CN109910665B - 一种新能源汽车的充电接口自动对接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新能源汽车的充电接口自动对接装置，包括微控制器模块、图像获取模块、三轴运动模块和充电插头对接模块，所述充电插头对接模块安装在三轴运动模块上，所述图像获取模块用于对新能源汽车的充电接口进行图像采集；所述微控制器模块对采集到的图像进行处理，并计算出充电插头对接模块所需要移动的方向及距离，根据得到的方向和距离控制所述三轴运动模块运动，使得充电插头对接模块与新能源汽车的充电接口相连。本发明能够自动将充电插头自动与车身充电接口进行对接。

Description

一种新能源汽车的充电接口自动对接装置
技术领域
本发明涉及汽车充电技术领域，特别是涉及一种新能源汽车的充电接口自动对接装置。
背景技术
新能源汽车作为我国应对能源安全、气候变化、环境保护和汽车业转型升级的重要突破口，其制造标准、配套设施建设均得到国家政府及市场机制的重视和青睐。随之日渐推广和使用，其配套充电设施的同步更新势在必行。现有的新能源汽车充电桩都需要驾驶人员在下车后手动将充电接口和新能源汽车相连进行充电，而且现有交通工具都在向着无人化发展，未来更多的新能源汽车都将是无人驾驶，充电接口的人工对接是无人化驾驶的纰漏环节。在新能源汽车电能不足的情况下，仍然需要人走到充电桩处帮助汽车插上充电接口进行充电，完成充电操作后人需要通过步行的方式从充电桩处赶往办公地点。这个问题的存在将导致乘坐无人驾驶汽车的人花费额外的时间，一定程度上阻碍了新能源汽车及无人驾驶技术的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新能源汽车的充电接口自动对接装置，能够自动将充电插头自动与车身充电接口进行对接。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种新能源汽车的充电接口自动对接装置，包括微控制器模块、图像获取模块、三轴运动模块和充电插头对接模块，所述充电插头对接模块安装在三轴运动模块上，所述图像获取模块用于对新能源汽车的充电接口进行图像采集；所述微控制器模块对采集到的图像进行处理，并计算出充电插头对接模块所需要移动的方向及距离，根据得到的方向和距离控制所述三轴运动模块运动，使得充电插头对接模块与新能源汽车的充电接口相连。
所述微控制器模块对采集到的图像进行处理，并计算出充电插头对接模块所需要移动的方向及距离具体为：先通过SIFT特征匹配算法识别出新能源汽车的充电接口区域，并通过轮廓检测算法来框选所述新能源汽车的充电接口的轮廓；再利用OpenCV计算轮廓区域的中心坐标(yobj，zobj)及整幅图像中心点坐标(ybj，zbj)；计算yobj和ybj的差值记为水平方向差值
Figure BDA0001989010980000021
计算zobj和zbj的差值记为垂直方向差值
Figure BDA0001989010980000022
所述微控制器模块根据得到的方向和距离控制所述三轴运动模块运动具体为：通过反馈调节的方法来控制充电插头对接模块运动到平行于新能源汽车的充电接口平面的另一平面的对应点，即当水平方向差值的绝对值大于判定阈值时控制三轴运动模块左右运动，如果水平方向差值小于0则向右运动，如果水平方向差值大于0则向左运动，移动后当水平方向差值的绝对值小于或等于判定阈值时则停止运动；当垂直方向差值的绝对值大于判定阈值时控制三轴运动模块上下运动，如果垂直方向差值小于0则向上运动，如果垂直方向差值大于0则向下运动，移动后当垂直方向差值的绝对值小于或等于判定阈值时则停止运动；通过反馈调节的方法控制充电插头对接模块运动到新能源汽车的充电接口处，即当水平方向差值和垂直方向差值均小于判定阈值时，控制三轴运动模块向前运动，并根据反馈信号来判定对接是否成功，并在对接成功后停止运动。
所述充电插头对接模块与与新能源汽车的充电接口的接口部位采用了互相匹配的斜切面设计，且所述斜切面设计的倾斜角度的正切值大于斜切面材料的摩擦因数。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过使用图像目标识别技术，对车身充电接口进行识别，然后用三轴控制装置控制充电插头完成与车身充电接口的自动对接以实现自主充电功能。
附图说明
图1是本发明的装置方框图；
图2是本发明中三轴运动模块结构示意图；
