引导系统工作区域布置图；

图3为本发明一种用于AGV小车的全局引导的引导方法的系统流程图。

图中标记为：1、摄像头；2、货柜；3、摄像头范围。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例一

本实施例提供一种用于AGV小车的全局引导系统，图1为本发明一种用于AGV小车的全局引导系统的系统流程图，如图所示的一种用于AGV小车的全局引导系统，该系统中包括覆盖整个工作区域的多个摄像头、用于接收摄像头拍摄景象的和/或AGV小车调度管理情况的显示屏以及中央处理器，按照每个摄像头覆盖的观察区域大小相间隔布置在AGV工作区域的上空并且覆盖整个工作区域，该多个摄像头与系统中央处理器之间通讯连接，系统中央处理器再通过显示器将小车的位置进行展现，所述AGV小车中设置有信号接收模块，AGV小车的信号接收模块与中央处理器之间通讯连接；

AGV小车顶部安装有用于摄像头分辨的定位标识，系统中央处理器通过摄像头获取所述定位标识的位置以计算得出AGV小车在工作区域的坐标，从而通过通讯方式输出控制信号于AGV小车，定位标识选择的是绿色的塑料小球，塑料小球与AGV小车顶部为固定连接；绿色在影视行业常用于醒目的辨识色彩，对绿色进行边缘检测的算法相对成熟稳定，再考虑到球体从各个角度形状都是固定的圆形，所以这里使用了绿色的球体当作定位标识，因为摄像头渲染出来的图像普遍是矩形的，所以小球在矩形上的坐标很容易计算得到。本发明最关键的地方就是把小球位于矩形上的坐标映射到真实世界中的坐标。

本案中的工作区域设置成水平面截图为由至少一个长方形或正方形构成，其中布置有多个货架，货架的摆放位置是按照一定的间隔空间可以是横纵设置的，所述间隔空间相当于货架之间设置的用于AGV小车运行的通道，上述中的多个摄像头分别设置在每个货架的东北、西北、东南以及西南的四个方向，由于摄像头位于两个货架中间通道上的能够覆盖拍摄左右货架的一半空间，位于四个货架中间通道上的能够覆盖拍摄前后左右四个货架各一半的空间，相邻一个货架的摄像头覆盖拍摄相邻货架的一半空间，同时利用摄像头的监测范围为矩形，多个摄像头的摄像范围可以覆盖所述AGV小车的工作区域；在其他实施例中，所述摄像头的数量和位置设置可以根据实际需要调整，只要能够实现覆盖整个工作区域的覆盖程度即可，这样便于定位AGV小车。更为优选地，摄像头高度一致。其他实施例中，摄像头的监测范围可以为正方形或者圆形。

系统中央处理器与AGV小车之间通过无线网络通讯连接，系统中中央处理器通过摄像头获取的球体坐标信息而计算得出AGV小车的规划线路，以控制AGV小车的行驶路径，系统中还包括输入模块，输入模块被配置成连接于中央处理器的输入端，以接收人工输入或者仓库管理系统自动输入的AGV小车的设定运行终点并转化为电信号传递于中央处理器中，AGV小车的运行终点是人工设定或者系统中保存的，需要实时发送运行终点，通过输入模块可以便于接收人工输入的AGV小车的设定运行终点并转化为电信号传递于中央处理器中。

图2为本实施例一种用于AGV小车的全局引导的引导系统工作区域布置图，如图2所示的货架2和摄像头1的摆放位置，货架的数量是根据工作区域大小设置的，本案中的货架数量为9个，这9个货架单方向上的间隔近乎一致，这就可以形成大小相等的AGV小车行走通道，而摄像头的摆放位置如上述中的货架对角处摆放，本案的工作区域内摄像头数量为16个，那么这种设置方式可以做到全地图无视野盲区，这样做的好处是可以更加确切地定位AGV小车的实时位置。

实施例二

本案公开的实施方法是用多个摄像头，并且该摄像头安装在工作区域上方，以实时小车顶部绿球的空间位置点，中央处理器通过内部的局域网接收摄像头传输的小车位置点，并且通过显示器反应AGV小车相应的位置；中央处理器通过输入模块接收的小车运行终点计算出AGV小车的行走路线。

