CN115248069B - 一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法及系统 - Google Patents

一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法及系统 Download PDF

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CN115248069B CN202211154704.5A CN202211154704A CN115248069B CN 115248069 B CN115248069 B CN 115248069B CN 202211154704 A CN202211154704 A CN 202211154704A CN 115248069 B CN115248069 B CN 115248069B
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Abstract

本发明公开了一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法及系统，属于换电技术领域。本发明包括摄像头、定位标识模块、车辆调整模块、车辆状态评判模块、车辆换电模块和电池包检测模块；所述摄像头用于对车辆在停止状态下的图像进行采集，并将采集的图像信息传输至车辆状态评判模块；所述定位标识模块用于对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，并将计算结果传输至车辆调整模块，以及对车辆调整模块反馈的调整结果进行接收，基于调整结果，再次对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，直至计算结果为零时，将车辆定位标识结果传输至车辆状态评判模块。

Description

一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法及系统
技术领域
本发明涉及换电技术领域，具体为一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法及系统。
背景技术
为实现我国关于“碳中和”和“碳达峰’的目标，要求各车企需在新能源的发展上迈出更大的步伐，换电重卡就是为了迎合这一目标所造就的产物，换电重卡完美的解决了新能源商用车的运营效率和便捷性问题，且在经济消耗方面相较于传统方式而言，也具有代表性。
现有的重卡在更换电池包时，需要将重卡开到指定位置才能对电池包进行操作，由于电池包位于重卡底部，因此重卡司机在定位过程中需要依靠他人引导才能完成定位工作，降低了重卡换电效率，以及换电装置在对重卡电池包进行更换时，无法根据电池包所处状态对自身换电方法进行调整，导致换电装置或车辆发生损坏，降低了系统的使用效果，以及换电装置在对重卡电池包进行更换后，无法实现对电池包的状态进行判断，容易引发安全事故，降低了系统的安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位系统，所述系统包括摄像头、定位标识模块、车辆调整模块、车辆状态评判模块、车辆换电模块和电池包检测模块；
所述摄像头用于对车辆在停止状态下的图像进行采集，并将采集的图像信息传输至车辆状态评判模块；
所述定位标识模块用于对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，并将计算结果传输至车辆调整模块，以及对车辆调整模块反馈的调整结果进行接收，基于调整结果，再次对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，直至计算结果为零时，将车辆定位标识结果传输至车辆状态评判模块；
所述车辆调整模块用于对定位标识模块传输的计算结果和车辆换电模块传输的评判结果进行接收，基于计算结果和评判结果对车辆位置进行调整，并将调整结果反馈给定位标识模块；
所述车辆状态评判模块用于对摄像头传输的图像信息和定位标识模块传输的车辆定位标识结果进行接收，根据接收内容对车辆停放状态进行评判，并将评判结果传输至车辆换电模块；
所述车辆换电模块用于对车辆状态评判模块传输的评判结果进行接收，若车辆换电模块根据评判结果不能够对重卡电池包进行更换，则将接收的评判结果传输至车辆调整模块，若车辆换电模块根据评判结果能够对重卡电池包进行更换，则将电池包更换结果传输至电池包检测模块；
所述电池包检测模块用于对车辆换电模块传输的电池包更换结果进行接收，根据接收内容对重卡电池包的状态进行检测，并根据检测结果对电池包进行相关处理。
进一步的，所述定位标识模块包括位置获取单元和偏差计算单元；
在重卡电池包安装位置外围装设磁感材料和反光材料，且装设的磁感材料不会对车辆本身产生任何影响，在重卡电池包停放点设置灯光传感器和磁性感应器，当磁性感应器感应到周围有磁力存在时，灯光传感器以规定角度发射光线；
所述位置获取单元用于对灯光传感器位置、磁性感应器位置和重卡上磁感材料所在位置进行获取，以及对磁性感应器的磁力值进行获取，并将获取信息传输至偏差计算单元；
