CN110843597A - 应用于车辆换电的视觉分析系统、方法及换电控制方法 - 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、方法及换电控制方法。所述视觉分析系统包括至少一图像采集模块、图像分析模块和换电控制模块；所述图像采集模块用于在车辆换电过程中，采集车辆和电池包总成的实际图像并将所述实际图像发送至所述图像分析模块；所述图像分析模块用于根据所述实际图像监控所述换电过程，并将所述换电过程发送至所述换电控制模块；所述换电控制模块用于生成用于调控所述换电过程所涉及对象的调控指令。本发明能够通过图像处理技术监控整个换电过程，对换电过程所涉及的对象(如车辆、换电设备)进行控制，保证换电的成功率。

Description

应用于车辆换电的视觉分析系统、方法及换电控制方法
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、方法及换电控制方法。
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包总成进行更换时，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总成从电池外箱中取下，然后将新的电池包总成安装到电池外箱中。现有技术中，通常由换电设备自身控制换电动作，缺少外部的监控，容易造成电池包总成更换失败。
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由换电设备自身控制换电动作，缺少外部的监控的缺陷，提供一种应用于车辆换电的视觉分析系统、方法及换电控制方法。
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、图像分析模块和换电控制模块；
所述图像采集模块用于在车辆换电过程中，采集车辆和电池包总成的实际图像并将所述实际图像发送至所述图像分析模块；
所述图像分析模块用于根据所述实际图像监控所述换电过程，并将所述换电过程发送至所述换电控制模块；
所述换电控制模块用于生成用于调控所述换电过程所涉及对象的调控指令。
较佳地，所述换电过程至少包括：车辆停车定位阶段；
所述图像采集模块在所述车辆停车定位阶段中采集的实际图像中包含所述车辆的图像及已标识的预设停车区域的图像；
所述图像分析模块具体用于从所述实际图像提取所述车辆停泊的位置信息，通过所述位置信息确定所述车辆停泊于是否在所述预设停车区域内，若否，则向所述换电控制模块发送第一通知；
所述换电控制模块具体用于在接收到所述第一通知后，生成车辆调控指令，所述车辆调控指令用于命令所述车辆重新停泊至所述预设停车区域内。
较佳地，所述换电过程至少包括：所述车辆的电池外箱定位阶段；
所述图像采集模块在所述电池外箱定位阶段中采集的实际图像中包含车辆的电池外箱的图像；
所述图像分析模块具体用于根据所述实际图像获取所述电池外箱的空间状态信息，并将所述电池外箱的空间状态信息发送至所述换电控制模块；
所述换电控制模块具体用于根据所述电池外箱的空间状态信息生成第一调控指令并将所述第一调控指令发送至用于为所述车辆换电的换电设备，所述第一调控指令用于命令所述换电设备调整自身的空间状态信息以适应所述电池外箱的空间状态信息。
较佳地，所述电池外箱定位阶段适用于：所述换电设备从所述电池外箱内取下缺电的电池包总成之前，或所述换电设备将待装的电池包总成安装至所述电池外箱之前。
较佳地，所述换电过程至少包括：为所述车辆换电的换电设备从所述车辆的电池外箱内解锁并取下缺电的电池包总成的卸电池阶段；
所述图像采集模块在所述卸电池阶段采集的实际图像中包含所述电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将所述电池包总成锁定于所述电池外箱内；
所述图像分析模块具体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包总成，并在所述锁止机构解锁所述电池包总成时向所述换电控制模块发送第二通知；
所述换电控制模块具体用于在接收到所述第二通知后，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包总成从所述电池外箱取下。
较佳地，所述换电设备预设有执行所述卸电池指令时所需的将所述电池包总成从所述电池外箱取下的第一电池移动轨迹。
较佳地，所述换电过程至少包括：为所述车辆换电的换电设备将待装的电池包总成安装至所述车辆的电池外箱的装电池阶段；
所述图像采集模块在所述装电池阶段，实时采集所述实际图像并将所述实际图像实时发送至所述图像分析模块，所述实际图像中包含所述电池外箱的图像和所述电池包总成的图像；
所述图像分析模块具体用于根据所述实际图像分析所述电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，若是，则向所述换电控制模块发送第三通知；
所述换电控制模块具体用于在接收到所述第三通知后向所述换电设备发送第二调控指令，所述第二调控指令用于告知所述换电设备已达成所述装电池阶段。
较佳地，所述换电过程至少包括：所述电池外箱的锁检测阶段；
所述图像采集模块在所述锁检测阶段采集的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所述电池包总成锁定于所述电池外箱内；
所述图像分析模块具体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包总成。
较佳地，所述锁检测阶段发生于所述换电设备将待装的电池包总成安装至所述电池外箱之后。
较佳地，所述空间状态信息包括位置信息，所述图像分析模块包括位置分析单元；
所述位置分析单元用于根据所述实际图像获取所述电池外箱的位置信息，并将所述电池外箱的位置信息发送至所述换电控制模块；
所述第一调控指令包括位置移动指令，所述换电控制模块还用于根据所述电池外箱的位置信息生成所述位置移动指令，所述位置移动指令用于命令所述换电设备移动自身位置至目标位置，所述目标位置与所述电池外箱的位置相关。
较佳地，所述空间状态信息包括姿态信息，所述图像分析模块包括姿态分析单元；
所述姿态分析单元用于根据所述实际图像获取所述电池外箱的姿态信息，并将所述电池外箱的姿态信息发送所述换电控制模块；
所述第一调控指令包括姿态调整指令，所述换电控制模块还用于根据所述电池外箱的姿态信息生成所述姿态调整指令，所述姿态调整指令用于命令所述换电设备调整自身姿态以使得所述换电设备上的换电机构与所述电池外箱姿态相同。
较佳地，所述图像分析模块包括解锁分析单元；
所述解锁分析单元用于根据所述实际图像通过以下方式分析所述锁止机构是否解锁所述电池包总成：
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包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成；
或，比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构解锁所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成。
较佳地，所述电池包总成到达所述指定位置时所述车辆的电池供电电路导通，所述换电设备预设有执行所述目标任务时所需的将所述电池包总成安装至所述指定位置的电池移动轨迹。
较佳地，根据所述实际图像分析所述电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，包括：
从所述实际图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