图2为本实施例一种用于AGV小车的全局引导的引导系统工作区域布置图，图3为本发明一种用于AGV小车的全局引导的引导方法的系统流程图，如图所示的工作区域中放置有横向排列的多列货柜2，货柜相互之间的间隔和工作区域内无障碍物的部分地区是AGV小车的可行走路径，在横纵路径的交叉口设置有摄像头1，这种摄像头1的设置方式相对均匀，并且覆盖在工作区域上空，由于本案对于AGV小车的运行路径并非完全一致的路径循环操作，因此在AGV小车在装载货物之前，需要通过摄像头确定货架附近是否具有空闲的AGV小车，若暂时没有空闲的AGV小车，系统则等待下一辆完成工作的AGV小车，进而下达指令。

系统中的中央处理器通过设置有定位标识以便摄像头能够识别并拍摄AGV定位标识，将拍摄到的AGV定位标识信息发送到中央处理器(或者中央处理器主动获取)，并且通过显示器反应AGV小车相应的位置；中央处理器计算并确定各个AGV小车的位置，中央处理器通过输入模块接收的小车运行终点计算出AGV小车的行走路线，通过通讯连接对AGV小车进行引导。

本案需要提前处理好工作区域中每个货架在所有摄像头覆盖区域下的屏幕坐标，由于了解到货仓的坐标和小车的坐标，可以对两者的坐标值做差值计算，对比得出的坐标差值小于设定的阈值，就认定为小车在该货架的附近区域，以便于寻找用于装运该货架中货物的目标小车，本案中处理屏幕坐标通过借助一些软件或者使用微软自带的屏幕坐标拾取小工具即可完成，将AGV小车的实际位置通过坐标的方式展现，其目的在于更准确地对AGV小车进行定位，由于货架的位置是固定不变的，因此货架的平面坐标很容易对应生成，那么通过货架坐标和小车当前位置的坐标相结合，就可以很清楚地了解到AGV小车距离货架的具体距离长度以及行驶方向，这样就便于对AGV小车进行导航。

在本实施例中，每个货柜只出现在一个摄像头的拍摄范围内，货柜中的每个仓位也只出现在一个摄像头的视野范围内。AGV小车的引导还需要将屏幕坐标与全局坐标结统一，全局坐标系为所述AGV小车工作区域的坐标系，本领域技术人员熟知，在此不做过多解释。根据本案中描述的一种用于AGV小车全局引导系统的引导方法可以完成该操作，首先将摄像头的安装高度定为h，小车在屏幕中的坐标(绿色小球在屏幕中的坐标)p(x,y)，摄像机渲染画面宽定为Sw和高定为Sh，摄像头在指定焦距下的横向可视角度θh和纵向可视角度θv，摄像头坐标c(x,y)；

那么可以根据以下公式推算：

摄像机横向可视范围Hscreen＝h*tan(θh/2)

摄像机纵向可视范围Vscreen＝h*tan(θv/2)

小车在屏幕中的横坐标占整个屏幕宽的比例scaleX＝px/sw

小车在屏幕中的纵坐标占整个屏幕高的比例scaleY＝py/sh

确定：

小车实际局部横坐标agvLX＝Hscreen*scaleX

小车实际局部纵坐标agvLY＝Vscreen*scaleY

最终：

小车全局横坐标agvX＝cx-Hscreen+agvLX

小车全局纵坐标agvY＝cy-Vscreen+agvLY

通过上述的公式计算得到AGV小车的具体坐标，系统得到坐标信息反映在所述的屏幕上，再通过输入的终止坐标点规划出小车的行走路径，并且通讯传输路径信息于AGV小车。

本案中AGV小车的具体行走路径的设定(AGV小车的导航)可以通过系统中设定的软件结合位置传感器完成，也可以通过人工输入结合通讯方式完成，常见的设定方式为人工示教方法，通过遥控器设定一种行走路径，继而将行走路径记录在系统当中，之后的操作通过重复该路径就可以完成，在本案中可以采用人工通过PC端输入行走路线并且通过通讯连接的方式传输于AGV小车，继而完成对AGV小车的路径设定，在AGV小车中安装传感器可以辨识周边的突发障碍物，当AGV小车遇到突发障碍物或者两辆AGV小车会车时，AGV小车可以通过传感器辨识并且停止行走，等待路径重新规划或者障碍物消除后再按照原定路线行走，由于本案中的坐标定位方式可以清楚地了解AGV小车的当前位置，便于操作人员对其进行把控。

