JP2023526293A

JP2023526293A - 視覚位置決めシステム、電池交換設備及び電池交換制御方法

Info

Publication number: JP2023526293A
Application number: JP2022569144A
Authority: JP
Inventors: 建平張; 志民陳
Original assignee: Aulton New Energy Automotive Technology Co Ltd; Shanghai Dianba New Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Aulton New Energy Automotive Technology Co Ltd; Shanghai Dianba New Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2021-05-17
Publication date: 2023-06-21
Also published as: WO2021228266A1; EP4152745A1; US20230234234A1

Abstract

本発明は、視覚位置決めシステム、電池交換設備及び電池交換制御方法を開示し、ここで、視覚位置決めシステムは、第一視覚センサ、第二視覚センサ、位置取得ユニットを含み、第一視覚センサは、目標装置の第一位置の第一画像を取得するために使用され、第二視覚センサは、目標装置の第二位置の第二画像を取得するために使用され、位置取得ユニットは、第一画像及び第二画像に基づいて目標装置の位置情報を取得するために使用される。本発明は視覚方式により高い位置決め精度を得て、電池交換設備と電池交換対象車両との間の正確な位置決めを実現する。

Description

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、出願日が２０２０年５月１５日である中国特許出願２０２０１０４１４８４７Ｘ、２０２０１０４１４８３２３、２０２０１０４１５４３１Ｘの優先権を主張する。本出願は上記の中国特許出願の全文を引用する。

本発明は視覚位置決めの技術分野に属し、特に視覚位置決めシステム、電池交換設備及び電池交換制御方法に関する。

電気自動車は、急速に発展し、ますます広く応用されている。電力が不足している場合、ユーザーは電気自動車を電池交換ステーションに運転してバッテリーパックを交換することができる。運転過程の安全性を保証するために、バッテリーパックは電気自動車のバッテリーブラケットにしっかりとロックアップされている。そのため、電池交換の過程では、まず欠電のバッテリーパックを取り外してから満電のバッテリーパックを取り付けることができる。バッテリーパックを取り外す鍵は、電池交換設備とバッテリーブラケットとの正確な位置決めを実現することであり、バッテリーパックをロック解除して取り出すことができるようにする。しかし、従来の電池交換の過程では、電池交換設備とバッテリーブラケットとの正確な位置決めを迅速かつ正確に実現することがしばしば困難であり、電池交換効率が低下している。

本発明が解決しようとする技術的課題は、従来技術におけるバッテリーパックの位置をロックするロック機構の固定堅牢度が劣るという欠陥を克服することにある。

本発明は視覚位置決めシステムを提供し、第一視覚センサ、第二視覚センサ、位置取得ユニットを含み、
第一視覚センサは、目標装置の第一位置の第一画像を取得するために使用され、
第二視覚センサは、目標装置の第二位置の第二画像を取得するために使用され、
位置取得ユニットは、第一画像及び第二画像に基づいて目標装置の位置情報を取得するために使用される。

当該視覚位置決めシステムは、視覚センサに基づいて目標装置の画像を取得し、画像処理アルゴリズムに基づいて目標装置の位置情報を取得し、視覚方式により高い位置決め精度を取得する。

好ましくは、位置取得ユニットは、目標装置の位置情報及び目標装置の参考位置情報に基づいて位置調整量を取得する。

本案では、目標装置の位置情報及び目標装置の参考位置情報に基づいて位置調整量を取得し、当該位置調整量を位置調整の参考とすることができ、当該位置調整量に基づいて位置を移動させた後、目標装置との正確な位置決めを実現することができる。

好ましくは、位置調整量は、水平変位量を含む。

位置取得ユニットは、第一画像及び第一参考画像に基づいて水平変位量を取得するか、又は位置取得ユニットは、第二画像及び第二参考画像に基づいて水平変位量を取得し、第一参考画像は、第一位置を含む参考画像であり、第二参考画像は、第二位置を含む参考画像である。

本案では、水平変位量を取得することにより、対応する水平変位を実現し、水平方向における目標装置との整列する位置決めを実現することができる。本案では、前記視覚位置決めシステムは、参考画像との比較により水平変位量を取得することができ、水平方向における位置決め制御を実現することができるだけでなく、水平方向における位置決め制御の精度を更に向上させることができる。

好ましくは、位置調整量は、第一垂直変位量及び第二垂直変位量を含む。

位置取得ユニットは、第一画像及び第一参考画像に基づいて第一垂直変位量を取得し、位置取得ユニットは、第二画像及び第二参考画像に基づいて第二垂直変位量を取得し、第一参考画像は、第一位置を含む参考画像であり、第二参考画像は、第二位置を含む参考画像である。

本案では、垂直変位量を取得することにより、対応する垂直変位を実現し、垂直方向における目標装置との整列する位置決めを実現することができる。二つの垂直変位量を取得することで、二つの垂直変位ユニットを使用してそれぞれ垂直変位操作を容易に行うことができる。本案では、前記視覚位置決めシステムは、参考画像との比較により垂直変位量を取得することができ、垂直方向における位置決め制御を実現することができるだけでなく、垂直方向における位置決め制御の精度を更に向上させることができる。

好ましくは、位置調整量は、回転角度量を含む。

位置取得ユニットは、第一被写界深度値及び第二被写界深度値に基づいて回転角度量を取得し、第一被写界深度値は第一画像における第一位置の被写界深度値であり、第二被写界深度値は第二画像における第二位置の被写界深度値である。

本案では、前記視覚位置決めシステムは、取得された少なくとも二つの被写界深度値によって回転角度量を取得することができ、目標装置と平行を維持させ、同時に回転角度の制御精度を確保させる。

好ましくは、第一位置及び第二位置との間にプリセット距離を有し、第一視覚センサは第一位置に対応する位置に設置され、第二視覚センサは第二位置に対応する位置に設置される。

本案では、互いにプリセット距離を有する複数の画像取得モジュールにより、目標装置の異なる位置における画像を取得することができ、位置決め制御の精度を向上させることができる。

好ましくは、位置調整量は、水平変位量を含む。

位置調整量は、第一垂直変位量及び第二垂直変位量を更に含む。

位置調整量は、回転角度量を更に含む。

本案では、前記位置決め制御システムは、水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つによって複数の方向における位置決め制御を実現し、多次元から位置調整を行って位置決めの精度要件を確保することができる。

好ましくは、視覚位置決めシステムは、少なくとも二つの距離センサを更に含む。

少なくとも二つの距離センサは、それぞれ、電池交換設備と目標装置との間の距離を取得し、また少なくとも第一距離及び第二距離を取得するために使用される。

位置調整量は回転角度量を含み、位置取得ユニットは、更に少なくとも第一距離及び第二距離に基づいて回転角度量を取得するために使用される。

目標装置は、電池交換車両である。

位置取得ユニットは、画像処理モジュールである。

本案では、前記位置決め制御システムは、電池交換車両との間の少なくとも二つの距離を取得することにより回転角度量を取得し、電池交換設備と電池交換車両との平行を維持させ、同時に回転角度の制御精度を確保させる。

本発明は、本発明の視覚位置決めシステムを含む電池交換設備を更に提供し、視覚位置決めシステムは位置決めのために使用され、電池交換設備をバッテリーパックがロックアップされたバッテリーブラケットと整列させる。

本案では、二つの視覚センサによってそれぞれ撮影されたバッテリーブラケット画像の第一位置及び第二位置に基づいて、更に第一位置及び第二位置をそれぞれバッテリーブラケットに対応する参考位置と比較することにより、ロック解除機構の位置調整量を取得することができ、調整制御モジュールは、更に位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整することにより、ロック解除前のロック解除機構に対する位置決めの精度を更に向上させる。

好ましくは、電池交換設備は、電気自動車の側面から電気自動車の車体長さ方向に沿って移動し、位置決めが完了した後、電気自動車の側面からバッテリーを取り外して取り付けるように設けられている。

本案では、電池交換車両の側面に電池交換操作を実施することにより、電池交換操作に便利を提供し、電池交換の効率を向上させる。

好ましくは、電池交換設備は、ロック解除機構を更に含み、ロック解除機構はバッテリーブラケットにロックアップされたバッテリーパックをロック解除するために使用される。

本案では、電気自動車又は電気自動車の電池外箱内に他の検出部材を追加する必要はなく、視覚位置決めシステムだけではロック解除機構の位置を更に正確に調整することができ、ロック解除機構が正確なロック解除位置に位置するようにし、ロック解除機構が電気自動車のバッテリーパックを効果的にロック解除できるようにし、これにより、電池交換効率、成功性及び安全性を確保できる。

好ましくは、電池交換設備は、位置調整機構を更に含む。

位置調整機構は、視覚位置決めシステムによって取得された水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて、ロック解除機構とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、ロック解除機構の位置を調整するために使用される。

本案では、位置調整機構が水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいてロック解除機構の水平方向、垂直方向及び角度の３方向の位置を調整することにより、ロック解除機構の位置決めを完了させ、ロック解除機構をバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と正確に整列させる。

好ましくは、位置調整機構は、制御ユニット、水平移動ユニット、垂直移動ユニット及び回転ユニットを含み、制御ユニットは視覚位置決めシステムと通信接続されることにより、水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて水平移動ユニット、垂直移動ユニット又は回転ユニットを調整位置に移動するように対応して制御することができる。

本案では、当該電池交換設備は、水平変位量、垂直変位量及び角度回転量のうちの少なくとも一つによって対応する方向における位置調整を実現し、多次元から位置調整を行って位置決めの精度要件を確保することができる。

好ましくは、垂直変位量は、第一垂直変位量及び第二垂直変位量を含む。

垂直移動ユニットは、第一昇降機構、第二昇降機構を含む。

第一昇降機構は、第一垂直変位量に基づいて昇降するために使用され、第二昇降機構は、第二垂直変位量に基づいて昇降するために使用される。

本案では、第一昇降機構及び第二昇降機構の昇降により、ロック解除機構の両端の昇降を駆動してロック解除機構の直立方向の位置を調整し、直立方向の位置調整時のロック解除機構の安定性を更に向上させる。

垂直移動ユニットは、第一垂直駆動器、第二垂直駆動器、第一昇降機構、第二昇降機構及び電池交換作動機構を含み、第一垂直駆動器は第一昇降機構に接続され、第二垂直駆動器は第二昇降機構に接続され、第一昇降機構、第二昇降機構は電池交換作動機構の両端にそれぞれ接続されて電池交換作動機構の両端の昇降移動を駆動させる。

第一垂直駆動器は、第一垂直変位量に基づいて第一昇降機構を駆動するために使用され、第二垂直駆動器は、第二垂直変位量に基づいて第二昇降機構を駆動するために使用される。

本案では、第一垂直駆動器及び第二垂直駆動器により、それぞれ第一垂直変位量及び第二垂直変位量に基づいて第一昇降機構及び第二昇降機構を自動的に昇降駆動して、電池交換作動機構の両端を昇降駆動させ、それに接続されたロック解除機構の両端の昇降を更に駆動してロック解除機構の直立方向の位置を調整し、直立方向の位置調整時のロック解除機構の安定性を更に向上させる。

好ましくは、回転ユニットは、ターンテーブル及び回転駆動器を含み、ターンテーブルは電池交換作動機構の底部にスリーブのように配置され、回転駆動器はターンテーブルに接続され、回転角度量に基づいてターンテーブルを駆動して電池交換作動機構を回転駆動するために使用される。

本案では、回転駆動器により回転角度量に基づいてターンテーブルの回転を自動的に駆動して電池交換作動機構を回転駆動することより、それに接続されたロック解除機構を更に回転駆動してロック解除機構の角度における位置を調整し、ロック解除機構の角度調整時の安定性を更に向上させることができる。

好ましくは、水平移動ユニットは、レール、ガイドホイール、及び水平駆動器を含み、水平駆動器は、水平変位量に基づいてガイドホイールを駆動してレールに沿って移動するために使用される。

本案では、水平駆動器により水平変位量に基づいてロック解除構造の水平方向における移動を自動的に駆動することができ、レールとガイドレールの組み合わせによりロック解除機構の水平方向の移動の効率及び安定性を向上させることができる。

好ましくは、ロック解除機構は、駆動機構及びロック解除レバーを含み、ロック解除レバーは、バッテリーブラケットにおけるロック解除部材を回転駆動してバッテリーパックをロック解除するために使用される。

駆動機構は、ロック解除レバーを回転駆動してロック解除部材を回転駆動するために使用される。

本案では、駆動機構がロック解除レバーを回転駆動してロックアップ部材を自動的に回転駆動することにより、バッテリーパックのロック解除を実現するとともに、ロック解除の精度を高め、電池交換効率を更に高める。同時に、接触が発生してもロックアップ部材のロック解除を起こさず、誤操作の発生を効果的に回避し、電池交換設備の安全安定性を大幅に向上させる。

好ましくは、ロック解除機構は弾性部材を更に含み、弾性部材の両端がそれぞれ駆動機構とロック解除レバーに接続され、また弾性部材がロック解除レバーに対応する径方向で変位し、駆動機構は弾性部材を介してロック解除レバーをロック解除レバーの軸線に沿って回転駆動する。

本案では、弾性部材が径方向に変位可能であることにより、ロック解除レバーをロック解除嵌合部材に嵌合させて挿入することができ、ロック解除過程中のロック解除機構の安定性を更に向上させる。

好ましくは、ロック解除レバーは挿入端を含み、挿入端の外面は少なくとも一つの当接面を有し、バッテリーブラケットにはロック解除スリーブが設けられ、ロック解除スリーブはロック解除部材に接続され、挿入端はロック解除スリーブに挿入するために使用され、また当接面はロック解除スリーブの内壁面と一致し、ロック解除スリーブを回転駆動してロック解除を実現する。

本案では、ロック解除レバーの挿入端における当接面がロック解除嵌合部材の内壁面に対して力を加えることにより、ロック解除嵌合部材を回転駆動し、回転安定性を向上させる。

本発明は電池交換制御方法を更に提供し、電池交換制御方法は、
バッテリーブラケットの位置情報を取得するステップと、
位置情報及び対応する参考位置情報に基づいて位置調整量を取得するステップと、
ロック解除機構がバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するまで、位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整するステップとを含む。

本案では、当該電池交換制御方法は、バッテリーブラケットの位置情報を正確に取得することができ、電池交換設備とバッテリーブラケットを正確に位置決めさせることができ、電池交換効率を向上させる。

