CN116729182B

CN116729182B - 基于机器视觉的充电桩电缆拔插方法、系统及拔插组件

Info

Publication number: CN116729182B
Application number: CN202311000715.2A
Authority: CN
Inventors: 崔渤
Original assignee: Shenzhen Simsukian Electronics Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Simsukian Electronics Technology Co ltd
Priority date: 2023-08-10
Filing date: 2023-08-10
Publication date: 2024-02-02
Anticipated expiration: 2043-08-10
Also published as: CN116729182A

Abstract

本申请涉及一种基于机器视觉的充电桩电缆拔插方法、系统及拔插组件，属于充电桩充电的技术领域，该拔插方法包括：获取充电桩处的环境图像，并在所述环境图像中包含车辆特征时，获取车辆充电口的位置，判断充电口的位置是否在预设的充电位置范围内，若是，则输出停车信息；在接收充电指令后，基于所述充电指令和所述充电口的位置，控制拔插组件将充电桩电缆插接于充电口中，在接收断充指令后，基于所述断充指令，控制拔插组件将电缆复位。本申请具有实现对车辆的自动充断电，使得充电时，车主可以在车内，无需下车的有益效果。

Description

基于机器视觉的充电桩电缆拔插方法、系统及拔插组件

技术领域

本申请涉及充电桩充电的技术领域，尤其是涉及一种基于机器视觉的充电桩电缆拔插方法、系统及拔插组件。

背景技术

目前，随着新能源的大力发展，越来越多车主选择新能源汽车，因此公共充电桩也是越来越多。充电桩是一种用于给电动车、混合动力车或其他电动设备充电的设备。它提供了电力接口，可以将电能传输到电动车的电池中，使其充满电或延长行驶里程。充电桩可以分为两种类型，直流快速充电桩（DC快充）和交流慢速充电桩（AC慢充）；直流快速充电桩（DC快充）采用直流电流快速给电动车充电，充电速度较快，适用于长途旅行和急需充电的情况；交流慢速充电桩（AC慢充）采用交流电流充电，充电速度较慢，适用于停车时间较长的情况，如停车场、住宅区等。现代充电桩常常配备智能化功能，如远程监控、支付系统、用户身份识别、充电桩预约等。这些功能可以提高充电桩的效率和用户的便利性。

但是，在实际实用充电桩时，充电时，往往需要车主将充电电缆与车辆充电口连接；充电完成后，需要车主再将充电电缆与车辆充电口断开，即车主在充电时，需要长时间待在车外，或者车内车外进行转换，对于车主并不友好。

发明内容

为了使得充电时，车主可以在车内，无需下车，本申请提供一种基于机器视觉的充电桩电缆拔插方法、系统及拔插组件。

第一方面，本申请提供的一种基于机器视觉的充电桩电缆拔插方法，采用如下技术方案：

一种基于机器视觉的充电桩电缆拔插方法，包括：

获取充电桩处的环境图像；

在所述环境图像中包含车辆特征时，获取车辆充电口的位置；

判断充电口的位置是否在预设的充电位置范围内；

若是，则输出停车信息；

接收充电指令；

基于所述充电指令和所述充电口的位置，控制拔插组件将充电桩电缆插接于充电口中；

接收断充指令；

基于所述断充指令，控制拔插组件将电缆复位。

通过采用上述技术方案，当环境图像中出现车辆特征时，说明该车辆需要充电，此时车辆未停止运动，因此获取该车辆充电口的位置，而后判断充电口的位置是否在充电位置范围内，若在，则说明车辆运动到位，因此输出停车信息，提醒车辆停止运动；接收到充电指令后，控制拔插组件动作，以将充电桩电缆插接于充电口中，充电完成后，接收断充指令，控制拔插组件将电缆拔出充电口复位，从而实现对车辆的自动充断电，使得充电时，车主可以在车内，无需下车。

