CN110758164A - 应用于车辆换电的视觉分析系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于车辆换电的视觉分析系统。所述视觉分析系统包括至少一图像采集模块和图像分析模块；所述图像采集模块用于采集实际图像并将所述实际图像发送至所述图像分析模块，所述实际图像中包含车辆的电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将电池锁定于所述电池外箱内；所述图像分析模块用于根据所述实际图像分析所述锁止机构的状态。本发明利用图像分析技术有效地监控车辆的锁止机构的状态，尤其是锁止机构是否锁紧电池以及锁止机构是否解锁电池，由此保证换电的成功率及安全性。

Description

应用于车辆换电的视觉分析系统及方法
技术领域
本发明属于换电控制领域，尤其涉及一种应用于车辆换电的视觉分析系统及方法。
背景技术
目前，汽车尾气的排放仍然是环境污染问题的重要因素，为了治理汽车尾气，人们研制出了天然汽车、氢燃料汽车、太阳能汽车和电动汽车以替代燃油型汽车。而其中最具有应用前景的是电动汽车。目前的电动汽车主要包括直充式和快换式两种。
快换式的电动汽车在其电池进行更换时，需要换电设备行走至车辆的下方，以将车辆上原有的电池包从电池外箱中取下，然后将新的电池包安装到电池外箱中，现有的换电设备在取下旧电池包或安装新的电池包时常常会出现无法监控锁止机构的状态的情况，不但容易造成换电失败，更是很大的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中换电设备在取下旧电池包或安装新的电池包时常常会出现无法监控锁止机构的状态的情况的缺陷，提供一种应用于车辆换电的视觉分析系统及方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
本发明提供一种应用于车辆换电的视觉分析系统，所述视觉分析系统包括至少一图像采集模块和图像分析模块；
所述图像采集模块用于采集实际图像并将所述实际图像发送至所述图像分析模块，所述实际图像中包含车辆的电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将电池锁定于所述电池外箱内；
所述图像分析模块用于根据所述实际图像分析所述锁止机构的状态。
较佳地，所述状态包括：所述锁止机构是否锁紧所述电池，所述图像分析模块包括第一分析单元；
所述第一分析单元用于根据所述实际图像分析所述锁止机构是否锁紧所述电池。
较佳地，所述第一分析单元具体用于：
从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度；
比较所述长度是否小于所述锁止机构锁紧所述电池时锁连杆伸出锁块的标准长度；
若是，则所述锁止机构未锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池；
或，比较所述实际图像与第一标准图像是否相同，所述第一标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池时的图像；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池。
较佳地，所述视觉分析系统还包括换电控制模块，所述换电控制模块用于控制换电设备将所述电池安装于所述电池外箱内；
所述第一分析单元还用于在所述锁止机构锁紧所述电池后通知所述换电控制模块；
所述换电控制模块还用于在接收到所述通知后，向所述换电设备发送换电完毕指令，所述换电完毕指令用于命令所述换电设备结束电池安装动作。
较佳地，所述状态包括：所述锁止机构是否解锁所述电池，所述图像分析模块包括第二分析单元；
所述第二分析单元用于根据所述实际图像分析所述锁止机构是否解锁所述电池。
较佳地，所述第二分析单元具体用于：
从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度；
比较所述长度是否为0：
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池；
或，比较所述实际图像与第二标准图像是否相同，所述第二标准图像为所述锁止机构解锁所述电池时的图像；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池。
较佳地，所述视觉分析系统还包括换电控制模块；
所述第二分析单元还用于在所述锁止机构解锁所述电池后通知所述换电控制模块；
所述换电控制模块用于在接收到所述通知后，向所述换电设备发送卸电池指令，所述卸电池指令用于命令所述换电设备将所述电池从所述电池外箱取下。
较佳地，所述图像分析模块与所述换电控制模块通过有线或无线通信连接；
和/或，所述换电控制模块与所述换电设备通过有线或无线通信连接。
较佳地，所述图像采集模块与所述图像分析模块通过有线或无线通信连接。
较佳地，所述图像采集模块设置于换电设备上，或，设置于所述车辆停泊的平台上。
较佳地，所述图像采集模块配有红外照明光源，所述红外照明光源用于在环境光的亮度小于阈值时开启。
较佳地，所述图像采集模块为根据所述锁止机构自动变焦的摄像头或相机。