好ましくは、バッテリーブラケットの位置情報を取得するステップは、
バッテリーブラケットの第一位置の第一画像を取得することと、
バッテリーブラケットの第二位置の第二画像を取得することと、
第一画像及び第二画像に基づいてバッテリーブラケットの位置情報を取得することとを含む。

本案では、バッテリーブラケットの第一位置の第一画像及びバッテリーブラケットの第二位置の第二画像に応じて、画像処理アルゴリズムに基づいてバッテリーブラケットの位置情報を取得し、視覚方式により高い位置決め精度を取得する。

好ましくは、位置情報及び対応する参考位置情報に基づいて位置調整量を取得するステップは、
第一画像と第一位置に対応する第一参考画像又は第二画像と第二位置に対応する第二参考画像に基づいて水平変位量を取得すること、又は
第一画像と第一参考画像、及び第二画像と第二参考画像に基づいて、それぞれ第一垂直変位量と第二垂直変位量を取得すること、又は
第一位置の第一画像における被写界深度値と第二位置の第二画像における被写界深度値に基づいて回転角度量を取得することを含む。

本案では、水平変位量、垂直変位量及び角度回転量のうちの少なくとも一つによって複数の方向における位置決め制御を実現し、多次元から位置調整を行って位置決めの精度要件を確保することができる。

好ましくは、ロック解除機構がバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するまで、位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整するステップは、
水平変位量又は垂直変位量又は回転角度量に基づいて、ロック解除機構とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、ロック解除機構の位置を調整することを含む。

本案では、水平変位量、垂直変位量又は回転角度量に基づいてロック解除機構の水平方向、垂直方向又は角度の方向の位置を調整することにより、ロック解除機構の位置決めを完了させ、ロック解除機構をバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と正確に整列させる。

好ましくは、バッテリーブラケットの位置情報を取得するステップの前に、更に
プリセット値に基づいてロック解除機構を粗位置決め位置に移動するように制御するステップを含む。

本案では、プリセット値に基づいてロック解除機構を粗位置決め位置に移動するように制御することは、位置決めと電池交換の効率を高めることができる。

好ましくは、ロック解除機構がバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するまで、位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整するステップの後に、更に
ロック解除機構がロック解除部材とインポジションとなるように嵌め合うまで、ロック解除機構を伸ばし、またロック解除を行うステップを含む。

本案では、正確な位置決めにより、効率的で正確なロック解除操作を実現する。

好ましくは、ロック解除機構がロック解除部材とインポジションとなるように嵌め合うまで、ロック解除機構を伸ばし、またロック解除を行うことは、
ロック解除機構がロック解除部材とインポジションとなるように嵌め合うまで、電池交換車両の側面から電池交換車両に向かってロック解除機構を伸ばし、またロック解除を行うことを含む。

好ましくは、ロック解除機構がロック解除部材とインポジションとなるように嵌め合うまで、ロック解除機構を伸ばし、またロック解除を行うことは、
ロック解除レバーがロック解除スリーブとインポジションとなるように嵌め合うまで、ロック解除機構がバッテリーブラケットに向かって移動するように制御することと、
ロック解除レバーを回転駆動してロック解除部材のロック解除スリーブを回転駆動し、バッテリーパックのロックアップ部材をロック解除することとを含む。

本案では、ロック解除レバーがロック解除スリーブとインポジションとなるように嵌め合うまで、ロック解除機構がバッテリーブラケットに向かって移動するように制御することにより、後続の回転の安定性を高め、ロック解除レバーを回転駆動してロック解除部材のロック解除スリーブを自動的に回転駆動し、前記バッテリーパックのロックアップ部材をロック解除することにより、バッテリーパックのロック解除を実現するとともに、ロック解除の精度を高め、電池交換効率を更に高める。同時に、接触が発生してもロックアップ部材のロック解除を起こさず、誤操作の発生を効果的に回避し、電池交換設備の効率及び安全安定性を大幅に向上させる。

本技術分野の常識に違反しない限り、前記各好ましい条件は、任意に組み合わせて、本発明の各好ましい実施例を取得することができる。

本発明の積極的な進歩及び効果は、以下の通りである。本発明は視覚方式により高い位置決め精度を取得して電池交換設備と電池交換車両との間の正確な位置決めを実現することにより、電池交換設備が電池交換車両及びそのバッテリーブラケットの正確な位置を自動的かつ正確に取得できるようにし、電池交換設備が電池交換車両のバッテリーブラケットと正確に位置決めすることができるようにしてバッテリーパックの取り出しと取り付けを行い、電池交換精度と電池交換効率を大幅に向上させる。

本発明の実施例１に係る視覚位置決めシステムの構造模式図である。本発明の実施例１に係る視覚位置決めシステムの目標装置の位置情報を取得する模式図である。本発明の実施例２に係る視覚位置決めシステムの第一参考画像の模式図である。本発明の実施例２に係る視覚位置決めシステムの第一画像の模式図である。本発明の実施例２に係る視覚位置決めシステムの第一被写界深度及び第二被写界深度を取得する模式図である。本発明の実施例４に係る電池交換設備の模式図である。本発明の実施例５に係る電池交換設備の斜視図である。本発明の実施例５に係る電池交換設備の一部の正面図である。本発明の実施例５に係る電池交換設備の回転ユニットの模式図である。本発明の実施例６に係る電池交換制御方法のフローチャートである。本発明の実施例７に係る電池交換制御方法のフローチャートである。本発明の実施例７に係る電池交換制御方法のステップＳ９１のフローチャートである。本発明の実施例９に係る電池交換設備の位置決め制御システムの構造模式図である。本発明の実施例９に係る位置決め制御システムの目標装置の位置情報を取得する模式図である。本発明の実施例９に係る位置決め制御システムの第一参考画像の模式図である。本発明の実施例９に係る位置決め制御システムの第一画像の模式図である。本発明の実施例９に係る位置決め制御システムの第一被写界深度及び第二被写界深度を取得する模式図である。本発明の実施例１０に係る電池交換設備の位置決め制御システムの構造模式図である。本発明の実施例９に係る電池交換設備の斜視図である。本発明の実施例９に係る電池交換設備の一部の正面図である。本発明の実施例９に係る電池交換設備の回転ユニットの模式図である。本発明の実施例１２に係る電池交換設備の位置決め制御方法のフローチャートである。本発明の実施例１３に係る電池交換設備の位置決め制御方法のフローチャートである。本発明の実施例１３に係る電池交換設備の電池交換制御方法のステップＳ９１のフローチャートである。本発明の実施例１４に係る電池交換設備のロック解除システムのモジュール模式図である。本発明の実施例１４に係る電池交換設備の一部の構造模式図である。本発明の実施例１６に係る位置決め機構のモジュール模式図である。本発明の実施例１７に係る具体的なシーンにおける位置決め機構の位置決め時のモジュール模式図である。本発明の実施例１６に係る第一参考画像の模式図である。本発明の実施例１６に係る第一画像の模式図である。本発明の実施例１６に係る具体的なシーンにおける調整機構とバッテリーブラケットとの位置関係のモジュール模式図である。本発明の実施例１７に係る調整制御モジュールのモジュール模式図である。本発明の実施例１７に係る電池交換設備の全体構成の模式図である。本発明の実施例１７に係る電池交換設備の全体構成の斜視図である。本発明の実施例１７に係る電池交換設備の一部の正面図である。本発明の実施例１８に係るロック解除機構の構造模式図である。本発明の実施例１９に係る電池交換設備のロック解除方法のフローチャートである。本発明の実施例２０に係るステップ６０１の実施形態のフローチャートである。本発明の実施例２３に係るステップ６０３の実施形態の模式図である。

＜実施例１＞
本実施例は、視覚位置決めシステムを提供する。図１を参照するように、当該視覚位置決めシステムは、第一視覚センサ５０１、第二視覚センサ５０２、位置取得ユニット５０３を含む。

第一視覚センサ５０１は、目標装置の第一位置の第一画像を取得するために使用され、第二視覚センサ５０２は、目標装置の第二位置の第二画像を取得するために使用される。位置取得ユニット５０３は、第一画像及び第二画像に基づいて目標装置の位置情報を取得するために使用される。

具体的に実施する場合、図２を参照するように、第一視覚センサ５０１は矢印で示す方向に沿って目標装置の第一画像を取得し、第一画像は目標装置上の第一位置Ａを含み、第二視覚センサ５０２は矢印で示す方向に沿って目標装置の第二画像を取得し、第二画像は目標装置上の第二位置Ｂを含む。位置取得ユニット５０３は、第一画像及び第二画像を受け取った後、画像処理を行い、目標装置の位置情報を取得する。

本実施例の視覚位置決めシステムは、視覚センサに基づいて目標装置の画像を取得し、画像処理アルゴリズムに基づいて目標装置の位置情報を取得し、視覚方式によってより高い位置決め精度を取得する。本実施例の視覚位置決めシステムが電気自動車の電池交換分野に適用される場合、電池交換設備とバッテリーブラケットとの正確な位置決めを迅速かつ正確に実現するのに役立つことができる。

＜実施例２＞
実施例１に基づいて、本実施例は、視覚位置決めシステムを提供する。本実施例では、位置取得ユニット５０３は、更に目標装置の位置情報及び目標装置の参考位置情報に基づいて位置調整量を取得する。

一つの代わりの実施形態として、位置取得ユニット５０３は、第一視覚センサ５０１、第二視覚センサ５０２がリアルタイムで取得された画像、及び予め設定された目標装置の参考画像に基づいて、画像処理を行い、位置調整量を取得する。

代わりの実施形態では、位置取得ユニット５０３は、第一画像及び第一参考画像に基づいて水平変位量を取得する。図３は、第一参考画像Ｇ１の模式図を示す。第一参考画像Ｇ１は、位置取得ユニット５０３に予め記憶されている。第一参考画像Ｇ１は、目標装置上の第一位置Ａを含む。位置取得ユニット５０３は、第一参考画像Ｇ１を解析することにより、第一参考画像Ｇ１における目標装置上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、位置決めの参考とし、説明の便宜上、「目標位置」と呼ぶ。位置取得ユニット５０３が目標位置を取得する過程は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。

図４は、第一画像Ｇ１１の模式図を示す。第一画像Ｇ１１は、目標装置上の第一位置Ａを含む。位置取得ユニット５０３は、第一画像Ｇ１１を解析することにより、第一画像Ｇ１１における目標装置上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、説明の便宜上、「リアルタイム位置」と呼ぶ。位置取得ユニット５０３が目標位置を取得する過程は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。

代わりの実施形態では、位置取得ユニットは、第一画像及び第一参考画像に基づいて水平変位量を取得する。画像処理アルゴリズムによれば、位置取得ユニット５０３は、目標位置及びリアルタイム位置に基づいて第一水平変位量及び第一垂直変位量を取得する。第一視覚センサ５０１を第一水平変位量及び第一垂直変位量だけ移動させることにより、第一視覚センサ５０１は第一参考画像Ｇ１と一致する画像を撮影することができる。位置取得ユニット５０３が第一視覚センサ５０１の第一水平変位量及び第一垂直変位量を取得する過程は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。位置取得ユニットは、第一水平変位量を水平変位量として、対応する水平変位量を移動することにより、対応する水平変位を実現することができ、水平方向で目標装置と一致するようにし、同様に、対応する直位変位量を移動することにより、対応する直位変位を実現することができ、直線方向で目標装置と一致するようにする。

別の代わりの実施形態では、位置取得ユニットは、第二画像及び第二参考画像に基づいて水平変位量を取得する。位置取得ユニット５０３は、第二画像及び予め記憶された第二参考画像に基づいて第二水平変位量及び第二垂直変位量を取得する。第二視覚センサ５０２を第二水平変位量及び第二垂直変位量だけ移動させることにより、第二視覚センサ５０２は第二参考画像と一致する画像を撮影することができる。位置取得ユニットは、第二水平変位量を水平変位量として、対応する水平変位量を移動することにより、対応する水平変位を実現することができ、水平方向で目標装置と一致するようにし、同様に、対応する直位変位量を移動することにより、対応する直位変位を実現することができ、直線方向で目標装置と一致するようにする。

別の代わりの実施形態では、目標装置の参考位置情報は、位置取得ユニット５０３に予め記憶されている。位置取得ユニット５０３は、予め記憶された目標装置の参考位置情報及びリアルタイムで取得された目標装置の位置情報に基づいて位置調整量を取得する。位置調整量に基づいて第一視覚センサ５０１、第二視覚センサ５０２を調整することにより、第一視覚センサ５０１が第一参考画像と一致する画像を撮影し、第二視覚センサ５０２が第二参考画像と一致する画像を撮影することができる。

一つの代わりの実施形態として、図５を参照するように、第一視覚センサ５０１及び第二視覚センサ５０２が位置調整機構８に設置される場合、第一視覚センサ５０１は第一位置Ａに対応する位置に設置され、第二視覚センサ５０２は第二位置Ｂに対応する位置に設置され、第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間には第一プリセット距離Ｄ３を有し、第一視覚センサ５０１及び第二視覚センサ５０２との間には第二プリセット距離Ｌを有する。位置取得ユニット５０３は、第一画像に対して画像処理を行って第一被写界深度を取得し、第一被写界深度値は第一画像における第一位置Ａの深度値Ｄ１であり、位置取得ユニット５０３は、第二画像に対して画像処理を行って第二被写界深度を取得し、第二被写界深度値は第二画像における第二位置Ｂの深度値Ｄ２である。位置取得ユニット５０３が被写界深度値を取得する具体的な方法は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。位置取得ユニット５０３は、二つの被写界深度値の差Ｄ＝｜Ｄ２－Ｄ１｜を取得する。位置取得ユニット５０３は、被写界深度値の差Ｄ、第一視覚センサ５０１及び第二視覚センサ５０２との間の距離Ｌ、及び第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間の距離Ｄ３に基づいて、三角関数の原理に従って回転角度量θを取得できる。位置調整機構８は、回転角度量θに応じて対応する方向に回転し、目標装置７と位置調整機構８を平行にすることができる。

当該視覚位置決めシステムは、水平変位量、垂直変位量及び角度回転量のうちの少なくとも一つによって複数の方向における位置決め制御を実現し、多次元の位置決め制御要件を確保することができる。

