CN109353849B - 一种装车行走引导系统以及装车行走引导方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种装车行走引导系统以及装车行走引导方法，涉及装车机导航技术领域，装车行走引导系统包括车厢定位检测装置、线激光发射装置、激光器位置调节机构、线激光接收装置、视觉识别装置、装车行走测距装置以及装车机，通过视觉识别装置使用相机对线激光接收装置接收的一字线激光进行拍照采集图像，并在系统中进行识别，装车机依据装车行走测距装置测得的数据结合视觉识别装置识别的数据在车厢内沿直线前后行进。本发明提供的装车行走引导系统，通用性强，引导精度高，稳定性强，能够使得装车机沿直线行走，避免装车机与车厢边缘碰撞或掉落，有利于装车作业，提高装车效率与码放精度。

Description

一种装车行走引导系统以及装车行走引导方法

技术领域

本发明涉及装车机导航技术领域，具体而言，涉及一种装车行走引导系统以及装车行走引导方法。

背景技术

在生产和物流领域,货物装车的机械化和自动化需求旺盛。可在车厢内行走的行走式装车机，因其对车厢的适应性好、码放整齐、效率高而成为研究热点。

行走式装车机在车厢内行走时，需要装车机实时获得自身在车厢空间内的准确位置信息，一方面用于辅助装车机码放机构将货物精确码放至目标位置，另一方面防止装车机与车厢发生碰撞。

针对上述需求,一般有两种解决方法。一种解决方法是不需要获得车厢的精确停放位置信息，而是在装车机上安装传感测量装置或视觉识别装置,在装车过程中实时获得和分析车厢内的空间距离信息，用以辅助码放机构进行码放工作。

第二种解决方法是需要获得车厢的精确停放位置,装车系统在装车前即可根据车厢的精确位置和偏移量规划出装车机的动作范围和路径,以辅助装车机在车厢内行走和码放机构进行码放工作。

在现有技术中，装车机在车厢内行走时，无法使得装车机沿直线行走，导致装车机与车厢边缘碰撞或掉落的风险较大，不利于装车作业，同时，现有的装车机的行走精度低，稳定性差，难以沿标准直线行走，使得码放精度受到影响。

有鉴于此，设计制造出一种能够使得装车机沿直线行走，避免装车机与车厢边缘碰撞或掉落，有利于装车作业的装车行走引导系统就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装车行走引导系统，能够使得装车机沿直线行走，避免装车机与车厢边缘碰撞或掉落，有利于装车作业，提高装车效率。

本发明的另一目的在于提供一种装车行走引导方法，能够使得装车机沿直线行走，避免装车机与车厢边缘碰撞或掉落，有利于装车作业，提高装车效率。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种装车行走引导系统，包括：

车厢定位检测装置：用于测量车厢停放的位置信息；

线激光发射装置：包括一字线激光器，用于发射一字线激光，发射方向朝向车厢；

激光器位置调节机构：与车厢定位检测装置通信连接并与一字线激光器连接，用于根据车厢停放的位置信息调节一字线激光器的位置，以使一字线激光器发射出的一字线激光在车厢内的投影落在车厢的中心线上；

线激光接收装置：固定在装车机的后部，用于接收一字线激光器发射出的一字线激光；

视觉识别装置：使用相机对线激光接收装置接收的一字线激光进行拍照采集图像，并在系统中进行识别；

装车行走测距装置：包括激光测距传感器和反射板，反射板为一平板，竖直设置；激光测距传感器朝向反射板发射激光并测量距离，用于获得装车机向前和向后行走的距离；

装车机：与装车行走测距装置和视觉识别装置通信连接，用于在视觉识别装置和装车行走测距装置的辅助下在车厢内沿直线前后行进。

进一步地，车厢定位检测装置包括：

车厢测距器和测距器支架，车厢测距器设置在测距器支架的顶部，且车厢测距器朝向目标停车位置内部放置，用于测量车厢测距器与车厢侧面外沿的水平距离。

进一步地，车厢测距器的数量为多个并分别设置在车厢的尾部和/或车厢的两侧。。

进一步地，车厢测距器可为激光式传感器、超声波式传感器或视觉识别机构。

进一步地，激光器位置调节机构包括：

位移调节组件：与一字线激光器连接，由伺服电机驱动，用于调节一字线激光器的位置；

角度调节组件：与一字线激光器连接，由伺服电机驱动，用于调节一字线激光器的发射角度。

进一步地，该线激光接收装置包括：

线激光接收板：为一块平板，线激光接收板用于接收线激光的一面为粗糙平面，可使射入的光线产生漫反射；线激光接收板的粗糙平面朝向一字线激光器放置，并与水平面呈夹角设置，用于接收线激光；一字线激光在线激光接收板上的投影为一条直线；