所述偏差计算单元对位置获取单元传输的获取信息进行接收，基于获取信息，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，并将计算结果传输至车辆调整模块，其中，识别标志位表示重卡上电池包的中心位置。
进一步的，所述车辆状态评判模块包括评判判断单元、图像处理单元和车辆状态评判单元；
所述评判判断单元对定位标识模块传输的车辆定位标识结果进行接收，基于接收内容控制摄像头将获取的图像信息传输至图像处理单元；
所述图像处理单元对摄像头传输的图像信息进行接收，基于接收的图像信息，对车辆前后方位置、车辆车头、车尾轮廓线和车辆车身倾斜度数进行获取，并将获取信息传输至车辆状态评判单元；
所述车辆状态评判单元对图像处理单元传输的获取信息进行接收，基于获取信息对车辆停放状态进行评判，并将评判结果传输至车辆换电模块。
进一步的，所述电池包检测模块包括电池包状态采集单元、电池包漏液情况预测单元和电池包耗电情况预测单元；
所述电池包状态采集单元对车辆换电模块传输的电池包更换结果进行接收，根据接收内容对电池包的规格信息、电池包图像信息和电池包的静态电压进行获取，并将获取信息传输至电池包漏液情况预测单元和电池包耗电情况预测单元；
所述电池包漏液情况预测单元对电池包状态采集单元传输的电池包规格信息和电池包图像信息进行接收，基于接收内容对电池包漏液情况进行预测，并根据预测结果对电池包进行相关处理；
所述电池包耗电情况预测单元对电池包状态采集单元传输的电池包静态电压进行接收，基于接收内容对电池包耗电情况进行预测，并根据预测结果对电池包进行相关处理。
进一步的，所述车辆换电模块包括驱动单元和机械臂；
所述驱动单元对车辆状态评判模块传输的评判结果进行接收，根据接收内容控制机械臂运动至指定位置，若机械臂无法运动至指定位置，则将评判结果传输至车辆调整模块，对车辆停放位置进行调整，调整后，机械臂对重卡电池包进行更换处理。
进一步的，所述偏差计算单元中对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，具体的计算方法为：
1）根据获取的磁性感应器的磁力值，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的距 离进行确定，确定的距离为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，其中，
Figure 28418DEST_PATH_IMAGE002
表示获取的磁性感应器的磁力值，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示识别标志位与重卡电池包停放点处于同一竖直水平线时磁性感应器对应的磁力值，
Figure 499719DEST_PATH_IMAGE004
表示磁性感应器刚感应到磁感材料时，对应的磁感材料与重卡电池包停放点之间的距 离，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示重卡电池包一半的长度；
2）根据获取的灯光传感器位置、磁性感应器位置和重卡上磁感材料所在位置，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角进行计算，具体的计算方法为：
以灯光传感器位置为坐标原点、地面为平面构建坐标系，通过摄像头获取的图像信息，将重卡上磁感材料的四角位置映射在构建的坐标系中，根据四角映射位置，对重卡电池包的中心位置坐标进行确定，根据重卡电池包中心坐标，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角进行计算。
进一步的，所述图像处理单元对车辆前后方位置、车辆车头、车尾轮廓线和车辆车身倾斜度数进行获取的具体方法为：
以灯光传感器位置为坐标原点、垂直地面的平面构建坐标系；
①.根据获取的图像信息，对车辆车身倾斜角度进行计算，具体的计算公式
Figure 849929DEST_PATH_IMAGE006
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
其中，
Figure 799299DEST_PATH_IMAGE008
表示车辆车身倾斜后，灯光传感器发射的灯光照射在重卡车盘底部 时表示的坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
通过位于换电站内车辆上方的摄像头拍摄的图像获取，
Figure 902254DEST_PATH_IMAGE010
通过位于换电 站内车辆前方或后方的摄像头拍摄的图像获取，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示灯光传感器发射的灯光角度，通过 车辆车身倾斜后灯光传感器发射的灯光之间的角度差值表示车辆车身倾斜角度，此过程避 免了图像在拍摄过程中物体边缘容易出现虚化的情况，保证计算结果更加精确，且减少了 工作人员的工作量；
②.将位于换电站内车辆上方的摄像头拍摄的图像，映射在偏差计算单元中构建的坐标系上，对车辆前后方位置、车辆车头、车尾的轮廓线进行表示，将位于换电站内车辆前方或后方的摄像头拍摄的图像，映射在图像处理单元中构建的坐标系上，对车辆车头和车尾的轮廓线高度变化情况进行表示。
进一步的，所述车辆状态评判单元基于获取信息对车辆停放状态进行评判，具体方法为：
