CN109993796A - 一种测量移动反光靶位置的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测量移动反光靶位置的装置及方法，包括：设置在外壳内部的红外发射单元、图像采集单元、控制及处理单元。方法为：控制及处理单元控制红外发射电路通断，从而控制红外LED灯向移动反光靶发射红外光；控制图像采集单元的全局快门CMOS感光元件拍摄移动反光靶图像；控制及处理单元对前后两帧明、暗移动反光靶图像进行差分处理，去除环境光影响获取待定位图像，采用霍夫变换对移动反光靶图像进行处理获取移动反光靶的位置。本发明可以在更准确的测量的同时，减少相似反光物体及环境光对装置干扰的影响。

Description

一种测量移动反光靶位置的装置及方法
技术领域
本发明涉及自动导引运输车的导航领域，具体的说是一种测量移动反光靶位置的装置及方法。
背景技术
在现有技术中，在自动导引运输车领域的位移装置主要根据三角测量法检测反光靶偏移位置。由于装置仅发出单束激光对物体进行扫描，装置无法检测光靶的形状及距离。在使用过程中容易受到操作人员服饰上的反光条干扰，造成错误判断。
发明内容
本发明的目的是提供一种测量移动反光靶位置的装置及方法，它不仅可以准确地测量出目标光靶的移动距离，而且能够区分出目标光靶的特征值及位置深度，从而有效地排除了环境对测量的干扰。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种测量移动反光靶位置的装置，包括：
红外发射单元，设置在外壳内部，连接控制及处理单元，接收控制及处理单元的控制信号，向移动反光靶发射红外光；
图像采集单元，设置在外壳内部，连接控制及处理单元，接收控制及处理单元的控制信号，采集移动反光靶图像；
控制及处理单元，设置在外壳内部，对接收的移动反光靶图像进行处理获取移动反光靶的位置；
电源，用于为上述各单元供电；
外壳，用于固定上述各单元。
所述红外发射单元包括：
红外LED灯，发射850nm波长红外线，经外壳表面孔洞照射在移动反光靶上，所述红外线发射角度与光路光轴成30°；
红外发射电路，连接红外LED灯，通过内部电路通断控制红外LED灯的开关。
所述图像采集单元包括：
全局快门CMOS感光元件，通过设置在外壳上的UV镜窗口采集移动反光靶图像输出给控制及处理单元；
滤波片，为850nm波长的窄带滤波片，设置在全局快门CMOS感光元件与UV镜之间的光路上，用于获取850nm波长的移动反光靶图像。
所述控制及处理单元采用视频图像处理器DM6437。
还包括CAN通信及模拟量输出单元，用于将控制及处理单元获取的移动反光靶的位置上传给上位机。
所述反光靶，为矩形，与AGV保持预设距离，且其运动轨迹先于AGV，用于与设置在AGV上的该测量移动反光靶位置的装置配合导引AGV的行进轨迹。
一种测量移动反光靶位置的方法，包括以下步骤：
步骤1：控制及处理单元控制红外发射电路通断，从而控制红外LED灯向移动反光靶发射红外光；
步骤2：控制及处理单元控制图像采集单元的全局快门CMOS感光元件拍摄移动反光靶图像；
步骤3：控制及处理单元对移动反光靶图像进行处理获取移动反光靶的位置。
所述步骤1包括：所述控制及处理单元间断输出控制信号给红外LED灯向移动反光靶间断发射红外光。
所述步骤2包括：全局快门CMOS感光元件拍摄前后两帧明、暗移动反光靶图像，输出给控制及处理单元；所述暗移动反光靶图像为移动反光靶未经红外光照射的图像；所述明移动反光靶图像为移动反光靶经红外光照射的图像。
所述步骤3包括：
步骤3.1：控制及处理单元对接收的前后两帧明、暗移动反光靶图像进行差分处理，去除环境光影响获取待定位图像；
步骤3.2：控制及处理单元采用霍夫变换方法提取待定位图像的内边缘所形成的直线，并校验直线的平行度及直线所围成的矩形面积，从而获取图像中的矩形区域；再根据光强特征值最终获取移动反光靶的位置。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明可以在更准确的测量的同时，减少相似反光物体及环境光对装置干扰的影响。
2.本发明采用红外发射单元，通过处理器控制发射光源。具有抗干扰能力强，装置功耗低的优点。
3.本发明采用图像采集单元，图像拖尾现象小，图像清晰，具有检测精度高的优点。
4.本发明采用控制及处理单元，具有处理速度快，输出接口丰富的优点。
附图说明
图1为本发明反光靶位移装置的侧视结构构成图；
图2为本发明反光靶位移装置的俯视结构构成图；
图3为本发明方法流程图；
图中，1.反光靶，2.红外发射电路，3.带有滤光片的镜头，4.UV镜，5.防护罩，6.850nm红外LED灯，7.视觉处理器，8.外壳，9.图像采集单元。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1-2所示，本发明的装置结构由红外发射单元、图像采集单元、控制及处理单元组成。红外发射单元包括红外发射电路2、850nm红外LED灯6。图像采集单元包括带有滤光片的镜头3。控制及处理单元为视觉处理器7，采用视频图像处理器DM6437。电源用于为上述各电源提供电能。
首先由红外发射单元的红外发射电路2控制红外LED灯6的开关，在靠近带有滤光片的镜头3处发射850nm波长的红外线，红外线发射角度为30°。此光透过防护罩5照射到反光靶1上。发射出的红外线照射在80mm*80mm正方形反光靶1上进行折射，折射后的光线通过防护作用的UV镜4，以及设置在镜头内部的850nm窄带滤波片返回照射到装置的图像采集单元9的全局快门感光元件中进行成像，通过视觉处理器7处理成像，检测反光靶相对于此装置的相对位置。控制及处理单元基于机器视觉原理，将探测到的图像进行图像处理，提取出目标光靶1的位置。
在图3中，红外发射单元在设计时必须靠近带有滤光片的镜头3，保证反光靶1反射回来的光能全面进入装置内。CMOS感光器件采用全局快门，卷帘式快门在检测高速运动物体时会产生拖尾现象。控制及处理单元采用DSP视觉处理器7。装置采用CAN通信及模拟量输出。调试阶段提供模拟视频信号输出。
一种应用在自动导引运输车领域的反光靶位移测量方法，它通过发射特定频率的一种红外线在反光靶1上反射的原理，测量反光靶1的位置。在采集图像时，通过红外发射电路2控制红外LED灯6的开关，并对采集的前后两帧图像经行差分，从而在硬件上排除环境光对光靶检测的干扰。在图像处理中，基于机器视觉原理，通过光强及特征形状检测目标靶，减少环境对测量的干扰。采用霍夫变换提取图像内边缘所形成的直线，并校验直线的平行度及直线所围成的矩形面积，从而在软件上排除相似反光图形对检测的干扰。基于视觉图形检测目标物体边缘及光强的特征值，限制了检测目标的形状及大小，排除相似反光物体对测量的影响。