接收板支架：固定在装车机上，用于安装线激光接收板。

进一步地，视觉识别装置包括：

相机，对线激光接收板上接收的激光线进行拍照，相机垂直于线激光接收板安装；

相机支架，用于安装相机。

进一步地，装车机包括：

车体，用于承载线激光接收装置；

行走机构，与车体连接，用于带动车体在车厢内移动。

进一步地，行走机构为车轮、履带、万向轮或麦克纳姆轮。

一种装车行走引导方法，包括以下步骤：

车厢定位检测装置测量车厢停放的位置信息；

一字线激光器向车厢内发射一字线激光；

激光器位置调节机构根据车厢停放的位置信息调节一字线激光器的位置；

视觉识别装置使用相机对线激光接收装置上接收的一字线激光进行拍照采集图像，并在系统中进行识别；

装车行走测距装置检测装车机向前和向后行走的距离；

装车机在视觉识别装置和装车行走测距装置的辅助下在车厢内沿直线前后行进。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种装车行走引导系统，通过车厢定位检测装置测量车厢停放的位置信息，利用一字线激光器向车厢方向发射一字线激光，同时在装车机的后部固定线激光接收装置，以接收一字线激光，在进行导航之前，激光器位置调节机构根据车厢停放的位置信息调节一字线激光器的位置，在进行导航时，通过视觉识别装置使用相机对线激光接收装置接收的一字线激光进行拍照采集图像，并在系统中进行识别，同时利用装车行走测距装置获得装车机向前和向后行走的距离，最后装车机依据装车行走测距装置测得的数据结合视觉识别装置识别的数据在车厢内沿直线前后行进。相较于现有技术，本发明提供的装车行走引导系统，通用性强，引导精度高，稳定性强，能够使得装车机沿直线行走，避免装车机与车厢边缘碰撞或掉落，有利于装车作业，提高装车效率与码放精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的装车行走引导系统的结构示意图；

图2为为本发明第一实施例提供的装车行走引导系统的应用场景示意图；

图3为图1中Ⅲ的局部放大示意图；

图4为图1中Ⅳ的局部放大示意图；

图5为图1中Ⅴ的局部放大示意图；

图6为图5中视觉识别装置的连接结构示意图；

图7为图1中车厢定位检测装置的结构示意图；

图8为图1中装车机的连接结构示意图。

图标：100-装车行走引导系统；110-车厢定位检测装置；111-车厢测距器；113-测距器支架；130-线激光发射装置；131-一字线激光器；133-激光器支架；150-激光器位置调节机构；151-位移调节组件；153-角度调节组件；160-线激光接收装置；161-线激光接收板；163-接收板支架；170-视觉识别装置；171-相机；173-相机支架；180-装车行走测距装置；181-激光测距传感器；183-反射板；190-装车机；191-车体；193-行走机构；195-托盘；197-托盘移动机构；200-货物输送线；300-车厢。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“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。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

结合参见图1至图4，本实施例提供了一种装车行走引导系统100，设置在货物输送线200与车厢300之间，该装车行走引导系统100包括车厢定位检测装置110、线激光发射装置130、激光器位置调节机构150、线激光接收装置160、视觉识别装置170、装车行走测距装置180以及装车机190，车厢定位检测装置110设置在车厢300外侧，用于测量车厢300停放的位置信息。线激光发射装置130包括一字线激光器131，固定设置在货物输送线200的输送方向上的参考点，用于发射一字线激光，发射方向朝向车厢300。激光器位置调节机构150与车厢定位检测装置110通信连接并与一字线激光器131连接，用于依据车厢300停放的位置信息调节一字线激光器131的位置，以使一字线激光器131发射出的一字线激光在车厢300内的投影落在车厢300的中心线上。线激光接收装置160固定在装车机190的后部，用于接收一字线激光器131发射出的一字线激光。视觉识别装置170设置在线激光接收装置160的上方，对线激光接收装置160接收的一字线激光进行拍照采集图像，并在系统中进行识别。

在本实施例中，在进行码放之前，装车机190停放在一驻车平台(图中未标号)上，在进行码放时装车机190能够从驻车平台上移动至车厢300内进行装车，驻车平台设置在车厢300尾部。