根据获取的车辆车身倾斜角度，对机械臂更换电池包时使用的力进行计算，具体 的计算公式
Figure 29610DEST_PATH_IMAGE012
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；
Figure 850804DEST_PATH_IMAGE014
；
则
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；
其中，
Figure 354598DEST_PATH_IMAGE016
表示固定电池包的螺栓扭矩，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
表示车辆倾斜后螺栓距离车辆最低水平线 之间的垂直距离，
Figure 843217DEST_PATH_IMAGE018
表示车辆倾斜后螺栓最低点距离地面的垂直距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
表示车辆倾斜后车 辆最低水平线截取机械臂的长度，
Figure 141474DEST_PATH_IMAGE012
表示机械臂更换电池包时使用的力的范围，
若
Figure 246702DEST_PATH_IMAGE020
，则表示车辆停放状态差，此时机械臂无法直接对电池包进行更换， 若强行更换，则会对机械臂造成损坏，若
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，则表示车辆停放状态好，此时机械臂 能够直接对电池包进行更换。
进一步的，所述电池包漏液情况预测单元基于接收内容对电池包漏液情况进行预 测，具体方法为：根据获取的电池包图像信息上的灰度值，对电池包表面的光滑度进行计 算，基于计算结果对电池包的漏液情况进行预测，具体的计算公式为：
Figure 554187DEST_PATH_IMAGE022
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，
Figure 372013DEST_PATH_IMAGE024
分别表示基于电池包表面构建坐标系时，对应的横、 纵坐标值，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
表示电池包上坐标为
Figure 106751DEST_PATH_IMAGE026
的位置对应的图像灰度值，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
表示电池包上坐标为
Figure 902537DEST_PATH_IMAGE026
的位置对应的标准灰度值；
当
Figure 544871DEST_PATH_IMAGE028
时，预测电池包发生漏液，当
Figure DEST_PATH_IMAGE029
时，预测电池包未发生漏液。
进一步的，所述电池包耗电情况预测单元基于接收内容对电池包耗电情况进行预 测，具体预测方法为：利用设备对电池包更换前后的静态电压进行获取，将获取的静态电压 值与电池包标称电压值进行比较，若
Figure 493236DEST_PATH_IMAGE030
，则表示电池包亏电，若
Figure DEST_PATH_IMAGE031
，则表示电池包内部有电。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1.本发明通过磁力值对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差距离进行计算，通过车辆车身倾斜后灯光传感器发射的灯光之间的角度差值表示车辆车身倾斜角度，此过程避免了图像在拍摄过程中物体边缘容易出现虚化的情况，保证计算结果更加精确，无需人工引导车辆完成定位工作，提高了重卡换电效率。
2.本发明基于采集的图像对车辆车身倾斜角度进行计算，基于计算结果对机械臂在该状态下的电池包取放力度进行预测，将预测值与机械臂正常工作值进行对比，判断是否需要对车辆停放位置进行二次调整，避免机械臂在对电池包进行更换时，对自身造成损坏，进一步提高了系统的使用效果。
3.本发明通过对电池包表面图像进行采集，利用电池包图像上灰度值的变化情况，对电池包表面的光滑度进行计算，基于计算值对电池包表面是否发生漏液进行判断，避免机械臂直接作用于漏液的电池包，以及避免将漏液的电池包与未漏液的电池包堆放在一起，腐蚀未漏液的电池包，通过对电池包的静态电压进行测量，根据测量值对电池包的耗电情况进行预测，进而对更换后电池包的质量进行评估，避免更换后的电池包突然断电，引发安全事故，进一步提高了系统的安全性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法及系统的工作原理结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供技术方案：一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位系统，其特征在于：系统包括摄像头、定位标识模块、车辆调整模块、车辆状态评判模块、车辆换电模块和电池包检测模块；
摄像头用于对车辆在停止状态下的图像进行采集，并将采集的图像信息传输至车辆状态评判模块；
