CN203294076U

CN203294076U - 自动化电池更换双目立体识别系统

Info

Publication number: CN203294076U
Application number: CN2013203126500U
Authority: CN
Inventors: 孙影
Original assignee: ZHEJIANG BUDA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG BUDA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2023-05-31

Abstract

本实用新型涉及一种用于电动汽车换电系统的视觉识别系统，公开了自动化电池更换双目立体识别系统。其包括视觉识别系统（1），视觉识别系统（1）置于换电工位（2）两侧，后台支撑系统（14）通过上位机系统（18）与前台作业系统（22）连接，工控平台（13）上设有视觉识别系统（1），视觉识别系统（1）通过数据总线（27）与工控平台（13）连接，视觉识别系统（1）不向汽车投射进行辅助定位的主动信息激光或红外线，不会伤害到人体皮肤和视网膜，视觉识别系统（1）指引换电系统完成整个换电动作时精准、顺畅，采样定位过程不会妨害自动换电设备在换电过程中的流畅性，且换电步骤简单、合理，换电车辆不需要车身安装传感器，且车身表面以及电池表面出现一定程度的污损情况不会影响定位的精准性。

Description

自动化电池更换双目立体识别系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于电动汽车换电系统的视觉识别系统，尤其涉及一种自动化电池更换双目立体识别系统。

背景技术

电动汽车的动力来源为装载于车体内部的动力蓄电池，当动力电池的电能消耗到一定程度时，就必须对其进行能量补充，以保证电动汽车能够持续循环使用，实现电动汽车充换电过程的自动化，即换电工位可以无需人工干预，通过视觉定位实现电动汽车的电池定位及更换，不仅可提高换电操作的安全性，缩短换电操作的时间，同时也可大大简化换电服务流程，提高换电站的服务质量，要实现换电过程的自动化，需要对车辆电池位置的识别与精确导航提出较高要求，因此需要研发一套具有高鲁棒性、非接触式的定位系统来引导机器人进行装取电池操作，基于被动立体视觉的空间定位及测距方法具有更快速、鲁棒、低成本等特点，因此应用日益广泛，双目被动立体视觉是基于视差原理，从两幅或多幅图像中快速重建出场景的三维信息，从而实现空间定位及测量等功能，机器人视觉识别系统是一种对车辆电池位置的识别与精确导航的装置，现在机器人视觉识别系统主要为激光、红外、微波、声纳等，该系统能完成视觉识别，但是仍存在很多缺陷，如向汽车投射进行辅助定位主动信息激光或红外线会伤害到人体皮肤和视网膜，视觉定位系统指引换电系统完成整个换电动作时不精准、不顺畅，视觉定位系统采样定位过程会妨害自动换电设备在换电过程中的流畅性，且换电步骤复杂、不合理，视觉定位系统针对的换电车辆，需要车身安装传感器，且车身表面以及电池表面出现一定程度的污损情况会影响定位的精准性，使用范围窄等。

发明内容

本实用新型针对现有技术中向汽车投射进行辅助定位主动信息的激光或红外线会伤害到人体皮肤和视网膜，视觉定位系统指引换电系统完成整个换电动作时不精准、不顺畅，视觉定位系统采样定位过程会妨害自动换电设备在换电过程中的流畅性，且换电步骤复杂、不合理，视觉定位系统针对的换电车辆，需要车身安装传感器，且车身表面以及电池表面出现一定程度的污损情况会影响定位的精准性，使用范围窄的缺点，提供了一种不向汽车投射进行辅助定位主动信息的激光或红外线，不会伤害到人体皮肤和视网膜，视觉定位系统指引换电系统完成整个换电动作时精准、顺畅，视觉定位系统采样定位过程不会妨害自动换电设备在换电过程中的流畅性，且换电步骤简单、合理，视觉定位系统针对的换电车辆，不需要车身安装传感器，且车身表面以及电池表面出现一定程度的污损情况不会影响定位的精准性，使用范围广的自动化电池更换双目立体识别系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决。

