CN113895289B - 换电设备的定位方法及系统、换电方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换电设备的定位方法及系统、换电方法及系统。定位方法包括：获取待换电车辆的电池托架上至少两个位置的第一图像和第二图像；根据第一图像和第二图像获取角度旋转量；根据角度旋转量控制换电设备进行角度调整，直至换电设备与电池托架达到预设角度；在换电设备与电池托架达到预设角度时，获取电池托架上至少两个位置的第三图像和第四图像；根据第三图像和第四图像获取水平位移量和垂直位移量；根据水平位移量控制换电设备进行水平调整，和/或，根据垂直位移量控制换电设备进行垂直调整，直至换电设备与电池托架达到预设相对位置。其中换电设备先进行角度调整，再进行水平垂直位移调整，有利于简化定位流程并提高定位效率。

Description

换电设备的定位方法及系统、换电方法及系统

技术领域

本发明涉及视觉定位技术领域，尤其涉及一种换电设备的定位方法及系统、换电方法及系统。

背景技术

电动汽车发展迅速，得到越来越广泛的应用。在电量不足时，用户可以将电动汽车驶入换电站更换电池包。为了保证运行过程的安全，电池包都被牢固锁止在电动汽车的电池托架上；因此，在换电过程中，首先要将亏电的电池包拆卸下来才能够安装满电的电池包。而拆卸电池包的关键就是要换电设备与电池托架实现精确定位，才能够将电池包解锁并取出。然而，在现有的换电的过程中，往往难以快速准确地实现换电设备与电池托架的准确定位，导致换电效率低下。

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准确率低及换电效率低的缺陷，提供一种换电设备的定位方法及系统、换电方法及系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种换电设备的定位方法，包括以下步骤：

获取待换电车辆的电池托架上至少两个位置的第一图像和第二图像；

根据所述第一图像和所述第二图像获取角度旋转量；

根据所述角度旋转量控制所述换电设备进行角度调整，直至所述换电设备与所述电池托架达到预设角度；

在所述换电设备与所述电池托架达到预设角度时，获取所述电池托架上至少两个位置的第三图像和第四图像；

根据所述第三图像和所述第四图像获取水平位移量和垂直位移量；

根据所述水平位移量控制所述换电设备进行水平调整，和/或，根据所述垂直位移量控制所述换电设备进行垂直调整，直至所述换电设备与所述电池托架达到预设相对位置。

在本方案中，换电设备进行角度调整，并在角度调整到位后，再进行水平方向、垂直方向上的调整，以使得换电设备与电池托架定位，简化了换电设备的位置调整流程，提高了换电设备的定位效率。

较佳地，所述根据所述第一图像和所述第二图像获取角度旋转量的步骤包括：

获取所述第一图像中第一位置的第一景深值；

获取所述第二图像中第二位置的第二景深值；

根据所述第一景深值和所述第二景深值获取角度旋转量。

在本方案中，提供了一种角度旋转量的具体获取方式，能够提高换电设备的定位精度，从而进一步提升换电设备的换电效率。

较佳地，所述根据所述第三图像和所述第四图像获取水平位移量和垂直位移量的步骤包括：

根据所述第三图像和第一参考图像获取第一水平位移量和/或第一垂直位移量；

其中，所述第一参考图像为所述换电设备与所述电池托架处于预设相对位置时包含所述第一位置的参考图像。

在本方案中，提供了一种水平位移量和/或垂直位移量的具体获取方式，能够提高换电设备的定位精度，从而进一步提升换电设备的换电效率。

较佳地，所述根据所述第三图像和所述第四图像获取水平位移量和垂直位移量的步骤包括：

根据所述第四图像和第二参考图像获取第二水平位移量和/或第二垂直位移量；

其中，所述第二参考图像为所述换电设备与所述电池托架处于预设相对位置时包含所述第二位置的参考图像。

在本方案中，提供了一种水平位移量和/或垂直位移量的具体获取方式，能够提高换电设备的定位精度，从而进一步提升换电设备的换电效率。

一种换电方法，所述换电方法包括上述任一种换电设备的定位方法，并且所述换电方法在所述换电设备与所述电池托架达到预设相对位置之后还包括以下步骤：

获取所述第三图像中所述电池托架对应位置的第三景深值或者获取所述第四图像中所述电池托架对应位置的第四景深值；

根据所述第三景深值或者第四景深值控制所述换电设备的双伸出机构伸出。

在本方案中，换电设备在定位完成之后，可以根据获取到的图像自动且准确地控制双伸出机构的伸出距离，有利于提高换电设备的换电准确率和换电效率。

一种换电设备的定位系统，包括：

至少两个图像采集模块，分别设置于所述换电设备朝向待换电车辆一侧的不同位置上，至少两个图像采集模块用于获取所述待换电车辆的电池托架上至少两个位置的第一图像和第二图像；