定位标识模块用于对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，并将计算结果传输至车辆调整模块，以及对车辆调整模块反馈的调整结果进行接收，基于调整结果，再次对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，直至计算结果为零时，将车辆定位标识结果传输至车辆状态评判模块；
定位标识模块包括位置获取单元和偏差计算单元；
在重卡电池包安装位置外围装设磁感材料和反光材料，且装设的磁感材料不会对车辆本身产生任何影响，在重卡电池包停放点设置灯光传感器和磁性感应器，当磁性感应器感应到周围有磁力存在时，灯光传感器以规定角度发射光线；
位置获取单元用于对灯光传感器位置、磁性感应器位置和重卡上磁感材料所在位置进行获取，以及对磁性感应器的磁力值进行获取，并将获取信息传输至偏差计算单元；
偏差计算单元对位置获取单元传输的获取信息进行接收，基于获取信息，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，并将计算结果传输至车辆调整模块，其中，识别标志位表示重卡上电池包的中心位置；
偏差计算单元中对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，具体的计算方法为：
1）根据获取的磁性感应器的磁力值，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的距 离进行确定，确定的距离为
Figure 382563DEST_PATH_IMAGE001
，其中，
Figure 947537DEST_PATH_IMAGE002
表示获取的磁性感应器的磁力值，
Figure 377250DEST_PATH_IMAGE003
表示识别标志位与重卡电池包停放点处于同一竖直水平线时磁性感应器对应的磁力值，
Figure 711279DEST_PATH_IMAGE004
表示磁性感应器刚感应到磁感材料时，对应的磁感材料与重卡电池包停放点之间的距 离，
Figure 318978DEST_PATH_IMAGE005
表示重卡电池包一半的长度；
2）根据获取的灯光传感器位置、磁性感应器位置和重卡上磁感材料所在位置，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角进行计算，具体的计算方法为：
以灯光传感器位置为坐标原点、地面为平面构建坐标系，通过摄像头获取的图像信息，将重卡上磁感材料的四角位置映射在构建的坐标系中，根据四角映射位置，对重卡电池包的中心位置坐标进行确定，根据重卡电池包中心坐标，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角进行计算；
车辆调整模块用于对定位标识模块传输的计算结果和车辆换电模块传输的评判结果进行接收，基于计算结果和评判结果对车辆位置进行调整，并将调整结果反馈给定位标识模块；
车辆状态评判模块用于对摄像头传输的图像信息和定位标识模块传输的车辆定位标识结果进行接收，根据接收内容对车辆停放状态进行评判，并将评判结果传输至车辆换电模块；
车辆状态评判模块包括评判判断单元、图像处理单元和车辆状态评判单元；
评判判断单元对定位标识模块传输的车辆定位标识结果进行接收，基于接收内容控制摄像头将获取的图像信息传输至图像处理单元；
车辆状态评判单元基于获取信息对车辆停放状态进行评判，具体方法为：
根据获取的车辆车身倾斜角度，对机械臂更换电池包时使用的力进行计算，具体 的计算公式
Figure 371248DEST_PATH_IMAGE012
为：
Figure 339073DEST_PATH_IMAGE013
；
Figure 793188DEST_PATH_IMAGE014
；
则
Figure 571788DEST_PATH_IMAGE015
；
其中，
Figure 111354DEST_PATH_IMAGE016
表示固定电池包的螺栓扭矩，
Figure 882869DEST_PATH_IMAGE017
表示车辆倾斜后螺栓距离车辆最低水平线 之间的垂直距离，
Figure 191491DEST_PATH_IMAGE018
表示车辆倾斜后螺栓最低点距离地面的垂直距离，
Figure 875413DEST_PATH_IMAGE019
表示车辆倾斜后车 辆最低水平线截取机械臂的长度，
Figure 636696DEST_PATH_IMAGE012
表示机械臂更换电池包时使用的力的范围，
若
Figure 211903DEST_PATH_IMAGE020
，则表示车辆停放状态差，此时机械臂无法直接对电池包进行更换， 若强行更换，则会对机械臂造成损坏，若
Figure 375031DEST_PATH_IMAGE021
，则表示车辆停放状态好，此时机械臂 能够直接对电池包进行更换；
图像处理单元对摄像头传输的图像信息进行接收，基于接收的图像信息，对车辆前后方位置、车辆车头、车尾轮廓线和车辆车身倾斜度数进行获取，并将获取信息传输至车辆状态评判单元；
图像处理单元对车辆前后方位置、车辆车头、车尾轮廓线和车辆车身倾斜度数进行获取的具体方法为：
以灯光传感器位置为坐标原点、垂直地面的平面构建坐标系；
①.根据获取的图像信息，对车辆车身倾斜角度进行计算，具体的计算公式
