KR20240005877A - 전기 자동차의 소켓의 위치와 방향을 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

전기 자동차의 소켓의 위치와 방향을 결정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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되르젠 칸터 반
데어 베이드 요하네스 오스텐 반
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록시스 비.브이.
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Abstract

전기 자동차 소켓의 위치와 방향을 결정하기 위한 방법 및 장치로서, 소켓은 하나의 고유한 플러그인 방향과 하나의 고유한 플러그인 방향으로 하나의 고유한 플러그인 위치에 충전 커넥터를 연결하도록 구성되었습니다. 광학적 중력점을 갖는 전면 및/또는 기준 마커; 전기 자동차의 충전 위치를 2D 카메라에 제공하는 단계; 상기 2D 카메라는 뷰 라인을 포함하는 카메라 뷰를 가지며, 각각은 상기 중앙 뷰 라인 주위의 최대 각도 편차 내에서 카메라 핀홀에서 발생하는 중심 뷰 라인 주위로 연장되며, 상기 중앙 뷰에 수직인 초점 평면의 2D 이미지를 제공하도록 구성된다. 전기 자동차의 충전 커넥터를 꽂기 위한 소켓을 상기 카메라 뷰 내에 가져오고, 소켓 위의 광학 중력점을 통과하는 뷰 라인을 시선으로 정의하고, 카메라로 소켓을 바라보고 2D 이미지를 획득하는 단계를 포함한다. , 카메라 핀홀에 대한 소켓의 위치 및/또는 방향을 얻기 위한 3D 포즈 추정 알고리즘으로 2D 이미지를 분석하며, 여기서 차량과 카메라는 시선이 카메라 핀홀과 각도를 이루도록 상호 위치된다. 플러그인 방향.

