CN111391691B - 基于视觉的标的对准方法、系统和计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自主无人运输机器人充电技术领域,公开了基于视觉的标的对准方法、系统和计算机可读存储介质,该方法包括以下步骤:制作并存储AGV的定位模板文件;通过电池塔上的相机获取AGV上预先标定的标记点的当前位置信息;调取AGV预先存储的定位模板文件,以获取该AGV上电池位置与预先标定的标记点的位置关系数据,从而得到当前AGV的像素坐标;将当前AGV的像素坐标转换成世界坐标;计算电池塔上机械手抓取臂位置与当前AGV上电池位置的相对偏差数据;根据相对偏差数据驱动机械手抓取臂移动至AGV上电池位置,以取出缺电电池放至S2中定位的空仓充电仓。实现了在对AGV更换电池时能够对电池位置进行精准定位,从而使充电过程更加前稳定可靠。

Description

基于视觉的标的对准方法、系统和计算机可读存储介质
技术领域
本发明属于自主无人运输机器人充电技术领域,尤其涉及基于视觉的标的对准方法、系统和计算机可读存储介质。
背景技术
随着自动引导运输车(AGV)技术的快速发展与成熟,其逐渐应用到工厂、仓库、物流等多种生产工作环境中,用于替代传统的人工搬运,对于提高生产效率具有十分重要的意义。
在常见的应用场景中,往往需要多台AGV在无人管理、维护的条件下工作,而一辆满电量的AGV小车通常只能持续运行几个小时的时间,因此,需要对所有AGV及充电设备进行管理,实现AGV小车的自动有序充电。
目前,传统的多AGV系统中,AGV小车在运行时,会通过相关电路对电池电量进行实时监控,当检测电压低于设定参考电压时,AGV进入“电量不足”状态,向多AGV电量管理与调度系统发送消息,调度系统为其寻找充电站进行充电,AGV会从工作现场行走到充电桩位置进行自动充电。充电完成后AGV自动脱离充电系统使向工作区或待命区投入正常运行,
但是,上述过程虽然实现了全部无人操作的自动化,但是,一般情况下,每台AGV充电需要花费几十分钟的时间,这段时间内,AGV需要暂停工作,因此,每台AGV的有效工作效率只有91.67%,另外,多AGV系统中,当多台AGV同时需要充电时,会出现单台或多台AGV等待的现象,使得一些AGV可能又产生额外的等待时间,因此进一步降低了工作效率。
为了解决上述问题,申请公布号为CN108909514A公开的基于自动电池更换的多AGV电量管理系统及方法,该系统中包含一个换电站,换电站具备同时对多块缺电电池充电的功能,而充满电的电池自动进入换电等待区,等待下一辆缺电AGV小车进行电池更换。还包含一套电量管理调度系统,该系统通过与系统内所有AGV小车的通讯,获取这些小车的位置与剩余电量,自动选择合适的小车以进入换电站进行换电池操作,确保所有小车在安全电量上运行的同时提升换电效率。相比上述传统的AGV自动对接充电技术,本发明系统采用的电池更换技术极大的压缩了AGV充电所需的时间。但是,虽然在充电时候,AGV按照AGV交通管制系统的控制自动巡航至待充电位置,但是AGV到位后一般会存在±10mm的位置误差,而此误差会影响对电池的抓取。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的之一在于提供基于视觉的标的对准方法,其在对AGV更换电池时能够对电池位置进行精准定位,从而使充电过程更加前稳定可靠。
基于视觉的标的对准方法,该方法包括以下步骤:
S1:制作并存储AGV的定位模板文件;
S2:通过电池塔上的相机获取AGV上预先标定的标记点的当前位置信息;
S3:调取AGV预先存储的定位模板文件,以获取该AGV上电池位置与预先标定的标记点的位置关系数据,从而得到当前AGV的像素坐标;
S4:将当前AGV的像素坐标转换成世界坐标;
S5:计算电池塔上机械手抓取臂位置与当前AGV上电池位置的相对偏差数据;
S6:根据相对偏差数据驱动机械手抓取臂移动至AGV上电池位置,以取出缺电电池。