＜実施例３＞
実施例２に基づいて、本実施例は、視覚位置決めシステムを提供する。本実施例では、視覚位置決めシステムは、少なくとも二つの距離センサを更に含み、少なくとも二つの距離センサは、第一距離センサ及び第二距離センサを含む。

本実施例では、距離センサの数及び設置位置は特に限定されず、実際のニーズに応じて調整及び選択することができる。

一つの代わりの実施形態として、第一画像取得モジュール及び第二画像取得モジュールが位置調整機構に設置される場合、第一距離センサ（第一画像取得モジュールの位置と重なると仮定される）は第一位置Ａに対応する位置に設置され、第二距離センサ（第二画像取得モジュールの位置と重なると仮定される）は第二位置Ｂに対応する位置に設置され、第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間には第一プリセット距離Ｄ３を有し、第一距離センサ及び第二距離センサとの間には第二プリセット距離Ｌを有する。

第一距離センサは、目標装置との間の距離値Ｄ１を検出するために使用され、第二距離センサは、目標装置との間の距離値Ｄ２を検出するために使用される。距離センサが距離を検出する方法は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。

画像処理モジュールは、二つの距離値の差Ｄ＝｜Ｄ２－Ｄ１｜を取得する。画像処理モジュールは、差Ｄ、第一距離センサ及び第二距離センサとの間の距離Ｌ、及び第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間の距離Ｄ３に基づいて、三角関数の原理に従って回転角度量θを取得することができる。位置調整機構８を制御して回転角度量θに応じて対応する方向に回転し、目標装置７と位置調整機構８を平行にすることができる。

本実施例３では、第一画像取得モジュールの構造及び機能は実施例１における第一視覚センサと同じであり、本実施例における第二画像取得モジュールの構造及び機能は実施例１における第二視覚センサと同じである。

＜実施例４＞
本実施例は、電気自動車の電池交換のために使用される電池交換設備を提供する。図６を参照するように、当該電池交換設備は、実施例１又は実施例２の視覚位置決めシステム８０１を含む。電気自動車のバッテリーブラケットを目標装置として、第一視覚センサはバッテリーブラケットの第一位置の第一画像を取得し、第二視覚センサはバッテリーブラケットの第二位置の第二画像を取得し、位置取得ユニットは第一画像及び第二画像に基づいて、バッテリーブラケットの位置情報を取得する。当該視覚位置決めシステムは視覚方式によりバッテリーブラケットに対して正確に位置決めし、当該電池交換設備をバッテリーパックがロックアップされたバッテリーブラケットと整列させ、正確な電池交換を実現する。

＜実施例５＞
実施例４に基づいて、本実施例は、電池交換設備を提供する。図７を参照するように、当該電池交換設備は、ロック解除機構８０２及び位置調整機構を更に含む。ロック解除機構８０２は、バッテリーブラケットにロックアップされたバッテリーパックをロック解除するために使用され、位置調整機構は、視覚位置決めシステムによって取得された水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて、ロック解除機構８０２とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、ロック解除機構８０２の位置を調整するために使用される。

本実施例の電池交換設備は電池交換ステーションに設置され、電気自動車が電池交換ステーションに入って予め設定された駐車スペースに駐車すると、本実施例の電池交換設備は、位置調整機構の制御により電気自動車に移動し、具体的には電気自動車の側面から電気自動車の車体長さ方向に沿って移動し、また視覚位置決めシステムによって取得された水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて、ロック解除機構８０２がバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、ロック解除機構８０２の位置を調整し、このとき、電池交換設備は電気自動車の側面に位置し、電気自動車に取り付けられたバッテリーの位置に対応し、バッテリーの取り外し及び取り付け操作を具体的に含む電気自動車の側面から電池交換操作を実施する。

一つの代わりの実施形態として、第一視覚センサ５０１及び第二視覚センサ５０２は、ロック解除機構８０２に設置される。視覚位置決めシステムによって取得された位置調整量に基づいてロック解除機構８０２の位置を調整してロック解除することにより、ロック解除機構８０２とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めを完了させることができる。第一視覚センサ５０１及び第二視覚センサ５０２がロック解除機構８０２に設置されると、当該視覚位置決めシステムによって取得されたバッテリーブラケットの位置情報は、ロック解除機構とバッテリーブラケットとの間の位置関係を直感的に反映し、位置決め精度を高め、電池交換操作を容易にするのに役立つ。

具体的に実施する場合、位置調整機構は、制御ユニット、水平移動ユニット、垂直移動ユニット及び回転ユニットを含み、制御ユニットは視覚位置決めシステムと通信接続され、水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて、水平移動ユニット、垂直移動ユニット又は回転ユニットを調整位置に移動するように対応して制御する。

代わりの実施形態では、本実施例における電池交換設備の初期位置は、電池交換ステーション内の駐車スペースと一致する。電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をすると、当該電気自動車の駐車状態は通常に正確な電池交換位置と一致しにくく、偏差がある。このとき、当該電池交換設備は電気自動車の駐車状態に基づいて電池交換設備を位置決めし、電池交換設備の位置を調整して電気自動車との正確な整列を実現することができ、迅速かつ効率的な位置決めを実現し、電気自動車の駐車位置を調整する必要がなく、電池交換効率を高めることができる。

水平移動を実現するために、水平移動ユニットは、レール、ガイドホイール、及び水平駆動器を含み、水平駆動器は、水平変位量に基づいてガイドホイールを駆動してレールに沿って移動するために使用される。一つの代わりの実施形態として、図７、図８を参照するように、レールはスカイレール７０１及びグランドレール７０２を含み、ガイドホイールはスカイレールガイドホイール７０３及びグランドレールガイドホイール７０４を含む。スカイレールガイドホイール７０３はスカイレール７０１に対応して設置され、グランドレールガイドホイール７０４はグランドレール７０２に対応して設置されている。水平駆動器は、それぞれスカイレールガイドホイール７０３をスカイレール７０１に沿ってＸ軸方向（即ち水平方向）に移動駆動し、グランドレールガイドホイール７０４をグランドレール７０２に沿って移動駆動し、ロック解除機構の水平移動を実現する。図７では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交している。図８は、電池交換作動機構８０３のフレームを示しており、特定の構造は示されておらず、電池交換作動機構の特定の構造は、当業者によって実現可能であり、ここではこれ以上説明しない。

電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をする時、電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置が水平方向に偏差があれば、水平変位量に基づいてロック解除機構を移動させ、ロック解除機構を水平方向に電気自動車のバッテリーブラケットの位置と一致させ、高い精度を有し、正確なロック解除に保障を提供する。

本実施例では、水平駆動器により水平変位量に基づいてロック解除構造の水平方向の移動を自動的に駆動することができ、レールとガイドレールの組み合わせによりロック解除機構の水平方向の移動の効率及び安定性を向上させることができる。

視覚位置決めシステムによって取得された垂直変位量は、第一垂直変位量及び第二垂直変位量を含み、ここで、第一垂直変位量は第一画像に基づいて取得され、第二垂直変位量は第二画像に基づいて取得される。

一つの具体的な実施形態として、垂直移動ユニットは、第一垂直駆動器６１、第二垂直駆動器６２、第一昇降機構、第二昇降機構及び電池交換作動機構８０３を含み、第一垂直駆動器は第一昇降機構に接続され、第二垂直駆動器は第二昇降機構に接続され、第一昇降機構、第二昇降機構は電池交換作動機構の両端にそれぞれ接続されて電池交換作動機構の両端の昇降移動を駆動させる。第一垂直駆動器は、第一垂直変位量に基づいて第一昇降機構を駆動するために使用され、第二垂直駆動器は、第二垂直変位量に基づいて第二昇降機構を駆動するために使用される。

具体的に実施する場合、第一昇降機構は、第一チェーン７０６及び対応して設置された第一スプロケット６１１を含み、第一チェーン７０６は、第一垂直駆動器６１の駆動により第一スプロケット６１１を垂直方向（即ちＺ軸方向）に沿って移動駆動し、電池交換作動機構８０３を垂直方向に沿って移動駆動する。第二昇降機構は、第二チェーン６２１及び対応して設置された第二スプロケット６２２を含み、第二チェーン６２１は、電池交換作動機構８０３を垂直方向に沿って移動駆動するために、第二垂直駆動器６２の駆動により第二スプロケット６２２を垂直方向に沿って移動駆動する。

電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をする時、電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置が垂直方向に偏差があれば、垂直変位量に基づいてロック解除機構を移動させ、ロック解除機構を垂直方向に電気自動車のバッテリーブラケットの位置と一致させ、高い精度を有し、正確なロック解除に保障を提供する。

本実施例では、第一垂直駆動器及び第二垂直駆動器により、それぞれ第一垂直変位量及び第二垂直変位量に基づいて第一昇降機構及び第二昇降機構を自動的に昇降駆動して、電池交換作動機構の両端を昇降駆動させ、それに接続されたロック解除機構の両端の昇降を更に駆動してロック解除機構の直立方向の位置を調整することにより、直立方向の位置調整時のロック解除機構の安定性を更に向上させる。

一つの代わりの実施形態では、図９を参照するように、回転ユニットは、ターンテーブル８１１及び回転駆動器８１２を含み、ターンテーブル８１１は電池交換作動機構８０３の底部にスリーブのように配置され、回転駆動器８１２はターンテーブル８１１に接続され、回転角度量に基づいてターンテーブル８１１を駆動して電池交換作動機構８０３を回転駆動するために使用される。

電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をする時、電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置が角度に偏差があれば、ロック解除装置等が伸びた後、ロック解除目標に整列することが困難となり、又は電池交換作動機構が伸びた後、バッテリーブラケットに整列することが困難となる。本実施例の電池交換設備は、視覚位置決めシステムにより電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置角度偏差例えば図５に示される角度θを取得することができ、当該角度θを回転角度量として電池交換設備の姿勢を調整し、電池交換設備の姿勢を電気自動車の駐車状態と一致するようにさせ、ロック解除機構をバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するようにさせ、それによって効率的で正確な電池交換操作を実現する。

本実施例では、回転駆動器により回転角度量に基づいてターンテーブルの回転を自動的に駆動して電池交換作動機構を回転駆動することより、それに接続されたロック解除機構を更に回転駆動してロック解除機構の角度における位置を調整し、ロック解除機構の角度調整時の安定性を更に向上させることができる。

＜実施例６＞
本実施例は、電池交換制御方法を提供する。図１０を参照するように、電池交換制御方法は、
バッテリーブラケットの位置情報を取得するステップＳ９１と、
位置情報及び対応する参考位置情報に基づいて位置調整量を取得するステップＳ９２と、
ロック解除機構がバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するまで、位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整するステップＳ９３とを含む。

一つの代わりの実施形態では、当該電池交換制御方法は、実施例５の電池交換設備を用いて実現される。ここで、視覚位置決めシステムは、バッテリーブラケットの位置情報を取得し、また位置情報及び対応する参考位置情報に基づいて位置調整量を取得する。そして、位置調整機構は、ロック解除機構８０２がバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するまで、位置調整量に基づいてロック解除機構８０２の位置を調整し、ロック解除及び電池交換を実現する。

本実施例の電池交換制御方法は、バッテリーブラケットの位置情報を正確に取得することができ、正確な電池交換を実現することができる。

＜実施例７＞
実施例６に基づいて、本実施例は、電池交換制御方法を提供する。一つの代わりの実施形態として、当該電池交換制御方法は、実施例５の電池交換設備を用いて実現される。

図１１を参照するように、ステップＳ９１の前に、当該電池交換制御方法は、
プリセット値に基づいてロック解除機構を粗位置決め位置に移動するように制御するステップＳ９０を含む。

水平移動ユニット、垂直移動ユニットの駆動により、ロック解除機構を予め設定された粗位置決め位置に移動するように制御することができる。具体的に実施する場合、上記の電池交換設備は、電池交換ステーションに設置される。車両が電池交換ステーションに入って電池交換を行うと、対応する駐車スペースに駐車される。当該予め設定された粗位置決め位置は、対応する駐車スペースに対応している。ロック解除機構８０２が予め設定された粗位置決め位置に移動すると、ロック解除機構８０２と車両のバッテリーブラケットとの位置関係は推定範囲に到達する。次に、上記の視覚位置決めシステムによるバッテリーブラケットの位置決めにより、ロック解除機構８０２とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との正確な位置決めを完了させることができる。

一つの代わりの実施形態では、図１２を参照するように、ステップＳ９１は、
バッテリーブラケットの第一位置の第一画像を取得するステップＳ９１１と、
バッテリーブラケットの第二位置の第二画像を取得するステップＳ９１２と、
第一画像及び第二画像に基づいてバッテリーブラケットの位置情報を取得するステップＳ９１３とを含む。

電池交換の過程では、バッテリーブラケットは視覚位置決めシステムによる位置決めの目標装置として、バッテリーブラケットには第一位置Ａ及び第二位置Ｂが予め設定されている。図２を参照するように、第一視覚センサ５０１は矢印で示す方向に沿って目標装置の第一画像を取得し、第一画像は目標装置上の第一位置Ａを含み、第二視覚センサ５０２は矢印で示す方向に沿って目標装置の第二画像を取得し、第二画像は目標装置上の第二位置Ｂを含む。位置取得ユニット５０３は、第一画像及び第二画像を受け取った後、画像処理を行い、目標装置の位置情報を取得する。

電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をすると、当該電気自動車の駐車状態は通常に正確な電池交換位置と一致しにくく、偏差がある。このとき、本実施例の電池交換制御方法によれば、電気自動車の駐車状態に基づいて電池交換設備を位置決めし、電池交換設備の位置を調整して電気自動車との正確な整列を実現することができ、迅速かつ効率的な位置決めを実現し、電気自動車の駐車位置を調整する必要がなく、電池交換効率を高めることができる。

具体的に実施する場合、ステップＳ９２は、
第一画像と第一位置に対応する第一参考画像又は第二画像と第二位置に対応する第二参考画像に基づいて水平変位量を取得すること、又は
第一画像と第一参考画像、及び第二画像と第二参考画像に基づいて、それぞれ第一垂直変位量と第二垂直変位量を取得すること、又は
第一位置の第一画像における被写界深度値と第二位置の第二画像における被写界深度値に基づいて回転角度量を取得することを含む。