本发明还提供一种应用于车辆换电的视觉分析方法，所述视觉分析方法包括：
采集实际图像，所述实际图像中包含车辆的电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将电池锁定于所述电池外箱内；
根据所述实际图像分析所述锁止机构的状态。
较佳地，所述状态包括：所述锁止机构是否锁紧所述电池，根据所述实际图像分析所述锁止机构的状态包括根据所述实际图像分析所述锁止机构是否锁紧所述电池。
较佳地，根据所述实际图像分析所述锁止机构是否锁紧所述电池，包括：
从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度；
比较所述长度是否小于所述锁止机构锁紧所述电池时锁连杆伸出锁块的标准长度；
若是，则所述锁止机构未锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池；
或，比较所述实际图像与第一标准图像是否相同，所述第一标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池时的图像；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池。
较佳地，所述视觉分析方法还包括：
控制换电设备将所述电池安装于所述电池外箱内；
在所述锁止机构锁紧所述电池后，命令所述换电设备结束电池安装动作。
较佳地，所述状态包括：所述锁止机构是否解锁所述电池，根据所述实际图像分析所述锁止机构的状态包括根据所述实际图像分析所述锁止机构是否解锁所述电池。
较佳地，根据所述实际图像分析所述锁止机构是否解锁所述电池，包括：
从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度；
比较所述长度是否为0：
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池；
或，比较所述实际图像与第二标准图像是否相同，所述第二标准图像为所述锁止机构解锁所述电池时的图像；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池。
较佳地，所述视觉分析方法还包括：
在所述锁止机构解锁所述电池后，命令所述换电设备将所述电池从所述电池外箱取下。
较佳地，所述视觉分析方法还包括：
在环境光的亮度小于阈值时开启红外照明光源。
较佳地，采集实际图像利用根据所述锁止机构自动变焦的至少一摄像头或相机实现。
较佳地，所述摄像头或相机设置于换电设备上，或，设置于所述车辆停泊的平台上。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：本发明的视觉分析系统及方法不必在车辆或车辆的电池外箱内增加任何的传感器或其他检测部件，仅通过车辆外部的图像采集模块及图像分析模块，就可利用图像分析技术有效地监控车辆的锁止机构的状态，尤其是锁止机构是否锁紧电池以及锁止机构是否解锁电池，由此保证换电的成功率及安全性。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种应用于车辆换电的视觉分析系统的示意框图；
图2为本发明实施例1的一种图像采集模块的安装示意图；
图3为本发明实施例2的一种应用于车辆换电的视觉分析系统的示意框图；
图4为本发明实施例3的一种应用于车辆换电的视觉分析系统的示意框图；
图5为本发明实施例4的一种应用于车辆换电的视觉分析系统的示意框图；
图6为本发明实施例5的一种应用于车辆换电的视觉分析方法的流程图；
图7为本发明实施例6的一种应用于车辆换电的视觉分析方法的流程图；
图8为本发明实施例6的实现步骤521的一种流程图；
图9为本发明实施例6的实现步骤521的另一种流程图；
图10为本发明实施例7的一种应用于车辆换电的视觉分析方法的流程图；
图11为本发明实施例7的实现步骤522的一种流程图；
图12为本发明实施例7的实现步骤522的另一种流程图；
图13为本发明实施例8的一种应用于车辆换电的视觉分析方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
图1示出了本实施例的一种应用于车辆换电的视觉分析系统10。所述视觉分析系统10包括至少一图像采集模块11和图像分析模块12。每个所述图像采集模块11与所述图像分析模块12可以通过有线或无线通信连接。其中，有线通信连接包括但不限于通过线缆连接，无线通信连接包括但不限于通过2G、3G、4G、蓝牙等通信方式连接。
所述图像采集模块11用于采集实际图像并将所述实际图像发送至所述图像分析模块12，所述实际图像中包含车辆的电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将电池锁定于所述电池外箱内。
所述图像分析模块12用于根据所述实际图像分析所述锁止机构的状态。
通过所述图像采集模块11及图像分析模块12，可以有效地监控车辆的锁止机构的状态，由此保证换电的成功率及安全性。