通过采用上述技术方案,通过对每辆AGV进行标定工作,即在AGV上设定一个标记点,然后预先制作各AGV对应的定位模板文件,即得到标记点与AGV上电池抓取位置的位置关系数据,并将各位置关系数据按照AGV对应的表示信息存储成模板数据,从而方便调取;在实际工作时,通过标记点的当前位置与对应的定位模板文件进行比对、计算当前AGV的像素坐标,再根据当前AGV的像素坐标计算机械手与AGV上电池位置的相对偏差,从而实现了机械手抓取AGV上电池时位置的精准定位,从而使充电过程更加前稳定可靠。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:S1中制作AGV的定位模板文件的方法包括以下步骤:
S11:驱动机械手抓取臂至机械手能够抓取臂抓取AGV上电池的标准抓取位置;
S12:在AGV上标记一标定点,移动AGV至标准电池更换位置;
S13:通过电池塔上的相机获取标定点的标准像素坐标,并将标准像素坐标存储成定位模板文件。
通过采用上述技术方案,相机获取标定点的标准像素坐标即为标记点与AGV上电池抓取位置的位置关系数据。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:S12中人工调整AGV至标准电池更换位置,所述标准电池更换位置需要满足的条件为:所述AGV上标定点与机械手抓取臂末端的高度相同,同时AGV上标定点在电池塔上的相机的视野范围内。
通过采用上述技术方案,在实际充电股工程中,需要驱动机械手抓取臂移动至标准电池更换位置准,以便于机械手抓取臂的精准定位,确保机械手抓取AGV上电池时位置的精准定位,从而使充电过程更加前稳定可靠。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:S1前预先通过标识信息对不同的AGV进行区分,根据标识信息存储不同AGV的定位模板文件。
通过采用上述技术方案,在实际工作时,一般是多台AGV同时工作,那么就需要区分不同的AGV对应的各自的定位模板文件,因此,可以在S1前预先通过标识信息对不同的AGV进行区分,根据标识信息存储不同AGV的定位模板文件。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:S2前先接受AGV标识信息,S3中调取对应标识信息的AGV预先存储的定位模板文件。
通过采用上述技术方案,通过AGV标识信息区分不同的AGV,且根据AGV标识信息调取AGV对应的定位模板文件。
本发明的目的之二在于提供基于视觉的标的对准系统,其在对AGV更换电池时能够对电池位置进行精准定位,从而使充电过程更加前稳定可靠。
基于视觉的标的对准系统,包括处理器、与处理器连接的存储器,及存储于所述存储器上并可在所述处理器中运行的AGV 电池充电管理程序,所述AGV 电池充电管理程序被所述处理器执行实现如权利要求至中任一所述的基于视觉的标的对准方法步骤;还包括:
模型文件库,与所述处理器连接,所述模型文件库中存储有AGV的定位模板文件,所述定位模板文件为AGV上电池位置与预先标定的标记点的位置关系数据;
坐标转换单元,与所述处理器连接,用于将AGV的像素坐标转换成世界坐标;
偏差计算单元,与所述坐标转换单元连接,计算电池塔上机械手抓取臂位置与AGV上当前电池位置的相对偏差数据。
通过采用上述技术方案,AGV交通管制系统控制AGV自动巡航至电池塔处电池更换区域后,通过电池塔上的相机获取AGV上预先标定的标记点的当前位置信息,并发送至处理器,处理器调取模型文件库中该AGV预先存储的定位模板文件,以获取该AGV上电池位置与预先标定的标记点的位置关系数据,从而得到当前AGV的像素坐标,坐标转换单元将当前AGV的像素坐标转换成世界坐标,并发送至偏差计算单元,偏差计算单元计算电池塔上机械手抓取臂位置与当前AGV上电池位置的相对偏差数据,从而根据相对偏差数据驱动机械手抓取臂移动至AGV上电池位置,以取出缺电电池放至S中定位的空仓充电仓。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述模型文件库中按照AGV标识信息分类存储各AGV的模板文件。
通过采用上述技术方案,通过AGV标识信息区分不同的AGV,且根据AGV标识信息调取AGV对应的定位模板文件.