一つの代わりの実施形態として、ステップＳ９２では、位置取得ユニット５０３は、第一参考画像Ｇ１を解析することにより、第一参考画像Ｇ１における目標装置上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、位置決めの参考とし、説明の便宜上、「目標位置」と呼ぶ。位置取得ユニット５０３は、第一画像Ｇ１１を解析することにより、第一画像Ｇ１１における目標装置上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、説明の便宜上、「リアルタイム位置」と呼ぶ。画像処理アルゴリズムによれば、位置取得ユニット５０３は、目標位置及びリアルタイム位置に基づいて第一視覚センサ５０１の第一水平変位量及び第一垂直変位量を取得する。第一視覚センサ５０１を第一水平変位量及び第一垂直変位量だけ移動させることにより、第一視覚センサ５０１は第一参考画像Ｇ１と一致する画像を撮影することができる。

同様に、位置取得ユニット５０３は、第二画像及び予め記憶された第二参考画像に基づいて第二水平変位量及び第二垂直変位量を取得する。第二視覚センサ５０２を第二水平変位量及び第二垂直変位量だけ移動させることにより、第二視覚センサ５０２は第二参考画像と一致する画像を撮影することができる。

図７、図８を参照するように、水平駆動器は、それぞれスカイレールガイドホイール７０３をスカイレール７０１に沿ってＸ軸方向（即ち水平方向）に移動駆動し、グランドレールガイドホイール７０４をグランドレール７０２に沿って移動駆動し、ロック解除機構８０２の水平移動を実現する。

図７、図８を参照するように、第一チェーン７０６は、第一垂直駆動器６１の駆動により第一スプロケット６１１を垂直方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って移動駆動し、第二チェーン６２１は、第二垂直駆動器６２の駆動により第二スプロケット６２２を垂直方向に沿って移動駆動し、電池交換作動機構８０３を垂直方向に沿って移動駆動する。

位置取得ユニット５０３は、第一位置の第一画像における被写界深度値と第二位置の第二画像における被写界深度値に基づいて回転角度量を取得する。図９を参照するように、回転駆動器８１２は、回転角度量に応じてターンテーブル８１１を駆動し、電池交換作動機構８０３を回転駆動する。

電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をする時、電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置が角度に偏差があれば、ロック解除装置等が伸びた後、ロック解除目標に整列することが困難となり、又は電池交換作動機構が伸びた後、バッテリーブラケットに整列することが困難となる。本実施例の電池交換制御方法によれば、電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置角度偏差例えば図５に示される角度θを取得することができ、当該角度θを回転角度量として電池交換設備の姿勢を調整し、電池交換設備の姿勢を電気自動車の駐車状態と一致するようにさせ、ロック解除機構をバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するようにさせ、それによって効率的で正確な電池交換操作を実現する。

ロック解除機構がバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するまで、位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整するステップの後、ステップ９４では、ロック解除部材とインポジションとなるように嵌め合うまで、ロック解除機構８０２を伸ばし、またロック解除を行い、更に電池交換操作を実行する。

＜実施例８＞
現在存在する上記の欠陥を克服するために、本実施例は、電池交換設備の位置決め制御システムを提供し、電池交換設備の位置決め制御システムは、前記電池交換設備の電池交換位置に向かう側の異なる位置にそれぞれ設置された、電池交換車両の異なる位置に対して画像取得を実行して少なくとも第一画像と第二画像を取得するために使用される少なくとも二つの画像取得モジュール、前記少なくとも二つの画像取得モジュールに接続された、少なくとも前記第一画像、前記第二画像に対して画像処理を実行して位置調整量を取得するために使用される画像処理モジュール、及び前記位置調整量に基づいて前記電池交換設備の位置を調整して前記電池交換設備と前記電池交換車両との位置決めを完了させるために使用される調整制御モジュール、を含む。

本実施例では、画像取得モジュールの数及び設置位置は特に限定されず、実際のニーズに応じて調整及び選択することができる。

本実施例では、前記位置決め制御システムは電池交換車両の正確な位置を自動的かつ正確に取得することができ、電池交換設備が電池交換車両のバッテリーブラケットと正確に位置決めすることができるようにしてバッテリーパックの取り出しと取り付けを行い、電池交換精度と電池交換効率を大幅に向上させる。

本実施例では、電池交換設備の位置決め制御システムは、実施例１における視覚位置決めシステムの一つの具体的な実施形態として、実施例１の視覚位置決めシステムと同様の技術構成を採用し、同様の技術機能を実現している。

＜実施例９＞
図１３に示すように、本実施例は視覚位置決めシステム、具体的には電池交換設備の位置決め制御システムを提供し、前記位置決め制御システムが主に第一画像取得モジュール５０１、第二画像取得モジュール５０２、画像処理モジュール５０３及び調整制御モジュール５０４を含む。

本実施例では、画像取得モジュールは視覚センサを使用することができるが、そのタイプは特に限定されず、実際のニーズに応じて選択及び調整することができる。

第一画像取得モジュール５０１は、電池交換車両の第一位置を画像取得して第一画像を取得するために使用され、第二画像取得モジュール５０２は、電池交換車両の第二位置を画像取得して第二画像を取得するために使用される。

具体的には、図２を参照するように、第一画像取得モジュール５０１は矢印で示す方向に沿って目標装置７（即ち、電池交換車両又はその関連部材）の第一画像を取得し、前記第一画像は目標装置７上の第一位置Ａを含み、第二画像取得モジュール５０２は矢印で示す方向に沿って目標装置７の第二画像を取得し、前記第二画像は目標装置上の第二位置Ｂを含む。画像処理モジュール５０３は、第一画像及び第二画像を受信した後、画像処理を行い、目標装置７の位置情報を取得する。

本実施例では、画像処理モジュール５０３は、更に目標装置の位置情報及び目標装置の参考位置情報に基づいて位置調整量を取得する。

一つの代わりの実施形態として、画像処理モジュール５０３は、第一画像取得モジュール５０１、第二画像取得モジュール５０２がリアルタイムで取得された画像、及び予め設定された目標装置の参考画像に基づいて、画像処理を行い、位置調整量を取得する。

一つの代わりの実施形態では、画像処理モジュール５０３は、第一画像及び第一参考画像に基づいて水平変位量を取得する。前記参考画像は、前記電池交換設備が電池交換位置にあるときに画像取得モジュールによって取得された参考画像である。

具体的には、図１５は、第一参考画像Ｇ１の模式図を示す。第一参考画像Ｇ１は、画像処理モジュール５０３に予め記憶されている。第一参考画像Ｇ１は、目標装置上の第一位置Ａを含む。画像処理モジュールは、第一参考画像Ｇ１を解析することにより、第一参考画像Ｇ１における目標装置上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、位置決めの参考とし、説明の便宜上、「目標位置」と呼ぶ。画像処理モジュールが目標位置を取得する過程は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。

図１６は、第一画像Ｇ１１の模式図を示す。第一画像Ｇ１１は、目標装置上の第一位置Ａを含む。画像処理モジュールは、第一画像Ｇ１１を解析することにより、第一画像Ｇ１１における目標装置上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、説明の便宜上、「リアルタイム位置」と呼ぶ。画像処理モジュールが目標位置を取得する過程は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。

一つの代わりの実施形態では、位置取得ユニットは、第一画像及び第一参考画像に基づいて水平変位量を取得する。画像処理アルゴリズムによれば、画像処理モジュールは、目標位置及びリアルタイム位置に基づいて第一水平変位量及び第一垂直変位量を取得する。第一画像取得モジュールを第一水平変位量及び第一垂直変位量だけ移動させることにより、第一画像取得モジュールは第一参考画像Ｇ１と一致する画像を撮影することができる。画像処理モジュールが第一水平変位量及び第一垂直変位量を取得する過程は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。調整制御モジュールは、第一水平変位量を水平変位量として、対応する水平変位量を移動することにより、対応する水平変位を実現することができ、水平方向で目標装置と一致するようにさせ、同様に、対応する直位変位量を移動することにより、対応する直位変位を実現することができ、直線方向で目標装置と一致するようにさせる。

別の代わりの実施形態では、画像処理モジュールは、第二画像及び第二参考画像に基づいて水平変位量を取得する。画像処理モジュールは、第二画像及び予め記憶された第二参考画像に基づいて第二水平変位量及び第二垂直変位量を取得する。第二画像取得モジュールを第二水平変位量及び第二垂直変位量だけ移動させることにより、第二画像取得モジュールは第二参考画像と一致する画像を撮影することができる。調整制御モジュールは、第二水平変位量を水平変位量として、対応する水平変位量を移動することにより、対応する水平変位を実現することができ、水平方向で目標装置と一致するようにさせ、同様に、対応する直位変位量を移動することにより、対応する直位変位を実現することができ、直線方向で目標装置と一致するようにさせる。

別の代わりの実施形態では、目標装置の参考位置情報は、画像処理モジュールに予め記憶されている。画像処理モジュールは、予め記憶された目標装置の参考位置情報及びリアルタイムで取得された目標装置の位置情報に基づいて位置調整量を取得する。位置調整量に基づいて第一画像取得モジュール、第二画像取得モジュールを調整することにより、第一画像取得モジュールが第一参考画像と一致する画像を撮影し、第二画像取得モジュールが第二参考画像と一致する画像を撮影することができる。

一つの代わりの実施形態として、図１７を参照するように、第一画像取得モジュール及び第二画像取得モジュールが位置調整機構８に設置される場合、第一画像取得モジュールは第一位置Ａに対応する位置に設置され、第二画像取得モジュールは第二位置Ｂに対応する位置に設置され、第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間には第一プリセット距離Ｄ３を有し、第一画像取得モジュール及び第二画像取得モジュールとの間には第二プリセット距離Ｌを有する。

画像処理モジュールは、第一画像に対して画像処理を行って第一被写界深度を取得し、第一被写界深度値の第一画像における第一位置Ａの深度値Ｄ１であり、画像処理モジュールは、第二画像に対して画像処理を行って第二被写界深度を取得し、第二被写界深度値の第二画像における第二位置Ｂの深度値Ｄ２である。画像処理モジュールが被写界深度値を取得する具体的な方法は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。

画像処理モジュールは、二つの被写界深度値の差Ｄ＝｜Ｄ２－Ｄ１｜を取得する。画像処理モジュールは、被写界深度値の差Ｄ、第一画像取得モジュール及び第二画像取得モジュールとの間の距離Ｌ、及び第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間の距離Ｄ３に基づいて、三角関数の原理に従って回転角度量θを取得することができる。調整制御モジュール５０４は、位置調整機構８を制御して回転角度量θに応じて対応する方向に回転するために使用され、目標装置７と位置調整機構８を平行にすることができる。

本実施例は、電気自動車のバッテリーパックを交換するために使用される電池交換設備を更に提供し、前記電池交換設備は、上記の位置決め制御システムを含む。図１９に示すように、前記電池交換設備は、ロック解除機構８０２及び位置調整機構を更に含む。ロック解除機構は、バッテリーブラケットにロックアップされたバッテリーパックをロック解除するために使用され、調整制御モジュールは、画像処理モジュールによって取得された水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて、ロック解除機構とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、位置調整機構を制御してロック解除機構の位置を調整するために使用される。

一つの代わりの実施形態として、第一画像取得モジュール及び第二画像取得モジュールは、ロック解除機構に配置される。画像処理モジュールによって取得された位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整してロック解除することにより、ロック解除機構とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めを完了させることができる。

本実施例の電池交換設備は電池交換ステーションに設置され、電気自動車が電池交換ステーションに入って予め設定された駐車スペースに駐車すると、本実施例の電池交換設備は、位置調整機構の制御により電気自動車に移動し、また視覚位置決めシステムによって取得された水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて、ロック解除機構８０２がバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、ロック解除機構８０２の位置を調整する。

一つの代わりの実施形態として、第一画像取得モジュール５０１及び第二画像取得モジュール５０２は、ロック解除機構８０２に設置される。前記位置決め制御システムによって取得された位置調整量に基づいてロック解除機構８０２の位置を調整してロック解除することにより、ロック解除機構８０２とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めを完了させることができる。第一画像取得モジュール５０１及び第二画像取得モジュール５０２がロック解除機構８０２に設置されると、当該位置決め制御システムによって取得されたバッテリーブラケットの位置情報は、ロック解除機構とバッテリーブラケットとの間の位置関係を直感的に反映し、位置決め精度を高め、電池交換操作を容易にするのに役立つ。

具体的には、位置調整機構は、制御ユニット、水平移動ユニット、垂直移動ユニット及び回転ユニットを含み、制御ユニットは位置決め制御システムと通信接続され、水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて水平移動ユニット、垂直移動ユニット又は回転ユニットを調整位置に移動するように対応して制御することができる。

一つの代わりの実施形態では、本実施例における電池交換設備の初期位置は、電池交換ステーション内の駐車スペースと一致する。電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をすると、当該電気自動車の駐車状態は正確な電池交換位置と一致しにくく、偏差がある。このとき、当該電池交換設備は電気自動車の駐車状態に基づいて電池交換設備を位置決めし、電池交換設備の位置を調整して電気自動車との正確な整列を実現することができ、迅速かつ効率的な位置決めを実現し、電気自動車の駐車位置を調整する必要がなく、電池交換効率を高めることができる。

水平移動を実現するために、水平移動ユニットは、レール、ガイドホイール、及び水平駆動器を含み、水平駆動器は、水平変位量に基づいてガイドホイールを駆動してレールに沿って移動するために使用される。一つの代わりの実施形態として、図１９、図２０を参照するように、レールはスカイレール７０１及びグランドレール７０２を含み、ガイドホイールはスカイレールガイドホイール７０３及びグランドレールガイドホイール７０４を含む。スカイレールガイドホイール７０３はスカイレール７０１に対応して設置され、グランドレールガイドホイール７０４はグランドレール７０２に対応して設置されている。水平駆動器は、それぞれスカイレールガイドホイール７０３をスカイレール７０１に沿ってＸ軸方向（即ち水平方向）に移動駆動し、グランドレールガイドホイール７０４をグランドレール７０２に沿って移動駆動し、ロック解除機構の水平移動を実現する。図１９では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交している。図２０は、電池交換作動機構８０３のフレームを示しており、特定の構造は示されておらず、電池交換作動機構の特定の構造は、当業者によって実現可能であり、ここではこれ以上説明しない。

画像処理モジュールによって取得された垂直変位量は、第一垂直変位量及び第二垂直変位量を含み、ここで、第一垂直変位量は第一画像に基づいて取得され、第二垂直変位量は第二画像に基づいて取得される。