本实施例中，所述图像采集模块11可以设置于换电设备上。所述换电设备用于为所述车辆提供换电服务，通常可能包括将新的或满电电池装入电池外箱的功能，或者包括将车辆上原有的缺电电池从电池外箱取下的功能，或者同时兼具上述两种功能。所述图像采集模块11还可以设置于所述车辆停泊的平台上。所述平台可以为在换电过程中供车辆停泊的专用平台或是其他普通平台。当然本发明并不局限于此，在其他实施例中，所述图像采集模块11还可以设置于能够采集到所述锁止机构的图像的其他位置。
所述图像采集模块11的数量可以依所述锁止机构的具体结构、成本要求、锁止精度要求等实际情况而定。在所述图像采集模块11的数量超过一个时，该些图像采集模块11可以全部设置于同一区域，如全部均设置于所述换电设备上或全部均设置于上述的平台上；该些图像采集模块11还可以分散设置于不同区域，如部分设置于所述换电设备上且其他部分设置于上述的平台上。每个所述图像采集模块11的图像采集角度可以有所不同，实现全方位的图像采集。图2给出了一种图像采集模块11的安装示意图。车辆20停泊于平台30上，平台30高于地平面且中间具有镂空区域A，换电设备40位于镂空区域A的下方。图中示出了4个图像采集模块11，其中两个图像采集模块11设置于平台30上且靠近镂空区域A，另外两个图像采集模块11设置于换电设备40的顶部。
为了提高图像采集的清晰度、锁止机构的状态分析精度，所述图像采集模块11优选为根据所述锁止机构自动变焦的摄像头或相机。
又考虑到所述电池外箱通常设置于车辆的底部，换电环境通常比较黑暗，对实际图像的清晰度会造成影响，本实施例中，所述图像采集模块11优选地配有红外照明光源，所述图像采集模块11在采集所述实际图像前会自动检测环境光的亮度，所述红外照明光源用于在环境光的亮度小于阈值时开启。其中，所述阈值可根据摄像头或相机的性能要求而定。
实施例2
本实施例提供了一种应用于车辆换电的视觉分析系统，其是对实施例1的视觉分析系统的进一步改进，能够具体分析出所述锁止机构的状态为是否锁紧所述电池。所谓的锁紧所述电池，通常是指通过所述锁止机构，所述电池能够可靠、牢固地锁定于所述电池外箱内，所述电池不会从所述电池外箱内脱落。所谓的未锁紧所述电池，通常是指所述锁止机构虽然处于锁定状态，但是并未将所述电池可靠、牢固地锁定于所述电池外箱内，所述电池存在从所述电池外箱内脱落的可能和风险。
图3示出了本实施例的视觉分析系统10。本实施例中，所述图像分析模块12可分析的锁止机构的状态包括所述锁止机构是否锁紧所述电池。所述图像分析模块12包括第一分析单元121。所述第一分析单元121用于根据所述实际图像分析所述锁止机构是否锁紧所述电池。
所述图像采集模块11针对一种锁止机构(本实施例应用的锁止机构结构如中国专利申请CN106427514A)采集的实际图像，为所述图像采集模块11从所述电池外箱的下方向上采集，图像中示出有电池外箱、电池外箱内装入的电池，电池外箱和电池之间存在间隙，透过间隙示出了锁止机构的可视部分，其中可视部分包括锁舌、锁块和伸出锁块的部分锁连杆(在锁止机构锁紧所述电池时锁连杆会向前移动，进而驱动锁舌，锁舌将锁轴挡在锁块内，锁连杆的前端部分会伸出锁块的前端面一定长度)。
针对上述的实际图像，所述第一分析单元121具体用于：
从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度，其中可以使用锁连杆、锁块轮廓提取、长度测量等图像处理技术实现，也可以拍摄边界线为参照，测量锁连杆的前端部与拍摄边界线之间距离，通过此距离反向计算出锁连杆伸出锁块的长度；
比较所述长度是否小于所述锁止机构锁紧所述电池时锁连杆伸出锁块的标准长度，其中，所述锁止机构锁紧所述电池时锁连杆伸出锁块的标准长度可以通过预先测量而得；
若是，则所述锁止机构未锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池。
所述第一分析单元121通过分析锁连杆伸出锁块的长度判断锁连杆机构是否锁紧电池，判断简单且精度较高。
基于类似的原理，这种实现的第一分析单元121依然可以通过锁轴伸出锁面的长度判断锁止机构是否锁紧电池，如，比较锁轴伸出锁面的长度是否小于锁止机构锁紧电池时锁轴伸出锁面的标准长度，若是，则锁止机构未锁紧所述电池，若否，则锁止机构锁紧所述电池。
同样是针对上述的实际图像，本实施例还提供了所述第一分析单元121的另一种实现。所述第一分析单元121具体用于：
比较所述实际图像与第一标准图像是否相同，所述第一标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池时的图像，其中所述第一标准图像是在所述锁止机构锁紧所述电池时预先采集的，比较图像时主要是比较两个图像中锁止机构及其相关联的结构的外部形态是否相同，可以忽略图像中可能被一同采集到的其他图像，如电池外箱周围的车底构造等；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池。
由于锁止机构在锁紧电池时，锁舌应当处于锁止位置，在该锁止位置锁舌可将锁轴挡在锁块内，所以，所述第一分析单元121在比较时可以着重比较所述实际图像和所述第一标准图像中锁舌的位置(该锁止位置可以在第一标准图像中示出)，判断实际图像中锁舌是否在锁止位置，若是，则锁止机构锁紧所述电池，若否，则锁止机构未锁紧所述电池。