第一图像处理模块，用于根据所述第一图像和所述第二图像获取角度旋转量；

第一调整控制模块，用于根据所述角度旋转量控制所述换电设备进行角度调整，直至所述换电设备与所述电池托架达到预设角度；

至少两个图像采集模块还用于在所述换电设备与所述电池托架达到预设角度时，获取所述电池托架上至少两个位置的第三图像和第四图像；

第二图像处理模块，用于根据所述第三图像和所述第四图像获取水平位移量和垂直位移量；

第二调整控制模块，用于根据所述水平位移量控制所述换电设备进行水平调整，和/或，根据所述垂直位移量控制所述换电设备进行垂直调整，直至所述换电设备与所述电池托架达到预设相对位置。

在本方案中，换电设备进行角度调整，并在角度调整到位后，再进行水平方向、垂直方向上的调整，以使得换电设备与电池托架定位，简化了换电设备的位置调整流程，提高了换电设备的定位效率。

较佳地，所述第一图像处理模块具体用于获取所述第一图像中第一位置的第一景深值，获取所述第二图像中第二位置的第二景深值，并根据所述第一景深值和所述第二景深值获取角度旋转量。

在本方案中，提供了一种角度旋转量的具体获取方式，能够提高换电设备的定位精度，从而进一步提升换电设备的换电效率。

较佳地，所述第二图像处理模块具体用于根据所述第三图像和第一参考图像获取第一水平位移量和/或第一垂直位移量；

其中，所述第一参考图像为所述换电设备与所述电池托架处于预设相对位置时包含所述第一位置的参考图像。

在本方案中，提供了一种水平位移量和/或垂直位移量的具体获取方式，能够提高换电设备的定位精度，从而进一步提升换电设备的换电效率。

较佳地，根据所述第四图像和第二参考图像获取第二水平位移量和/或第二垂直位移量；

其中，所述第二参考图像为所述换电设备与所述电池托架处于预设相对位置时包含所述第二位置的参考图像。

在本方案中，提供了一种水平位移量和/或垂直位移量的具体获取方式，能够提高换电设备的定位精度，从而进一步提升换电设备的换电效率。

一种换电系统，所述换电系统包括上述任一种换电设备的定位系统，并且所述换电系统还包括：

第三图像处理模块，用于获取所述第三图像中所述电池托架对应位置的第三景深值或者获取所述第四图像中所述电池托架对应位置的第四景深值；

伸出控制模块，用于根据所述第三景深值或者第四景深值控制所述换电设备的双伸出机构伸出。

在本方案中，换电设备在定位完成之后，可以根据获取到的图像自动且准确地控制双伸出机构的伸出距离，有利于提高换电设备的换电准确率和换电效率。

本发明的积极进步效果在于：在本发明中，换电设备先根据和电池托架的当前相对位置进行角度调整，并在角度调整到位后，再根据和电池托架的当前相对位置进行水平方向、垂直方向上的调整，以使得换电设备与电池托架定位。由于换电设备角度调整到位之后，也即，换电设备与电池托架平行之后，不会因为换电设备在水平方向或者垂直方向上的位移而导致换电设备与电池托架之间相对角度的变化，从而简化了换电设备的位置调整流程，提高了换电设备的定位效率。

附图说明

在结合以下附图阅读本发明的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的所述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1为根据本发明实施例1的换电设备的定位方法的流程图。