自动化电池更换双目立体识别系统，包括视觉识别系统，视觉识别系统置于换电工位两侧，后台支撑系统通过上位机系统与前台作业系统连接，工控平台上设有视觉识别系统，视觉识别系统通过数据总线与工控平台连接。当车辆停置于指定的换电工位时，针对不同停止方向，识别系统都可对车辆进行位置识别，并根据已支持车辆的类型和换电方式快速确定电池布置，调整视觉传感器安装位置以确保换电工位落在视场内。

作为优选，视觉识别系统与上位机连接。保证换电过程中的流畅性，且换电步骤简单、合理。

作为优选，上位机、视觉识别系统均与输入/输出系统连接。便于利用上位机控制输入/输出系统。

作为优选，视觉定位系统与气压系统连接，气压系统与机械臂连接。便于视觉定位系统与机械臂将气压信息反馈到上位机。

作为优选，上位机系统连接有视觉定位系统、安防系统、机器人系统、电池仓系统。集中控制、统一管理。

作为优选，上位机系统与配电控制系统连接，配电控制系统与机器人系统连接。供电稳定，视觉定位系统采样定位过程不会妨害自动换电设备在换电过程中的流畅性。

作为优选，前台作业系统内设有标定系统。确定系统的输入—输出关系，赋予系统分度值；确定系统的静态特性指标消除系统误差，改善系统的正确度，车身表面以及电池表面出现一定程度的污损情况，不会影响定位的精准性。

本实用新型由于采用了以上技术方案，视觉识别系统置于换电工位两侧，后台支撑系统通过上位机系统与前台作业系统连接，工控平台上设有视觉识别系统，视觉识别系统通过数据总线与工控平台连接，当车辆停置于指定的换电工位时，针对不同停止方向，识别系统都可对车辆进行位置识别，并根据已支持车辆的类型和换电方式快速确定电池布置，调整视觉传感器安装位置以确保换电工位落在视场内，视觉识别系统不向汽车投射进行辅助定位主动信息的激光或红外线，不会伤害到人体皮肤和视网膜，视觉定位系统指引换电系统完成整个换电动作时精准、顺畅，视觉定位系统采样定位过程不会妨害自动换电设备在换电过程中的流畅性，且换电步骤简单、合理，视觉定位系统针对的换电车辆，不需要车身安装传感器，且车身表面以及电池表面出现一定程度的污损情况不会影响定位的精准性。

附图说明

图1是自动化电池更换双目立体识别系统的视觉设备布置局。

图2是自动化电池更换双目立体识别系统的线缆连接总图。

图3是自动化电池更换双目立体识别系统的与总控制系统的连接关系图。

图4是电池与电池仓的结构图。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下。

1—视觉识别系统、2—换电工位、3—车辆、4—机械臂、5—气压系统、6—强电柜、7—操作台、8—PLC、9—上位机、10—车位中转台、11—安防系统、12—摄像头、13—工控平台、14—后台支撑系统、15—运营管理系统、16—站内监控系统、17—站内生产系统、18—上位机系统、19—标定系统、21—配电控制系统、22—前台作业系统、23—安防系统、24—视觉定位系统、25—机器人系统、26—电池仓系统、27—数据总线、28—输入/输出系统、29—电池、30—电池仓。