当然所述第一分析单元121的上述第二种实现还可以适用于分析其他类型的锁止机构是否锁紧电池，该类型的锁止机构可以采用螺栓、螺母等其他结构锁紧电池。这种实现的第一分析单元121依然可以通过所述锁止机构及其相关联的结构在锁紧电池时和未锁紧电池时外部形态上的变化来判断锁止机构是否锁紧电池，不受限于于特定结构的锁止机构，适用的范围更广。
需要说明的是，考虑到不同的车型、不同的电池型号、不同的锁止机构对应的锁连杆伸出锁块的标准长度/第一标准图像可能不同，所述第一分析单元121通常需要预存多种车型、多种电池型号、多种锁止机构对应的锁连杆伸出锁块的标准长度/第一标准图像，在换电前或换电过程中，确定换电车辆的车型、电池型号、锁止机构，从预存的标准长度/第一标准图像中选择换电车辆对应的标准长度/第一标准图像，进而进行后续的比较。
另外，所述第一分析单元121可以根据实际情况采用上述的两种实现中的任意一种，例如，若锁止机构中并不包括锁连杆，那么建议使用第二种实现分析锁止机构是否锁紧电池。若锁止机构中包括锁连杆，则两种实现均可使用。
所述第一分析单元121主要应用于换电设备安装电池至电池外箱的过程中，安装电池的具体过程可以为换电设备从车辆的下方向上举升所述电池直至到达电池外箱的顶部，然后换电设备再沿水平方向向前移动所述电池直至到达电池外箱内的最前端，最后通过锁止机构将电池与电池外箱连接并锁紧固定。所述视觉分析系统10可以通过对锁止机构是否锁紧电池的状态监测，反馈到换电设备，实现对换电设备的控制。为此，所述视觉分析系统10还可以进一步包括换电控制模块13。所述换电控制模块13可以设置于远程监控设备上。所述图像分析模块12(尤其是所述第一分析单元121)与所述换电控制模块13通过有线或无线通信连接；所述换电控制模块13还与所述换电设备通过有线或无线通信连接。其中，有线通信连接包括但不限于通过线缆连接，无线通信连接包括但不限于通过2G、3G、4G、蓝牙等通信方式连接。
所述换电控制模块13用于控制所述换电设备将所述电池安装于所述电池外箱内。
所述第一分析单元121还用于在所述锁止机构锁紧所述电池后通知所述换电控制模块13。
所述换电控制模块13还用于在接收到所述通知后，向所述换电设备发送换电完毕指令，所述换电完毕指令用于命令所述换电设备结束电池安装动作。所述换电设备接收后，执行所述换电完毕指令，然后驶离所述车辆所在的位置。
实施例3
本实施例提供了一种应用于车辆换电的视觉分析系统，其是对实施例1的视觉分析系统的进一步改进，能够具体分析出所述锁止机构的状态为是否解锁所述电池。所谓的解锁所述电池，通常是指所述电池可以从所述电池外箱内取下。在不满足解锁的情况下，均可看作是未解锁所述电池。
图4示出了本实施例的视觉分析系统10。本实施例中，所述图像分析模块12可分析的锁止机构的状态包括所述锁止机构是否解锁所述电池。所述图像分析模块12包括第二分析单元122。所述第二分析单元122用于根据所述实际图像分析所述锁止机构是否解锁所述电池。
所述图像采集模块11针对一种锁止机构(本实施例应用的锁止机构结构如中国专利申请CN106427514A)采集的实际图像，为所述图像采集模块11从所述电池外箱的下方向上采集，图像中示出有电池外箱、电池外箱内装入的电池，电池外箱和电池之间存在间隙，透过间隙示出了锁止机构的可视部分，其中可视部分包括锁舌、锁块和伸出锁块的部分锁连杆(在锁止机构锁紧所述电池时锁连杆会向前移动，进而驱动锁舌，锁舌将锁轴挡在锁块内，锁连杆的前端部分会伸出锁块的前端面一定长度)。
针对上述的实际图像，所述第二分析单元122具体用于：
从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度，其中可以使用锁连杆、锁块轮廓提取、长度测量等图像处理技术实现，也可以拍摄边界线为参照，测量锁连杆的前端部与拍摄边界线之间距离，通过此距离反向计算出锁连杆伸出锁块的长度；
比较所述长度是否为0：
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池。
所述第二分析单元122通过分析锁连杆伸出锁块的长度判断锁连杆机构是否解锁电池，判断简单且精度较高。
同样是针对上述的实际图像，本实施例还提供了所述第二分析单元122的另一种实现。所述第二分析单元122具体用于：
比较所述实际图像与第二标准图像是否相同，所述第二标准图像为所述锁止机构解锁所述电池时的图像，其中所述第二标准图像是在所述锁止机构解锁所述电池时预先采集的，比较图像时主要是比较两个图像中锁止机构及其相关联的结构的外部形态是否相同，可以忽略图像中可能被一同采集到的其他图像，如电池外箱周围的车底构造等；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池。
由于锁止机构在解锁电池时，锁舌应当处于解锁位置，在该解锁位置锁舌不会将锁轴挡在锁块内，所以，所述第二分析单元122在比较时可以着重比较所述实际图像和所述第二标准图像中锁舌的位置(该解锁位置可以在第二标准图像中示出)，判断实际图像中锁舌是否在解锁位置，若是，则锁止机构解锁所述电池，若否，则锁止机构未解锁所述电池。
当然所述第二分析单元122的上述第二种实现还可以适用于分析其他类型的锁止机构是否锁紧电池，该类型的锁止机构可以采用螺栓、螺母等其他结构锁紧电池。这种实现的第二分析单元122依然可以通过所述锁止机构及其相关联的结构在锁紧电池时和未锁紧电池时外部形态上的变化来判断锁止机构是否锁紧电池，并不受限于特定结构的锁止机构，适用的范围更广。