图2为根据本发明实施例2的换电设备的定位方法中第一位置和第二位置的示意图。

图3为根据本发明实施例2的换电设备的定位方法中获取角度旋转量的示意图。

图4为根据本发明实施例2的换电设备的定位方法中第一参考图像的示意图。

图5为根据本发明实施例2的换电设备的定位方法中第三图像的示意图。

图6为根据本发明实施例3的换电方法的流程图。

图7为根据本发明实施例4的换电设备的定位系统的模块示意图。

图8为根据本发明实施例5的换电设备的定位系统中图像采集模块与电池托架的位置示意图。

图9根据本发明实施例5的换电设备的定位系统中换电设备的立体图。

图10为根据本发明实施例5的换电设备的定位系统中旋转机构的示意图。

图11根据本发明实施例5的换电设备的定位系统中换电设备的局部的主视图。

图12为根据本发明实施例6的换电系统的模块示意图。

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

为了克服目前存在的上述缺陷，本实施例提供一种换电设备的定位方法，参照图1，本实施例的定位方法包括：

S11、获取待换电车辆的电池托架上至少两个位置的第一图像和第二图像；

S12、根据第一图像和第二图像获取角度旋转量；

S13、根据角度旋转量控制换电设备进行角度调整，直至换电设备与电池托架达到预设角度；

S14、获取电池托架上至少两个位置的第三图像和第四图像；

S15、根据第三图像和第四图像获取水平位移量和垂直位移量；

S16、根据水平位移量控制换电设备进行水平调整，和/或，根据垂直位移量控制换电设备进行垂直调整，直至换电设备与电池托架达到预设相对位置。

在本实施例中，并不对电池托架上的至少两个位置进行具体限定，上述位置均可根据实际需求进行相应的调整及选择。

进一步地，在本实施例中，换电设备先根据和电池托架的当前相对位置进行角度调整，并在角度调整到位后，再根据和电池托架的当前相对位置进行水平方向、垂直方向上的调整，以使得换电设备与电池托架定位。由于换电设备角度调整到位之后，也即，换电设备与电池托架平行之后，不会因为换电设备在水平方向或者垂直方向上的位移而导致换电设备与电池托架之间相对角度的变化，从而简化了换电设备的位置调整流程，提高了换电设备的定位效率。

本实施例的定位方法能够自动且准确地获取换电车辆的电池托架的准确位置，以使得换电设备能够精确地与换电车辆的电池托架定位以进行电池包的拆装，从而极大地提升了换电准确率和换电效率。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供一种换电设备的定位方法。

参照图2，本实施例中电池托架上预设有第一位置A和第二位置B，步骤S11具体可以包括获取电池托架上第一位置A的第一图像的步骤，以及获取电池托架上第二位置B的第二图像的步骤。并且，在换电设备的定位过程中，对第一位置A和第二图像B的图像采集是实时进行的。

当待换电车辆停放在停车位上准备换电时，该待换电车辆的停车状态往往难以与准确的换电位置相一致，而是存在偏差的。此时，根据本实施例的定位方法即可根据待换电车辆的停车状态调整换电设备的位置使之与待换电车辆实现精确对准，实现了换电设备快速高效的定位，并且无需调整待换电车辆的停车位置，有利于提高换电效率。

本实施例中步骤S12具体可以包括获取第一图像中第一位置的第一景深值的步骤，获取第二图像中第二位置的第二景深值的步骤以及根据第一景深值和第二景深值获取角度旋转量的步骤。

参照图3，第一景深值为第一图像中第一位置A的景深值D1，第二景深值为第二图像中第二位置B的景深值D2，可以得到两个景深值的差值D＝|D2-D1|，其中，获取景深值的具体方式可以采用本领域公开的算法实现，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。又有，参照图3，已知第一位置A和第二位置B之间具有第一预设间距D3，分别用于获取第一图像和第二图像的图像采集模块之间具有第二预设距离L。从而可以在三角函数原理的基础上，根据差值D、距离L以及距离D3得到角度旋转量θ。

在步骤S13中，可以根据角度旋转量θ控制换电设备进行角度调整，具体地，控制换电设备向相应方向旋转，使得换电设备与电池托架达到预设角度，也即，使得换电设备与电池托架平行。在换电设备与电池托架平行时获取第一位置A的第三图像以及获取第二位置B的第四图像。

在一种可选的实施方式中，步骤S15具体可以包括根据第三图像和第一参考图像获取第一水平位移量和/或第一垂直位移量的步骤，其中，第一参考图像为换电设备与电池托架处于预设相对位置时包含第一位置的参考图像。

具体地，图4给出了第一参考图像G1的一种示意。第一参考图像G1预存在换电设备中。第一参考图像G1包括电池托架上的第一位置A。通过分析第一参考图像G1，可以得到电池托架上的第一位置A在第一参考图像G1中对应的像素在第一参考图像G1中的位置，以作为定位的参考，为了便于说明，称为“目标位置”。其中，目标位置的获取过程可以采用本领域已经公开的算法实现，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