从与所述电池包总成位于所述指定位置时的标准图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
比较所述实际图像和所述标准图像中所述电池包总成与所述电池外箱在第一方向和/或与所述第一方向垂直的其他方向上的相对位置关系是否均相同，所述第一方向为与停泊所述车辆的平台垂直的方向：
若是，则所述电池包总成到达所述指定位置；
若否，则所述电池包总成未到达所述指定位置。
较佳地，所述图像分析模块包括锁紧分析单元；
所述锁紧分析单元用于根据所述实际图像通过以下方式分析所述锁止机构是否锁紧所述电池包总成：
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包总成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包总成；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成；
或，比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池包总成。
较佳地，所述图像采集模块设置于用于为所述车辆换电的换电设备上，或，设置于所述车辆停泊的平台上。
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：
在车辆换电过程中，采集车辆和电池包总成的实际图像；
根据所述实际图像监控所述换电过程；
调控所述换电过程所涉及的对象。
较佳地，所述换电过程至少包括：车辆停车定位阶段；
在所述车辆停车定位阶段中，采集的实际图像中包含所述车辆的图像及已标识的预设停车区域的图像；
从所述实际图像提取所述车辆停泊的位置信息，通过所述位置信息确定所述车辆停泊于是否在所述预设停车区域内，若否，则命令所述车辆重新停泊至所述预设停车区域内。
较佳地，所述换电过程至少包括：所述车辆的电池外箱定位阶段；
在所述电池外箱定位阶段中，采集的实际图像中包含车辆的电池外箱的图像；
根据所述实际图像获取所述电池外箱的空间状态信息；
根据所述电池外箱的空间状态信息，命令所述换电设备调整自身的空间状态信息以适应所述电池外箱的空间状态信息。
较佳地，所述电池外箱定位阶段适用于：所述换电设备从所述电池外箱内取下缺电的电池包总成之前，或所述换电设备将待装的电池包总成安装至所述电池外箱之前。
较佳地，所述换电过程至少包括：为所述车辆换电的换电设备从所述车辆的电池外箱内解锁并取下缺电的电池包总成的卸电池阶段；
在所述卸电池阶段，采集的实际图像中包含所述电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将所述电池包总成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是否解锁所述电池包总成，并在所述锁止机构解锁所述电池包总成时命令所述换电设备将所述电池包总成从所述电池外箱取下。
较佳地，所述换电设备预设有执行所述卸电池指令时所需的将所述电池包总成从所述电池外箱取下的第一电池移动轨迹。
较佳地，所述换电过程至少包括：为所述车辆换电的换电设备将待装的电池包总成安装至所述车辆的电池外箱的装电池阶段；
在所述装电池阶段，实时采集所述实际图像，所述实际图像中包含所述电池外箱的图像和所述电池包总成的图像；
根据所述实际图像分析所述电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，若是，则告知所述换电设备已达成所述装电池阶段。
较佳地，所述换电过程至少包括：所述电池外箱的锁检测阶段；
在所述锁检测阶段，采集的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所述电池包总成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是否锁紧所述电池包总成。
较佳地，所述锁检测阶段发生于所述换电设备将待装的电池包总成安装至所述电池外箱之后。
较佳地，所述空间状态信息包括位置信息；
根据所述实际图像获取所述电池外箱的位置信息；
根据所述电池外箱的位置信息，命令所述换电设备移动自身位置至目标位置，所述目标位置与所述电池外箱的位置相关。
较佳地，所述空间状态信息包括姿态信息；
根据所述实际图像获取所述电池外箱的姿态信息；
根据所述电池外箱的姿态信息命令所述换电设备调整自身姿态以使得所述换电设备上的换电机构与所述电池外箱姿态相同。
较佳地，根据所述实际图像通过以下步骤分析所述锁止机构是否解锁所述电池包总成：
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包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成；
或，比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构解锁所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成。
较佳地，所述电池包总成到达所述指定位置时所述车辆的电池供电电路导通，所述换电设备预设有执行所述目标任务时所需的将所述电池包总成安装至所述指定位置的电池移动轨迹。
较佳地，根据所述实际图像分析所述电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，包括：
从所述实际图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
从与所述电池包总成位于所述指定位置时的标准图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
比较所述实际图像和所述标准图像中所述电池包总成与所述电池外箱在第一方向和/或与所述第一方向垂直的其他方向上的相对位置关系是否均相同，所述第一方向为与停泊所述车辆的平台垂直的方向：
若是，则所述电池包总成到达所述指定位置；
若否，则所述电池包总成未到达所述指定位置。
较佳地，根据所述实际图像通过以下步骤分析所述锁止机构是否锁紧所述电池包总成：
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包总成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包总成；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成；
或，比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池包总成。
本发明还提供一种基于视觉分析的换电控制方法，所述换电控制方法包括：
进入车辆停车定位阶段；
进入所述车辆的电池外箱定位阶段；
进入为所述车辆换电的换电设备从所述电池外箱内解锁并取下缺电的电池包总成的卸电池阶段；
再次进入所述车辆的电池外箱定位阶段；
进入为所述车辆换电的换电设备将待装的电池包总成安装至所述车辆的电池外箱的装电池阶段；
进入所述电池外箱的锁检测阶段。
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：本发明能够通过图像处理技术监控整个换电过程，对换电过程所涉及的对象(如车辆、换电设备)进行控制，保证换电的成功率。
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的一种预设停车区域示意图；
图4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5为本发明实施例3的一种应用于车辆换电的视觉分析方法的流程图；