图3是本发明中充电插头对接模块的充电连接口的结构示意图，其中，(a)为立体图，(b)为右视图，(c)为后视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种新能源汽车的充电接口自动对接装置，包括微控制器模块、图像获取模块、三轴运动模块和充电插头对接模块，所述充电插头对接模块安装在三轴运动模块上，所述图像获取模块用于对新能源汽车的充电接口进行图像采集；所述微控制器模块对采集到的图像进行处理，并计算出充电插头对接模块所需要移动的方向及距离，根据得到的方向和距离控制所述三轴运动模块运动，使得充电插头对接模块与新能源汽车的充电接口相连。
如图1所示，本实施方式中整个自动对接装置以树莓派3B+微控制器为核心，其所控制的模块包括：摄像头模块、三轴运动模块和电源模块。其主要功能为主要负责对摄像头模块的采集图像的处理及对三轴运动模块的控制。摄像头模块主要负责的是采集新能源汽车充电接口图像并将图像数据通过CSI接口传入树莓派微控制器模块。三轴运动模块主要负责的是将充电插头对接模块通过三轴运动插入新能源汽车充电接口内。电源模块主要负责给微控制器模块和三轴运动模块提供电源。
树莓派微控制器模块在进行图像处理时，先通过SIFT特征匹配算法识别出新能源汽车的充电接口区域，并通过轮廓检测算法来框选所述新能源汽车的充电接口的轮廓；再利用OpenCV计算轮廓区域的中心坐标(yobj，zobj)及整幅图像中心点坐标(ybj，zbj)；计算yobj和ybj的差值记为水平方向差值
Figure BDA0001989010980000031
计算zobj和zbj的差值记为垂直方向差值
Figure BDA0001989010980000032
树莓派微控制器模块根据得到的方向和距离控制所述三轴运动模块运动具体为：
(a)通过反馈调节的方法来控制充电插头对接模块运动到平行于新能源汽车的充电接口平面的另一平面的对应点。
当
Figure BDA0001989010980000033
时，控制充电插头对接模块左右移动，当
Figure BDA0001989010980000034
时向右移动，当
Figure BDA0001989010980000035
时向左移动，当
Figure BDA0001989010980000036
时停止左右移动，其中，
Figure BDA0001989010980000037
为判定阈值，即两点距离判定为重合的条件值；
当
Figure BDA0001989010980000038
时，控制充电插头对接模块上下移动，当
Figure BDA0001989010980000039
时向上移动，当
Figure BDA00019890109800000310
时向下移动，当
Figure BDA00019890109800000311
时停止左右移动，其中，
Figure BDA00019890109800000312
为判定阈值，即两点距离判定为重合的条件值
(b)通过反馈调节的方法控制充电插头对接模块运动到新能源汽车的充电接口处。
当
Figure BDA00019890109800000313
和
Figure BDA00019890109800000314
同时成立时，控制充电插头对接模块向前移动，通过反馈信号i0来控制前进运动的停止，当i0＝1时表示对接成功，停止运动，在充电完成后，控制充电充电插头对接模块向后移动回到原位。
图2所示的是本实施方式的三轴运动模块结构示意图，该模块在微控制器模块通过图像识别技术检测出新能源汽车充电接口区域后接收微控制器的控制信号。由微控制器计算得到的整个图像的中心坐标以及图像中新能源汽车充电接口区域中心坐标的数值关系，首先通过y轴和z轴的电机分别控制y轴和z轴运动，使充电插头搭载平台运动至y-z平面内同新能源汽车充电接口平面内对应轴线位置处。然后由微控制信号控制x轴电机使充电搭载平台沿轴线向前运动即向新能源汽车充电接口方向运动，使充电插头插入新能源汽车充电接口内，此时通过反馈信号控制x轴电机停止运动，开始充电，充电完成后x轴电机控制充电插头搭载平台归位。
图3所示的是本实施方式中充电插头对接模块的充电连接口的结构示意图，其与新能源汽车上的充电接口相互匹配。两者采用了互相匹配的斜切面设计，斜切面倾斜角度由切面材料的摩擦力大小决定。倾斜角度的正切值(tanθ)大于倾斜面的摩擦因数(μ)，斜面长度由微控制器模块识别充电接口区域中心坐标和整幅图像中心坐标的误差值而决定。由此可见，本实施方式通过斜切面设计将点对点对接问题即空间两个点的重合问题转换为一点落到一个区域的问题，同时利用临界摩擦力条件完成零误差对接，该设计使充电插头可以在更大误差范围内更平滑地完成对接动作，提高了自动对接的成功率。
不难发现，本发明通过使用图像目标识别技术，对车身充电接口进行识别，然后用三轴控制装置控制充电插头完成与车身充电接口的自动对接以实现自主充电功能。