图5给出了第三图像G11的一种示意。第三图像G11中包括电池托架上的第一位置A。通过分析第三图像G11，可以得到电池托架上的第一位置A在第三图像G11中对应的像素在第三图像G11中的位置，为了便于说明，称为“实时位置”。其中，实时位置的获取过程可以采用本领域已经公开的算法实现，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

根据图像处理算法，可以根据目标位置和实时位置得到第一水平位移量和第一垂直位移量，第一水平位移量和第一垂直位移量的获取过程可以采用本领域已经公开的算法实现，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。以第一水平位移量作为水平位移量，通过移动相应的水平位移量，可以实现对应的水平位移，以达到在水平方向上与电池托架相匹配；类似地，通过移动相应的垂直位移量，可以实现对应的垂直位移，以达到在垂直方向上与电池托架相匹配。

在另一种可选的实施方式中，步骤S15具体可以包括根据第四图像和第二参考图像获取第二水平位移量和/或第二垂直位移量的步骤，其中，第二参考图像为换电设备与电池托架处于预设相对位置时包含第二位置的参考图像。

类似地，根据图像处理算法，可以根据目标位置和实时位置得到第二水平位移量和第二垂直位移量，以第二水平位移量作为水平位移量，通过移动相应的水平位移量，可以实现对应的水平位移，以达到在水平方向上与电池托架相匹配；类似地，通过移动相应的直位位移量，可以实现对应的直位位移，以达到在直位方向上与电池托架相匹配。

本实施例在实施例1的基础上，提供了角度旋转量、水平位移量以及垂直位移量的具体获取方式，能够提高换电设备的定位精度，从而进一步提升换电设备的换电效率。

实施例3

本实施例在实施例1或2的基础上提供一种换电方法，参见图6，本实施例在步骤S16之后还可以包括：

S31、获取第三图像中电池托架对应位置的第三景深值或者获取第四图像中电池托架对应位置的第四景深值；

S32、根据第三景深值或者第四景深值控制换电设备的双伸出机构伸出。

在本实施例中，在换电设备与电池托架处于预设相对位置时，换电设备可以对电池托架上的电池包进行拆装。由于换电设备与电池托架平行，从而，第三图像中第一位置A的第三景深值与第四图像中第二位置B的第四景深值相等，换电设备的双伸出机构的伸出距离可以根据第三景深值或者第四景深值确定。

在一种可选的实施方式中，在步骤S32之后还可以包括检测双伸出机构是否伸出到位的步骤以及在检测到伸出到位时控制双伸出机构停止伸出的步骤，以实现对双伸出机构伸出距离的精确控制，有利于进一步提高换电设备的换电效率。

在另一种可选的实施方式中，还可以包括在换电设备在本次换电完毕后控制换电设备返回轨道上的原点位置的步骤，具体地，可以在换电设备的返回过程中检测换电设备是否到达原点位置，并在检测到达原点位置时控制换电设备停止在原点位置，从而实现换电设备在换电完毕后的复位，并为下一次的换电做准备。

本实施例提供了一种换电方法，换电设备在定位完成之后，可以根据获取到的图像自动且准确地控制双伸出机构的伸出距离，并且还可以在换电完毕后自动返回原点位置，极大地提高了换电设备的换电准确率和换电效率。

实施例4

为了克服目前存在的上述缺陷，本实施例提供一种换电设备的定位系统，参照图7，本实施例的定位系统包括：

至少两个图像采集模块，分别设置于换电设备朝向待换电车辆一侧的不同位置上，至少两个图像采集模块用于获取待换电车辆的电池托架上至少两个位置的第一图像和第二图像。

在本实施例中，至少两个图像采集模块可以包括用于获取电池托架上第一位置的第一图像的第一图像采集模块41，以及获取电池托架上第二位置的第二图像的第二图像采集模块42。其中，图像采集模块可以采用视觉传感器，但本实施例并不具体限定其类型，可根据实际需求进行相应的选择及调整。