具体的には、第一昇降機構は、第一チェーン７０６及び対応して設置された第一スプロケット６１１を含み、第一チェーン７０６は、第一垂直駆動器６１の駆動により第一スプロケット６１１を垂直方向（即ちＺ軸方向）に沿って移動駆動し、電池交換作動機構８０３を垂直方向に沿って移動駆動する。第二昇降機構は、第二チェーン６２１及び対応して設置された第二スプロケット６２２を含み、第二チェーン６２１は、第二垂直駆動器６２の駆動により第二スプロケット６２２を垂直方向に沿って移動駆動し、電池交換作動機構８０３を垂直方向に沿って移動駆動する。

一つの代わりの実施形態では、図２１を参照するように、回転ユニットは、ターンテーブル８１１及び回転駆動器８１２を含み、ターンテーブル８１１は電池交換作動機構８０３の底部にスリーブのように配置され、回転駆動器８１２はターンテーブル８１１に接続され、回転角度量に基づいてターンテーブル８１１を駆動して電池交換作動機構８０３を回転駆動するために使用される。

電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をする時、電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置が角度に偏差があれば、ロック解除装置等が伸びた後、ロック解除目標に整列することが困難となり、又は電池交換作動機構が伸びた後、バッテリーブラケットに整列することが困難となる。本実施例の電池交換設備は、前記位置決め制御システムにより電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置角度偏差例えば図１７に示される角度θを取得することができ、当該角度θを回転角度量として電池交換設備の姿勢を調整し、電池交換設備の姿勢を電気自動車の駐車状態と一致するようにさせ、ロック解除機構をバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するようにさせ、それによって効率的で正確な電池交換操作を実現する。

本実施例で提供される電池交換設備及びその位置決め制御システムは、電池交換車両及びそのバッテリーブラケットの正確な位置を自動的かつ正確に取得することができ、電池交換設備が電池交換車両のバッテリーパック対して正確に対応する操作を行うことができるようにし、電池交換の精度を大幅に向上させ、更に電池交換の効率を大幅に向上させる。

本実施例９では、第一画像取得モジュールの構造及び機能は実施例１における第一視覚センサと同じであり、本実施例における第二画像取得モジュールの構造及び機能は実施例１における第二視覚センサと同じである。

本実施例９では、画像処理モジュールの構造及び機能は、実施例１における位置取得ユニットと同じである。

＜実施例１０＞
実施例９に基づいて、前記位置決め制御システムは、少なくとも二つの距離センサを更に含み、図１８に示すように、少なくとも二つの距離センサは、第一距離センサ５０５及び第二距離センサ５０６を含む。

一つの代わりの実施形態として、図１７を参照するように、実施例９における回転角度θの方法と同様に、第一画像取得モジュール及び第二画像取得モジュールが位置調整機構８に設置される場合、第一距離センサ５０５（第一画像取得モジュールの位置と重なると仮定される）は第一位置Ａに対応する位置に設置され、第二距離センサ５０６（第二画像取得モジュールの位置と重なると仮定される）は第二位置Ｂに対応する位置に設置され、第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間には第一プリセット距離Ｄ３を有し、第一距離センサ及び第二距離センサとの間には第二プリセット距離Ｌを有する。

画像処理モジュールは、二つの距離値の差Ｄ＝｜Ｄ２－Ｄ１｜を取得する。画像処理モジュールは、差Ｄ、第一距離センサ及び第二距離センサとの間の距離Ｌ、及び第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間の距離Ｄ３に基づいて、三角関数の原理に従って回転角度量θを取得することができる。調整制御モジュール５０４は、位置調整機構８を制御して回転角度量θに応じて対応する方向に回転するために使用され、目標装置７と位置調整機構８を平行にすることができる。

＜実施例１１＞
現在存在する上記の欠陥を克服するために、本実施例は電池交換制御方法、具体的には電池交換設備の位置決め制御方法を提供し、前記位置決め制御方法は、電池交換車両の第一位置と第二位置に対して画像取得を実行して第一画像と第二画像を取得するステップ、前記第一画像、前記第二画像に対して画像処理を実行して位置調整量を取得するステップ、及び前記位置調整量に基づいて前記電池交換設備の位置を調整して前記電池交換設備と前記電池交換車両との位置決めを完了させるステップ、を含む。

本実施例では、前記位置決め制御方法は電池交換車両の正確な位置を自動的かつ正確に取得することができ、電池交換設備が電池交換車両のバッテリーブラケットと正確に位置決めすることができるようにしてバッテリーパックの取り出しと取り付けを行い、電池交換精度と電池交換効率を大幅に向上させる。

＜実施例１２＞
本実施例は電池交換制御方法、具体的には電池交換設備の位置決め制御方法を提供する。図２２を参照するように、前記位置決め制御方法は、
バッテリーブラケットの位置情報を取得するステップＳ９１と、
位置情報及び対応する参考位置情報に基づいて位置調整量を取得するステップＳ９２と、
ロック解除機構がバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するまで、位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整するステップＳ９３とを含む。

一つの代わりの実施形態では、前記位置決め制御方法は、実施例１０の電池交換設備を用いて実現される。ここで、位置決め制御システムは、バッテリーブラケットの位置情報を取得し、また位置情報及び対応する参考位置情報に基づいて位置調整量を取得する。そして、位置調整機構は、ロック解除機構８０２がバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するまで、位置調整量に基づいてロック解除機構８０２の位置を調整し、ロック解除及び電池交換を実現する。

＜実施例１３＞
実施例１２に基づいて、本実施例は電池交換制御方法、具体的には電池交換設備の位置決め制御方法を提供する。一つの代わりの実施形態として、前記位置決め制御方法は、実施例１０の電池交換設備を用いて実現される。

図２３を参照するように、ステップＳ９１の前に、前記位置決め制御方法は更に、
プリセット値に基づいてロック解除機構を粗位置決め位置に移動するように制御するステップＳ９０を含む。

水平移動ユニット、垂直移動ユニットの駆動により、ロック解除機構を予め設定された粗位置決め位置に移動するように制御することができる。具体的には、前記電池交換設備は、電池交換ステーションに設置される。車両が電池交換ステーションに入って電池交換を行うと、対応する駐車スペースに駐車される。当該予め設定された粗位置決め位置は、対応する駐車スペースに対応している。ロック解除機構８０２が予め設定された粗位置決め位置に移動すると、ロック解除機構８０２と車両のバッテリーブラケットとの位置関係は推定範囲に到達する。次に、位置決め制御システムによるバッテリーブラケットの位置決めにより、ロック解除機構８０２とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との正確な位置決めを完了させることができる。

代わりの実施形態では、図２４を参照するように、ステップＳ９１は、
バッテリーブラケットの第一位置の第一画像を取得するステップＳ９１１と、
バッテリーブラケットの第二位置の第二画像を取得するステップＳ９１２と、
第一画像及び第二画像に基づいてバッテリーブラケットの位置情報を取得するステップＳ９１３とを含む。

電池交換の過程では、バッテリーブラケットは位置決め制御システムによる位置決めの目標装置として、バッテリーブラケットには第一位置Ａ及び第二位置Ｂが予め設定されている。図１４を参照するように、第一画像取得モジュール５０１は矢印で示す方向に沿って目標装置の第一画像を取得し、第一画像は目標装置上の第一位置Ａを含み、第二画像取得モジュール５０２は矢印で示す方向に沿って目標装置の第二画像を取得し、第二画像は目標装置上の第二位置Ｂを含む。画像処理モジュール５０３は、第一画像及び第二画像を受信した後、画像処理を行い、目標装置の位置情報を取得する。

電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をすると、当該電気自動車の駐車状態は通常に正確な電池交換位置と一致しにくく、偏差がある。このとき、本実施例の位置決め制御方法によれば、電気自動車の駐車状態に基づいて電池交換設備を位置決めし、電池交換設備の位置を調整して電気自動車との正確な整列を実現することができ、迅速かつ効率的な位置決めを実現し、電気自動車の駐車位置を調整する必要がなく、電池交換効率を高めることができる。

具体的には、ステップＳ９２は、
第一画像と第一位置に対応する第一参考画像又は第二画像と第二位置に対応する第二参考画像に基づいて水平変位量を取得すること、又は
第一画像と第一参考画像、及び第二画像と第二参考画像に基づいて、それぞれ第一垂直変位量と第二垂直変位量を取得すること、又は
第一位置の第一画像における被写界深度値と第二位置の第二画像における被写界深度値に基づいて回転角度量を取得することを含む。

別の代わりの実施形態として、ステップＳ９２は更に、
第一距離センサ５０５によって取得された第一距離及びに第二距離センサ５０６によって取得された第二距離に基づいて回転角度量を取得することを含む。

一つの代わりの実施形態として、ステップＳ９２では、画像処理モジュールは、第一参考画像Ｇ１を解析することにより、第一参考画像Ｇ１における目標装置上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、位置決めの参考とし、説明の便宜上、「目標位置」と呼ぶ。

画像処理モジュールは、第一画像Ｇ１１を解析することにより、第一画像Ｇ１１における目標装置上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、説明の便宜上、「リアルタイム位置」と呼ぶ。

画像処理アルゴリズムによれば、画像処理モジュールは、目標位置及びリアルタイム位置に基づいて第一水平変位量及び第一垂直変位量を取得する。第一画像取得モジュールを第一水平変位量及び第一垂直変位量だけ移動させることにより、第一画像取得モジュールは第一参考画像Ｇ１と一致する画像を撮影することができる。

同様に、画像処理モジュールは、第二画像及び予め記憶された第二参考画像に基づいて第二水平変位量及び第二垂直変位量を取得する。第二画像取得モジュールを第二水平変位量及び第二垂直変位量だけ移動させることにより、第二画像取得モジュールは第二参考画像と一致する画像を撮影することができる。

図１９、図２０を参照するように、水平駆動器は、それぞれスカイレールガイドホイール７０３をスカイレール７０１に沿ってＸ軸方向（即ち水平方向）に移動駆動し、グランドレールガイドホイール７０４をグランドレール７０２に沿って移動駆動し、ロック解除機構８０２の水平移動を実現する。

図１９、図２０を参照するように、第一チェーン７０６は、第一垂直駆動器６１の駆動により第一スプロケット６１１を垂直方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って移動駆動し、第二チェーン６２１は、第二垂直駆動器６２の駆動により第二スプロケット６２２を垂直方向に沿って移動駆動し、電池交換作動機構８０３を垂直方向に沿って移動駆動する。

画像処理モジュールは、第一位置の第一画像における被写界深度値と第二位置の第二画像における被写界深度値に基づいて回転角度量を取得する。図２１を参照するように、回転駆動器８１２は、回転角度量に応じてターンテーブル８１１を駆動し、電池交換作動機構８０３を回転駆動する。

電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をする時、電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置が角度に偏差があれば、ロック解除装置等が伸びた後、ロック解除目標に整列することが困難となり、又は電池交換作動機構が伸びた後、バッテリーブラケットに整列することが困難となる。本実施例の位置決め制御方法によれば、電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置角度偏差例えば図１７に示される角度θを取得することができ、当該角度θを回転角度量として電池交換設備の姿勢を調整し、電池交換設備の姿勢を電気自動車の駐車状態と一致するようにさせ、ロック解除機構をバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するようにさせ、それによって効率的で正確な電池交換操作を実現する。

一つの代わりの実施形態として、ロック解除機構がロック解除部材とインポジションとなるように嵌め合うまで、ロック解除機構を伸ばし、またロック解除を行うことは、
ロック解除機構がロック解除部材とインポジションとなるように嵌め合うまで、電池交換車両の側面から電池交換車両に向かってロック解除機構を伸ばし、且つロック解除を行うことを含む。

電池交換車両の側面に電池交換操作を実施することにより、電池交換操作に便利を提供し、電池交換の効率を向上させる。

本実施例で提供される電池交換設備の位置決め制御方法は、電池交換車両及びそのバッテリーブラケットの正確な位置を自動的かつ正確に取得することができ、電池交換設備が電池交換車両のバッテリーブラケットと正確に位置決めすることができるようにしてバッテリーパックの取り出しと取り付けを行い、電池交換精度と電池交換効率を大幅に向上させる。

＜実施例１４＞
本実施例は電池交換設備、具体的には電池交換設備のロック解除システムを提供し、図２５は本実施例におけるロック解除システムのモジュール模式図であり、ロック解除機構１０及び位置決め機構１１を含み、ここで、位置決め機構１１は、バッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、ロック解除機構１０の位置を位置決めするために使用され、ロック解除機構１０は、位置決め機構１１が位置決めを完了させた後、バッテリーブラケットにロックアップされたバッテリーパックをロック解除するために使用される。

図２６は本実施例における電池交換設備の一部の構造模式図であり、バッテリートレイ１００及びロック解除機構１０を含み、ここで、ロック解除機構１０によりバッテリーブラケットのバッテリーパックをロック解除して電気自動車から欠電のバッテリーパックを取り外してバッテリートレイ１００に置く。位置決め機構１１がロック解除機構を整列する位置に位置決めできるようにするために、位置決め機構１１を、電池交換設備の電池交換位置に向かう側、例えば、ロック解除機構の電池交換位置に向かう側に設置してもよい。

本実施例では、位置決め機構によってロック解除機構が位置決めされ、位置決め機構とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了したときに、ロック解除機構を制御してバッテリーブラケットにおけるバッテリーパックをロック解除する。本実施例では、電気自動車又は電気自動車の電池外箱内に他の検出部材を追加する必要はなく、車両外部のロック解除機構に設けられた位置決め機構だけではロック解除機構の位置を更に正確に調整することができ、ロック解除機構が正確なロック解除位置に位置するようにし、ロック解除機構が電気自動車のバッテリーパックを効果的にロック解除できるようにし、これにより、電池交換効率、成功性及び安全性を確保できる。

本実施例１４では、位置決め機構の構造及び機能は、実施例１における視覚位置決めシステムとまったく同じである。

＜実施例１５＞
実施例１４に基づいて、本実施例は電池交換設備、具体的には電池交換設備のロック解除システムを提供する。図２７は、本実施例における位置決めモジュール１１のモジュール模式図を示し、第一視覚センサ１１１、第二視覚センサ１１２、位置取得モジュール１１３及び調整制御モジュール１１４を含む。