可选的，所述接收充电指令之前，包括：

在车辆进入充电区域时，获取车辆的车标信息；

基于所述车标信息，确定车辆适应充电类型；

若所述充电类型为两种，则发送充电选择信息至该车辆终端。

通过采用上述技术方案，预先划定充电区域，在检测到车辆进入充电区域后，获取车辆的车标信息，并通过该车标信息，确定车辆适用充电类型，若是确定充电类型有两种，则发送充电选择信息至该车辆终端，以使车主进行充电类型选择，从而根据接收到的充电指令控制拔插组件驱动不同类型的电缆动作。

可选的，所述接收充电指令之前，包括：

根据充电类型，发送付款信息至车辆终端；

接收到付款成功信号后，解锁所述拔插组件。

通过采用上述技术方案，只有车主付款后，才能解锁拔插组件，避免拔插组件滥用。

可选的，所述拔插方法还包括：

充电时，接收车辆反馈的充电信号；

判断所述充电信号是否异常；

若是，则确定充电故障，并控制拔插组件将电缆移出充电口；

发送检修信号。

通过采用上述技术方案，在车辆充电时，车辆会反馈充电信号，若是接收到的充电信号异常，则确定车辆充电故障，从而控制拔插组件将电缆移出充电口，并发送检修信号，以能对充电桩进行及时检修。

可选的，所述控制拔插组件将电缆移出充电口之后，包括：

若该车辆对应两种充电类型，则发送电缆类型更换信号；

判断是否接收到更换指令；

若是，则控制拔插组件将另一类型电缆与充电口连接；

若否，则输出更换充电桩信息；

若该车辆对应一种充电类型，则输出更换充电桩信息。

通过采用上述技术方案，若是车辆对应两种充电类型，则一种出现故障后，可以更换另一种进行充电，若是两种均处故障或者车辆对应一种充电类型故障后，则输出更换充电桩信息，以及时更换充电桩。

第二方面,本申请提供了一种基于机器视觉的充电桩电缆拔插系统,采用如下技术方案：

一种基于机器视觉的充电桩电缆拔插系统，包括：

图像获取模块，用于获取充电桩处的环境图像；

位置获取模块，用于在所述环境图像中包含车辆特征时，获取车辆充电口的位置；

判断模块，用于判断充电口的位置是否在预设充电位置范围内；

信息输出模块，用于输出停车信息；

指令接收模块，用于接收充电指令和断充指令；

拔插组件，用于将充电桩电缆插接于或移出于充电口；

控制模块，基于所述充电指令和所述充电口的位置，控制所述拔插组件将充电桩电缆插接于充电口中；基于所述断充指令，控制所述拔插组件将电缆复位。

通过采用上述技术方案，当环境图像中出现车辆特征时，说明该车辆需要充电，此时车辆未停止运动，因此位置获取模块获取该车辆充电口的位置，而后判断模块判断充电口的位置是否在充电位置范围内，若在，则说明车辆运动到位，因此信息输出模块输出停车信息，提醒车辆停止运动；指令接收模块接收到充电指令后，控制模块控制拔插组件动作，以将充电桩电缆插接于充电口中，充电完成后，指令接收模块接收断充指令后，控制模块控制拔插组件将电缆拔出充电口复位，从而实现对车辆的自动充断电，使得充电时，车主可以在车内，无需下车。

第三方面,本申请提供了一种拔插组件,采用如下技术方案：

一种拔插组件，包括：

两支撑板，均安装于充电桩上；

两夹持部件，分别设置于对应的所述支撑板上，所述夹持部件相对于所述支撑板能够进行X，Y，Z方向的移动；其中一所述夹持部件用于夹持一充电类型的电缆，另一所述夹持部件用于夹持另一充电类型的电缆。

可选的，所述夹持部件包括：

夹持板，滑移连接于所述支撑板上；

夹持安装板，与所述夹持板升降设置且也能够滑移连接于所述支撑板上；

双向气缸，安装于所述夹持安装板上，并且两活塞杆上均安装有夹爪，所述夹爪用于夹持电缆。

可选的，所述支撑板的一端安装有第一电动推杆，所述第一电动推杆的伸缩端与所述夹持板固定连接；所述夹持板上滑移连接有气缸，所述气缸的活塞杆与所述夹持安装板固定连接；所述夹持板的一端安装有第二电动推杆，所述第二电动推杆的伸缩端与所述气缸固定连接。