第一图像处理模块43，用于根据第一图像和第二图像获取角度旋转量。

第一调整控制模块44，用于根据角度旋转量控制换电设备进行角度调整，直至换电设备与电池托架达到预设角度。

在换电设备与电池托架处于预设角度时，第一图像采集模块41还用于获取第一位置的第三图像，第二图像采集模块42还用于获取第二位置的第二图像。

第二图像处理模块45，用于根据第三图像和第四图像获取水平位移量和垂直位移量。

第二调整控制模块46，用于根据水平位移量控制换电设备进行水平调整，和/或，根据垂直位移量控制换电设备进行垂直调整，直至换电设备与电池托架达到预设相对位置。

在本实施例中，并不对电池托架上的至少两个位置进行具体限定，上述位置均可根据实际需求进行相应的调整及选择。

进一步地，在本实施例中，换电设备先根据和电池托架的当前相对位置进行角度调整，并在角度调整到位后，再根据和电池托架的当前相对位置进行水平方向、垂直方向上的调整，以使得换电设备与电池托架定位。由于换电设备角度调整到位之后，也即，换电设备与电池托架平行之后，不会因为换电设备在水平方向或者垂直方向上的位移而导致换电设备与电池托架之间相对角度的变化，从而简化了换电设备的位置调整流程，提高了换电设备的定位效率。

本实施例的定位系统能够自动且准确地获取换电车辆的电池托架的准确位置，以使得换电设备能够精确地与换电车辆的电池托架定位以进行电池包的拆装，从而极大地提升了换电准确率和换电效率。

实施例5

在实施例4的基础上，本实施例提供一种换电设备的定位系统。

参照图8，本实施例中电池托架上预设有第一位置A和第二位置B，第一图像采集模块41沿箭头所示方向获取电池托架的第一图像，第一图像中包括电池托架上的第一位置A；第二图像采集模块42沿箭头所示方向获取电池托架的第二图像，第二图像中包括电池托架上的第二位置B。其中，每个图像采集模块分别对应一个采集位置，相邻的两个图像采集模块所对应的采集位置之间具有预设间距，并且，在换电设备的定位过程中，对第一位置A和第二图像B的图像采集是实时进行的。

当待换电车辆停放在停车位上准备换电时，该待换电车辆的停车状态往往难以与准确的换电位置相一致，而是存在偏差的。此时，根据本实施例的定位系统即可根据待换电车辆的停车状态调整换电设备的位置使之与待换电车辆实现精确对准，实现了换电设备快速高效的定位，并且无需调整待换电车辆的停车位置，有利于提高换电效率。

本实施例中第一图像处理模块43具体可以用于获取第一图像中第一位置的第一景深值，获取第二图像中第二位置的第二景深值以及根据第一景深值和第二景深值获取角度旋转量。

参照图3，第一景深值为第一图像中第一位置A的景深值D1，第二景深值为第二图像中第二位置B的景深值D2，可以得到两个景深值的差值D＝|D2-D1|，其中，获取景深值的具体方式可以采用本领域公开的算法实现，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。又有，参照图3，已知第一位置A和第二位置B之间具有第一预设间距D3，分别用于获取第一图像和第二图像的图像采集模块之间具有第二预设距离L。从而可以在三角函数原理的基础上，根据差值D、距离L以及距离D3得到角度旋转量θ。

第一调整控制模块44可以根据角度旋转量θ控制换电设备进行角度调整，具体地，控制换电设备向相应方向旋转，使得换电设备与电池托架达到预设角度，也即，使得换电设备与电池托架平行。在换电设备与电池托架平行时获取第一位置A的第三图像以及获取第二位置B的第四图像。

在一种可选的实施方式中，第二图像处理模块45具体可以用于根据第三图像和第一参考图像获取第一水平位移量和/或第一垂直位移量，其中，第一参考图像为换电设备与电池托架处于预设相对位置时包含第一位置的参考图像。

具体地，图4给出了第一参考图像G1的一种示意。第一参考图像G1预存在换电设备中。第一参考图像G1包括电池托架上的第一位置A。通过分析第一参考图像G1，可以得到电池托架上的第一位置A在第一参考图像G1中对应的像素在第一参考图像G1中的位置，以作为定位的参考，为了便于说明，称为“目标位置”。其中，目标位置的获取过程可以采用本领域已经公开的算法实现，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

图5给出了第三图像G11的一种示意。第三图像G11中包括电池托架上的第一位置A。通过分析第三图像G11，可以得到电池托架上的第一位置A在第三图像G11中对应的像素在第三图像G11中的位置，为了便于说明，称为“实时位置”。其中，实时位置的获取过程可以采用本领域已经公开的算法实现，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

根据图像处理算法，可以根据目标位置和实时位置得到第一水平位移量和第一垂直位移量，第一水平位移量和第一垂直位移量的获取过程可以采用本领域已经公开的算法实现，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。以第一水平位移量作为水平位移量，通过移动相应的水平位移量，可以实现对应的水平位移，以达到在水平方向上与电池托架相匹配；类似地，通过移动相应的垂直位移量，可以实现对应的垂直位移，以达到在垂直方向上与电池托架相匹配。