需要说明的是，本实施例中车厢300停放的准确位置信息包括但不限于车厢300的偏移距离和车厢300的偏移角度。

装车行走测距装置180包括激光测距传感器181和反射板183，反射板183为一平板，竖直设置；激光测距传感器181朝向反射板183发射激光并测量距离，用于获得装车机190向前和向后行走的距离。具体地，反射板183的接收激光的一面为粗糙平面，可使射入的光线产生漫反射。

在本实施例中，反射板183安装在驻车平台上进行固定，激光测距传感器181设置在装车机190的后部，当装车机190移动时，激光测距传感器181能够检测到装车机190的移动距离，包括向前和向后的移动距离。

在本发明其他较佳的实施例中，反射板183设置在装车机190的后部，激光测距传感器181安装在驻车平台上进行固定，当装车机190移动时，激光测距传感器181能够检测到装车机190的移动距离，包括向前和向后的移动距离。

装车机190与装车行走测距装置180和视觉识别装置170通信连接，用于在视觉识别装置170和装车行走测距装置180的辅助下在车厢300内沿直线前后行进。

需要说明的是，本实施例提供的装车行走引导系统100在使用过程对装车机190是进行实时调节，即视觉识别装置170不断对一字线激光的直线投影拍照采集图像并在系统中进行识别，同时装车行走测距装置180也不断获得装车机190向前和向后行走的距离，装车机190根据实时识别结果和装车机190的行走距离不断调整行走方向，保证装车机190整体上处于直线行走状态。

激光器位置调节机构150包括位移调节组件151和角度调节组件153，位移调节组件151与一字线激光器131连接，由伺服电机驱动，用于调节一字线激光器131的位置；角度调节组件153与一字线激光器131连接，由伺服电机驱动，用于调节一字线激光器131的发射角度。位移调节组件151和角度调节组件153的组合使用，即可调节一字线激光器131到指定位置和角度发射一字线激光。

在本实施例中，线激光发射装置130还包括激光器支架133，一字线激光器131安装在激光器支架133上，激光器支架133设置在激光器位置调节机构150上，激光器位置调节机构150设置在固定支架上。具体地，激光器位置调节机构150包括位移调节组件151和角度调节组件153，位移调节组件151通过丝杆和伺服电机实现，角度调节组件153通过伺服电机和传动杆实现，当然，此处位移调节组件151和角度调节组件153并不仅仅限于此处提及的实现方式，但凡是能够调节一字线激光器131的位置和角度的结构，均在本发明的保护范围之内。

结合参见图5和图6，线激光接收装置160包括线激光接收板161和接收板支架163，线激光接收板161为一块平板，线激光接收板161用于接收线激光的一面为粗糙平面，可使射入的光线产生漫反射，方便形成直线投影；线激光接收板161的粗糙平面朝向一字线激光器131放置，并与水平面呈夹角设置，即线激光接收板161与车辆行驶平面呈一定夹角，用于接收线激光。一字线激光在线激光接收板161上的投影为一条直线；接收板支架163固定在装车机190上，用于安装线激光接收板161。

视觉识别装置170包括相机171和相机支架173，相机171设置在相机支架173上，用于对线激光接收板161上接收的激光进行拍照，且相机171垂直于线激光接收板161安装。具体地，相机支架173设置在线激光接收板161上并垂直于线激光接收板161，相机171安装在相机支架173上并与线激光接收板161相对设置，从而能够采集线激光接收板161的图像信息。

需要说明的是，相机171内置有识别模块，能够对收集到的图像进行偏差识别，且识别模块与装车机190通信连接，能够将偏差结果发送至装车机190，装车机190依据偏差结果调整行进方向。当然，此处识别模块也可以设置在控制系统中，控制系统可以是设置在装车机190内部的电脑或者单片机等，也可以是后台服务器，在此不作具体限定。

参见图7，车厢定位检测装置110包括车厢测距器111和测距器支架113，车厢测距器111设置在测距器支架113的顶部，且车厢测距器111分布在车厢300的两侧和尾部，朝向目标停车位置内部放置，用于测量车厢测距器111与车厢300侧面外沿的水平距离。

在本实施例中，车厢测距器111的数量为多个并分别设置在车厢300的尾部和/或所述车厢300的两侧。当车厢测距器111的数量为两个时，车厢测距器111设置在车厢300的尾部或车厢300的两侧，当车厢测距器111的数量大于两个时，车厢测距器111设置在车厢300的尾部和车厢300的两侧。