综上所述，本申请存在至少以下有益效果：

1、获取充电桩处的环境图像、获取车辆充电口的位置、判断充电口的位置，并控制拔插组件将充电桩电缆插接于或拔出于充电口的目的是，实现对车辆的自动充断电，使得充电时，车主可以在车内，无需下车。

2、在车辆进入充电区域时，获取车辆的车标信息，从而根据车标信息确定车辆适应充电类型，并在充电类型为两种时，发送充电选择信息至该车辆终端的目的是，以使车主进行充电类型选择，从而根据接收到的充电指令控制拔插组件驱动不同类型的电缆动作。

附图说明

图1是本申请方法实施例一实施方式的流程框图；

图2是接收充电指令之前一实施方式可以执行步骤的流程框图；

图3是接收充电指令之前另一实施方式可以执行步骤的流程框图；

图4是本申请方法实施例另一实施方式的流程框图；

图5是S230之后可以执行步骤的流程框图；

图6是本申请系统实施例一实施方式的结构框图；

图7是本申请系统实施例另一实施方式的结构框图；

图8是本申请拔插组件一实施方式的结构示意图；

图9是本申请拔插组件另一实施方式的结构示意图。

附图标记说明：101、图像获取模块；102、位置获取模块；103、判断模块；104、信息发送模块；105、指令接收模块；106、控制模块；107、信号接收模块；108、信号发送模块；200、拔插组件；220、支撑板；230、夹持部件；231、夹持板；232、夹持安装板；233、双向气缸；234、夹爪；240、第一电动推杆；250、第二电动推杆；260、气缸；300、解锁模块；310、转动电机；320、限位板；330、主皮带轮；340、从皮带轮；400、防护罩。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图1-附图9，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作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。

本申请第一实施例公开一种基于机器视觉的充电桩电缆拔插方法。参照图1，作为该拔插方法的一实施方式，该拔插方法可以包括S110-S180：

S110，获取充电桩处的环境图像；

S120，在环境图像中包含车辆特征时，获取车辆充电口的位置；

S130，判断充电口的位置是否在预设的充电位置范围内；

S140，若是，则发送停车信息；

S150，接收充电指令；

S160，基于充电指令和充电口的位置，控制拔插组件将充电桩电缆插接于充电口中；

S170，接收断充指令；

S180，基于断充指令，控制拔插组件将电缆复位。

具体地，在充电桩处可以安装图像采集设备例如摄像头，以获取充电桩的环境图像，获取到该环境图像后，通过图像识别算法对该环境图像进行识别，若是识别到环境图像中出现车辆特征，则说明车辆需要充电，因此对含有车辆特征的环境图像进行分析，以一固定参考物为坐标原点，建立平面直角坐标系，从而确定充电口的坐标，该固定参考物可以与充电桩在同一直线上；在充电口的坐标在充电位置范围内时，输出停车信息，停车信息可以在车载终端上显示，从而停车。充电位置范围指的是充电口位置靠近充电桩以及超出充电桩的距离不超过设定值，例如3cm。车主通过车载终端发送充电指令，接收到充电指令后，控制拔插组件将充电桩电缆插接于充电口中，以对车辆进行充电，充电完成后，车主通过车载终端发送断充指令，接收到断充指令后，等待2min后，控制拔插组件将电缆拔出充电口，复位。

参照图2，在接收充电指令之前，可以执行S141-S143：

S141，在车辆进入充电区域时，获取车辆的车标信息；

S142，基于车标信息，确定车辆适应充电类型；

S143，若充电类型为两种，则发送充电选择信息。

具体地，预先划定充电区域，在充电区域入口处安装摄像头，在车辆进入充电区域时，车辆与充电桩建立无线通信，摄像头获取车辆的图像，从而识别车辆的车标；进而根据车标确定该车辆对应的充电类型，充电类型包括慢充和快充；若该车辆两种充电类型均对应，则发送充电选择信息至该车辆终端，提示车主选择慢充还是快充。