Figure 495433DEST_PATH_IMAGE006
为：
Figure 9591DEST_PATH_IMAGE007
；
其中，
Figure 857331DEST_PATH_IMAGE008
表示车辆车身倾斜后，灯光传感器发射的灯光照射在重卡车盘底部 时表示的坐标，
Figure 874965DEST_PATH_IMAGE009
通过位于换电站内车辆上方的摄像头拍摄的图像获取，
Figure 431848DEST_PATH_IMAGE010
通过位于换电 站内车辆前方或后方的摄像头拍摄的图像获取，
Figure 433302DEST_PATH_IMAGE011
表示灯光传感器发射的灯光角度，通过车 辆车身倾斜后灯光传感器发射的灯光之间的角度差值表示车辆车身倾斜角度，此过程避免 了图像在拍摄过程中物体边缘容易出现虚化的情况，保证计算结果更加精确，且减少了工 作人员的工作量；
②.将位于换电站内车辆上方的摄像头拍摄的图像，映射在偏差计算单元中构建的坐标系上，对车辆前后方位置、车辆车头、车尾的轮廓线进行表示，将位于换电站内车辆前方或后方的摄像头拍摄的图像，映射在图像处理单元中构建的坐标系上，对车辆车头和车尾的轮廓线高度变化情况进行表示；
车辆状态评判单元对图像处理单元传输的获取信息进行接收，基于获取信息对车辆停放状态进行评判，并将评判结果传输至车辆换电模块；
车辆换电模块用于对车辆状态评判模块传输的评判结果进行接收，若车辆换电模块根据评判结果不能够对重卡电池包进行更换，则将接收的评判结果传输至车辆调整模块，若车辆换电模块根据评判结果能够对重卡电池包进行更换，则将电池包更换结果传输至电池包检测模块；
车辆换电模块包括驱动单元和机械臂；
驱动单元对车辆状态评判模块传输的评判结果进行接收，根据接收内容控制机械臂运动至指定位置，若机械臂无法运动至指定位置，则将评判结果传输至车辆调整模块，对车辆停放位置进行调整，调整后，机械臂对重卡电池包进行更换处理；
电池包检测模块用于对车辆换电模块传输的电池包更换结果进行接收，根据接收内容对重卡电池包的状态进行检测，并根据检测结果对电池包进行相关处理；
电池包检测模块包括电池包状态采集单元、电池包漏液情况预测单元和电池包耗电情况预测单元；
电池包状态采集单元对车辆换电模块传输的电池包更换结果进行接收，根据接收内容对电池包的规格信息、电池包图像信息和电池包的静态电压进行获取，并将获取信息传输至电池包漏液情况预测单元和电池包耗电情况预测单元；
电池包漏液情况预测单元对电池包状态采集单元传输的电池包规格信息和电池包图像信息进行接收，基于接收内容对电池包漏液情况进行预测，并根据预测结果对电池包进行相关处理；
电池包漏液情况预测单元基于接收内容对电池包漏液情况进行预测，具体方法 为：根据获取的电池包图像信息上的灰度值，对电池包表面的光滑度进行计算，基于计算结 果对电池包的漏液情况进行预测，具体的计算公式为：
Figure 78873DEST_PATH_IMAGE022
，其中，
Figure 951014DEST_PATH_IMAGE023
，
Figure 678799DEST_PATH_IMAGE024
分别表示基于电池包表面构建坐标系时，对应的横、纵坐标 值，
Figure 151237DEST_PATH_IMAGE025
表示电池包上坐标为
Figure 357091DEST_PATH_IMAGE026
的位置对应的图像灰度值，
Figure 349317DEST_PATH_IMAGE027
表示电池包上坐标为
Figure 248003DEST_PATH_IMAGE026
的 位置对应的标准灰度值；
当
Figure 942159DEST_PATH_IMAGE028
时，预测电池包发生漏液，当
Figure 951703DEST_PATH_IMAGE029
时，预测电池包未发生漏液；
电池包耗电情况预测单元对电池包状态采集单元传输的电池包静态电压进行接收，基于接收内容对电池包耗电情况进行预测，并根据预测结果对电池包进行相关处理；
电池包耗电情况预测单元基于接收内容对电池包耗电情况进行预测，具体预测方 法为：利用设备对电池包更换前后的静态电压进行获取，将获取的静态电压值与电池包标 称电压值进行比较，若
Figure 798436DEST_PATH_IMAGE030
，则表示电池包亏电，若
Figure 602444DEST_PATH_IMAGE031
，则表示电池包内部有电。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位系统，其特征在于：所述系统包括摄像头、定位标识模块、车辆调整模块、车辆状态评判模块、车辆换电模块和电池包检测模块；
所述摄像头用于对车辆在停止状态下的图像进行采集，并将采集的图像信息传输至车辆状态评判模块；
所述定位标识模块用于对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，并将计算结果传输至车辆调整模块，以及对车辆调整模块反馈的调整结果进行接收，基于调整结果，再次对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，直至计算结果为零时，将车辆定位标识结果传输至车辆状态评判模块；
所述定位标识模块包括位置获取单元和偏差计算单元；