图6为本发明实施例5的一种基于视觉分析的换电控制方法的流程图。
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、图像分析模块12和换电控制模块13。其中，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；所述图像分析模块12与所述换电控制模块13可以通过有线或无线通信连接；所述换电控制模块13与换电过程所涉及的对象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用于在车辆换电过程中，采集车辆和电池包总成的实际图像并将所述实际图像发送至所述图像分析模块12。其中，本发明对所述电池包总成的结构做具体限定，其通常包括电池包箱体及设置在所述电池包箱体周围的连接机构。
所述图像分析模块12用于根据所述实际图像监控所述换电过程，并将所述换电过程发送至所述换电控制模块13。
所述换电控制模块13用于生成用于调控所述换电过程所涉及对象的调控指令。
本实施例的视觉分析系统能够通过图像处理技术监控整个换电过程，对换电过程所涉及的对象(如车辆、换电设备)进行控制，保证换电的成功率。
本实施例中，所述图像采集模块11可以设置于用于为所述车辆的换电设备40上。所述换电设备40通常可能包括将新的或满电电池包总成装入电池外箱的功能，或者包括将车辆上原有的缺电电池包总成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车辆和电池包总成的图像的其他位置。
所述图像采集模块11的数量可以依换电过程、成本要求、调控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40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40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，所述图像采集模块11优选为根据拍摄对象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。
本实施例中，所述换电过程包括中的至少一种：车辆停车定位阶段、所述车辆的电池外箱定位阶段、为所述车辆换电的换电设备从所述车辆的电池外箱内解锁并取下缺电的电池包总成的卸电池阶段、为所述车辆换电的换电设备将待装的电池包总成安装至所述车辆的电池外箱的装电池阶段和所述电池外箱的锁检测阶段。
在所述车辆停车定位阶段：
如图3所示，在平台30内标识有预设停车区域31。
所述图像采集模块11采集的实际图像中包含所述车辆的图像及已标识的预设停车区域31的图像。
所述图像分析模块12具体用于从所述实际图像提取所述车辆停泊的位置信息，通过所述位置信息确定所述车辆停泊于是否在所述预设停车区域内，若否，则向所述换电控制模块13发送第一通知。
所述换电控制模块13具体用于在接收到所述第一通知后，生成车辆调控指令，所述车辆调控指令用于命令所述车辆重新停泊至所述预设停车区域内。
在此阶段，采集实际图像的图像采集模块11，优选设置在预设停车区域周围的图像采集模块11，即利用设置在预设停车区域周围的图像采集模块11采集包含所述车辆的图像及已标识的预设停车区域的图像的实际图像。
在所述车辆的电池外箱定位阶段；
所述图像采集模块11采集的实际图像中包含车辆的电池外箱的图像。
所述图像分析模块12具体用于根据所述实际图像获取所述电池外箱的空间状态信息，并将所述电池外箱的空间状态信息发送至所述换电控制模块13。
所述换电控制模块13具体用于根据所述电池外箱的空间状态信息生成第一调控指令并将所述第一调控指令发送至用于为所述车辆换电的换电设备，所述第一调控指令用于命令所述换电设备调整自身的空间状态信息以适应所述电池外箱的空间状态信息。
在此阶段，采集实际图像的图像采集模块11，优选设置在换电设备上的图像采集模块11或图2中的镂空区域周围的图像采集模块11，即利用设置在换电设备上的图像采集模块11或图2中的镂空区域周围的图像采集模块11采集包含所述电池外箱的图像的实际图像。
所述电池外箱定位阶段适用于所述卸电池阶段之前，或所述装电池阶段之前。
具体地，如图4所示，所述空间状态信息可以包括位置信息，所述图像分析模块12包括位置分析单元121；
所述位置分析单元121用于根据所述实际图像获取所述电池外箱的位置信息，并将所述电池外箱的位置信息发送至所述换电控制模块13；
所述第一调控指令包括位置移动指令，所述换电控制模块13还用于根据所述电池外箱的位置信息生成所述位置移动指令，所述位置移动指令用于命令所述换电设备移动自身位置至目标位置，所述目标位置与所述电池外箱的位置相关。
具体地，当电池外箱定位阶段发生于所述卸电池阶段之前时，所述目标位置为所述换电设备40上的换电解锁机构与所述电池外箱上的触发解锁机构对准的位置，所述触发解锁机构与所述换电解锁机构相匹配，用于触发所述电池包总成从所述车辆上解锁。即，换电设备位于所述平台的下方，当所述换电设备停泊于目标位置时，所述换电解锁机构与所述触发解锁机构对准，换电设备举升所述换电解锁机构即可将所述换电解锁机构插入所述触发解锁机构，从而解锁电池包总成。本发明对于所述换电解锁机构和所述触发解锁机构的具体结构不做限定。
当电池外箱定位阶段发生于所述装电池阶段之前时，所述目标位置为所述电池包总成与所述电池外箱对准的位置。即，换电设备40位于所述平台的下方，当所述换电设备停泊于目标位置时，所述换电设备上的电池包总成与电池外箱对准，换电设备举升电池包总成即可将电池包总成放入电池外箱内。
所述空间状态信息还可以包括姿态信息，所述图像分析模块12包括姿态分析单元122；
所述姿态分析单元122用于根据所述实际图像获取所述电池外箱的姿态信息，并将所述电池外箱的姿态信息发送所述换电控制模块13；
所述第一调控指令包括姿态调整指令，所述换电控制模块13还用于根据所述电池外箱的姿态信息生成所述姿态调整指令，所述姿态调整指令用于命令所述换电设备调整自身姿态以使得所述换电设备上的换电机构与所述电池外箱姿态相同。
具体地，所述电池外箱的姿态信息可以包括：所述电池外箱与所述车辆停泊的平台的夹角。
根据所述实际图像获取所述电池外箱与所述车辆停泊的平台的夹角，一种具体实现包括：
从所述实际图像中提取所述电池外箱的图像轮廓；
判断所述图像轮廓与所述电池外箱与所述平台平行设置时的标准图像轮廓是否相同，其中所述标准图像轮廓是预先采集的，判断比较图像时主要是比较两个图像中电池外箱是否相同，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，则判定所述电池外箱与所述平台的夹角为0；
若否，则通过所述图像轮廓相对于所述标准图像轮廓的变形程度确定所述电池外箱与所述平台的夹角。
其中，所述图像采集模块11采集所述实际图像时的角度优选地与所述标准图像轮廓的采集角度相同。以所述电池外箱为长方体为例，那么，所述电池外箱与所述平台平行设置时，从所述电池外箱的正下方采集的所述电池外箱的标准图像轮廓应当为一个矩形。若同样从所述电池外箱的正下方采集的实际图像中所述电池外箱的图像轮廓是矩形，则说明所述电池外箱的图像轮廓与所述标准图像轮廓平行，即所述电池外箱也与所述平台平行。反之，若同样从所述电池外箱的正下方采集的实际图像中所述电池外箱的图像轮廓不是矩形，如存在不是直角的顶角，则说明所述电池外箱的图像轮廓与所述标准图像轮廓不平行，即所述电池外箱与所述平台不平行，通过所述图像轮廓中顶角的角度可以进一步确定所述电池外箱与所述平台的夹角。
需要说明的是，考虑到不同的车型、不同的电池外箱对应的标准图像轮廓可能不同，通常需要预存多种车型、多种电池外箱对应的标准图像轮廓，在换电前或换电过程中，确定换电车辆的车型、电池外箱，从预存的标准图像轮廓中选择车辆对应的标准图像轮廓，进而进行后续的比较。