第一視覚センサ１１１は、バッテリーブラケットの第一位置の第一画像を取得するために使用され、第二視覚センサ１１２は、バッテリーブラケットの第二位置の第二画像を取得するために使用される。位置取得モジュール１１３は第一画像及び第二画像に基づいてバッテリーブラケットの位置情報を取得し、またバッテリーブラケットの位置情報及びバッテリーブラケットの参考位置情報に基づいて位置調整量を取得するために使用される。調整制御モジュール１１４は、位置調整量に基づいて電池交換設備の位置を制御して調整することにより、バッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めを完了させるために使用される。図２６に示すように、第一視覚センサ１１１及び第二視覚センサ１１２は、ロック解除機構が電池交換位置に向かう側の異なる位置にそれぞれ設けられている。

具体的に実施する場合、図２８を参照するように、第一視覚センサ１１１は矢印で示す方向に沿ってバッテリーブラケットの第一画像を取得し、第一画像はバッテリーブラケット上の第一位置Ａを含み、第二視覚センサ１１２は矢印で示す方向に沿ってバッテリーブラケットの第二画像を取得し、第二画像はバッテリーブラケット上の第二位置Ｂを含む。位置取得モジュール１１３は第一画像及び第二画像を受け取った後、画像処理を行い、バッテリーブラケットの位置情報を取得し、またバッテリーブラケットの位置情報及びバッテリーブラケットの参考位置情報を処理して位置調整量を取得する。そして、調整制御モジュール１１４は、取得した位置調整量に基づいてロック解除機構１０の現在位置を調整し、ロック解除機構とロック解除部材の位置決めを完了させる。

本実施例では、二つの視覚センサによってそれぞれ撮影されたバッテリーブラケット画像の第一位置及び第二位置をそれぞれバッテリーブラケットに対応する参考位置と比較することにより、ロック解除機構の位置調整量を取得することができ、調整制御モジュールは、更に位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整することにより、ロック解除前のロック解除機構に対する位置決めの精度を向上させる。

本実施例では、二つの視覚センサによってそれぞれ撮影されたバッテリーブラケット画像の第一位置及び第二位置に基づいて、更に第一位置及び第二位置をそれぞれバッテリーブラケットに対応する参考位置と比較することにより、ロック解除機構の位置調整量を取得することができ、調整制御モジュールは、更に位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整することにより、ロック解除前のロック解除機構に対する位置決めの精度を更に向上させる。

本実施例１５では、位置取得モジュールの構造及び機能は、実施例１における位置取得ユニットと同じである。

＜実施例１６＞
実施例１５に基づいて、本実施例は電池交換設備、具体的には電池交換設備のロック解除システムを提供する。ここで、位置取得モジュール１１３は、第一視覚センサ１１１、第二視覚センサ１１２がリアルタイムで取得された画像、及び予め設定されたロック解除ブラケットの参考画像に基づいて、画像処理を行い、位置調整量を取得する。

一つの代わりの実施形態では、位置取得モジュール１１３は、第一画像及び第一参考画像に基づいて水平変位量を取得する。図２９は、第一参考画像Ｇ１の模式図を示す。第一参考画像Ｇ１は、位置取得モジュール１１３に予め記憶されている。第一参考画像Ｇ１は、バッテリーブラケット上の第一位置Ａを含む。位置取得モジュール１１３は、第一参考画像Ｇ１を解析することにより、第一参考画像Ｇ１におけるバッテリーブラケット上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、位置決めの参考とし、説明の便宜上、「目標位置」と呼ぶ。位置取得モジュール１１３が目標位置を取得する過程は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。

図３０は、第一画像Ｇ１１の模式図を示す。第一画像Ｇ１には、バッテリーブラケット上の第一位置Ａを含む。位置取得モジュール１１３は、第一画像Ｇ１１を解析することにより、第一画像Ｇ１１におけるバッテリーブラケット上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、説明の便宜上、「リアルタイム位置」と呼ぶ。位置取得モジュール１１３が目標位置を取得する過程は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。

一つの代わりの実施形態では、位置取得モジュール１１３は、第一画像及び第一参考画像に基づいて水平変位量を取得する。画像処理アルゴリズムによれば、位置取得モジュール１１３は、目標位置及びリアルタイム位置に基づいて第一視覚センサ１１１の第一水平変位量及び第一垂直変位量を取得する。第一視覚センサ１１１を第一水平変位量及び第一垂直変位量だけ移動させることにより、第一視覚センサ１１１は第一参考画像Ｇ１と一致する画像を撮影することができる。位置取得モジュール１１３が第一視覚センサ１１１の第一水平変位量及び第一垂直変位量を取得する過程は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。位置取得モジュールは、第一水平変位量を水平変位量として、対応する水平変位量を移動することにより、対応する水平変位を実現することができ、水平方向で目標装置と一致するようにし、同様に、対応する直位変位量を移動することにより、対応する直位変位を実現することができ、直位方向で目標装置と一致するようにする。

別の代わりの実施形態では、位置取得モジュール１１３は、第二画像及び第二参考画像に基づいて水平変位量を取得する。同様に、位置取得モジュール１１３は、第二画像及び予め記憶された第二参考画像に基づいて第二水平変位量及び第二垂直変位量を取得する。第二視覚センサ１１２を第二水平変位量及び第二垂直変位量だけ移動させることにより、第二視覚センサ１１２は第二参考画像と一致する画像を撮影することができる。

別の代わりの実施形態では、バッテリーブラケットの参考位置情報は、位置取得モジュール１１３に予め記憶されている。位置取得モジュール１１３は、予め記憶されたバッテリーブラケットの参考位置情報及びリアルタイムで取得されたバッテリーブラケットの位置情報に基づいて位置調整量を取得する。位置調整量に基づいて第一視覚センサ１１１、第二視覚センサ１１２を調整することにより、第一視覚センサ１１１が第一参考画像と一致する画像を撮影し、第二視覚センサ１１２が第二参考画像と一致する画像を撮影することができる。

一つの代わりの実施形態として、図３１を参照するように、第一視覚センサ１１１及び第二視覚センサ１１２が位置調整機構８に設置される場合、第一視覚センサ１１１は第一位置Ａに対応する位置に設置され、第二視覚センサ１１２は第二位置Ｂに対応する位置に設置され、第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間には第一プリセット距離Ｄ３を有し、第一視覚センサ１１１及び第二視覚センサ１１２との間には第二プリセット距離Ｌを有する。位置取得モジュール１１３は、第一画像に対して画像処理を行って第一被写界深度を取得し、第一被写界深度値は第一画像における第一位置Ａの深度値Ｄ１であり、位置取得モジュールは、第二画像に対して画像処理を行って第二被写界深度を取得し、第二被写界深度値は第二画像における第二位置Ｂの深度値Ｄ２である。位置取得モジュール１１３が被写界深度値を取得する具体的な方法は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。位置取得モジュール１１３は、二つの被写界深度値の差Ｄ＝｜Ｄ２-Ｄ１｜を取得する。位置取得モジュール１１３は、被写界深度値の差Ｄ、第一視覚センサ１１１及び第二視覚センサ１１２との間の距離Ｌ、及び第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間の距離Ｄ３に基づいて、三角関数の原理に従って回転角度量θを取得することができる。位置調整機構８は、回転角度量θに応じて対応する方向に回転し、バッテリーブラケット７と位置調整機構８を平行にすることができる。

本実施例では、位置取得モジュールは、第一画像及び第一参考画像の処理、又は第二画像及び第二参考画像の処理により、ロック解除機構の水平変位量を取得することができ、ロック解除機構の水平方向の位置決め精度を向上させることができる。

本実施例では、位置取得モジュールは、第一画像及び第一参考画像の処理により、ロック解除機構の第一垂直変位量を取得することができ、第二画像及び第二参考画像の処理により、ロック解除機構の第二垂直変位量を取得することができ、これにより、ロック解除機構の垂直方向の位置決め精度を向上させることができる。

本発明では、位置取得モジュールは、第一被写界深度値及び第二被写界深度値の処理により、ロック解除機構の回転角度量を取得することができ、これにより、ロック解除機構の角度の位置決め精度を向上させ、更に、ロック解除機構のバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列することに有利である。

本実施例では、第一位置と第二位置との間にプリセット距離を設置し、及び第一位置と第二位置に対応する位置に第一視覚センサと第二視覚センサをそれぞれ設置することにより、撮影された第一画像と第二画像をそれぞれ第一位置と第二位置を含ませることができ、そして、位置取得モジュールは、第一画像上の第一位置と第一参考画像上の第一位置、及び第二画像上の第二位置と第二参考画像上の第二位置に基づいて処理を行うのに有利であり、より正確な位置調整量を取得することができる。

＜実施例１７＞
実施例１６に基づいて、本実施例は電池交換設備、具体的には電池交換設備のロック解除システムを提供する。

本実施例の電池交換設備は電池交換ステーションに設置され、電気自動車が電池交換ステーションに入って予め設定された駐車スペースに駐車した後、調整制御モジュール１１４は、電池交換設備を制御して電気自動車へ移動させ、また位置取得モジュール１１３によって取得された水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて、ロック解除機構１０がバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、ロック解除機構１０の位置を調整する。

図３２に示すように、調整制御モジュール１１４は、具体的には、制御ユニット１１４１、水平移動ユニット１１４２、垂直移動ユニット１１４３及び回転ユニット１１４４を含み、制御ユニット１１４１は水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて水平移動ユニット１１４２、垂直移動ユニット１１４３又は回転ユニット１１４４を調整位置に移動するように対応して制御するために使用される。

水平移動を実現するために、水平移動ユニット１１４２は、レール、ガイドホイール、及び水平駆動器を含み、水平駆動器は、水平変位量に基づいてガイドホイールを駆動してレールに沿って移動するために使用される。一つの代わりの実施形態として、図３３、図３４を参照するように、レールはスカイレール７０１及びグランドレール７０２を含み、ガイドホイールはスカイレールガイドホイール７０３及びグランドレールガイドホイール７０４を含む。スカイレールガイドホイール７０３はスカイレール７０１に対応して設置され、グランドレールガイドホイール７０４はグランドレール７０２に対応して設置されている。水平駆動器は、それぞれスカイレールガイドホイール７０３をスカイレール７０１に沿ってＸ軸方向（即ち水平方向）に移動駆動し、グランドレールガイドホイール７０４をグランドレール７０２に沿って移動駆動し、ロック解除機構の水平移動を実現する。図３３では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交している。図３４は、電池交換作動機構８０３のフレームを示しており、特定の構造は示されておらず、電池交換作動機構の特定の構造は、当業者によって実現可能であり、ここではこれ以上説明しない。

電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をする時、電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置が水平方向に偏差があれば、水平変位量に基づいてロック解除機構を移動させ、ロック解除機構を水平方向に電気自動車のバッテリーブラケットの位置と一致させ、高い精度を有し、正確なロック解除に保障を提供する。位置取得モジュール１１３によって取得された垂直変位量は、第一垂直変位量及び第二垂直変位量を含み、ここで、第一垂直変位量は第一画像に基づいて取得され、第二垂直変位量は第二画像に基づいて取得される。

一つの具体的な実施形態として、垂直移動ユニット１１４３は、第一垂直駆動器６１、第二垂直駆動器６２、第一昇降機構、第二昇降機構及び電池交換作動機構８０３を含み、第一垂直駆動器６１は第一昇降機構に接続され、第二垂直駆動器６２は第二昇降機構に接続され、第一昇降機構、第二昇降機構は電池交換作動機構の両端にそれぞれ接続されて電池交換作動機構の両端の昇降移動を駆動させる。第一垂直駆動器６１は、第一垂直変位量に基づいて第一昇降機構を駆動するために使用され、第二垂直駆動器６２は、第二垂直変位量に基づいて第二昇降機構を駆動するために使用される。

具体的に実施する場合、第一昇降機構は、第一チェーン７０６及び対応して設置された第一スプロケット６１１を含み、第一チェーン７０６は、第一垂直駆動器６１の駆動により第一スプロケット６１１を垂直方向（即ちＺ軸方向）に沿って移動駆動し、電池交換作動機構８０３を垂直方向に沿って移動駆動する。第二昇降機構は、第二チェーン６２１及び対応して設置された第二スプロケット６２２を含み、第二チェーン６２１は、第二垂直駆動器６２の駆動により第二スプロケット６２２を垂直方向に沿って移動駆動し、電池交換作動機構８０３を垂直方向に沿って移動駆動する。

一つの代わりの実施形態では、図３５を参照するように、回転ユニット１１４４は、ターンテーブル８１１及び回転駆動器８１２を含み、ターンテーブル８１１は電池交換作動機構８０３の底部に配置され、回転駆動器８１２はターンテーブル８１１に接続され、回転角度量に基づいてターンテーブル８１１を駆動して電池交換作動機構８０３を回転駆動するために使用される。

電気自動車が駐車スペースに駐車して電池交換の準備をする時、電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置が角度に偏差があれば、ロック解除装置等が伸びた後、ロック解除目標に整列することが困難となり、又は電池交換作動機構が伸びた後、バッテリーブラケットに整列することが困難となる。本実施例の電池交換設備は、視覚位置決めシステムにより電気自動車の駐車状態と正確な電池交換位置角度偏差例えば図２９に示される角度θを取得することができ、当該角度θを回転角度量として電池交換設備の姿勢を調整し、電池交換設備の姿勢を電気自動車の駐車状態と一致するようにさせ、ロック解除機構をバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するようにさせ、それによって効率的で正確な電池交換操作を実現する。

本実施例では、位置調整機構が水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいてロック解除機構の水平方向、垂直方向又は角度方向の位置を調整することにより、ロック解除機構の位置決めを完了させ、ロック解除機構をバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と正確に整列させる。

本実施例では、制御ユニットは、水平移動ユニットを制御して水平変位量に基づいてロック解除機構の水平位置を調整し、垂直移動ユニットを制御して垂直変位量に基づいてロック解除機構の垂直位置を調整し、及び回転ユニットを制御して回転角度量に基づいてロック解除機構の角度位置を調整することにより、ロック解除機構の水平、垂直及び角度の正確な位置決めを完了させることができ、多次元の位置調整によりロック解除機構の位置決め精度を更に向上させることができる。

＜実施例１８＞
実施例１４～１７のいずれか一つの実施例に基づいて、本実施例は電池交換設備、具体的には電池交換設備のロック解除システムを提供する。図３６は、ロック解除機構１０の具体的な構造模式図を示し、駆動機構１及びロック解除レバー２を含み、ロック解除レバー２は、バッテリーブラケット上のロックアップ部材を回転駆動してバッテリーパックをロック解除するために使用され、駆動機構１はロック解除レバー２を回転駆動し、ロックアップ部材を回転駆動させる。