在另一种可选的实施方式中，第二图像处理模块45具体可以用于根据第四图像和第二参考图像获取第二水平位移量和/或第二垂直位移量，其中，第二参考图像为换电设备与电池托架处于预设相对位置时包含第二位置的参考图像。

类似地，根据图像处理算法，可以根据目标位置和实时位置得到第二水平位移量和第二垂直位移量，以第二水平位移量作为水平位移量，通过移动相应的水平位移量，可以实现对应的水平位移，以达到在水平方向上与电池托架相匹配；类似地，通过移动相应的直位位移量，可以实现对应的直位位移，以达到在直位方向上与电池托架相匹配。

本实施例在实施例4的基础上，提供了角度旋转量、水平位移量以及垂直位移量的具体获取方式，能够提高换电设备的定位精度，从而进一步提升换电设备的换电效率。

进一步地，在本实施例中，参照图9，换电设备还包括解锁机构802和位置调整机构，其中，解锁机构802设置在电池托盘803上，用于对锁止在电池托架上的电池包进行解锁，位置调整机构用于调整电池托盘803的位置直至解锁机构802与电池托架上的解锁件完成定位。作为一种可选的实施方式，第一图像采集模块41和第二图像采集模块42设置于电池托盘上803。

本实施例的换电设备设置于换电站，当待换电车辆进入换电站并停放至预设的停车位后，本实施例的换电设备在位置调整机构的控制下向待换电车辆移动，并根据定位系统获取的角度旋转量、水平位移量以及垂直位移量中的至少一个调整电池托盘803的位置直至解锁机构802与电池托架上的解锁件完成定位。

具体地，位置调整机构包括旋转机构、水平移动机构以及垂直移动机构，旋转机构与第一调整控制模块44电连接，用于根据角度旋转量进行角度调整，直至电池托盘803与电池托架达到预设角度，水平移动机构用于根据水平位移量进行水平调整，垂直移动机构用于根据垂直位移量进行垂直调整，直至电池托盘803与电池托架达到预设相对位置。

在一种可选的实施方式中，本实施例的换电设备的初始位置与换电站内的停车位相匹配。当待换电车辆停放在停车位上准备换电时，该待换电车辆的停车状态往往难以与准确的换电位置相一致，而是存在偏差。此时，该换电设备即可根据待换电车辆的停车状态对换电设备进行定位并调整换电设备的位置与待换电车辆实现精确对准，实现了快速高效的定位，无需调整待换电车辆的停车位置，提高换电效率。

在一种可选的实施方式中，参照图10，旋转机构包括转盘811和旋转驱动器812，转盘811套在电池托盘803的底部，旋转驱动器812连接于转盘811并用于根据角度旋转量驱动转盘811带动电池托盘803旋转。

当待换电车辆停放在停车位上准备换电时，如果待换电车辆的停车状态与准确的换电位置存在角度上的偏差，则解锁机构802伸出后将难以对准电池托架上的解锁件，或者电池托盘803难以对准电池托架。本实施例的换电设备能够通过定位系统获取待换电车辆的停车状态与准确的换电位置的角度偏差，例如，图3所示的角度θ，并以该角度θ作为角度旋转量调整换电设备的姿态，从而使得换电设备的姿态与待换电车辆的停车状态相匹配，以便解锁机构与电池托架上的解锁件相对准，从而实现高效准确的换电操作。

在本实施例中，通过旋转驱动器可以根据角度旋转量自动驱动转盘旋转以带动电池托盘803旋转，从而进一步带动与之连接的解锁机构旋转以调整解锁机构在角度上的位置，进一步提高了解锁机构在调整角度时稳定性。

为了实现水平移动，水平移动机构包括轨道、导轮和水平驱动器，水平驱动器用于根据水平位移量驱动导轮沿轨道移动。作为一种可选的实施方式，参考图9、图11所示，轨道包括天轨701和地轨702，导轮包括天轨导轮703和地轨导轮704。天轨导轮703与天轨701对应设置，地轨导轮704与地轨702对应设置。水平驱动器分别驱动天轨导轮703沿天轨701在X轴方向(即水平方向)上移动，驱动地轨导轮704沿地轨702移动，从而实现换电设备的水平移动。图9中，X轴、Y轴、Z轴两两垂直。图10中示出了电池托盘803的框架，未示出具体结构，电池托盘803的具体结构是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