在重卡电池包安装位置外围装设磁感材料和反光材料，且装设的磁感材料不会对车辆本身产生任何影响，在重卡电池包停放点设置灯光传感器和磁性感应器，当磁性感应器感应到周围有磁力存在时，灯光传感器以规定角度发射光线；
所述位置获取单元用于对灯光传感器位置、磁性感应器位置和重卡上磁感材料所在位置进行获取，以及对磁性感应器的磁力值进行获取，并将获取信息传输至偏差计算单元；
所述偏差计算单元对位置获取单元传输的获取信息进行接收，基于获取信息，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，并将计算结果传输至车辆调整模块，其中，识别标志位表示重卡上电池包的中心位置；
所述车辆调整模块用于对定位标识模块传输的计算结果和车辆换电模块传输的评判结果进行接收，基于计算结果和评判结果对车辆位置进行调整，并将调整结果反馈给定位标识模块；
所述车辆状态评判模块用于对摄像头传输的图像信息和定位标识模块传输的车辆定位标识结果进行接收，根据接收内容对车辆停放状态进行评判，并将评判结果传输至车辆换电模块；
所述车辆换电模块用于对车辆状态评判模块传输的评判结果进行接收，若车辆换电模块根据评判结果不能够对重卡电池包进行更换，则将接收的评判结果传输至车辆调整模块，若车辆换电模块根据评判结果能够对重卡电池包进行更换，则将电池包更换结果传输至电池包检测模块；
所述电池包检测模块用于对车辆换电模块传输的电池包更换结果进行接收，根据接收内容对重卡电池包的状态进行检测，并根据检测结果对电池包进行相关处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位系统，其特征在于：所述车辆状态评判模块包括评判判断单元、图像处理单元和车辆状态评判单元；
所述评判判断单元对定位标识模块传输的车辆定位标识结果进行接收，基于接收内容控制摄像头将获取的图像信息传输至图像处理单元；
所述图像处理单元对摄像头传输的图像信息进行接收，基于接收的图像信息，对车辆前后方位置、车辆车头、车尾轮廓线和车辆车身倾斜度数进行获取，并将获取信息传输至车辆状态评判单元；
所述车辆状态评判单元对图像处理单元传输的获取信息进行接收，基于获取信息对车辆停放状态进行评判，并将评判结果传输至车辆换电模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位系统，其特征在于：所述电池包检测模块包括电池包状态采集单元、电池包漏液情况预测单元和电池包耗电情况预测单元；
所述电池包状态采集单元对车辆换电模块传输的电池包更换结果进行接收，根据接收内容对电池包的规格信息、电池包图像信息和电池包的静态电压进行获取，并将获取信息传输至电池包漏液情况预测单元和电池包耗电情况预测单元；
所述电池包漏液情况预测单元对电池包状态采集单元传输的电池包规格信息和电池包图像信息进行接收，基于接收内容对电池包漏液情况进行预测，并根据预测结果对电池包进行相关处理；
所述电池包耗电情况预测单元对电池包状态采集单元传输的电池包静态电压进行接收，基于接收内容对电池包耗电情况进行预测，并根据预测结果对电池包进行相关处理。
4.根据权利要求3所述的一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位系统，其特征在于：所述车辆换电模块包括驱动单元和机械臂；
所述驱动单元对车辆状态评判模块传输的评判结果进行接收，根据接收内容控制机械臂运动至指定位置，若机械臂无法运动至指定位置，则将评判结果传输至车辆调整模块，对车辆停放位置进行调整，调整后，机械臂对重卡电池包进行更换处理。
5.一种应用于权利要求1-4任一项所述的基于图像测量技术的重卡换电车辆定位系统的基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法，其特征在于：偏差计算单元中对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角和偏差距离进行计算，具体的计算方法为：
1）根据获取的磁性感应器的磁力值，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的距离进行确定，确定的距离为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表示获取的磁性感应器的磁力值，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表示识别标志位与重卡电池包停放点处于同一竖直水平线时磁性感应器对应的磁力值，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
表示磁性感应器刚感应到磁感材料时，对应的磁感材料与重卡电池包停放点之间的距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表示重卡电池包一半的长度；
2）根据获取的灯光传感器位置、磁性感应器位置和重卡上磁感材料所在位置，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角进行计算，具体的计算方法为：
以灯光传感器位置为坐标原点、地面为平面构建坐标系，通过摄像头获取的图像信息，将重卡上磁感材料的四角位置映射在构建的坐标系中，根据四角映射位置，对重卡电池包的中心位置坐标进行确定，根据重卡电池包中心坐标，对识别标志位与重卡电池包停放点之间的偏差角进行计算。