駆動機構１は、バッテリートレイ１００の突出機構に取り付けられ、ロック解除レバー２はロックアップ部材のロック解除嵌合部材と嵌合接続されてバッテリーパックのロック解除を実現する。バッテリーブラケットにはロック解除嵌合部材が設けられ、ロック解除レバー２はロック解除嵌合部材と嵌合接続され、ロック解除嵌合部材はバッテリーブラケットにおけるロックアップ部材と接続されている。駆動機構１はロック解除レバー２を回転駆動することにより、ロック解除レバー２の回転はロック解除嵌合部材も一緒に回転駆動し、ロックアップ部材を回転駆動させ、これにより、ロックアップ部材のロック解除又はロックアップを実現する。駆動機構１がロック解除レバー２を回転駆動してロックアップ部材を回転駆動することにより、バッテリーパックのロック解除を実現するとともに、ロック解除の精度を高め、電池交換効率を更に高める。同時に、接触が発生してもロックアップ部材のロック解除を起こさず、誤操作の発生を効果的に回避し、電池交換設備の安全安定性を大幅に向上させる。

ここで、ロック解除機構１０は弾性部材３を更に含み、弾性部材３の両端がそれぞれ駆動機構１とロック解除レバー２に接続され、また弾性部材がロック解除レバー２に対応する径方向で変位する。駆動機構１が固定される場合、弾性部材３が径方向に変位可能であることにより、ロック解除レバー２をロック解除嵌合部材に嵌合させて挿入することができ、ロック解除過程のロック解除機構１０の安定性を向上させる。

ここで、ロック解除レバー２は挿入端２１を含み、挿入端２１の外面は少なくとも一つの当接面２１１を有し、バッテリーブラケットにはロック解除スリーブが設けられ、ロック解除スリーブはロック解除部材に接続され、挿入端２１はロック解除スリーブに挿入するために使用され、また前記当接面２１１はロック解除スリーブの内壁面と一致し、ロック解除スリーブを回転駆動してロック解除を実現する。ロック解除レバー２は、回転時に、当接面２１１がロック解除嵌合部材の内壁面と一致することにより、当接面２１１がロック解除嵌合部材に対して力を加えてロック解除嵌合部材を回転駆動し、それによりロックアップ部材を回転駆動させてバッテリーパックをロック解除する。当接面２１１がロック解除嵌合部材の内壁面に対して力を加えることにより、ロック解除嵌合部材を回転駆動し、回転安定性が高い。本実施形態では、当接面２１１の数は４つであり、４つの当接面２１１の間は互いに方形構造に囲まれ、回転安定性がより高い。勿論、他の実施形態では、当接面２１１の数は限定されず、複数の当接面２１１の間に互いに囲まれた形状は、非円形であればロック解除嵌合部材を回転駆動させることができる。

本実施例では、駆動機構がロック解除レバーを回転駆動してロックアップ部材を自動的に回転駆動することにより、バッテリーパックのロック解除を実現するとともに、ロック解除の精度を高め、電池交換効率を更に高める。同時に、接触が発生してもロックアップ部材のロック解除を起こさず、誤操作の発生を効果的に回避し、電池交換設備の安全安定性を大幅に向上させる。

本実施例では、弾性部材が径方向に変位可能であることにより、ロック解除レバーをロック解除嵌合部材に嵌合させて挿入することができ、ロック解除過程中のロック解除機構の安定性を更に向上させる。

本実施例では、ロック解除レバーの挿入端における当接面がロック解除嵌合部材の内壁面に対して力を加えることにより、ロック解除嵌合部材を回転駆動し、回転安定性を向上させる。

＜実施例１９＞
本実施例は、電池交換制御方法、具体的には電池交換設備のロック解除方法を提供し、図３７に示すように、
位置決め機構を制御してロック解除機構を位置決めし、ロック解除機構の実際の位置を取得するステップ６０１と、
ロック解除機構とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、実際の位置及び参考ロック解除位置に基づいてロック解除機構の位置を調整するステップ６０２と、
ロック解除機構を制御してバッテリーブラケットにロックアップされたバッテリーパックをロック解除するステップ６０３とを含む。

図２６は、本実施例における電池交換設備の一部の構造模式図を示し、本実施例における電池交換設備は実施例１４～１８のいずれか一つの実施例と一致しており、ここではこれ以上説明しない。

本実施例では、位置決めロック解除機構を制御してバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了したときに、ロック解除機構を制御してバッテリーブラケットにおけるバッテリーパックをロック解除することにより、バッテリーブラケットの位置情報を正確に取得することができ、ロック解除機構の位置を更に正確に調整することができ、ロック解除機構が正確なロック解除位置に位置するようにし、ロック解除機構が電気自動車のバッテリーパックを効果的にロック解除できるようにし、これにより、電池交換効率、成功性及び安全性を確保できる。

＜実施例２０＞
実施例１９に基づいて、本実施例は電池交換制御方法、具体的には電池交換設備のロック解除方法を提供する。具体的には、図３８に示すように、ステップ６０１は、
バッテリーブラケットの第一位置及び第二位置に対して画像取得を実行して第一画像及び第二画像を取得するステップ６０１１と、
第一画像及び第二画像に基づいてバッテリーブラケットの位置情報を取得するステップ６０１２と、
バッテリーブラケットの位置情報及びバッテリーブラケットの参考位置情報に基づいて位置調整量を取得するステップ６０１３と、
位置調整量に基づいて電池交換設備の位置を制御・調整してバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めを完了させるステップ６０１４とを含む。

具体的に実施する場合、図２８を参照するように、ステップ６０１１では、第一視覚センサ１１１は矢印で示す方向に沿ってバッテリーブラケットの第一画像を取得し、第一画像はバッテリーブラケット上の第一位置Ａを含み、第二視覚センサ１１２は矢印で示す方向に沿ってバッテリーブラケットの第二画像を取得し、第二画像はバッテリーブラケット上の第二位置Ｂを含む。ステップ６０１２では、第一画像及び第二画像に基づいて画像処理を行い、バッテリーブラケットの位置情報を取得し、ステップ６０１３では、バッテリーブラケットの位置情報及びバッテリーブラケットの参考位置情報を処理して位置調整量を取得し、ステップ６０１４では、取得した位置調整量に基づいてロック解除機構１０の現在位置を調整し、ロック解除機構とロック解除部材との位置決めを完了させる。

本実施例では、撮影したバッテリーブラケット画像の第一位置及び第二位置をそれぞれバッテリーブラケットに対応する参考位置と比較することにより、ロック解除機構の位置調整量を取得することができ、更に位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整することにより、ロック解除前のロック解除機構に対する位置決めの精度を向上させる。

本実施例では、バッテリーブラケット画像の第一位置及び第二位置をそれぞれ撮影した後、第一位置及び第二位置をそれぞれバッテリーブラケットに対応する参考位置と比較することにより、ロック解除機構の位置調整量を取得することができ、更に位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整することにより、ロック解除前のロック解除機構に対する位置決めの精度を更に向上させる。

＜実施例２１＞
実施例２０に基づいて、本実施例は電池交換制御方法、具体的には電池交換設備のロック解除方法を提供する。具体的には、ステップ６０１の前に、プリセット値に基づいてロック解除機構１０を粗位置決め位置に移動するように制御するステップを更に含んでもよい。

移動スライドレールは、水平方向に移動し、垂直方向に移動し、又は水平方向と垂直方向に同時に移動し、ロック解除機構１０を予め設定された粗位置決め位置に移動するように制御する。具体的に実施する場合、上記の電池交換設備は、電池交換ステーションに設置される。車両が電池交換ステーションに入って電池交換を行う時、対応する駐車スペースに駐車される。当該予め設定された粗位置決め位置は、対応する駐車スペースに対応している。ロック解除機構１０が予め設定された粗位置決め位置に移動すると、ロック解除機構１０と車両のバッテリーブラケットとの位置関係は推定範囲に到達する。次に、上記の視覚位置決めシステムによるバッテリーブラケットの位置決めにより、ロック解除機構１０とバッテリーブラケットにおけるロック解除部材との正確な位置決めを完了させることができる。

代わりに、ロック解除機構１０の水平方向の位置を正確に位置決めするために、ステップ６０１３は、具体的には、第一画像と第一位置に対応する第一参考画像又は第二画像と第二位置に対応する第二参考画像に基づいて水平変位量を取得することを含んでもよい。

代わりに、ロック解除機構１０の垂直方向の位置を正確に位置決めするために、ステップ６０１３は、具体的には、第一画像と第一参考画像、及び第二画像と第二参考画像に基づいて、それぞれ第一垂直変位量と第二垂直変位量を取得することを含んでもよい。

代わりに、ロック解除機構１０の角度を正確に位置決めするために、ステップ６０１３は、具体的には、第一位置の第一画像における被写界深度値と第二位置の第二画像における被写界深度値に基づいて回転角度量を取得することを含んでもよい。

一つの代わりの実施形態として、図２８及び図２９を参照するように、ステップ６０１３では、第一参考画像Ｇ１を解析することにより、第一参考画像Ｇ１における目標装置上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、位置決めの参考とし、説明の便宜上、「目標位置」と呼ぶ。第一画像Ｇ１１を解析することにより、第一画像Ｇ１１における目標装置上の第一位置Ａの対応する画素の位置を取得し、説明の便宜上、「リアルタイム位置」と呼ぶ。画像処理アルゴリズムによれば、は、目標位置及びリアルタイム位置に基づいて第一視覚センサ１１１の第一水平変位量及び第一垂直変位量を取得する。第一視覚センサ１１１を第一水平変位量及び第一垂直変位量だけ移動させることにより、第一視覚センサ１１１は第一参考画像Ｇ１と一致する画像を撮影することができる。

同様に、第二画像及び予め記憶された第二参考画像に基づいて第二水平変位量及び第二垂直変位量を取得する。第二視覚センサ１１２を第二水平変位量及び第二垂直変位量だけ移動させることにより、第二視覚センサ１１２は第二参考画像と一致する画像を撮影することができる。

一つの代わりの実施形態として、図３１を参照するように、第一視覚センサ１１１及び第二視覚センサ１１２が位置調整機構８に設置される場合、第一視覚センサ１１１は第一位置Ａに対応する位置に設置され、第二視覚センサ１１２は第二位置Ｂに対応する位置に設置され、第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間には第一プリセット距離Ｄ３を有し、第一視覚センサ１１１及び第二視覚センサ１１２との間には第二プリセット距離Ｌを有する。ステップ６０１３では、第一画像に対して画像処理を行って第一被写界深度を取得し、第一被写界深度値は第一画像における第一位置Ａの深度値Ｄ１であり、第二画像に対して画像処理を行って第二被写界深度を取得し、第二被写界深度値は第二画像における第二位置Ｂの深度値Ｄ２である。位置取得モジュール１１３が被写界深度値を取得する具体的な方法は、当業者が実現できる当技術分野で開示されたアルゴリズムを用いて実現することができ、ここではこれ以上説明しない。位置取得モジュール１１３は、二つの被写界深度値の差Ｄ＝｜Ｄ２-Ｄ１｜を取得する。位置取得モジュール１１３は、被写界深度値の差Ｄ、第一視覚センサ１１１及び第二視覚センサ１１２との間の距離Ｌ、及び第一位置Ａ及び第二位置Ｂとの間の距離Ｄ３に基づいて、三角関数の原理に従って回転角度量θを取得することができる。位置調整機構８は、回転角度量θに応じて対応する方向に回転し、バッテリーブラケット７と位置調整機構８を平行にすることができる。

本実施例では、第一画像及び第一参考画像の処理、又は第二画像及び第二参考画像の処理により、ロック解除機構の水平変位量を取得することができ、ロック解除機構の水平方向の位置決め精度を向上させることができる。

本実施例では、取得した第一画像及び第二画像を処理することにより、ロック解除機構の垂直変位量を取得することができ、ロック解除機構の垂直方向の位置決め精度を向上させることができる。

本実施例では、第一画像及び第一参考画像の処理により、ロック解除機構の第一垂直変位量を取得することができ、第二画像及び第二参考画像の処理により、ロック解除機構の第二垂直変位量を取得することができ、これにより、ロック解除機構の垂直方向の位置決め精度を向上させることができる。

本実施例では、第一被写界深度値及び第二被写界深度値の処理により、ロック解除機構の回転角度量を取得することができ、これにより、ロック解除機構の角度の位置決め精度を向上させ、更に、ロック解除機構のバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列することに有利である。

＜実施例２２＞
実施例２１に基づいて、本実施例は電池交換制御方法、具体的には電池交換設備のロック解除方法を提供する。具体的には、図３３、図３４を参照するように、ステップ６０１４では、水平駆動器は、水平変位量に応じてそれぞれスカイレールガイドホイール７０３をスカイレール７０１に沿ってＸ軸方向（即ち水平方向）に移動駆動し、グランドレールガイドホイール７０４をグランドレール７０２に沿って移動駆動し、ロック解除機構１０の水平移動を実現する。

図３３、図３４を参照するように、ステップ６０１４では、第一チェーン７０６は、第一垂直駆動器６１の駆動により第一垂直変位量に基づいて第一スプロケット６１１を垂直方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って移動駆動し、第二チェーン６２１は、第二垂直駆動器６２の駆動により第二垂直変位量に基づいて第二スプロケット６２２を垂直方向に沿って移動駆動し、電池交換作動機構８０３を垂直方向に沿って移動駆動する。

ステップ６０１３では、第一位置の第一画像における被写界深度値と第二位置の第二画像における被写界深度値に基づいて回転角度量を取得する。図３３を参照するように、ステップ６０１４では、回転駆動器８１２は、回転角度量に応じてターンテーブル８１１を駆動し、電池交換作動機構８０３を回転駆動する。

本実施例では、水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいてロック解除機構の水平方向、垂直方向又は角度方向における位置決めを調整することにより、ロック解除機構の水平、垂直又は角度における正確な位置決めを完了させることができ、多次元の位置調整によりロック解除機構の位置決め精度を更に向上させ、ロック解除機構をバッテリーブラケットにおけるロック解除部材と正確に整列させる。