当待换电车辆停放在停车位上准备换电时，如果待换电车辆的停车状态与准确的换电位置在水平方向上存在偏差，则根据水平位移量移动换电设备，可以使得解锁机构在水平方向上与待换电车辆的电池托架的位置相匹配，具有较高的精度，为准确解锁提供了保障。在本实施例中，通过水平驱动器可以根据水平位移量自动驱动换电设备在水平方向的移动，通过轨道和导轨的配合可以提高换电设备在水平方向运动的效率及稳定性。

作为一种具体的实施方式，垂直移动机构包括第一垂直驱动器61、第二垂直驱动器62、第一升降机构、第二升降机构和电池托盘803，第一垂直驱动器连接于第一升降机构，第二垂直驱动器连接于第二升降机构，第一升降机构、第二升降机构分别连接于电池托盘803的两端以带动电池托盘803的两端升降移动；第一垂直驱动器用于根据第一垂直位移量驱动第一升降机构，第二垂直驱动器用于根据第二垂直位移量驱动第二升降机构。

具体地，第一升降机构包括第一链条706和对应设置的第一链轮611，第一链条706在第一垂直驱动器61的驱动下带动第一链轮611沿Z轴方向(即垂直方向移动，以带动电池托盘803沿垂直方向移动。第二升降机构包括第二链条621和对应设置的第二链轮622，第二链条621在第二垂直驱动器62的驱动下带动第二链轮622沿垂直方向移动，以带动电池托盘803沿垂直方向移动。

当待换电车辆停放在停车位上准备换电时，如果待换电车辆的停车状态与准确的换电位置在垂直方向上存在偏差，则根据垂直位移量移动换电设备，可以使得解锁机构在垂直方向上与待换电车辆的电池托架的位置相匹配，具有较高的精度，为准确解锁提供了保障。

在本实施例中，通过第一垂直驱动器及第二垂直驱动器可以分别根据第一垂直位移量和第二垂直位移量自动驱动第一升降机构及第二升降机构升降，以带动电池托盘的两端进行升降，从而进一步带动与之连接的解锁机构两端的升降以调整解锁机构在竖直方向上的位置，进一步提高了解锁机构在竖直方向位置调整时的稳定性。

实施例6

本实施例在实施例4或5的基础上提供一种换电系统，参见图12，本实施例的换电系统在定位系统之外还可以包括：

第三图像处理模块61，用于获取第三图像中电池托架对应位置的第三景深值或者获取第四图像中电池托架对应位置的第四景深值；

伸出控制模块62，用于根据第三景深值或者第四景深值控制换电设备的双伸出机构伸出。

在本实施例中，在换电设备与电池托架处于预设相对位置时，换电设备可以对电池托架上的电池包进行拆装。由于换电设备与电池托架平行，从而，第三图像中第一位置A的第三景深值与第四图像中第二位置B的第四景深值相等，换电设备的双伸出机构的伸出距离可以根据第三景深值或者第四景深值确定。

在一种可选的实施方式中，伸出控制模块62可以包括用于检测双伸出机构是否伸出到位的第一检测单元以及在检测到伸出到位时用于控制双伸出机构停止伸出的伸出控制单元，以实现对双伸出机构伸出距离的精确控制，有利于进一步提高换电设备的换电效率。

在另一种可选的实施方式中，本实施例的换电系统还可以包括用于在换电设备本次的换电完毕后，控制换电设备返回轨道上的原点位置的复位控制模块，具体地，复位控制模块可以包括用于检测换电设备是否到达原点位置的第二检测单元，以及用于在检测到达原点位置时控制换电设备停止在原点位置的复位控制单元，从而实现换电设备在换电完毕后的复位，并为下一次的换电做准备。

本实施例提供了一种换电系统，换电设备在定位完成之后，可以根据获取到的图像自动且准确地控制双伸出机构的伸出距离，并且还可以在换电完毕后自动返回原点位置，极大地提高了换电设备的换电准确率和换电效率。

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 (10)