根据所述实际图像获取所述电池外箱与所述车辆停泊的平台的相对位置关系，另一种具体实现包括：
通过所述实际图像自带的景深信息确定所述电池外箱的至少两个特征部位的相对高度差；
判断所述至少两个特征部位的相对高度差是否为0：
若是，则判定所述电池外箱与所述平台的夹角为0；
若否，则通过所述至少两个特征部位的相对高度差确定所述电池外箱与所述平台的夹角。
还是以所述电池外箱为长方体为例，所述电池外箱与所述平台平行设置时从所述电池外箱的正下方采集的所述电池外箱的实际图像中，所述电池外箱的各特征部位的相对高度差应当为0，即在同一平面中，与所述平台的夹角为0。若所述电池外箱的各特征部位存在相对高度差，即所述电池外箱与所述平台不平行，通过所述相对高度差可以进一步确定所述电池外箱与所述平台的夹角。其中，所述至少两个特征部位为所述电池外箱的至少两个顶角。
另外，可以根据实际情况采用上述的两种实现中的任意一种。
本实施例中，所述电池外箱的姿态信息还可以包括：所述电池外箱的设置方向。
根据所述实际图像获取所述电池外箱的设置方向，一种具体实现包括：
从所述实际图像中提取所述电池外箱的图像轮廓；
判断所述图像轮廓与所述电池外箱以基准方向设置时的标准图像轮廓是否相同，其中所述标准图像轮廓是预先采集的，判断比较图像时主要是比较两个图像中电池外箱是否相同，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，则判定所述电池外箱的设置方向为所述基准方向；
若否，则通过所述图像轮廓相对于所述标准图像轮廓的旋转程度确定所述电池外箱的设置方向与所述基准方向的夹角。
其中，所述图像采集模块11采集所述实际图像时的角度与所述标准图像轮廓的采集角度相同。
同样需要说明的是，考虑到不同的车型、不同的电池外箱对应的标准图像轮廓可能不同，通常需要预存多种车型、多种电池外箱对应的标准图像轮廓，在换电前或换电过程中，确定换电车辆的车型、电池外箱，从预存的标准图像轮廓中选择车辆对应的标准图像轮廓，进而进行后续的比较。
在卸电池阶段；
所述图像采集模块11采集的实际图像中包含所述电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将所述电池包总成锁定于所述电池外箱内。
所述图像分析模块12具体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包总成，并在所述锁止机构解锁所述电池包总成时向所述换电控制模块13发送第二通知。
所述换电控制模块13具体用于在接收到所述第二通知后，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包总成从所述电池外箱取下。
其中，所述换电设备预设有执行所述卸电池指令时所需的将所述电池包总成从所述电池外箱取下的第一电池移动轨迹。
在此阶段，采集实际图像的图像采集模块11，优选设置在换电设备上的图像采集模块11或图2中的镂空区域周围的图像采集模块11，即利用设置在换电设备上的图像采集模块11或图2中的镂空区域周围的图像采集模块11采集包含所述电池外箱中的锁止机构的图像的实际图像。
具体地，如图4所示，所述图像分析模块12包括解锁分析单元123；
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包总成，电池外箱和电池包总成之间存在间隙，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，所述解锁分析单元123用于根据所述实际图像通过以下方式分析所述锁止机构是否解锁所述电池包总成：
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包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成。
所述解锁分析单元123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，所述解锁分析单元123还可以用于比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构解锁所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成。
由于锁止机构在解锁电池包总成时，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，所述解锁分析单元123在比较时可以着重比较所述实际图像和所述标准图像中锁舌的位置(该解锁位置可以在标准图像中示出)，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包总成，若否，则锁止机构未解锁所述电池包总成。
当然所述解锁分析单元123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包总成，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包总成。这种实现的解锁分析单元123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包总成时和未锁紧电池包总成时外部形态上的变化来判断锁止机构是否锁紧电池包总成，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标准图像可能不同，所述解锁分析单元123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，从预存的标准图像中选择换电车辆对应的标准图像，进而进行后续的比较。
另外，所述解锁分析单元123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等结构，那么建议使用第二种实现分析锁止机构是否锁紧电池包总成。若锁止机构中包括锁连杆等结构，则两种实现均可使用。
在装电池阶段：
所述图像采集模块11实时采集所述实际图像并将所述实际图像实时发送至所述图像分析模块12，所述实际图像中包含所述电池外箱的图像和所述电池包总成的图像。
所述图像分析模块12具体用于根据所述实际图像分析所述电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，若是，则向所述换电控制模块13发送第三通知。
所述换电控制模块13具体用于在接收到所述第三通知后向所述换电设备发送第二调控指令，所述第二调控指令用于告知所述换电设备已达成所述装电池阶段。
其中，所述电池包总成到达所述指定位置时所述车辆的电池供电电路导通，所述换电设备预设有执行所述目标任务时所需的将所述电池包总成安装至所述指定位置的电池移动轨迹。
具体地，根据所述实际图像分析所述电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，包括：
从所述实际图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
从与所述电池包总成位于所述指定位置时的标准图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
比较所述实际图像和所述标准图像中所述电池包总成与所述电池外箱在第一方向和/或与所述第一方向垂直的其他方向上的相对位置关系是否均相同，所述第一方向为与停泊所述车辆的平台垂直的方向：
若是，则所述电池包总成到达所述指定位置；
若否，则所述电池包总成未到达所述指定位置