6.根据权利要求5所述的一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法，其特征在于：图像处理单元对车辆前后方位置、车辆车头、车尾轮廓线和车辆车身倾斜度数进行获取的具体方法为：
以灯光传感器位置为坐标原点、垂直地面的平面构建坐标系；
①.根据获取的图像信息，对车辆车身倾斜角度进行计算，具体的计算公式
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
表示车辆车身倾斜后，灯光传感器发射的灯光照射在重卡车盘底部时表示的坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
通过位于换电站内车辆上方的摄像头拍摄的图像获取，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
通过位于换电站内车辆前方或后方的摄像头拍摄的图像获取，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
表示灯光传感器发射的灯光角度；
②.将位于换电站内车辆上方的摄像头拍摄的图像，映射在偏差计算单元中构建的坐标系上，对车辆前后方位置、车辆车头、车尾的轮廓线进行表示，将位于换电站内车辆前方或后方的摄像头拍摄的图像，映射在图像处理单元中构建的坐标系上，对车辆车头和车尾的轮廓线高度变化情况进行表示。
7.根据权利要求6所述的一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法，其特征在于：所述车辆状态评判单元基于获取信息对车辆停放状态进行评判，具体方法为：
根据获取的车辆车身倾斜角度，对机械臂更换电池包时使用的力进行计算，具体的计算公式
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
；
Figure DEST_PATH_IMAGE028
；
则
Figure DEST_PATH_IMAGE030
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
表示固定电池包的螺栓扭矩，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
表示车辆倾斜后螺栓距离车辆最低水平线之间的垂直距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
表示车辆倾斜后螺栓最低点距离地面的垂直距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
表示车辆倾斜后车辆最低水平线截取机械臂的长度，
Figure 33673DEST_PATH_IMAGE024
表示机械臂更换电池包时使用的力的范围，
若
Figure DEST_PATH_IMAGE040
，则表示车辆停放状态差，此时机械臂无法直接对电池包进行更换，若强行更换，则会对机械臂造成损坏，若
Figure DEST_PATH_IMAGE042
，则表示车辆停放状态好，此时机械臂能够直接对电池包进行更换。
8.根据权利要求7所述的一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法，其特征在于：所述电池包漏液情况预测单元基于接收内容对电池包漏液情况进行预测，具体方法为：根据获取的电池包图像信息上的灰度值，对电池包表面的光滑度进行计算，基于计算结果对电池包的漏液情况进行预测，具体的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE044
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
分别表示基于电池包表面构建坐标系时，对应的横、纵坐标值，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
表示电池包上坐标为
Figure DEST_PATH_IMAGE052
的位置对应的图像灰度值，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
表示电池包上坐标为
Figure 760933DEST_PATH_IMAGE052
的位置对应的标准灰度值；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE056
时，预测电池包发生漏液，当
Figure DEST_PATH_IMAGE058
时，预测电池包未发生漏液。
9.根据权利要求8所述的一种基于图像测量技术的重卡换电车辆定位方法，其特征在于：所述电池包耗电情况预测单元基于接收内容对电池包耗电情况进行预测，具体预测方法为：利用设备对电池包更换前后的静态电压进行获取，将获取的静态电压值与电池包标称电压值进行比较，若
Figure DEST_PATH_IMAGE060
，则表示电池包亏电，若
Figure DEST_PATH_IMAGE062
，则表示电池包内部有电。
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