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:电池塔上的相机与所述处理器连接。
通过采用上述技术方案,已经相机拍摄的信息发送至处理器。
本发明的目的之三在于提供一种计算机可读存储介质,其用于存储基于视觉的自动对准程序。
一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有基于视觉的自动对准程序,所述基于视觉的自动对准程序被处理器执行实现上述基于视觉的标的对准方法步骤。
通过采用上述技术方案,提供了基于视觉的自动对准程序的载体。
综上所述,本发明提供的基于视觉的标的对准方法、系统和计算机可读存储介质包括以下至少一种有益技术效果:通过对每辆AGV进行标定工作,即在AGV上设定一个标记点,然后预先制作各AGV对应的定位模板文件,即得到标记点与AGV上电池抓取位置的位置关系数据,并将各位置关系数据按照AGV对应的表示信息存储成模板数据,从而方便调取;在实际工作时,通过标记点的当前位置与对应的定位模板文件进行比对、计算当前AGV的像素坐标,再根据当前AGV的像素坐标计算机械手与AGV上电池位置的相对偏差,从而实现了机械手抓取AGV上电池时位置的精准定位,从而使充电过程更加前稳定可靠。
附图说明
图1为本发明提供的基于视觉的标的对准方法的流程图;
图2为图1中制作并存储AGV的定位模板文件的方法流程图;
图3位本发明提供的基于视觉的标的对准系统的构成图。
图中,1、处理器;2、存储器;3、模型文件库;4、偏差计算单元;5、坐标转换单元;6、相机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1:
本发明披露了基于视觉的标的对准方法,其用于自主无人运输机器人充电技术领域,用于在跟换AGV上电池时,机械手抓取臂与AGV上电池的对准,如图1所示,该方法具体包括以下步骤:
S1:制作并存储AGV的定位模板文件;如图2所示,其具体方法包括:
S11:驱动机械手抓取臂至机械手能够抓取臂抓取AGV上电池的标准抓取位置,首先通过上层系统——AGV交通管制系统控制AGV自动巡航至电池塔处电池更换区域,然后通过人工调节AGV位置至机械手能够抓取臂抓取AGV上电池的标准抓取位置,这里的标准电池更换位置需要满足的条件为:AGV上标定点与机械手抓取臂末端的高度相同,同时AGV上标定点在电池塔上的相机的视野范围内,一般情况下,相机的视野范围在18*20cm左右;在AGV位于标准电池更换位置上后进入S12;
S12:在AGV上标记一标定点,移动AGV至标准电池更换位置,这里也可以在S1前就预先在AGV上标记一标定点;
S13:通过电池塔上的相机获取标定点的标准像素坐标,并将标准像素坐标存储成定位模板文件;
当然,在实际工作时,一般是多台AGV同时工作,那么就需要区分不同的AGV对应的各自的定位模板文件,因此,可以在S1前预先通过标识信息对不同的AGV进行区分,根据标识信息存储不同AGV的定位模板文件。
如图1所示,定位模板文件制作完成后进入S2,在S2前,AGV交通管制系统首先控制AGV自动巡航至电池塔处电池更换区域,然后进入S2,
S2:通过电池塔上的相机获取AGV上预先标定的标记点的当前位置信息;
S3:调取AGV预先存储的定位模板文件,以获取该AGV上电池位置与预先标定的标记点的位置关系数据,从而得到当前AGV的像素坐标;
当有多台AGV同时工作时,S2前先接受AGV标识信息,S3中调取对应标识信息的AGV预先存储的定位模板文件,然后进入S4,
S4:将当前AGV的像素坐标转换成世界坐标;
S5:计算电池塔上机械手抓取臂位置与当前AGV上电池位置的相对偏差数据;
S6:根据相对偏差数据驱动机械手抓取臂移动至AGV上电池位置,以取出缺电电池。
实施例2:
本发明还披露了计算机可读存储介质以及基于视觉的标的对准系统,计算机可读存储介质上存储有基于视觉的标的对准程序。
本发明披露的基于视觉的标的对准系统,如图3所示,包括处理器1、与处理器1连接的存储器2,及存储于存储器2上并可在处理器1中运行的基于视觉的标的对准程序,基于视觉的标的对准程序被处理器1执行实现上述基于视觉的标的对准方法步骤;电池塔上的相机6与处理器1连接。
如图3所示,本发明披露的基于视觉的标的对准系统还包括:
与处理器1连接的模型文件库3,模型文件库3中按照AGV标识信息分类存储有各AGV的模板文件,定位模板文件为AGV上电池位置与预先标定的标记点的位置关系数据;
与处理器1连接的坐标转换单元5,其用于将AGV的像素坐标转换成世界坐标;
与坐标转换单元5连接的偏差计算单元4,其用于计算电池塔上机械手抓取臂位置与AGV上当前电池位置的相对偏差数据。
AGV交通管制系统控制AGV自动巡航至电池塔处电池更换区域后,通过电池塔上的相机6获取AGV上预先标定的标记点的当前位置信息,并发送至处理器1,处理器1调取模型文件库3中该AGV预先存储的定位模板文件,以获取该AGV上电池位置与预先标定的标记点的位置关系数据,从而得到当前AGV的像素坐标,坐标转换单元5将当前AGV的像素坐标转换成世界坐标,并发送至偏差计算单元4,偏差计算单元4计算电池塔上机械手抓取臂位置与当前AGV上电池位置的相对偏差数据,从而根据相对偏差数据驱动机械手抓取臂移动至AGV上电池位置,以取出缺电电池放至S2中定位的空仓充电仓。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于视觉的标的对准方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
S1:制作并存储AGV的定位模板文件;
S2:通过电池塔上的相机获取AGV上预先标定的标记点的当前位置信息;
S3:调取AGV预先存储的定位模板文件,以获取该AGV上电池位置与预先标定的标记点的位置关系数据,从而得到当前AGV的像素坐标;
S4:将当前AGV的像素坐标转换成世界坐标;
S5:计算电池塔上机械手抓取臂位置与当前AGV上电池位置的相对偏差数据;
S6:根据相对偏差数据驱动机械手抓取臂移动至AGV上电池位置,以取出缺电电池。
2.根据权利要求1所述的基于视觉的标的对准方法,其特征在于,S1中制作AGV的定位模板文件的方法包括以下步骤:
S11:驱动机械手抓取臂至机械手能够抓取臂抓取AGV上电池的标准抓取位置;
S12:在AGV上标记一标记点 ,移动AGV至标准电池更换位置;
S13:通过电池塔上的相机获取标记点 的标准像素坐标,并将标准像素坐标存储成定位模板文件。
3.根据权利要求2所述的基于视觉的标的对准方法,其特征在于,S12中人工调整AGV至标准电池更换位置,所述标准电池更换位置需要满足的条件为:所述AGV上标记点 与机械手抓取臂末端的高度相同,同时AGV上标记点 在电池塔上的相机的视野范围内。
4.根据权利要求1至3中任一所述的基于视觉的标的对准方法,其特征在于,S1前预先通过标识信息对不同的AGV进行区分,根据标识信息存储不同AGV的定位模板文件。
5.根据权利要求4所述的基于视觉的标的对准方法,其特征在于,S2前先接受AGV标识信息,S3中调取对应标识信息的AGV预先存储的定位模板文件。
6.基于视觉的自动对准系统,其特征在于,包括处理器(1)、与处理器(1)连接的存储器(2),及存储于所述存储器(2)上并可在所述处理器(1)中运行的AGV 电池充电管理程序,所述AGV 电池充电管理程序被所述处理器(1)执行实现如权利要求1至5中任一所述的基于视觉的标的对准方法步骤;还包括:
模型文件库(3),与所述处理器(1)连接,所述模型文件库(3)中存储有AGV的定位模板文件,所述定位模板文件为AGV上电池位置与预先标定的标记点的位置关系数据;
坐标转换单元(5),与所述处理器(1)连接,用于将AGV的像素坐标转换成世界坐标;
偏差计算单元(4),与所述坐标转换单元(5)连接,计算电池塔上机械手抓取臂位置与AGV上当前电池位置的相对偏差数据。
7.根据权利要求6所述的基于视觉的自动对准系统,其特征在于,所述模型文件库(3)中按照AGV标识信息分类存储各AGV的模板文件。
8.根据权利要求6所述的基于视觉的自动对准系统,其特征在于,电池塔上的相机(6)与所述处理器(1)连接。
9.计算机可读存储介质,其特征在于,计算机可读存储介质上存储有AGV 电池充电管理程序,所述AGV 电池充电管理程序被处理器(1)执行实现如权利要求1至5中任一所述的基于视觉的标的对准方法步骤。
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