采用本技术方案，通过在小车顶部安装一个纯绿色的定位小球，由于绿色在影视行业常用于扣色，对绿色进行边缘检测的算法相对成熟稳定，再考虑到球体从各个角度形状都是固定的圆形，因此这里使用了绿色的球体当作定位标识，并且本案定位AGV小车的传输设备仅为摄像头，通过摄像头视频中的小车的屏幕位置来映射到真实场景中的位置，以实现AGV的引导工作，因此该系统的安装和操作相对便捷，而且部署方式较为统一，不受环境所限。各个摄像头不仅可以用来计算小车的位置，还能用作实时监控，便于工作人员操作，提高工作效率。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于AGV小车的全局引导系统，其特征在于：该系统中包括覆盖整个工作区域的多个摄像头、用于接收摄像头拍摄景象的显示屏以及中央处理器，按照每个摄像头覆盖的观察区域大小相间隔布置在AGV工作区域的上空并且覆盖整个工作区域，该多个摄像头与系统中央处理器之间通讯连接，系统中央处理器再通过显示器将小车的位置进行展现，所述AGV小车中设置有信号接收模块，AGV小车的信号接收模块与中央处理器之间通讯连接；

所述的AGV小车顶部安装有用于摄像头分辨的定位标识，系统中央处理器通过摄像头获取所述定位标识的位置以计算得出AGV小车在工作区域的坐标，从而通过通讯方式输出控制信号于AGV小车。

2.按照权利要求1所述的一种用于AGV小车的全局引导系统，其特征在于，所述定位标识选择的是绿色的塑料小球，塑料小球与AGV小车顶部为固定连接。

3.按照权利要求1所述的一种用于AGV小车的全局引导系统，其特征在于，所述工作区域设置成水平面截图为由至少一个长方形或正方形构成，其中布置有多个货架，所述多个摄像头分别设置在每个货架东北、西北、东南以及西南的四个方向。

4.按照权利要求3所述的一种用于AGV小车的全局引导系统，其特征在于，所述工作区域的水平方向界面为一个长方形，所述工作区域中矩阵式排列有若干货架，所述摄像头设置在每个货架的东北、西北、东南以及西南四个方向，所述摄像头可拍摄到一个货架或者两个货架或者四个货架。

5.按照权利要求4所述的一种用于AGV小车的全局引导系统，其特征在在于，所述摄像头的高度一致。

6.按照权利要求1所述的一种用于AGV小车的全局引导系统，其特征在于，所述系统中央处理器与AGV小车之间通过无线网络通讯连接，系统中的中央处理器通过摄像头获取的球体坐标信息而计算得出AGV小车的规划线路，以控制AGV小车的行驶路径。

7.按照权利要求1所述的一种用于AGV小车的全局引导系统，其特征在于，所述系统中还包括输入模块，输入模块被配置成连接于中央处理器的输入端，以接收AGV小车的设定运行终点并转化为电信号传递于中央处理器中。

8.一种用于AGV小车全局引导系统的引导方法，按照权利要求1至7任意一项所述的一种用于AGV小车的全局引导系统，其特征在于，中央处理器通过设置有定位标识以便摄像头能够识别并拍摄AGV定位标识，将拍摄到的AGV定位标识信息发送到中央处理器(或者中央处理器主动获取)确定AGV小车的位置，并且通过显示器反应AGV小车相应的位置；中央处理器计算并确定各个AGV小车的位置，中央处理器通过输入模块接收的小车运行终点计算出AGV小车的行走路线，通过通讯连接对AGV小车进行引导。

9.按照权利要求8所述的一种用于AGV小车全局引导系统的引导方法，其特征在于，小车位置的确定方法包括以下步骤：

首先将摄像头的安装高度定为h，小车在屏幕中的坐标(AGV定位标识在屏幕中的坐标)p(x,y)，摄像机渲染画面宽定为Sw和高定为Sh，摄像头在指定焦距下的横向可视角度θh和纵向可视角度θv，摄像头坐标c(x,y)；

根据以下公式推算：

摄像机横向可视范围Hscreen＝h*tan(θh/2)

摄像机纵向可视范围Vscreen＝h*tan(θv/2)

小车在屏幕中的横坐标占整个屏幕宽的比例scaleX＝px/sw

小车在屏幕中的纵坐标占整个屏幕高的比例scaleY＝py/sh

确定：

小车实际局部横坐标agvLX＝Hscreen*scaleX

小车实际局部纵坐标agvLY＝Vscreen*scaleY

最终：

小车全局横坐标agvX＝cx-Hscreen+agvLX

小车全局纵坐标agvY＝cy-Vscreen+agvLY

通过上述的公式计算得到AGV小车的具体坐标，系统得到小车的坐标位置信息反映在所述的屏幕上。