例如，图2中所述平台为水平或接近于水平，所述第一方向即为竖直方向或接近于竖直方向，电池外箱与电池包总成之间存在相对高度差，在比较时，比较实际图像中电池外箱与电池包总成之间的相对高度差与标准图像中电池外箱与电池包总成之间的相对高度差是否相同，若相同，则电池包总成在竖直方向上到达指定位置，若不相同，则电池包总成在竖直方向上未到达指定位置。
与所述第一方向垂直的其他方向即为水平面内的方向，可能为前后方向或左右方向，电池外箱与电池包总成之间存在相对水平距离差，在比较时，比较实际图像中电池外箱与电池包总成之间的相对水平距离差与标准图像中电池外箱与电池包总成之间的相对水平距离差是否相同，若相同，则电池包总成在前后方向或左右方向上到达指定位置，若不相同，则电池包总成在前后方向或左右方向上未到达指定位置。
在具体实施时，可以根据指定位置的具体位置、电池移动轨迹从上述两个方向中的任意一个使用，为了提高比较精度同时采用上述方向比较。例如，若指定位置位于电池外箱内某个高度的最前端，相应的电池移动轨迹为所述换电设备首先将电池包总成举升到该高度，然后向前移动电池包总成直至到达最前端，那么，建议同时使用以上两个方向上的比较，即比较所述实际图像和所述标准图像中所述电池包总成与所述电池外箱在第一方向上的相对位置关系是否均相同，并比较所述实际图像和所述标准图像中所述电池包总成与所述电池外箱在与所述第一方向垂直的其他方向上的相对位置关系是否均相同，若两个方向比较均相同，则确定所述电池包总成无论在高度还水平均到达所述指定位置。再例如，若指定位置位于电池外箱的最顶端，相应的电池移动轨迹为所述换电设备将电池包总成举升，直至到达最顶端，那么，建议比较所述实际图像和所述标准图像中所述电池包总成与所述电池外箱在第一方向上的相对位置关系是否相同，若比较相同，则确定所述电池包总成在高度上到达所述指定位置。
在锁检测阶段；
所述图像采集模块11采集的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所述电池包总成锁定于所述电池外箱内。
所述图像分析模块12具体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包总成。
其中，所述锁检测阶段发生于所述装电池阶段之后。
具体地，如图4所示，所述图像分析模块12包括锁紧分析单元124；
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包总成，电池外箱和电池包总成之间存在间隙，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，所述锁紧分析单元124用于根据所述实际图像通过以下方式分析所述锁止机构是否锁紧所述电池包总成：
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包总成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包总成；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成。
基于类似的原理，这种实现的锁紧分析单元124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包总成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包总成，若否，则锁止机构锁紧所述电池包总成。
同样是针对上述的实际图像，本实施例还提供了所述锁紧分析单元124的另一种实现。所述锁紧分析单元124用于：
比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池包总成。
由于锁止机构在锁紧电池包总成时，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，所述锁紧分析单元124在比较时可以着重比较所述实际图像和所述标准图像中锁舌的位置(该锁止位置可以标准图像中示出)，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包总成，若否，则锁止机构未锁紧所述电池包总成。
当然所述锁紧分析单元124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包总成，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包总成。这种实现的所述锁紧分析单元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包总成时和未锁紧电池包总成时外部形态上的变化来判断锁止机构是否锁紧电池包总成，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/标准图像可能不同，所述锁紧分析单元124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/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/标准图像中选择换电车辆对应的标准长度/标准图像，进而进行后续的比较。
另外，所述锁紧分析单元124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包总成。若锁止机构中包括锁连杆，则两种实现均可使用。
实施例3
图5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：在车辆换电过程中，采集车辆和电池包总成的实际图像。
步骤52：根据所述实际图像监控所述换电过程。
步骤53：调控所述换电过程所涉及的对象。
本实施例中，为了提高图像采集的清晰度、电池外箱的状态分析精度，步骤51利用根据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用于为车辆换电的换电设备上。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车辆和电池包总成的图像的其他位置。
所述摄像头或相机的数量可以依换电过程、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4
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3的视觉分析方法的进一步改进。
本实施例中，所述换电过程包括中的至少一种：车辆停车定位阶段、所述车辆的电池外箱定位阶段、为所述车辆换电的换电设备从所述车辆的电池外箱内解锁并取下缺电的电池包总成的卸电池阶段、为所述车辆换电的换电设备将待装的电池包总成安装至所述车辆的电池外箱的装电池阶段和所述电池外箱的锁检测阶段。
在所述车辆停车定位阶段：
步骤51采集的实际图像中包含所述车辆的图像及已标识的预设停车区域的图像。
步骤52、53包括：
从所述实际图像提取所述车辆停泊的位置信息，通过所述位置信息确定所述车辆停泊于是否在所述预设停车区域内，若否，则命令所述车辆重新停泊至所述预设停车区域内。
在电池外箱定位阶段：
步骤51采集的实际图像中包含车辆的电池外箱的图像。
步骤52、53包括：
根据所述实际图像获取所述电池外箱的空间状态信息；
根据所述电池外箱的空间状态信息，命令所述换电设备调整自身的空间状态信息以适应所述电池外箱的空间状态信息。
所述电池外箱定位阶段适用于：所述换电设备从所述电池外箱内取下缺电的电池包总成之前，或所述换电设备将待装的电池包总成安装至所述电池外箱之前。
具体地，所述空间状态信息包括位置信息；
根据所述实际图像获取所述电池外箱的位置信息；