需要说明的是，考虑到不同的车型、不同的电池型号、不同的锁止机构对应的第二标准图像可能不同，所述第二分析单元122通常需要预存多种车型、多种电池型号、多种锁止机构对应的第二标准图像，在换电前或换电过程中，确定换电车辆的车型、电池型号、锁止机构，从预存的第二标准图像中选择换电车辆对应的第二标准图像，进而进行后续的比较。
另外，所述第二分析单元122可以根据实际情况采用上述的两种实现中的任意一种，例如，若锁止机构中并不包括锁连杆，那么建议使用第二种实现分析锁止机构是否锁紧电池。若锁止机构中包括锁连杆，则两种实现均可使用。
所述第二分析单元122主要应用于换电设备从电池外箱卸下缺电的电池的过程中，所述视觉分析系统10可以通过对锁止机构是否解锁电池的状态监测，反馈到换电设备，实现对换电设备的控制。为此，所述视觉分析系统10还可以进一步包括换电控制模块13。所述图像分析模块12(尤其是所述第二分析单元122)与所述换电控制模块13通过有线或无线通信连接；所述换电控制模块13还与所述换电设备通过有线或无线通信连接。其中，有线通信连接包括但不限于通过线缆连接，无线通信连接包括但不限于通过2G、3G、4G、蓝牙等通信方式连接。
所述第二分析单元122还用于在所述锁止机构解锁所述电池后通知所述换电控制模块13。
所述换电控制模块13还用于在接收到所述通知后，向所述换电设备发送卸电池指令，所述卸电池指令用于命令所述换电设备将所述电池从所述电池外箱取下。所述换电设备接收后，执行所述卸电池指令，然后驶离所述车辆锁止的位置。
实施例4
综合实施例1、实施例2和实施例3的视觉分析系统10，形成本实施例的一种应用于车辆换电的视觉分析系统，如图5所示，其包括：图像采集模块11、图像分析模块12、换电控制模块13。所述图像分析模块12包括实施例2的第一分析单元121和实施例3的第二分析单元122。所述图像采集模块11、所述第一分析单元121、所述第二分析单元122和所述换电控制模块13具体参见实施例1、实施例2和实施例3的相应说明，在此不再赘述。
实施例5
图6示出了本实施例的一种应用于车辆换电的视觉分析方法。所述视觉分析方法包括：
步骤51：采集实际图像，所述实际图像中包含车辆的电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将电池锁定于所述电池外箱内。
步骤52：根据所述实际图像分析所述锁止机构的状态。
通过上述步骤，可以有效地监控车辆的锁止机构的状态，由此保证换电的成功率及安全性。
本实施例中，为了提高图像采集的清晰度、锁止机构的状态分析精度，步骤51利用根据所述锁止机构自动变焦的至少一摄像头或相机实现。所述摄像头或相机可以设置于换电设备上。所述换电设备用于为所述车辆提供换电服务，通常可能包括将新的或满电电池装入电池外箱的功能，或者包括将车辆上原有的缺电电池从电池外箱取下的功能，或者同时兼具上述两种功能。所述摄像头或相机还可以设置于所述车辆停泊的平台上。所述平台可以为在换电过程中供车辆停泊的专用平台或是其他普通平台。当然本发明并不局限于此，在其他实施例中，所述摄像头或相机还可以设置于能够采集到所述锁止机构的图像的其他位置。
所述摄像头或相机的数量可以依所述锁止机构的具体结构、成本要求、锁止精度要求等实际情况而定。在所述摄像头或相机的数量超过一个时，该些摄像头或相机可以全部设置于同一区域，如全部均设置于所述换电设备上或全部均设置于上述的平台上；该些摄像头或相机还可以分散设置于不同区域，如部分设置于所述换电设备上且其他部分设置于上述的平台上。
又考虑到所述电池外箱通常设置于车辆的底部，换电环境通常比较黑暗，对实际图像的清晰度会造成影响，本实施例中，所述视觉分析方法还包括：在环境光的亮度小于阈值时开启红外照明光源。例如在摄像头或相机配置红外照明光源，所述方法在采集所述实际图像前会自动检测环境光的亮度，若环境光的亮度小于阈值时则开启摄像头或相机上的红外照明光源。其中，所述阈值可根据摄像头或相机的性能要求而定。
本实施例的视觉分析方法可以采用实施例1的视觉分析系统实现。
实施例6
本实施例提供了一种应用于车辆换电的视觉分析方法，其是对实施例5的视觉分析方法的进一步改进，能够具体分析出所述锁止机构的状态为是否锁紧所述电池。所谓的锁紧所述电池，通常是指通过所述锁止机构，所述电池能够可靠、牢固地锁定于所述电池外箱内，所述电池不会从所述电池外箱内脱落。所谓的未锁紧所述电池，通常是指所述锁止机构虽然处于锁定状态，但是并未将所述电池可靠、牢固地锁定于所述电池外箱内，所述电池存在从所述电池外箱内脱落的可能和风险。
图7示出了本实施例的视觉分析方法。本实施例可分析的锁止机构的状态包括所述锁止机构是否锁紧所述电池。步骤52包括：
步骤521：根据所述实际图像分析所述锁止机构是否锁紧所述电池。
步骤51针对一种锁止机构(本实施例应用的锁止机构结构如中国专利申请CN106427514A)采集的实际图像时，可从所述电池外箱的下方向上采集，图像中示出有电池外箱、电池外箱内装入的电池，电池外箱和电池之间存在间隙，透过间隙示出了锁止机构的可视部分，其中可视部分包括锁舌、锁块和伸出锁块的部分锁连杆(在锁止机构锁紧所述电池时锁连杆会向前移动，进而驱动锁舌，锁舌将锁轴挡在锁块内，锁连杆的前端部分会伸出锁块的前端面一定长度)。