1.一种换电设备的定位方法，其特征在于，所述换电设备用于从待换电车辆的侧面对所述待换电车辆进行定位与换电，该定位方法包括以下步骤：

由所述待换电车辆侧面获取所述待换电车辆的电池托架上至少两个位置的第一图像和第二图像；

根据所述第一图像和所述第二图像获取角度旋转量；

根据所述角度旋转量控制所述换电设备进行角度调整，直至所述换电设备与所述电池托架达到预设角度；

在所述换电设备与所述电池托架达到预设角度时，获取所述电池托架上至少两个位置的第三图像和第四图像；

根据所述第三图像和所述第四图像获取水平位移量和垂直位移量；

根据所述水平位移量控制所述换电设备进行水平调整，和/或，根据所述垂直位移量控制所述换电设备进行垂直调整，直至所述换电设备与所述电池托架达到预设相对位置。

2.如权利要求1所述的换电设备的定位方法，其特征在于，所述根据所述第一图像和所述第二图像获取角度旋转量的步骤包括：

获取所述第一图像中第一位置的第一景深值；

获取所述第二图像中第二位置的第二景深值；

根据所述第一景深值和所述第二景深值获取角度旋转量。

3.如权利要求2所述的换电设备的定位方法，其特征在于，所述根据所述第三图像和所述第四图像获取水平位移量和垂直位移量的步骤包括：

根据所述第三图像和第一参考图像获取第一水平位移量和/或第一垂直位移量；

其中，所述第一参考图像为所述换电设备与所述电池托架处于预设相对位置时包含所述第一位置的参考图像。

4.如权利要求2所述的换电设备的定位方法，其特征在于，所述根据所述第三图像和所述第四图像获取水平位移量和垂直位移量的步骤包括：

根据所述第四图像和第二参考图像获取第二水平位移量和/或第二垂直位移量；

其中，所述第二参考图像为所述换电设备与所述电池托架处于预设相对位置时包含所述第二位置的参考图像。

5.一种换电方法，其特征在于，所述换电方法包括如权利要求1-4中任一项所述的换电设备的定位方法，并且所述换电方法在所述换电设备与所述电池托架达到预设相对位置之后还包括以下步骤：

获取所述第三图像中所述电池托架对应位置的第三景深值或者获取所述第四图像中所述电池托架对应位置的第四景深值；

根据所述第三景深值或者第四景深值控制所述换电设备的双伸出机构伸出。

6.一种换电设备的定位系统，其特征在于，所述换电设备用于从待换电车辆的侧面对所述待换电车辆进行定位与换电，该定位系统包括：

至少两个图像采集模块，分别设置于所述换电设备朝向待换电车辆一侧的不同位置上，至少两个图像采集模块用于由所述待换电车辆侧面获取所述待换电车辆的电池托架上至少两个位置的第一图像和第二图像；

第一图像处理模块，用于根据所述第一图像和所述第二图像获取角度旋转量；

第一调整控制模块，用于根据所述角度旋转量控制所述换电设备进行角度调整，直至所述换电设备与所述电池托架达到预设角度；

至少两个图像采集模块还用于在所述换电设备与所述电池托架达到预设角度时，获取所述电池托架上至少两个位置的第三图像和第四图像；

第二图像处理模块，用于根据所述第三图像和所述第四图像获取水平位移量和垂直位移量；

第二调整控制模块，用于根据所述水平位移量控制所述换电设备进行水平调整，和/或，根据所述垂直位移量控制所述换电设备进行垂直调整，直至所述换电设备与所述电池托架达到预设相对位置。

7.如权利要求6所述的换电设备的定位系统，其特征在于，所述第一图像处理模块具体用于获取所述第一图像中第一位置的第一景深值，获取所述第二图像中第二位置的第二景深值，并根据所述第一景深值和所述第二景深值获取角度旋转量。

8.如权利要求7所述的换电设备的定位系统，其特征在于，所述第二图像处理模块具体用于根据所述第三图像和第一参考图像获取第一水平位移量和/或第一垂直位移量；

其中，所述第一参考图像为所述换电设备与所述电池托架处于预设相对位置时包含所述第一位置的参考图像。

9.如权利要求8所述的换电设备的定位系统，其特征在于，根据所述第四图像和第二参考图像获取第二水平位移量和/或第二垂直位移量；

其中，所述第二参考图像为所述换电设备与所述电池托架处于预设相对位置时包含所述第二位置的参考图像。

10.一种换电系统，其特征在于，所述换电系统包括如权利要求6-9中任一项所述的换电设备的定位系统，并且所述换电系统还包括：

第三图像处理模块，用于获取所述第三图像中所述电池托架对应位置的第三景深值或者获取所述第四图像中所述电池托架对应位置的第四景深值；

伸出控制模块，用于根据所述第三景深值或者第四景深值控制所述换电设备的双伸出机构伸出。