根据所述电池外箱的位置信息，命令所述换电设备移动自身位置至目标位置，所述目标位置与所述电池外箱的位置相关。
所述空间状态信息包括姿态信息；
根据所述实际图像获取所述电池外箱的姿态信息；
根据所述电池外箱的姿态信息命令所述换电设备调整自身姿态以使得所述换电设备上的换电机构与所述电池外箱姿态相同。
在卸电池阶段；
步骤51采集的实际图像中包含所述电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将所述电池包总成锁定于所述电池外箱内；
步骤52、53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包总成，并在所述锁止机构解锁所述电池包总成时命令所述换电设备将所述电池包总成从所述电池外箱取下。
其中，所述换电设备预设有执行所述卸电池指令时所需的将所述电池包总成从所述电池外箱取下的第一电池移动轨迹。
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包总成，电池外箱和电池包总成之间存在间隙，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，具体地，根据所述实际图像通过以下步骤分析所述锁止机构是否解锁所述电池包总成：
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包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成。
或，同样是针对上述的实际图像，根据所述实际图像通过以下步骤分析所述锁止机构是否解锁所述电池包总成：
比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构解锁所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成。
由于锁止机构在解锁电池包总成时，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，上述第二种流程在比较时可以着重比较所述实际图像和所述标准图像中锁舌的位置(该解锁位置可以在标准图像中示出)，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包总成，若否，则锁止机构未解锁所述电池包总成。
当然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包总成，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包总成。上述第二种流程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包总成时和未锁紧电池包总成时外部形态上的变化来判断锁止机构是否锁紧电池包总成，并不受限于特定结构的锁止机构，适用的范围更广。
在装电池阶段：
步骤51实时采集所述实际图像，所述实际图像中包含所述电池外箱的图像和所述电池包总成的图像。
步骤52、53包括：
根据所述实际图像分析所述电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，若是，则告知所述换电设备已达成所述装电池阶段。
所述电池包总成到达所述指定位置时所述车辆的电池供电电路导通，所述换电设备预设有执行所述目标任务时所需的将所述电池包总成安装至所述指定位置的电池移动轨迹。
具体地，根据所述实际图像分析所述电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，包括：
从所述实际图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
从与所述电池包总成位于所述指定位置时的标准图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
比较所述实际图像和所述标准图像中所述电池包总成与所述电池外箱在第一方向和/或与所述第一方向垂直的其他方向上的相对位置关系是否均相同，所述第一方向为与停泊所述车辆的平台垂直的方向：
若是，则所述电池包总成到达所述指定位置；
若否，则所述电池包总成未到达所述指定位置。
在锁检测阶段：
步骤51采集的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所述电池包总成锁定于所述电池外箱内。
步骤52、53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包总成。
其中，所述锁检测阶段发生于所述装电池阶段之后。
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包总成，电池外箱和电池包总成之间存在间隙，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，具体地，根据所述实际图像通过以下步骤分析所述锁止机构是否锁紧所述电池包总成：
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包总成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包总成；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成。
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包总成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包总成，若否，则锁止机构锁紧所述电池包总成。
或，同样是针对上述的实际图像，，根据所述实际图像通过以下步骤分析所述锁止机构是否锁紧所述电池包总成：
比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池包总成。
由于锁止机构在锁紧电池包总成时，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标准图像中锁舌的位置(该锁止位置可以标准图像中示出)，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包总成，若否，则锁止机构未锁紧所述电池包总成。
当然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包总成，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包总成。上述第二种流程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包总成时和未锁紧电池包总成时外部形态上的变化来判断锁止机构是否锁紧电池包总成，不受限于于特定结构的锁止机构，适用的范围更广。
实施例5
图4示出了本实施例的一种基于视觉分析的换电控制方法。所述换电控制方法包括：
步骤61：车辆驶入平台，进入车辆停车定位阶段。在该阶段，所述视觉分析系统实现相应的功能，或，所述视觉分析方法执行相应的步骤。
步骤62：进入所述车辆的电池外箱定位阶段。在该阶段，所述视觉分析系统实现相应的功能，或，所述视觉分析方法执行相应的步骤。
步骤63：进入为所述车辆换电的换电设备从所述电池外箱内解锁并取下缺电的电池包总成的卸电池阶段。在该阶段，所述视觉分析系统实现相应的功能，或，所述视觉分析方法执行相应的步骤。
步骤64：再次进入所述车辆的电池外箱定位阶段。在该阶段，所述视觉分析系统实现相应的功能，或，所述视觉分析方法执行相应的步骤。