Claims (2)

1.一种新能源汽车的充电接口自动对接装置，其特征在于，包括微控制器模块、图像获取模块、三轴运动模块和充电插头对接模块，所述充电插头对接模块安装在三轴运动模块上，所述图像获取模块用于对新能源汽车的充电接口进行图像采集；所述微控制器模块对采集到的图像进行处理，并计算出充电插头对接模块所需要移动的方向及距离，根据得到的方向和距离控制所述三轴运动模块运动，使得充电插头对接模块与新能源汽车的充电接口相连；所述充电插头对接模块与新能源汽车的充电接口的接口部位采用了互相匹配的斜切面设计，且所述斜切面设计的倾斜角度的正切值大于斜切面材料的摩擦因数；所述微控制器模块对采集到的图像进行处理，并计算出充电插头对接模块所需要移动的方向及距离具体为：先通过SIFT特征匹配算法识别出新能源汽车的充电接口区域，并通过轮廓检测算法来框选所述新能源汽车的充电接口的轮廓；再利用OpenCV计算轮廓区域的中心坐标(yobj，zobj)及整幅图像中心点坐标(ybj，zbj)；计算yobj和ybj的差值记为水平方向差值
Figure FDA0003191646550000011
计算zobj和zbj的差值记为垂直方向差值
Figure FDA0003191646550000012
2.根据权利要求1所述的新能源汽车的充电接口自动对接装置，其特征在于，所述微控制器模块根据得到的方向和距离控制所述三轴运动模块运动具体为：通过反馈调节的方法来控制充电插头对接模块运动到平行于新能源汽车的充电接口平面的另一平面的对应点，即当水平方向差值的绝对值大于判定阈值时控制三轴运动模块左右运动，如果水平方向差值小于0则向右运动，如果水平方向差值大于0则向左运动，移动后当水平方向差值的绝对值小于或等于判定阈值时则停止运动；当垂直方向差值的绝对值大于判定阈值时控制三轴运动模块上下运动，如果垂直方向差值小于0则向上运动，如果垂直方向差值大于0则向下运动，移动后当垂直方向差值的绝对值小于或等于判定阈值时则停止运动；通过反馈调节的方法控制充电插头对接模块运动到新能源汽车的充电接口处，即当水平方向差值和垂直方向差值均小于判定阈值时，控制三轴运动模块向前运动，并根据反馈信号来判定对接是否成功，并在对接成功后停止运动。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110356277A (zh) * 2019-08-15 2019-10-22 上海奥威科技开发有限公司 电动汽车充电定位方法及装置
CN111559259B (zh) * 2020-04-16 2022-07-22 江苏大学 基于ros的具有激光导航功能的高效率无线充电智能小车及控制方法
CN113183802A (zh) * 2021-05-31 2021-07-30 北京印刷学院 新能源汽车用具有短距离移动功能的充电桩
CN115817244B (zh) * 2022-12-16 2024-05-24 郭汤友 一种自动充电器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104786865A (zh) * 2015-04-22 2015-07-22 厦门大学 一种基于单目视觉为电动汽车提供充电对接的装置和方法
CN106549433A (zh) * 2015-11-30 2017-03-29 深圳北斗应用技术研究院有限公司 待充电电动车辆移动充电控制方法及其控制系统
CN106696747A (zh) * 2017-01-22 2017-05-24 厦门大学 一种电动汽车自动充电系统及其控制方法
JP6370500B2 (ja) * 2015-10-29 2018-08-08 三菱電機株式会社 車両用電力変換装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104786865A (zh) * 2015-04-22 2015-07-22 厦门大学 一种基于单目视觉为电动汽车提供充电对接的装置和方法
JP6370500B2 (ja) * 2015-10-29 2018-08-08 三菱電機株式会社 車両用電力変換装置
CN106549433A (zh) * 2015-11-30 2017-03-29 深圳北斗应用技术研究院有限公司 待充电电动车辆移动充电控制方法及其控制系统
CN106696747A (zh) * 2017-01-22 2017-05-24 厦门大学 一种电动汽车自动充电系统及其控制方法

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