参照图3，接收充电指令之前，还可以执行S144-S146：

S144，根据充电类型，发送付款信息；

S145，接收付款成功信号；

S146，基于该付款成功信号，解锁拔插组件。

具体地，若是车主选择慢充，则发送慢充对应付款信息至车辆终端，若是选择快充，则发送快充对应付款信息至车辆终端；付款信息包括充电时长信息和充电金额信息等，在付款后，会发送付款成功信号，接收到付款信号后，解锁拔插组件。

需要说明的是，S144-S146可以在S143之后执行，也可以在该车辆对应的充电类型只有一种时，单独执行。

参照图4，作为该拔插方法的另一实施方式，该拔插方法还可以包括S210-S240：

S210，充电时，接收车辆反馈的充电信号；

S220，判断充电信号是否异常；

S230，若是，则确定充电故障，并控制拔插组件将电缆移出充电口；

S240，发送检修信号。

具体地，充电时，车辆会实时发送充电信号，充电信号可以包括电量信息，若电量随着时间的延长，并未增加或增加速度低于正常的增加速度，则判定充电信号异常，进而确定充电故障，从而控制拔插组件将电缆拔出充电口，并发送检修信号；检修信号可以发送至在充电区域内的检修人员的移动终端，也可以发送至监控室内等。

另外，参照图5，在控制拔插组件将电缆移出充电口之后，还可以执行S231-S234或S235：

S231，若该车辆对应两种充电类型，则发送电缆类型更换信号；

S232，判断是否接收到更换指令；

S233，若是，则控制拔插组件将另一类型电缆与充电口连接；

S234，若否，则发送更换充电桩信息；

S235，若该车辆对应一种充电类型，则发送更换充电桩信息。

具体地，若是慢充电缆出现故障，则可以发送电缆类型更换信号，从而提醒可以更换快充电缆，车主可以发送更换指令，若是接收到更换指令，则控制拔插组件将另一类型电缆插接于充电口内，若在预设的时长内没有接收到更换指令，则自动输出更换充电桩信息，提醒车主更换充电桩。

本实施例的实施原理为：

获取充电桩处的环境图像，在环境图像中包含车辆特征时，获取车辆充电口的位置，而后判断充电口的位置是否在预设的充电位置范围内，若是，则输出停车信息，并且获取车辆的车标信息，并基于车标信息，确定车辆适应充电类型，若充电类型为两种，则发送充电选择信息至该车辆终端，根据充电类型，发送付款信息至车辆终端，接收到付款成功信号后，解锁拔插组件；而后接收充电指令，并基于充电指令和充电口的位置，控制拔插组件将充电桩电缆插接于充电口中，在接收到断充指令后，控制拔插组件将电缆复位。

基于上述方法实施例，本申请第二实施例公开一种基于机器视觉的充电桩电缆拔插系统。参照图6，作为该拔插系统的一实施方式，该拔插系统可以包括：

图像获取模块101，用于获取充电桩处的环境图像和车辆的车标信息；

位置获取模块102，用于在环境图像中包含车辆特征时，获取车辆充电口的位置；

判断模块103，用于判断充电口的位置是否在预设充电位置范围内；

信息发送模块104，用于发送停车信息以及根据充电类型，发送付款信息；

指令接收模块105，用于接收充电指令和断充指令；

拔插组件200，用于将充电桩电缆插接于或移出于充电口；

控制模块106，基于充电指令和充电口的位置，控制拔插组件200将充电桩电缆插接于充电口中；基于断充指令，控制拔插组件200将电缆复位。

解锁模块300，用于在接收到付款成功信号后，解锁拔插组件200。

参照图7，作为该拔插系统的另一实施方式，该拔插系统还可以包括：

信号接收模块107，用于在车辆充电时，接收车辆反馈的充电信号；判断模块103判断充电信号是否异常，若是，则确定充电故障，控制模块106控制拔插组件200将电缆移出充电口；