步骤65：进入为所述车辆换电的换电设备将待装的电池包总成安装至所述车辆的电池外箱的装电池阶段。在该阶段，所述视觉分析系统实现相应的功能，或，所述视觉分析方法执行相应的步骤。
步骤66：进入所述电池外箱的锁检测阶段。在该阶段，所述视觉分析系统实现相应的功能，或，所述视觉分析方法执行相应的步骤。
通过上述各阶段，完成对车辆的一次完整的换电。
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 (32)

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、图像分析模块和换电控制模块；
所述图像采集模块用于在车辆换电过程中，采集车辆和电池包总成的实际图像并将所述实际图像发送至所述图像分析模块；
所述图像分析模块用于根据所述实际图像监控所述换电过程，并将所述换电过程发送至所述换电控制模块；
所述换电控制模块用于生成用于调控所述换电过程所涉及对象的调控指令。
2.如权利要求1所述的视觉分析系统，其特征在于，所述换电过程至少包括：车辆停车定位阶段；
所述图像采集模块在所述车辆停车定位阶段中采集的实际图像中包含所述车辆的图像及已标识的预设停车区域的图像；
所述图像分析模块具体用于从所述实际图像提取所述车辆停泊的位置信息，通过所述位置信息确定所述车辆停泊于是否在所述预设停车区域内，若否，则向所述换电控制模块发送第一通知；
所述换电控制模块具体用于在接收到所述第一通知后，生成车辆调控指令，所述车辆调控指令用于命令所述车辆重新停泊至所述预设停车区域内。
3.如权利要求1所述的视觉分析系统，其特征在于，所述换电过程至少包括：所述车辆的电池外箱定位阶段；
所述图像采集模块在所述电池外箱定位阶段中采集的实际图像中包含车辆的电池外箱的图像；
所述图像分析模块具体用于根据所述实际图像获取所述电池外箱的空间状态信息，并将所述电池外箱的空间状态信息发送至所述换电控制模块；
所述换电控制模块具体用于根据所述电池外箱的空间状态信息生成第一调控指令并将所述第一调控指令发送至用于为所述车辆换电的换电设备，所述第一调控指令用于命令所述换电设备调整自身的空间状态信息以适应所述电池外箱的空间状态信息。
4.如权利要求3所述的视觉分析系统，其特征在于，所述电池外箱定位阶段适用于：所述换电设备从所述电池外箱内取下缺电的电池包总成之前，或所述换电设备将待装的电池包总成安装至所述电池外箱之前。
5.如权利要求1所述的视觉分析系统，其特征在于，所述换电过程至少包括：为所述车辆换电的换电设备从所述车辆的电池外箱内解锁并取下缺电的电池包总成的卸电池阶段；
所述图像采集模块在所述卸电池阶段采集的实际图像中包含所述电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将所述电池包总成锁定于所述电池外箱内；
所述图像分析模块具体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包总成，并在所述锁止机构解锁所述电池包总成时向所述换电控制模块发送第二通知；
所述换电控制模块具体用于在接收到所述第二通知后，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包总成从所述电池外箱取下。
6.如权利要求5所述的视觉分析系统，其特征在于，所述换电设备预设有执行所述卸电池指令时所需的将所述电池包总成从所述电池外箱取下的第一电池移动轨迹。
7.如权利要求1所述的视觉分析系统，其特征在于，所述换电过程至少包括：为所述车辆换电的换电设备将待装的电池包总成安装至所述车辆的电池外箱的装电池阶段；
所述图像采集模块在所述装电池阶段，实时采集所述实际图像并将所述实际图像实时发送至所述图像分析模块，所述实际图像中包含所述电池外箱的图像和所述电池包总成的图像；
所述图像分析模块具体用于根据所述实际图像分析所述电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，若是，则向所述换电控制模块发送第三通知；
所述换电控制模块具体用于在接收到所述第三通知后向所述换电设备发送第二调控指令，所述第二调控指令用于告知所述换电设备已达成所述装电池阶段。
8.如权利要求1所述的视觉分析系统，其特征在于，所述换电过程至少包括：所述电池外箱的锁检测阶段；
所述图像采集模块在所述锁检测阶段采集的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所述电池包总成锁定于所述电池外箱内；
所述图像分析模块具体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包总成。
9.如权利要求8所述的视觉分析系统，其特征在于，所述锁检测阶段发生于所述换电设备将待装的电池包总成安装至所述电池外箱之后。
10.如权利要求3所述的视觉分析系统，其特征在于，所述空间状态信息包括位置信息，所述图像分析模块包括位置分析单元；
所述位置分析单元用于根据所述实际图像获取所述电池外箱的位置信息，并将所述电池外箱的位置信息发送至所述换电控制模块；
所述第一调控指令包括位置移动指令，所述换电控制模块还用于根据所述电池外箱的位置信息生成所述位置移动指令，所述位置移动指令用于命令所述换电设备移动自身位置至目标位置，所述目标位置与所述电池外箱的位置相关。
11.如权利要求3所述的视觉分析系统，其特征在于，所述空间状态信息包括姿态信息，所述图像分析模块包括姿态分析单元；
所述姿态分析单元用于根据所述实际图像获取所述电池外箱的姿态信息，并将所述电池外箱的姿态信息发送所述换电控制模块；
所述第一调控指令包括姿态调整指令，所述换电控制模块还用于根据所述电池外箱的姿态信息生成所述姿态调整指令，所述姿态调整指令用于命令所述换电设备调整自身姿态以使得所述换电设备上的换电机构与所述电池外箱姿态相同。
12.如权利要求5所述的视觉分析系统，其特征在于，所述图像分析模块包括解锁分析单元；
所述解锁分析单元用于根据所述实际图像通过以下方式分析所述锁止机构是否解锁所述电池包总成：
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包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成；
或，比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构解锁所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成。
13.如权利要求7所述的视觉分析系统，其特征在于，所述电池包总成到达所述指定位置时所述车辆的电池供电电路导通，所述换电设备预设有执行所述目标任务时所需的将所述电池包总成安装至所述指定位置的电池移动轨迹。
14.如权利要求7所述的视觉分析系统，其特征在于，根据所述实际图像分析所述电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，包括：
从所述实际图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
从与所述电池包总成位于所述指定位置时的标准图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
比较所述实际图像和所述标准图像中所述电池包总成与所述电池外箱在第一方向和/或与所述第一方向垂直的其他方向上的相对位置关系是否均相同，所述第一方向为与停泊所述车辆的平台垂直的方向：
若是，则所述电池包总成到达所述指定位置；
若否，则所述电池包总成未到达所述指定位置。