图8示出了实现步骤521的具体流程图。步骤521具体包括：
步骤5211：从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度，其中可以使用锁连杆、锁块轮廓提取、长度测量等图像处理技术实现，也可以拍摄边界线为参照，测量锁连杆的前端部与拍摄边界线之间距离，通过此距离反向计算出锁连杆伸出锁块的长度；
步骤5212：比较所述长度是否小于所述锁止机构锁紧所述电池时锁连杆伸出锁块的标准长度，其中，所述锁止机构锁紧所述电池时锁连杆伸出锁块的标准长度可以通过预先测量而得；
若是，则所述锁止机构未锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池。
上述流程通过分析锁连杆伸出锁块的长度判断锁连杆机构是否锁紧电池，判断简单且精度较高。
基于类似的原理，上述流程依然可以通过锁轴伸出锁面的长度判断锁止机构是否锁紧电池，如，比较锁轴伸出锁面的长度是否小于锁止机构锁紧电池时锁轴伸出锁面的标准长度，若是，则锁止机构未锁紧所述电池，若否，则锁止机构锁紧所述电池。
图9还示出了实现步骤521的另一流程。步骤521具体包括：
步骤5211’：比较所述实际图像与第一标准图像是否相同，所述第一标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池时的图像，其中所述第一标准图像是在所述锁止机构锁紧所述电池时预先采集的，比较图像时主要是比较两个图像中锁止机构及其相关联的结构的外部形态是否相同，可以忽略图像中可能被一同采集到的其他图像，如电池外箱周围的车底构造等；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池。
由于锁止机构在锁紧电池时，锁舌应当处于锁止位置，在该锁止位置锁舌可将锁轴挡在锁块内，所以，上述流程在比较时可以着重比较所述实际图像和所述第一标准图像中锁舌的位置(该锁止位置可以在第一标准图像中示出)，判断实际图像中锁舌是否在锁止位置，若是，则锁止机构锁紧所述电池，若否，则锁止机构未锁紧所述电池。
当然步骤521的上述第二种流程还可以适用于分析其他类型的锁止机构是否锁紧电池，该类型的锁止机构可以采用螺栓、螺母等其他结构锁紧电池。这种实现的步骤521依然可以通过所述锁止机构及其相关联的结构在锁紧电池时和未锁紧电池时外部形态上的变化来判断锁止机构是否锁紧电池，不受限于于特定结构的锁止机构，适用的范围更广。
需要说明的是，考虑到不同的车型、不同的电池型号、不同的锁止机构对应的锁连杆伸出锁块的标准长度/第一标准图像可能不同，所述方法通常需要预存多种车型、多种电池型号、多种锁止机构对应的锁连杆伸出锁块的标准长度/第一标准图像，在换电前或换电过程中，确定换电车辆的车型、电池型号、锁止机构，从预存的标准长度/第一标准图像中选择换电车辆对应的标准长度/第一标准图像，进而进行后续的比较。
另外，步骤521可以根据实际情况采用上述的两种实现中的任意一种，例如，若锁止机构中并不包括锁连杆，那么建议使用第二种流程分析锁止机构是否锁紧电池。若锁止机构中包括锁连杆，则两种流程均可使用。
步骤521主要应用于换电设备安装电池至电池外箱的过程中，安装电池的具体过程可以为换电设备从车辆的下方向上举升所述电池直至到达电池外箱的顶部，然后换电设备再沿水平方向向前移动所述电池直至到达电池外箱内的最前端，最后通过锁止机构将电池与电池外箱连接并锁紧固定。所述方法可以通过对锁止机构是否锁紧电池的状态监测，反馈到换电设备，实现对换电设备的控制。为此，所述视觉分析方法还可以进一步包括在步骤51之前执行：
步骤50：控制换电设备将所述电池安装于所述电池外箱内；
所述视觉分析方法还可以进一步包括：
步骤53：在所述锁止机构锁紧所述电池后，命令所述换电设备结束电池安装动作。
本实施例的视觉分析方法可以采用实施例2的视觉分析系统实现。
实施例7
本实施例提供了一种应用于车辆换电的视觉分析方法，其是对实施例1的视觉分析系统的进一步改进，能够具体分析出所述锁止机构的状态为是否解锁所述电池。所谓的解锁所述电池，通常是指所述电池可以从所述电池外箱内取下。在不满足解锁的情况下，均可看作是未解锁所述电池。
图10示出了本实施例的视觉分析方法。本实施例可分析的锁止机构的状态包括所述锁止机构是否解锁所述电池。步骤52包括：
步骤522：根据所述实际图像分析所述锁止机构是否解锁所述电池。
步骤51针对一种锁止机构(本实施例应用的锁止机构结构如中国专利申请CN106427514A)采集的实际图像，可从所述电池外箱的下方向上采集，图像中示出有电池外箱、电池外箱内装入的电池，电池外箱和电池之间存在间隙，透过间隙示出了锁止机构的可视部分，其中可视部分包括锁舌、锁块和伸出锁块的部分锁连杆(在锁止机构锁紧所述电池时锁连杆会向前移动，进而驱动锁舌，锁舌将锁轴挡在锁块内，锁连杆的前端部分会伸出锁块的前端面一定长度)。
图11示出了实现步骤522的具体流程图。步骤522具体包括：
步骤5221：从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度，其中可以使用锁连杆、锁块轮廓提取、长度测量等图像处理技术实现，也可以拍摄边界线为参照，测量锁连杆的前端部与拍摄边界线之间距离，通过此距离反向计算出锁连杆伸出锁块的长度；