Claims (10)

1.一种测量移动反光靶位置的装置，其特征在于，包括：
红外发射单元，设置在外壳内部，连接控制及处理单元，接收控制及处理单元的控制信号，向移动反光靶发射红外光；
图像采集单元，设置在外壳内部，连接控制及处理单元，接收控制及处理单元的控制信号，采集移动反光靶图像；
控制及处理单元，设置在外壳内部，对接收的移动反光靶图像进行处理获取移动反光靶的位置；
电源，用于为上述各单元供电；
外壳，用于固定上述各单元。
2.按照权利要求1所述的一种测量移动反光靶位置的装置，其特征在于，所述红外发射单元包括：
红外LED灯，发射850nm波长红外线，经外壳表面孔洞照射在移动反光靶上，所述红外线发射角度与光路光轴成30°；
红外发射电路，连接红外LED灯，通过内部电路通断控制红外LED灯的开关。
3.按照权利要求1所述的一种测量移动反光靶位置的装置，其特征在于，所述图像采集单元包括：
全局快门CMOS感光元件，通过设置在外壳上的UV镜窗口采集移动反光靶图像输出给控制及处理单元；
滤波片，为850nm波长的窄带滤波片，设置在全局快门CMOS感光元件与UV镜之间的光路上，用于获取850nm波长的移动反光靶图像。
4.按照权利要求1所述的一种测量移动反光靶位置的装置，其特征在于，所述控制及处理单元采用视频图像处理器DM6437。
5.按照权利要求1-4任意一项所述的一种测量移动反光靶位置的装置，其特征在于，还包括CAN通信及模拟量输出单元，用于将控制及处理单元获取的移动反光靶的位置上传给上位机。
6.按照权利要求1-4任意一项所述的一种测量移动反光靶位置的装置，其特征在于，所述反光靶，为矩形，与AGV保持预设距离，且其运动轨迹先于AGV，用于与设置在AGV上的该测量移动反光靶位置的装置配合导引AGV的行进轨迹。
7.一种测量移动反光靶位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：控制及处理单元控制红外发射电路通断，从而控制红外LED灯向移动反光靶发射红外光；
步骤2：控制及处理单元控制图像采集单元的全局快门CMOS感光元件拍摄移动反光靶图像；
步骤3：控制及处理单元对移动反光靶图像进行处理获取移动反光靶的位置。
8.按照权利要求7所述的一种测量移动反光靶位置的方法，其特征在于，所述步骤1包括：所述控制及处理单元间断输出控制信号给红外LED灯向移动反光靶间断发射红外光。
9.按照权利要求8所述的一种测量移动反光靶位置的方法，其特征在于，所述步骤2包括：全局快门CMOS感光元件拍摄前后两帧明、暗移动反光靶图像，输出给控制及处理单元；所述暗移动反光靶图像为移动反光靶未经红外光照射的图像；所述明移动反光靶图像为移动反光靶经红外光照射的图像。
10.按照权利要求9所述的一种测量移动反光靶位置的方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤3.1：控制及处理单元对接收的前后两帧明、暗移动反光靶图像进行差分处理，去除环境光影响获取待定位图像；
步骤3.2：控制及处理单元采用霍夫变换方法提取待定位图像的内边缘所形成的直线，并校验直线的平行度及直线所围成的矩形面积，从而获取图像中的矩形区域；再根据光强特征值最终获取移动反光靶的位置。
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