CN207367055U - 一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置，属于自动化控制领域。它包括：顶视相机、前视相机、前视激光传感器、惯性测量单元、导引控制器、车体；其中顶视相机垂直向上安装于车体中心位置；前视相机水平向前安装于前部；前视激光传感器水平向前安装于车体前部；惯性测量单元安装于车体中心；导引控制器设置在车体内部，顶视相机、前视相机、前视激光传感器、惯性测量单元的输出端均与导引控制器的输入端电连接，车体上的驱动电机与导引控制器的输出端电连接。本实用新型将单目视觉与多传感器相融合，可以实时记录车体当前的位置，并在电子地图上记录下当时的坐标与方向角，可以在可到达的区域快速布置路径节点。
Description
技术领域
本实用新型属于自动化控制中的移动机器人导航技术领域，尤其涉及一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置。
背景技术
AGV(Auto matic Guided Vehicle)，即自动导航小车，是自动化工厂的一种重要运输工具，从发明至今已经有50年的历史，随着应用领域的扩展，其种类和形式变得多种多样。AGV是先进制造系统的关键组成部分，主要用来储运各类零部件，使系统柔性化、集成化、高效运行。
一般装备有电磁或光学等自动引导装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电电池为动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道(electromagnetic path‐following system)来设立其行进路线，电磁轨道黏贴于地板上，无人搬运车则依靠电磁轨道所带来的信息进行移动，但是电磁轨道的维护成本非常高，需要经常及时更换损坏严重的磁带；其次新增或者调整路线时比较麻烦，引导线铺设相对困难；再者电磁引导的AGV只能沿着磁条行走，无法实现智能避让，或是通过控制系统实时更改任务。
实用新型内容
针对于上述现有技术的不足，提供一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置，以解决现有技术中需要铺设轨道或是设置特定标识所导致的施工复杂，方案灵活性差的问题。
本实用新型的技术解决方案是：一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置，包括：顶视相机、前视相机、前视激光传感器、惯性测量单元、导引控制器、车体；其中，顶视相机垂直向上安装于车体中心位置；前视相机水平向前安装于前部，且位于车体中心轴线上；前视激光传感器水平向前安装于车体前部，且位于前视相机正下方；惯性测量单元安装于车体中心；导引控制器设置在车体内部，顶视相机、前视相机、前视激光传感器、惯性测量单元的输出端均与导引控制器的输入端电连接，车体上的驱动电机与导引控制器的输出端电连接。
作为优选，所述顶视相机的视角范围为垂直向上的90°；激光传感器的视角范围为水平前视的270°；前视相机的视角范围为前视60°。
作为优选，所述顶视相机采用CSW‐K1400产品。
作为优选，所述前视相机采用Kinect 2.0产品。
作为优选，所述前视激光传感器采用SICK‐S3000产品。
作为优选，所述惯性测量单元采用LPMS‐RS232AL2产品。
作为优选，所述导引控制器采用MIC‐7420产品。
本实用新型的有益效果：
(一)、本实用新型提供的小车将惯性测量单元和顶视相机相结合，有利于提高整体AGV的运行精度，以满足区域高精度定位、高灵活性运行、鲁棒性、精确沿规划路径运行的要求。
(二)、本实用新型将单目视觉与多传感器相融合，无需任何额外的辅助标识或标签，即可完成高精度的定位导航任务。
(三)、本实用新型将单目视觉与多传感器相融合，可以实时记录AGV当前的位置，并在电子地图上记录下当时的坐标与方向角，可以在可到达的区域快速布置路径节点。
附图说明
图1为本实用新型中基于单目视觉和多传感器的引导装置的结构框图；
图2为本实用新型中基于单目视觉和多传感器的引导装置的安装主视图；
图3为本实用新型中基于单目视觉和多传感器的引导装置的安装俯视图；
图4为本实用新型中基于单目视觉和多传感器的引导装置的安装侧视图。
具体实施方式
为了方便本领域技术人员的理解，下面结合实例图与附图对本实用新型作进一步说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
参照图1至图4所示，本实用新型提供一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置，包括：顶视相机1、前视相机2、前视激光传感器3、惯性测量单元4、导引控制器5、车体；
所述顶视相机1垂直向上安装于车体中心位置，用于实时采集顶视空间内的环境特征点，并输出给导引控制器5，导引控制器5将采集到的环境特征点与事先采集的顶视环境特征点进行对比，得出当前车体在电子地图中的相对位置，使车体实际位置趋于定位点；本实施例顶视相机1采用CSW‐K1400产品，但不限于此。
所述前视相机2水平向前安装于前部，且位于车体中心轴线上，实时拍摄车体前进方向较近位置障碍物，并输出给导引控制器5，导引控制器5计算障碍物轮廓相对于车体的径向距离和方位角，从而控制车体避免与障碍物发生碰撞；所述前视相机2采用Kinect 2.0产品，但不限于此。
所述前视激光传感器3水平向前安装于车体前部，且位于前视相机2正下方，用于测量车体前进方向、左侧和右侧上较远位置障碍物的距离，并输出给导引控制器5，从而控制车 体避免与障碍物发生碰撞；所述前视激光传感器3采用SICK‐S3000产品，但不限于此。