具体实施方式

下面结合附图1-4与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例

自动化电池更换双目立体识别系统，包括视觉识别系统1，如图1、2、3、4：视觉识别系统1置于换电工位2两侧，后台支撑系统14通过上位机系统18与前台作业系统22连接，工控平台13上设有视觉识别系统1，视觉识别系统1通过数据总线27与工控平台13连接，视觉识别系统1与上位机9连接，上位机9、视觉识别系统1均与输入/输出系统28连接，上位机9、视觉识别系统1均通过输入/输出系统28与PLC8连接，视觉定位系统24与气压系统5连接，气压系统5与机械臂4连接，上位机系统18连接有视觉定位系统24、安防系统11、机器人系统25、电池仓系统26，上位机系统18与配电控制系统21连接，配电控制系统21与机器人系统25连接，前台作业系统22内设有标定系统19，针对不同的实际场地，在不影响车辆3换电的前提下，确定视觉定位系统24的安装位置，对安装完成的视觉定位系统24进行自身标定；与自动换电设备本体进行标定，标定结果作为系统初值，对标定误差进行智能化检测与修正，确保标定结果的准确有效性；当车辆3驶入换电工位2后，视觉定位系统24对车辆3进行快速采样，将车身位置传输给上位机系统18，上位机系统18引导机器人系统25自动换电系统进行取电池29操作；自动换电设备在将电池29取离车身后，视觉定位系统24对空电池仓30进行采样，并确定电池仓30的精确位置，上位机系统18无需等待地引导自动换电设备将满电电池29放入车身电池仓30内；完成整个换电过程，视角：>=90°，安装方式：装于地面之上；摄像头12焦距：可选广角摄像头12，前端的视觉识别系统1是整个识别系统的原始信号源，视觉识别系统1的好坏及它产生图像的质量将影响整个系统的分析性能，依据现场实际情况，我们在选择视觉识别系统1时建议满足以下要求：分辨率：>=1200万像素，双目采样同步触发精度：<=0.02秒，传感器芯片的尺寸：>=22×14.7MMCMOS，若在换电工位2区域无足够光源，无法使视觉识别系统1正常成像或是成像噪点较多时需要补光，补光设备建议使用非红外LED，可使用照射范围5米的非红外补光灯，每个视觉识别系统1配备一台补光设备，双目立体视觉作为新一代传感器尤其适用于环境复杂多变、被测区域较大、对检测效率敏感的情形，因此选用被动立体视觉作为换电项目的定位子系统，系统建设通过视觉定位，联动站内机器人自动换电，结合电池仓及站内监控系统，后台支撑系统14由运营管理系统15、站内监控系统16、站内生产系统17组成，工控平台13设有标定系统19，上位机系统18通过以太网方式与后台支撑系统14连接，上位机系统18通过以太网方式与安防系统23、视觉定位系统24、机器人系统25、电池仓系统26连接，实现充换电站自动化换电作业，缩短换电时间，提升运营效率，当车辆3停置于指定的换电工位2时，针对不同停止方向，识别系统都可对车辆3位置进行识别，并根据已支持车辆3的类型和换电方式快速确定电池布置，电动汽车自动换电技术中视觉定位系统建设的特点是：视觉定位系统独立完成车辆3定位工作，不依赖其他系统进行辅助定位，换电过程中车辆电池仓30门的开启和关闭都是手动处理的，也就是换电开始之前车辆电池仓30门必须打开；换电结束后，手动关闭舱门。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims

1.自动化电池更换双目立体识别系统，包括视觉识别系统（1），视觉识别系统（1）置于换电工位（2）两侧，后台支撑系统（14）通过上位机系统（18）与前台作业系统（22）连接，其特征在于：工控平台（13）上设有视觉识别系统（1），视觉识别系统（1）通过数据总线（27）与工控平台（13）连接。

2.根据权利要求1所述的自动化电池更换双目立体识别系统，其特征在于：视觉识别系统（1）与上位机（9）连接。

3.根据权利要求2所述的自动化电池更换双目立体识别系统，其特征在于：上位机（9）、视觉识别系统（1）均与输入/输出系统（28）连接。

4.根据权利要求3所述的自动化电池更换双目立体识别系统，其特征在于：视觉定位系统（24）与气压系统（5）连接，气压系统（5）与机械臂（4）连接。

5.根据权利要求1所述的自动化电池更换双目立体识别系统，其特征在于：上位机系统（18）连接有视觉定位系统（24）、安防系统（11）、机器人系统（25）、电池仓系统（26）。

6.根据权利要求5所述的自动化电池更换双目立体识别系统，其特征在于：上位机系统（18）与配电控制系统（21）连接，配电控制系统（21）与机器人系统（25）连接。

7.根据权利要求1所述的自动化电池更换双目立体识别系统，其特征在于：前台作业系统（22）内设有标定系统（19）。