步骤5222：比较所述长度是否为0：
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池。
上述流程通过分析锁连杆伸出锁块的长度判断锁连杆机构是否解锁电池，判断简单且精度较高。
图12示出了实现步骤522的另一流程。步骤522具体包括：
步骤5221’：比较所述实际图像与第二标准图像是否相同，所述第二标准图像为所述锁止机构解锁所述电池时的图像，其中所述第二标准图像是在所述锁止机构解锁所述电池时预先采集的，比较图像时主要是比较两个图像中锁止机构及其相关联的结构的外部形态是否相同，可以忽略图像中可能被一同采集到的其他图像，如电池外箱周围的车底构造等；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池。
由于锁止机构在解锁电池时，锁舌应当处于解锁位置，在该解锁位置锁舌不会将锁轴挡在锁块内，所以，上述流程在比较时可以着重比较所述实际图像和所述第二标准图像中锁舌的位置(该解锁位置可以在第二标准图像中示出)，判断实际图像中锁舌是否在解锁位置，若是，则锁止机构解锁所述电池，若否，则锁止机构未解锁所述电池。
当然步骤522的上述第二种流程还可以适用于分析其他类型的锁止机构是否锁紧电池，该类型的锁止机构可以采用螺栓、螺母等其他结构锁紧电池。这种实现的步骤522依然可以通过所述锁止机构及其相关联的结构在锁紧电池时和未锁紧电池时外部形态上的变化来判断锁止机构是否锁紧电池，并不受限于特定结构的锁止机构，适用的范围更广。
需要说明的是，考虑到不同的车型、不同的电池型号、不同的锁止机构对应的第二标准图像可能不同，所述方法通常需要预存多种车型、多种电池型号、多种锁止机构对应的第二标准图像，在换电前或换电过程中，确定换电车辆的车型、电池型号、锁止机构，从预存的第二标准图像中选择换电车辆对应的第二标准图像，进而进行后续的比较。
另外，步骤522可以根据实际情况采用上述的两种实现中的任意一种，例如，若锁止机构中并不包括锁连杆，那么建议使用第二种实现分析锁止机构是否锁紧电池。若锁止机构中包括锁连杆，则两种实现均可使用。
步骤522主要应用于换电设备从电池外箱卸下缺电的电池的过程中，所述方法可以通过对锁止机构是否解锁电池的状态监测，反馈到换电设备，实现对换电设备的控制。为此，所述视觉分析系统10还可以进一步包括：
步骤54：在所述锁止机构解锁所述电池后，命令所述换电设备将所述电池从所述电池外箱取下。
本实施例的视觉分析方法可以采用实施例3的视觉分析系统实现。
实施例8
综合实施例5、实施例6和实施例7的视觉分析方法，形成本实施例的一种应用于车辆换电的视觉分析系统，如图13所示，其包括：
步骤51：采集实际图像；
步骤522：根据所述实际图像分析所述锁止机构是否解锁所述电池；
步骤54：在所述锁止机构解锁所述电池后，命令所述换电设备将所述电池从所述电池外箱取下；
步骤50：控制换电设备将所述电池安装于所述电池外箱内；
步骤51：采集实际图像；
步骤521：根据所述实际图像分析所述锁止机构是否锁紧所述电池；
步骤53：在所述锁止机构锁紧所述电池后，命令所述换电设备结束电池安装动作。
上述各步骤具体参见实施例5、实施例6和实施例7的相应说明，在此不再赘述。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种应用于车辆换电的视觉分析系统，其特征在于，所述视觉分析系统包括至少一图像采集模块和图像分析模块；
所述图像采集模块用于采集实际图像并将所述实际图像发送至所述图像分析模块，所述实际图像中包含车辆的电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将电池锁定于所述电池外箱内；
所述图像分析模块用于根据所述实际图像分析所述锁止机构的状态。
2.如权利要求1所述的视觉分析系统，其特征在于，所述状态包括：所述锁止机构是否锁紧所述电池，所述图像分析模块包括第一分析单元；
所述第一分析单元用于根据所述实际图像分析所述锁止机构是否锁紧所述电池。
3.如权利要求2所述的视觉分析系统，其特征在于，所述第一分析单元具体用于：
从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度；
比较所述长度是否小于所述锁止机构锁紧所述电池时锁连杆伸出锁块的标准长度；
若是，则所述锁止机构未锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池；
或，比较所述实际图像与第一标准图像是否相同，所述第一标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池时的图像；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池。
4.如权利要求2所述的视觉分析系统，其特征在于，所述视觉分析系统还包括换电控制模块，所述换电控制模块用于控制换电设备将所述电池安装于所述电池外箱内；
所述第一分析单元还用于在所述锁止机构锁紧所述电池后通知所述换电控制模块；