所述惯性测量单元4安装于车体中心，实时测量车体运动的角加速度α、角速度ω、线加速度a和线速度v，并输出给导引控制器5，用于估计车体相对于上一个全局位置的当前全局位置(X(k)，Y(k))和车体相对于上一个对于姿态角的当前绝对姿态角θ(k)，同时，获得车体在定位点的横向距离偏差ed1、纵向距离偏差ed2以及车体中心相对于定位点的姿态角eθ，定位点为人为在导引路径上标注的标准的点，用于车体运动姿态的误差补偿；所述惯性测量单元4采用LPMS‐RS232AL2产品，但不限于此。
所述导引控制器5设置在车体内部，顶视相机1、前视相机2、前视激光传感器3、惯性测量单元4的输出端均与导引控制器5的输入端电连接，车体上的驱动电机与导引控制器5的输出端电连接；所述导引控制器5采用MIC‐7420产品，但不限于此。
本实用新型的工作过程如下：
(1)手动控制车体在运动区域进行电子地图的建立，期间激光传感器3、前视相机2、顶视相机1会不间断的采集场景中的环境特征点，用于建立信息丰富的电子地图；其中对于一些无法进入的区域，可以采用激光测距、手动测量等方式完善地图信息。
(2)在路径跟踪导引过程中，需要事先设置规划导引路径的起始点S全局位置(X(s)，Y(s)，θ(s))，可以使用打点功能直接读取车体当前位置和姿态角作为起始点；其次设置导引路径的终点F全局位置(X(f)，Y(f)，θ(f))；也可以在这两个路径点之间任意设置多个中途标记节点，车体按照标记节点运动；人为在导引路径上标注标准的定位点，用于车体运动姿态的误差补偿。
(3)在路径跟踪导引过程中，前视相机2实时拍摄车体前进方向较近位置障碍物，并输出给导引控制器5，导引控制器5计算障碍物轮廓相对于车体的径向距离和方位角，从而控制车体避免与障碍物发生碰撞；所述前视激光传感器3测量车体前进方向、左侧和右侧上较远位置障碍物的距离，并输出给导引控制器5，确保车体在行驶过程中不会与固定障碍物、临时障碍物发生碰撞。
(4)在路径跟踪导引过程中，所述顶视相机1实时采集顶视空间内的环境特征点，并输出给导引控制器5，导引控制器5将采集到的环境特征点与事先采集的顶视环境特征点进行对比，得出当前车体在电子地图中的相对位置，使车体实际位置趋于定位点；惯性测量单元4实时测量车体运动姿态信息，导引控制器5将运动姿态信息与定位点进行比较，获得车体在定位点的横向距离偏差ed1、纵向距离偏差ed2以及车体中心相对于定位点的姿态角eθ，从而对车体运动到定位点时的姿态的误差弥补。
本实用新型的具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置，其特征在于，包括：顶视相机、前视相机、前视激光传感器、惯性测量单元、导引控制器、车体；其中，顶视相机垂直向上安装于车体中心位置；前视相机水平向前安装于前部，且位于车体中心轴线上；前视激光传感器水平向前安装于车体前部，且位于前视相机正下方；惯性测量单元安装于车体中心；导引控制器设置在车体内部，顶视相机、前视相机、前视激光传感器、惯性测量单元的输出端均与导引控制器的输入端电连接，车体上的驱动电机与导引控制器的输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置，其特征在于，所述顶视相机的视角范围为垂直向上的90°；激光传感器的视角范围为水平前视的270°；前视相机的视角范围为前视60°。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置，其特征在于，所述顶视相机采用CSW‐K1400产品。
4.根据权利要求3所述的一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置，其特征在于，所述前视相机采用Kinect 2.0产品。
5.根据权利要求4所述的一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置，其特征在于，所述前视激光传感器采用SICK‐S3000产品。
6.根据权利要求5所述的一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置，其特征在于，所述惯性测量单元采用LPMS‐RS232AL2产品。
7.根据权利要求6所述的一种基于单目视觉与多传感器融合的引导装置，其特征在于，所述导引控制器采用MIC‐7420产品。
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|---|---|---|---|---|
| CN111862215A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-30 | 上海高仙自动化科技发展有限公司 | 一种计算机设备定位方法、装置、计算机设备和存储介质 |
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Assignee: Hangzhou Jintou Finance Leasing Co.,Ltd. Assignor: HANGZHOU LANXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. Contract record no.: X2023980031743 Denomination of utility model: A guidance device based on monocular vision and multi-sensor fusion Granted publication date: 20180515 License type: Exclusive License Record date: 20230202 |
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