需要说明的是，车厢测距器111的数量为4个，在车厢300尾部设置有1个，在车厢300的左侧设置有1个，在车厢300的右侧设置有2个。

在本实施例中，车厢测距器111可为激光式传感器、超声波式传感器或视觉识别机构。需要说明的是，此处视觉识别机构的基本结构和原理与上文中提及的视觉识别装置170相似，其具体结构可参见本实施例中对视觉识别装置170的描述。

参见图8，装车机190包括车体191和行走机构193，车体191用于承载线激光接收装置160；行走机构193与车体191连接，具体地，行走机构193设置在车体191的两侧，用于带动车体191在车厢300内移动。行走机构193为车轮、履带、万向轮或麦克纳姆轮，本实施例中采用履带行走。

车体191上设置有托盘195和托盘移动机构197，托盘195用于接收、排列累积和码放货物。托盘195可以沿车厢300横向码放成排货物，成排货物的最大横向宽度与车厢300空间的最大可码放宽度相当。这样，装车机190的行走机构193只需要沿车厢300中心线方向前后行走即可。托盘移动机构197与托盘195连接，用于将装满货物的托盘195移动至车厢300内指定位置码放。

在本实施例中，在进行装车之前，装车机190停放在驻车平台上，行走机构193能够沿驻车平台前后移动，从而从驻车平台上移动至车厢300内，或者从车厢300内移动至驻车平台上。

综上所述，本实施例提供了一种装车行走引导系统100，通过车厢定位检测装置110测量车厢300停放的位置信息，利用一字线激光器131向车厢300方向发射一字线激光，同时在装车机190的后部固定线激光接收装置160，以接收一字线激光，在进行导航之前，激光器位置调节机构150根据车厢300停放的位置信息调节一字线激光器131的位置，在进行导航时，通过视觉识别装置170使用相机171对线激光接收装置160接收的一字线激光进行拍照采集图像，并在系统中进行识别，同时利用装车行走测距装置180获得装车机190向前和向后行走的距离，最后装车机190依据装车行走测距装置180测得的数据结合视觉识别装置170识别的数据在车厢300内沿直线前后行进。本实施例提供的装车行走引导系统100，通用性强，引导精度高，稳定性强，能够使得装车机190沿直线行走，避免装车机190与车厢300边缘碰撞或掉落，有利于装车作业，提高装车效率与码放精度。

第二实施例

本实施例提供了一种装车机190行走引导方法，适用于如第一实施例提供的装车行走引导系统100，关于装车行走引导系统100的结构可参见第一实施例，在此不过多描述。

本实施例提供的装车机190行走引导方法包括以下步骤：

S1：车厢定位检测装置110测量车厢300停放的位置信息。

具体而言，在进行装车前，将车辆停入到指定停车区域，根据多个车厢测距器111的测距结果，获得车厢300停放的位置信息，具体地，车厢300停放的位置信息包括车厢300的实际精确停车位置和停车偏移量。

S2：一字线激光器131向车厢300内发射一字线激光。

具体地，一字线激光器131固定在参考点，并向着车厢300内部发射一字线激光，起到直线参考的作用。

S3：激光器位置调节机构150根据车厢300停放的位置信息调节一字线激光器131的位置。

具体地，在校准环节，激光器位置调节机构150根据停车偏移量等位置信息调整一字线激光器131的位置和角度，使得一字线激光器131发射出的一字线激光在车厢300内的投影落在车厢300的中心线上，一字线激光同时也落在线激光接收板161上。

S4：装车行走测距装置180检测装车机190向前和向后行走的距离。

具体地，装车机190从驻车平台向前行走进入车厢300，同时货物输送线200伸长跟随装车机190进入车厢300，通过装车行走测距装置180能够实时获得装车机190前后行走的距离。