所述换电控制模块还用于在接收到所述通知后，向所述换电设备发送换电完毕指令，所述换电完毕指令用于命令所述换电设备结束电池安装动作。
5.如权利要求1所述的视觉分析系统，其特征在于，所述状态包括：所述锁止机构是否解锁所述电池，所述图像分析模块包括第二分析单元；
所述第二分析单元用于根据所述实际图像分析所述锁止机构是否解锁所述电池。
6.如权利要求5所述的视觉分析系统，其特征在于，所述第二分析单元具体用于：
从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度；
比较所述长度是否为0：
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池；
或，比较所述实际图像与第二标准图像是否相同，所述第二标准图像为所述锁止机构解锁所述电池时的图像；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池。
7.如权利要求5所述的视觉分析系统，其特征在于，所述视觉分析系统还包括换电控制模块；
所述第二分析单元还用于在所述锁止机构解锁所述电池后通知所述换电控制模块；
所述换电控制模块用于在接收到所述通知后，向所述换电设备发送卸电池指令，所述卸电池指令用于命令所述换电设备将所述电池从所述电池外箱取下。
8.如权利要求4或7所述的视觉分析系统，其特征在于，所述图像分析模块与所述换电控制模块通过有线或无线通信连接；
和/或，所述换电控制模块与所述换电设备通过有线或无线通信连接。
9.如权利要求1所述的视觉分析系统，其特征在于，所述图像采集模块与所述图像分析模块通过有线或无线通信连接。
10.如权利要求1所述的视觉分析系统，其特征在于，所述图像采集模块设置于换电设备上，或，设置于所述车辆停泊的平台上。
11.如权利要求1所述的视觉分析系统，其特征在于，所述图像采集模块配有红外照明光源，所述红外照明光源用于在环境光的亮度小于阈值时开启。
12.如权利要求1所述的视觉分析系统，其特征在于，所述图像采集模块为根据所述锁止机构自动变焦的摄像头或相机。
13.一种应用于车辆换电的视觉分析方法，其特征在于，所述视觉分析方法包括：
采集实际图像，所述实际图像中包含车辆的电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将电池锁定于所述电池外箱内；
根据所述实际图像分析所述锁止机构的状态。
14.如权利要求13所述的视觉分析方法，其特征在于，所述状态包括：所述锁止机构是否锁紧所述电池，根据所述实际图像分析所述锁止机构的状态包括根据所述实际图像分析所述锁止机构是否锁紧所述电池。
15.如权利要求14所述的视觉分析方法，其特征在于，根据所述实际图像分析所述锁止机构是否锁紧所述电池，包括：
从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度；
比较所述长度是否小于所述锁止机构锁紧所述电池时锁连杆伸出锁块的标准长度；
若是，则所述锁止机构未锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池；
或，比较所述实际图像与第一标准图像是否相同，所述第一标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池时的图像；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池。
16.如权利要求14所述的视觉分析方法，其特征在于，所述视觉分析方法还包括：
控制换电设备将所述电池安装于所述电池外箱内；
在所述锁止机构锁紧所述电池后，命令所述换电设备结束电池安装动作。
17.如权利要求13所述的视觉分析方法，其特征在于，所述状态包括：所述锁止机构是否解锁所述电池，根据所述实际图像分析所述锁止机构的状态包括根据所述实际图像分析所述锁止机构是否解锁所述电池。
18.如权利要求17所述的视觉分析方法，其特征在于，根据所述实际图像分析所述锁止机构是否解锁所述电池，包括：
从所述实际图像中获取所述锁止机构中锁连杆伸出锁块的长度；
比较所述长度是否为0：
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池；
或，比较所述实际图像与第二标准图像是否相同，所述第二标准图像为所述锁止机构解锁所述电池时的图像；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池。
19.如权利要求17所述的视觉分析方法，其特征在于，所述视觉分析方法还包括：
在所述锁止机构解锁所述电池后，命令所述换电设备将所述电池从所述电池外箱取下。
20.如权利要求13所述的视觉分析方法，其特征在于，所述视觉分析方法还包括：
在环境光的亮度小于阈值时开启红外照明光源。
21.如权利要求13所述的视觉分析方法，其特征在于，采集实际图像利用根据所述锁止机构自动变焦的至少一摄像头或相机实现。
22.如权利要求21所述的视觉分析系统，其特征在于，所述摄像头或相机设置于换电设备上，或，设置于所述车辆停泊的平台上。
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