＜実施例２３＞
実施例１９～２２のいずれか一つの実施例に基づいて、本実施例は電池交換制御方法、具体的には電池交換設備のロック解除方法を提供する。図３９に示すように、ステップ６０３は、具体的には、
ロック解除レバーがロック解除スリーブとインポジションとなるように嵌め合うまで、ロック解除機構１０がバッテリーブラケットに向かって移動するように制御するステップ６０３１と、
ロック解除レバーを回転駆動してロック解除部材のロック解除スリーブを回転駆動し、バッテリーパックのロックアップ部材をロック解除するステップ６０３２とを含む。

図３６は、ロック解除機構１０の具体的な構造模式図を示し、駆動機構１及びロック解除レバー２を含み、駆動機構１がロック解除レバー２を回転駆動することにより、ロックアップ部材を回転駆動してバッテリーパックのロックアップ部材をロック解除し、更にバッテリーパックをロック解除する。

本実施例では、ロック解除レバーがロック解除スリーブとインポジションとなるように嵌め合うまで、ロック解除機構がバッテリーブラケットに向かって移動するように制御することにより、後続の回転の安定性を高め、ロック解除レバーを回転駆動してロック解除部材のロック解除スリーブを自動的に回転駆動し、前記バッテリーパックのロックアップ部材をロック解除することにより、バッテリーパックのロック解除を実現するとともに、ロック解除の精度を高め、電池交換効率を更に高める。同時に、接触が発生してもロックアップ部材のロック解除を起こさず、誤操作の発生を効果的に回避し、電池交換設備の効率及び安全安定性を大幅に向上させる。

以上、本発明の具体的な実施形態を記述したが、当業者にとって、これらは例示の説明だけで、本発明の原理と実質に反しないという前提下、これらの実施形態に対して様々な変更や修正をすることができる。そのため、本発明の保護範囲は添付の請求の範囲によって限定される。

Claims

第一視覚センサ、第二視覚センサ、位置取得ユニットを含む視覚位置決めシステムであって、
前記第一視覚センサは、目標装置の第一位置の第一画像を取得するために使用され、
前記第二視覚センサは、目標装置の第二位置の第二画像を取得するために使用され、
前記位置取得ユニットは、前記第一画像及び前記第二画像に基づいて前記目標装置の位置情報を取得するために使用される、ことを特徴とする視覚位置決めシステム。
前記位置取得ユニットは、前記目標装置の位置情報及び目標装置の参考位置情報に基づいて位置調整量を取得する、ことを特徴とする請求項１に記載の視覚位置決めシステム。
前記位置調整量は水平変位量を含み、
前記位置取得ユニットは、前記第一画像及び第一参考画像に基づいて前記水平変位量を取得するか、又は前記位置取得ユニットは、前記第二画像及び第二参考画像に基づいて前記水平変位量を取得し、前記第一参考画像は、前記第一位置を含む参考画像であり、前記第二参考画像は、前記第二位置を含む参考画像である、ことを特徴とする請求項２に記載の視覚位置決めシステム。
前記位置調整量は、第一垂直変位量及び第二垂直変位量を含み、
前記位置取得ユニットは、前記第一画像及び第一参考画像に基づいて前記第一垂直変位量を取得し、前記位置取得ユニットは、前記第二画像及び第二参考画像に基づいて前記第二垂直変位量を取得し、前記第一参考画像は、前記第一位置を含む参考画像であり、前記第二参考画像は、前記第二位置を含む参考画像である、ことを特徴とする請求項２に記載の視覚位置決めシステム。
前記位置調整量は、回転角度量を含み、
前記位置取得ユニットは、第一被写界深度値及び第二被写界深度値に基づいて前記回転角度量を取得し、前記第一被写界深度値は前記第一画像における前記第一位置の被写界深度値であり、前記第二被写界深度値は前記第二画像における前記第二位置の被写界深度値である、ことを特徴とする請求項２に記載の視覚位置決めシステム。
前記第一位置及び前記第二位置との間にプリセット距離を有し、前記第一視覚センサは前記第一位置に対応する位置に設置され、前記第二視覚センサは前記第二位置に対応する位置に設置される、ことを特徴とする請求項２に記載の視覚位置決めシステム。
前記位置調整量は水平変位量を含み、
前記位置取得ユニットは、前記第一画像及び第一参考画像に基づいて前記水平変位量を取得するか、又は前記位置取得ユニットは、前記第二画像及び第二参考画像に基づいて前記水平変位量を取得し、前記第一参考画像は、前記第一位置を含む参考画像であり、前記第二参考画像は、前記第二位置を含む参考画像であり、
前記位置調整量は、第一垂直変位量及び第二垂直変位量を更に含み、
前記位置取得ユニットは、前記第一画像及び第一参考画像に基づいて前記第一垂直変位量を取得し、前記位置取得ユニットは、前記第二画像及び第二参考画像に基づいて前記第二垂直変位量を取得し、前記第一参考画像は、前記第一位置を含む参考画像であり、前記第二参考画像は、前記第二位置を含む参考画像であり、
前記位置調整量は、回転角度量を更に含み、
前記位置取得ユニットは、第一被写界深度値及び第二被写界深度値に基づいて前記回転角度量を取得し、前記第一被写界深度値は前記第一画像における前記第一位置の被写界深度値であり、前記第二被写界深度値は前記第二画像における前記第二位置の被写界深度値である、ことを特徴とする請求項２に記載の視覚位置決めシステム。
前記視覚位置決めシステムは、少なくとも二つの距離センサを更に含み、
少なくとも二つの距離センサは、それぞれ、電池交換設備と前記目標装置との間の距離を取得し、且つ少なくとも第一距離及び第二距離を取得するために使用され、
前記位置調整量は回転角度量を含み、前記位置取得ユニットは、更に少なくとも前記第一距離及び前記第二距離に基づいて前記回転角度量を取得するために使用され、
前記目標装置は、電池交換車両であり、
前記位置取得ユニットは、画像処理モジュールである、ことを特徴とする請求項２に記載の視覚位置決めシステム。
請求項１～７のいずれか一項に記載の視覚位置決めシステムを含む電池交換設備であって、前記視覚位置決めシステムは、位置決めを行うことにより、前記電池交換設備をバッテリーパックがロックアップされたバッテリーブラケットと整列させるために使用される、ことを特徴とする電池交換設備。
前記電池交換設備は、電気自動車の側面から電気自動車の車体長さ方向に沿って移動し、且つ位置決めが完了した後、前記電気自動車の側面からバッテリーを取り外し・取り付けるように設けられている、ことを特徴とする請求項９に記載の電池交換設備。
前記電池交換設備は、ロック解除機構を更に含み、前記ロック解除機構は、前記バッテリーブラケットにロックアップされたバッテリーパックをロック解除するために使用される、ことを特徴とする請求項９に記載の電池交換設備。
前記電池交換設備は、位置調整機構を更に含み、
前記位置調整機構は、前記視覚位置決めシステムによって取得された水平変位量、垂直変位量及び回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて、前記ロック解除機構と前記バッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、前記ロック解除機構の位置を調整するために使用される、ことを特徴とする請求項１１に記載の電池交換設備。
前記位置調整機構は、制御ユニット、水平移動ユニット、垂直移動ユニット及び回転ユニットを含み、前記制御ユニットは、前記視覚位置決めシステムと通信接続されることにより、前記水平変位量、前記垂直変位量及び前記回転角度量のうちの少なくとも一つに基づいて前記水平移動ユニット、前記垂直移動ユニット又は前記回転ユニットを調整位置に移動するように対応して制御する、ことを特徴とする請求項１２に記載の電池交換設備。
前記垂直変位量は、第一垂直変位量及び第二垂直変位量を含み、
前記垂直移動ユニットは、第一昇降機構、第二昇降機構を含み、
前記第一昇降機構は、前記第一垂直変位量に基づいて昇降するために使用され、前記第二昇降機構は、前記第二垂直変位量に基づいて昇降するために使用される、ことを特徴とする請求項１３に記載の電池交換設備。
前記垂直変位量は、第一垂直変位量及び第二垂直変位量を含み、
前記垂直移動ユニットは、第一垂直駆動器、第二垂直駆動器、第一昇降機構、第二昇降機構及び電池交換作動機構を含み、前記第一垂直駆動器は前記第一昇降機構に接続され、前記第二垂直駆動器は前記第二昇降機構に接続され、前記第一昇降機構、前記第二昇降機構は前記電池交換作動機構の両端にそれぞれ接続されて前記電池交換作動機構の両端の昇降移動を駆動させ、
前記第一垂直駆動器は、前記第一垂直変位量に基づいて前記第一昇降機構を駆動するために使用され、前記第二垂直駆動器は、前記第二垂直変位量に基づいて前記第二昇降機構を駆動するために使用される、ことを特徴とする請求項１３に記載の電池交換設備。
前記回転ユニットは、ターンテーブル及び回転駆動器を含み、前記ターンテーブルは、前記電池交換作動機構の底部にスリーブのように配置され、前記回転駆動器は前記ターンテーブルに接続され、前記回転角度量に基づいて前記ターンテーブルを駆動して前記電池交換作動機構を回転駆動するために使用される、ことを特徴とする請求項１５に記載の電池交換設備。
前記水平移動ユニットは、レール、ガイドホイール及び水平駆動器を含み、前記水平駆動器は、前記水平変位量に基づいて前記ガイドホイールを駆動して前記レールに沿って移動するために使用される、ことを特徴とする請求項１３に記載の電池交換設備。
前記ロック解除機構は、駆動機構及びロック解除レバーを含み、前記ロック解除レバーは、前記バッテリーブラケットにおけるロック解除部材を回転駆動して前記バッテリーパックをロック解除するために使用され、
前記駆動機構は、前記ロック解除レバーを回転駆動して前記ロック解除部材を回転駆動するために使用される、ことを特徴とする請求項１１に記載の電池交換設備。
前記ロック解除機構は、弾性部材を更に含み、前記弾性部材の両端がそれぞれ前記駆動機構と前記ロック解除レバーに接続され、且つ前記弾性部材が前記ロック解除レバーに対応する径方向で変位し、前記駆動機構は前記弾性部材を介して前記ロック解除レバーを前記ロック解除レバーの軸線に沿って回転駆動する、ことを特徴とする請求項１８に記載の電池交換設備。
前記ロック解除レバーは挿入端を含み、前記挿入端の外面は少なくとも一つの当接面を有し、前記バッテリーブラケットにはロック解除スリーブが設けられ、前記ロック解除スリーブは前記ロック解除部材に接続され、前記挿入端は前記ロック解除スリーブに挿入するために使用され、且つ前記当接面は前記ロック解除スリーブの内壁面と一致することにより、前記ロック解除スリーブを回転駆動してロック解除を実現する、ことを特徴とする請求項１８に記載の電池交換設備。
前記電池交換設備は、調整制御モジュールを更に含み、前記調整制御モジュールは、前記ロック解除機構と前記バッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、前記位置調整量に基づいて前記位置調整機構を制御して前記ロック解除機構の位置を調整するために使用される、ことを特徴とする請求項１２に記載の電池交換設備。
バッテリーブラケットの位置情報を取得するステップと、
前記位置情報及び対応する参考位置情報に基づいて位置調整量を取得するステップと、
ロック解除機構が前記バッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するまで、位置調整量に基づいて前記ロック解除機構の位置を調整するステップとを含む、ことを特徴とする電池交換制御方法。
前記バッテリーブラケットの位置情報を取得するステップは、
前記バッテリーブラケットの第一位置の第一画像を取得することと、
前記バッテリーブラケットの第二位置の第二画像を取得することと、
前記第一画像及び前記第二画像に基づいて前記バッテリーブラケットの位置情報を取得することとを含む、ことを特徴とする請求項２２に記載の電池交換制御方法。
前記位置情報及び対応する参考位置情報に基づいて位置調整量を取得するステップは、
前記第一画像と前記第一位置に対応する第一参考画像又は第二画像と前記第二位置に対応する第二参考画像に基づいて水平変位量を取得すること、又は
前記第一画像と前記第一参考画像、及び前記第二画像と前記第二参考画像に基づいて、それぞれ第一垂直変位量と第二垂直変位量を取得すること、又は
前記第一位置の前記第一画像における被写界深度値と前記第二位置の前記第二画像における被写界深度値に基づいて回転角度量を取得することを含む、ことを特徴とする請求項２３に記載の電池交換制御方法。
前記ロック解除機構が前記バッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するまで、位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整するステップは、
前記水平変位量、前記垂直変位量、又は前記回転角度量に基づいて、前記ロック解除機構と前記バッテリーブラケットにおけるロック解除部材との位置決めが完了するまで、前記ロック解除機構の位置を調整することを含む、ことを特徴とする請求項２４に記載の電池交換制御方法。
前記バッテリーブラケットの位置情報を取得するステップの前に、
プリセット値に基づいて前記ロック解除機構を粗位置決め位置に移動するように制御するステップを更に含む、ことを特徴とする請求項２２に記載の電池交換制御方法。
前記ロック解除機構が前記バッテリーブラケットにおけるロック解除部材と整列するまで、位置調整量に基づいてロック解除機構の位置を調整するステップの後に、
前記ロック解除機構が前記ロック解除部材とインポジションとなるように嵌め合うまで、前記ロック解除機構を伸ばし、且つロック解除を行うステップを更に含む、ことを特徴とする請求項２２に記載の電池交換制御方法。
前記ロック解除機構が前記ロック解除部材とインポジションとなるように嵌め合うまで、前記ロック解除機構を伸ばし、且つロック解除を行うステップは、
前記ロック解除機構が前記ロック解除部材とインポジションとなるように嵌め合うまで、電池交換車両の側面から前記電池交換車両に向かって前記ロック解除機構を伸ばし、且つロック解除を行うことを含む、ことを特徴とする請求項２７に記載の電池交換制御方法。
前記ロック解除機構が前記ロック解除部材とインポジションとなるように嵌め合うまで、前記ロック解除機構を伸ばし、且つロック解除を行うステップは、
ロック解除レバーがロック解除スリーブとインポジションとなるように嵌め合うまで、前記ロック解除機構がバッテリーブラケットに向かって移動するように制御すること、
前記ロック解除レバーを回転駆動して前記ロック解除部材のロック解除スリーブを回転駆動することにより、バッテリーパックのロックアップ部材をロック解除することを含む、ことを特徴とする請求項２７に記載の電池交換制御方法。