15.如权利要求8所述的视觉分析系统，其特征在于，所述图像分析模块包括锁紧分析单元；
所述锁紧分析单元用于根据所述实际图像通过以下方式分析所述锁止机构是否锁紧所述电池包总成：
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包总成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包总成；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成；
或，比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池包总成。
16.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用于为所述车辆换电的换电设备上，或，设置于所述车辆停泊的平台上。
17.一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：
在车辆换电过程中，采集车辆和电池包总成的实际图像；
根据所述实际图像监控所述换电过程；
调控所述换电过程所涉及的对象。
18.如权利要求17所述的视觉分析方法，其特征在于，所述换电过程至少包括：车辆停车定位阶段；
在所述车辆停车定位阶段中，采集的实际图像中包含所述车辆的图像及已标识的预设停车区域的图像；
从所述实际图像提取所述车辆停泊的位置信息，通过所述位置信息确定所述车辆停泊于是否在所述预设停车区域内，若否，则命令所述车辆重新停泊至所述预设停车区域内。
19.如权利要求17所述的视觉分析方法，其特征在于，所述换电过程至少包括：所述车辆的电池外箱定位阶段；
在所述电池外箱定位阶段中，采集的实际图像中包含车辆的电池外箱的图像；
根据所述实际图像获取所述电池外箱的空间状态信息；
根据所述电池外箱的空间状态信息，命令所述换电设备调整自身的空间状态信息以适应所述电池外箱的空间状态信息。
20.如权利要求19所述的视觉分析方法，其特征在于，所述电池外箱定位阶段适用于：所述换电设备从所述电池外箱内取下缺电的电池包总成之前，或所述换电设备将待装的电池包总成安装至所述电池外箱之前。
21.如权利要求17所述的视觉分析方法，其特征在于，所述换电过程至少包括：为所述车辆换电的换电设备从所述车辆的电池外箱内解锁并取下缺电的电池包总成的卸电池阶段；
在所述卸电池阶段，采集的实际图像中包含所述电池外箱中的锁止机构的图像，所述锁止机构用于将所述电池包总成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是否解锁所述电池包总成，并在所述锁止机构解锁所述电池包总成时命令所述换电设备将所述电池包总成从所述电池外箱取下。
22.如权利要求21所述的视觉分析方法，其特征在于，所述换电设备预设有执行所述卸电池指令时所需的将所述电池包总成从所述电池外箱取下的第一电池移动轨迹。
23.如权利要求17所述的视觉分析方法，其特征在于，所述换电过程至少包括：为所述车辆换电的换电设备将待装的电池包总成安装至所述车辆的电池外箱的装电池阶段；
在所述装电池阶段，实时采集所述实际图像，所述实际图像中包含所述电池外箱的图像和所述电池包总成的图像；
根据所述实际图像分析所述电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，若是，则告知所述换电设备已达成所述装电池阶段。
24.如权利要求17所述的视觉分析方法，其特征在于，所述换电过程至少包括：所述电池外箱的锁检测阶段；
在所述锁检测阶段，采集的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所述电池包总成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是否锁紧所述电池包总成。
25.如权利要求24所述的视觉分析方法，其特征在于，所述锁检测阶段发生于所述换电设备将待装的电池包总成安装至所述电池外箱之后。
26.如权利要求19所述的视觉分析方法，其特征在于，所述空间状态信息包括位置信息；
根据所述实际图像获取所述电池外箱的位置信息；
根据所述电池外箱的位置信息，命令所述换电设备移动自身位置至目标位置，所述目标位置与所述电池外箱的位置相关。
27.如权利要求19所述的视觉分析方法，其特征在于，所述空间状态信息包括姿态信息；
根据所述实际图像获取所述电池外箱的姿态信息；
根据所述电池外箱的姿态信息命令所述换电设备调整自身姿态以使得所述换电设备上的换电机构与所述电池外箱姿态相同。
28.如权利要求21所述的视觉分析方法，其特征在于，根据所述实际图像通过以下步骤分析所述锁止机构是否解锁所述电池包总成：
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包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成；
或，比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构解锁所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构解锁所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未解锁所述电池包总成。
29.如权利要求23所述的视觉分析方法，其特征在于，所述电池包总成到达所述指定位置时所述车辆的电池供电电路导通，所述换电设备预设有执行所述目标任务时所需的将所述电池包总成安装至所述指定位置的电池移动轨迹。
30.如权利要求23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电池包总成是否到达所述电池外箱内的指定位置，包括：
从所述实际图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
从与所述电池包总成位于所述指定位置时的标准图像中提取所述电池包总成的图像和所述电池外箱的图像；
比较所述实际图像和所述标准图像中所述电池包总成与所述电池外箱在第一方向和/或与所述第一方向垂直的其他方向上的相对位置关系是否均相同，所述第一方向为与停泊所述车辆的平台垂直的方向：
若是，则所述电池包总成到达所述指定位置；
若否，则所述电池包总成未到达所述指定位置。
31.如权利要求24所述的视觉分析方法，其特征在于，根据所述实际图像通过以下步骤分析所述锁止机构是否锁紧所述电池包总成：
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包总成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包总成；
若否，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成；
或，比较所述实际图像与标准图像是否相同，所述标准图像为所述锁止机构锁紧所述电池包总成时的图像；
若是，则所述锁止机构锁紧所述电池包总成；
若否，则所述锁止机构未锁紧所述电池包总成。
32.一种基于视觉分析的换电控制方法，其特征在于，所述换电控制方法包括：
进入车辆停车定位阶段；
进入所述车辆的电池外箱定位阶段；
进入为所述车辆换电的换电设备从所述电池外箱内解锁并取下缺电的电池包总成的卸电池阶段；
再次进入所述车辆的电池外箱定位阶段；
进入为所述车辆换电的换电设备将待装的电池包总成安装至所述车辆的电池外箱的装电池阶段；
进入所述电池外箱的锁检测阶段。
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