S5：视觉识别装置170使用相机171对线激光接收装置160上接收的一字线激光进行拍照采集图像，并在系统中进行识别。

具体地，视觉识别装置170通过相机171拍照并进行识别，具体地，根据对线激光接收板161上线激光的识别获得装车机190实际行走路径与车厢300中心线的行走偏差。

S6：装车机190在视觉识别装置170和装车行走测距装置180的辅助下在车厢300内沿直线前后行进。

行走机构193根据行走偏差和装车机190的实际前后行走距离，实时控制行走驱动电机以改变装车机190的前进方向，以使装车机190沿车厢300中心线向前行走。

当装车机190到达最前方装车工位后，货物输送线200向装车机190输送货物，装车机190开始码放工作，托盘移动机构197开始移动托盘195进行码放作业。当装车机190完成当前装车工位的码放作业后，货物输送线200停止向装车机190输送货物，装车机190在装车行走测距装置180的辅助下向后行走指定距离，同时货物输送线200跟随装车机190回缩。在此过程中，视觉识别装置170实时获得装车机190的行走偏差并反馈给行走机构193，行走机构193实时调整后退方向，以使装车机190沿车厢300中心线向后行走。当装车机190后退至新装车工位后停止，货物输送线200向装车机190输送货物，装车机190在新装车工位继续进行码放工作。完成装车工作后装车机190在视觉识别装置170和装车行走测距装置180的辅助下退回至驻车平台。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装车行走引导系统，其特征在于，包括：

车厢定位检测装置：用于测量车厢停放的位置信息；

线激光发射装置：包括一字线激光器，用于发射一字线激光，发射方向朝向所述车厢；

激光器位置调节机构：与所述车厢定位检测装置通信连接并与所述一字线激光器连接，用于根据所述车厢停放的位置信息调节所述一字线激光器的位置，以使所述一字线激光器发射出的一字线激光在所述车厢内的投影落在所述车厢的中心线上；

线激光接收装置：固定在装车机的后部，用于接收所述一字线激光器发射出的一字线激光；

视觉识别装置：使用相机对所述线激光接收装置接收的一字线激光进行拍照采集图像，并进行识别；

装车行走测距装置：包括激光测距传感器和反射板，所述反射板为一平板，竖直设置；所述激光测距传感器朝向所述反射板发射激光并测量距离，用于获得装车机向前和向后行走的距离；

装车机：与所述装车行走测距装置和所述视觉识别装置通信连接，用于在所述视觉识别装置和所述装车行走测距装置的辅助下在所述车厢内沿直线前后行进。

2.根据权利要求1所述的装车行走引导系统，其特征在于，所述车厢定位检测装置包括：

车厢测距器和测距器支架，所述车厢测距器设置在所述测距器支架的顶部，且所述车厢测距器朝向目标停车位置内部放置，用于测量所述车厢测距器与车厢侧面外沿的水平距离。

3.根据权利要求2所述的装车行走引导系统，其特征在于，所述车厢测距器的数量为多个并分别设置在所述车厢的尾部和/或所述车厢的两侧。

4.根据权利要求3所述的装车行走引导系统，其特征在于，所述车厢测距器可为激光式传感器、超声波式传感器或视觉识别机构。

5.根据权利要求1所述的装车行走引导系统，其特征在于，所述激光器位置调节机构包括：

位移调节组件：与所述一字线激光器连接，由伺服电机驱动，用于调节所述一字线激光器的位置；

角度调节组件：与所述一字线激光器连接，由伺服电机驱动，用于调节所述一字线激光器的发射角度。

6.根据权利要求1所述的装车行走引导系统，其特征在于，所述线激光接收装置包括：

线激光接收板：为一块平板，所述线激光接收板用于接收线激光的一面为粗糙平面，可使射入的光线产生漫反射；所述线激光接收板的粗糙平面朝向所述一字线激光器放置，并与水平面呈夹角设置，用于接收线激光；所述一字线激光在所述线激光接收板上的投影为一条直线；

接收板支架：固定在所述装车机上，用于安装所述线激光接收板。

7.根据权利要求1所述的一种装车行走引导系统，其特征在于，所述视觉识别装置包括：

相机，对线激光接收板上接收的激光线进行拍照，所述相机垂直于所述线激光接收板安装；

相机支架，用于安装所述相机。

8.根据权利要求1所述的装车行走引导系统，其特征在于，所述装车机包括：

车体，用于承载所述线激光接收装置；

行走机构，与所述车体连接，用于带动所述车体在所述车厢内移动。

9.根据权利要求8所述的装车行走引导系统，其特征在于，所述行走机构为车轮、履带、万向轮或麦克纳姆轮。

10.一种装车行走引导方法，其特征在于，包括以下步骤：

车厢定位检测装置测量车厢停放的位置信息；

一字线激光器向车厢内发射一字线激光；

激光器位置调节机构根据车厢停放的位置信息调节一字线激光器的位置；

装车行走测距装置检测装车机向前和向后行走的距离；

视觉识别装置使用相机对线激光接收装置上接收的一字线激光进行拍照采集图像，并在系统中进行识别；

装车机在视觉识别装置和装车行走测距装置的辅助下在车厢内沿直线前后行进。