信号发送模块108，用于发送检修信号；还用于在该车辆对应两种充电类型时，发送电缆类型更换信号；判断模块103判断是否接收到更换指令，若是，则控制模块106控制拔插组件200将另一类型电缆与充电口连接；若否，则信息发送模块104发送更换充电桩信息，或，在该车辆对应一种充电类型时，信息发送模块104发送更换充电桩信息。

本实施例的实施原理为：

图像获取模块101获取充电桩处的环境图像，在环境图像中包含车辆特征时，位置获取模块102获取车辆充电口的位置，而后判断模块103判断充电口的位置是否在预设的充电位置范围内，若是，则信息发送模块104发送停车信息，并且图像获取模块101获取车辆的车标信息，并基于车标信息，确定车辆适应充电类型，若充电类型为两种，则信息发送模块104发送充电选择信息至该车辆终端，并根据充电类型，发送付款信息至车辆终端，解锁模块300接收到付款成功信号后，解锁拔插组件200；而后指令接收模块105接收到充电指令，控制模块106基于充电指令和充电口的位置，控制拔插组件200将充电桩电缆插接于充电口中，指令接收模块105在接收到断充指令后，控制模块106控制拔插组件200将电缆复位。

本申请第三实施例还提供了一种拔插组件200。参照图8，该拔插组件200可以包括两支撑板220和两夹持部件230，其中，两支撑板220均固定连接于充电桩上，两夹持部件230分别能够沿X轴、Y轴滑移连接于对应的支撑板220上，其中，其中一夹持部件230用于夹持一充电类型的电缆，另一夹持部件230用于夹持另一充电类型的电缆。

以一夹持部件230为例，该夹持部件230可以包括夹持板231、夹持安装板232和双向气缸233；其中，夹持板231滑移连接于支撑板220上，夹持安装板232与夹持板231升降设置且能够相对于夹持板231滑移连接，夹持板231的滑移方向与夹持安装板232的滑移方向水平垂直。双向气缸233通过螺栓安装于夹持安装板232上，在双向气缸233的两活塞杆上均固定连接有夹爪234，夹爪234用于夹持电缆，夹爪234呈弧形设置，且内壁能够与电缆贴合。

为了驱动夹持板231和夹持安装板232的滑移，在支撑板220靠近充电桩的一端通过螺栓安装有第一电动推杆240，第一电动推杆240的伸缩端与夹持板231固定连接，在夹持板231上滑移连接有气缸260，气缸260的活塞杆与夹持安装板232固定连接；在夹持板231的一端通过螺栓安装有第二电动推杆250，第二电动推杆250的伸缩端气缸260固定连接。其中，气缸260和双向气缸233均有气泵提供动力。当然在其他实施方式中，也可以采用其他驱动结构驱动夹持板231的滑移，夹持安装板232的升降和滑移。

另外，参照图9，在充电桩外侧通过螺栓安装有防护罩400，防护罩400开设有充电开口，在防护罩400上通过转轴转动连接有用于启闭该充电开口的限位板320，限位板320侧开。为了驱动限位板320的转动，在防护罩400上端通过螺栓安装有转动电机310，转动电机310的输出轴同轴固定连接有主皮带轮330，在转轴上端同轴固定连接有从皮带轮340，主皮带轮330通过皮带与从皮带轮340传动连接。转动电机310、转轴、限位板320、主皮带轮330、从皮带轮340和皮带共同构成解锁模块300。

本实施例的实施原理为：

转动电机310启动后，主皮带轮330带动从皮带轮340转动，从而使得转轴转动，进而使得限位板320开启充电开口；而后启动第一电动推杆240，第一电动推杆240伸张，从而驱动夹持板231向远离充电桩处滑移，而后根据充电口的位置，启动第二电动推杆250和气缸260，从而对充电桩电缆进行X/Y/Z方向的调整，使得充电桩电缆能够插接于充电口内，以对车辆进行充电。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依次限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims

1.一种基于机器视觉的充电桩电缆拔插系统，其特征在于，包括：

图像获取模块（101），用于获取充电桩处的环境图像；

位置获取模块（102），用于在所述环境图像中包含车辆特征时，获取车辆充电口的位置；

判断模块（103），用于判断充电口的位置是否在预设充电位置范围内；

信息发送模块（104），用于发送停车信息；

指令接收模块（105），用于接收充电指令和断充指令；

拔插组件（200），用于将充电桩电缆插接于或移出于充电口；

控制模块（106），基于所述充电指令和所述充电口的位置，控制所述拔插组件（200）将充电桩电缆插接于充电口中；

基于所述断充指令，控制所述拔插组件（200）将电缆复位；

系统用于执行充电桩电缆拔插方法，包括以下步骤：

获取充电桩处的环境图像；

判断充电口的位置是否在预设的充电位置范围内；

若是，则输出停车信息；

接收充电指令；

接收断充指令；

基于所述断充指令，控制拔插组件将电缆复位；

所述接收充电指令之前，包括：在车辆进入充电区域时，获取车辆的车标信息；基于所述车标信息，确定车辆适应充电类型；

若所述充电类型为两种，则发送充电选择信息至车辆终端；

所述接收充电指令之前，还包括：根据充电类型，发送付款信息至车辆终端；

接收到付款成功信号后，解锁所述拔插组件；

所述拔插方法还包括：充电时，接收车辆反馈的充电信号；

判断所述充电信号是否异常；

发送检修信号；

所述控制拔插组件将电缆移出充电口之后，包括：若该车辆对应两种充电类型，则发送电缆类型更换信号；

判断是否接收到更换指令；

若是，则控制拔插组件将另一类型电缆与充电口连接；

若否，则输出更换充电桩信息；

或，若该车辆对应一种充电类型，则输出更换充电桩信息；

所述拔插组件（200），包括：

两支撑板（220），均安装于充电桩上；

两夹持部件（230），分别设置于对应的所述支撑板（220）上；

其中一所述夹持部件（230）用于夹持一充电类型的电缆，另一所述夹持部件（230）用于夹持另一充电类型的电缆；

所述夹持部件（230）包括：夹持板（231），滑移连接于所述支撑板（220）上；

夹持安装板（232），与所述夹持板（231）升降设置且也能够滑移连接于所述支撑板（220）上；

所述夹持安装板（232）相对于所述支撑板（220）能够进行X，Y，Z方向的移动

双向气缸（233），安装于所述夹持安装板（232）上，并且两活塞杆上均安装有夹爪（234），所述夹爪（234）用于夹持电缆；

所述支撑板（220）的一端安装有第一电动推杆（240），所述第一电动推杆（240）的伸缩端与所述夹持板（231）固定连接；

所述夹持板（231）上滑移连接有气缸（260），所述气缸（260）的活塞杆与所述夹持安装板（232）固定连接；

所述夹持板（231）的一端安装有第二电动推杆（250），所述第二电动推杆（250）的伸缩端与所述气缸（260）固定连接；

在充电桩外侧通过螺栓安装有防护罩（400），防护罩（400）开设有充电开口，在防护罩（400）上通过转轴转动连接有用于启闭该充电开口的限位板（320），限位板（320）侧开，为了驱动限位板（320）的转动，在防护罩（400）上端通过螺栓安装有转动电机（310），转动电机（310）的输出轴同轴固定连接有主皮带轮（330），在转轴上端同轴固定连接有从皮带轮（340），主皮带轮（330）通过皮带与从皮带轮（340）传动连接；

转动电机（310）、转轴、限位板（320）、主皮带轮（330）、从皮带轮（340）和皮带共同构成解锁模块（300）；

转动电机（310）启动后，主皮带轮（330）带动从皮带轮（340）转动，从而使得转轴转动，进而使得限位板（320）开启充电开口；而后启动第一电动推杆（240），第一电动推杆（240）伸张，从而驱动夹持板（231）向远离充电桩处滑移，而后根据充电口的位置，启动第二电动推杆（250）和气缸（260），从而对充电桩电缆进行X/Y/Z方向的调整，使得充电桩电缆能够插接于充电口内，以对车辆进行充电。