Description

전기 자동차의 소켓의 위치와 방향을 결정하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 전기 자동차의 소켓의 위치와 방향을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 충전 커넥터를 차량의 소켓에 자동으로 연결하기 위한 목적으로, 자동화된 방식으로 이를 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
전기 자동차의 충전과 관련된 모든 처리를 자동화하려는 꾸준한 목표가 있다. 무선 충전 시스템에 대한 다양한 시도들이 있었지만, 기술적 단순성과 에너지 효율성 때문에 전도성 충전이 여전히 선호되고 있다. 그러나, 충전기 커넥터를 차량 소켓에 연결하는 것은 여전히 번거로운 작업으로 간주될 수 있다. 특히 대형 차량 소유자의 경우, 차량의 물리적 연결이 자동으로 행해지는 경우가 유리한 것으로 간주될 수 있다.
이러한 물리적 연결을 행함에 있어서의 어려운 점은, 플러그를 꽂기 전에 소켓에 커넥터를 정확하게 위치시키는 것이다. 이는 몇 밀리미터보다 작은 범위의 정확도로 수행되어야 하고, 이는 정확도가 차량에 커넥터를 연결하기 위해 장치에 의해 충족되고, 또한 현재 몇 센티미터의 정확도로 자동으로 위치설정될 수 없는 자동차에서는 불가능하다는 것을 의미한다.
합리적인 속도로 차량을 연결하려면, 안전한 조건 하에서 또한 차량에 대한 충격이 없이, 충전기의 위치설정이 최대한 빨라야 한다. 이를 위해 소켓 위치와 방향의 상세히 결정을 필요로 한다. 6DOF(6 자유도)에서 위치와 방향을 결정하는 것은 일반적으로 여러 대의 카메라 또는 3D 보기 기술을 사용하여 수행된다. 그러나, 일반적으로 공간이 넓고 항상 경제적으로 실현 가능한 것은 아니다.
단일 2D 카메라를 사용하는 솔루션도 있다. 그러나, 소켓의 위치와 방향이 항상 필요한 정확도로 결정되도록 하는 것은 여전히 어려운 일이다.
2019년 12월 6일자 IEEE Proceedings의 2958~2963 페이지에 게재된 "단안 비전 및 힘 인식에 기초한 전기 자동차용 로봇 충전 방식"이라는 논문에서는 카메라 및 커넥터가 로봇의 엔드 이펙터에 견고하게 연결된 시스템을 개시한다. 이는, 카메라 이미지로부터의 포즈 추정에 기초하여, '접근 위치'를 향한 커넥터의 L자형 동작을 언급한다. 이는 카메라가 이미지를 기록하기 위해 소켓에 대한 위치(상기 논문에서는 이를 시작 위치라고 함)를 설정해야 함을 의미하지만, 이는 상대 위치가 무엇인지는 언급하지 않으며, 이미지를 기록하기 전에 소켓 위치나 방향에 대한 사전 지식을 사용하면서 카메라 또는 소켓의 위치설정에 대한 언급도 없다. 이는 이미지를 분석한 후, 커넥터를 소켓과 정렬시킨다.
따라서, 본 발명과 달리 이 논문에서는 소켓에 대한 카메라의 위치 지정(또는 그 반대)을 명시적으로 언급하지 않으며, 또한 특히 카메라를 이동시키지 않고, 소켓에 대해 카메라를 정렬하거나 의도적으로 오정렬시키지 않으며, 이미지 분석과 같이 이전에 얻은 정보에 기초하는 것도 언급하지 않는다.
US 2021 086643은, 인식될 기준 특징부의 평면을 통한 직교 축과 플러그인 방향이 정렬될 필요가 없는 시스템을 개시한다. 또한, 이는 2D 이미지를 얻을 때 카메라가 소켓을 볼 필요를 없도록 한다.
본 발명의 목적은, 종래 기술의 단점을 제거 및/또는 종래 기술에 대한 유용한 대안을 제공하는 것이다.
이에 본 발명은 전기 자동차의 소켓의 위치와 방향을 결정하기 위한 방법을 제안하고, 상기 소켓은 하나의 고유한 플러그인 방향을 갖는 하나의 고유한 플러그인 위치 및 하나의 고유한 플러그인 방향에서 충전 커넥터를 연결하도록 구성되고, 상기 소켓은 광학적 중력점을 갖는 전면을 가지며, 상기 방법은,
- 전기차에 대한 충전 위치를 볼 수 있는 2D 카메라를 제공하는 단계로서, 상기 2D 카메라는,
o 뷰 라인을 포함하는 카메라 뷰를 갖고, 각각 중앙 뷰 라인 주위의 최대 각도 편차 내에서 카메라 핀홀로부터 비롯되는 중앙 뷰 라인 주위로 연장되고,
o 2D 이미지를 제공하도록 구성되는, 단계;
- 전기 자동차의 충전 커넥터를 꽂기 위한 소켓을 상기 카메라 시야 내에 가져오는 단계;
- 소켓의 광학 중력점을 통과하는 뷰 라인을 시선으로서 규정하는 단계;
- 카메라로 소켓을 보고 2D 이미지를 얻는 단계; 및
- 카메라 핀홀에 대한 소켓의 위치 및/또는 방향을 얻기 위해 3D 포즈 추정 알고리즘으로 2D 이미지를 분석하는 단계를 포함하고,
2D 이미지를 획득하기 전에 시선이 플러그인 방향과 각도를 이루도록 차량과 카메라가 의도적으로 상호 위치되고, 2D 이미지를 획득하는 동안 상기 각도가 유지된다.
본 발명에 따른 방법은, 시선이 플러그인 방향과 공지 및/또는 미리 결정된 각도 하에 있도록 차량과 카메라를 위치시키는 단계를 포함할 수 있다.
3D 포즈 추정 알고리즘은, 기준 마커의 인식된 기준 특징이 주어지면, 목적적 또는 목적성 기준 마커를 검출하기 위한 특징 인식 알고리즘과, 포즈를 추정하는 알고리즘의 조합을 포함할 수 있다. 이에 대한 설명은 참고로 통합된 네덜란드 특허 출원 NL2030458에도 개시되어 있다.
특징 인식 알고리즘은 예를 들어 컨벌루션 신경망 알고리즘 또는 "YOLO(You Only Look Once)" 모델에 기초한 알고리즘일 수 있다.
포즈 추정 알고리즘은 예를 들어, (SolvePnP와 같은) 퍼스펙티브-n-포인트(PnP) 알고리즘 또는 랜덤 샘플 컨센서스(ransac) 알고리즘일 수 있다.
일반적으로, 기준 마커는 형상, 대비, 색상 등으로 인식할 수 있는 하나 이상의 기준 특징들로 구성된다. 적절한 양태는 일반적으로, 선, 곡선 또는 코너 또는 기타 복잡한 시각적 특징들을 구성할 수 있는 경사도 또는 급격한 전환(에지)들이다.
목적성(perposeful) 기준 마커는 예를 들어, QR 코드, April 태그 등이거나, 그의 주요 목적으로서 인식되는 기하학적 특징일 수 있다.
이러한 맥락에서, 목적적(perposive) 기준 마커는 예를 들어, 기록물들에서 볼 수 있는, IEC 62196과 같은 국제 표준 또는 디자인 사양에서 정의된 문서화된 기하학적 구조를 갖는 충전 소켓의 특징들을 포함할 수 있는 소켓의 연결 기능이거나 그 일부를 형성할 수 있다. 연결 기능은 커넥터를 전기적 및/또는 기계적 및/또는 물리적으로 결합하기 위한 소켓 부품들로 형성되거나 이를 포함할 수 있다. 전기 절연 부품도 포함될 수 있다. 일반적으로 커넥터를 수용하는 (반대) 형상은 연결 기능뿐만 아니라 도전성 핀 및 비도전성 몸체로도 볼 수 있다.
소켓의 자세를 추정하기 위해 2D 카메라를 사용하고, 기록된 이미지에서 소켓의 전면이 시선에 직교하는 적어도 하나의 축에 대한 각도를 효과적으로 갖도록 카메라와 소켓을 의도적으로 위치시키는 경우, 해당 축에 대한 각도의 추정이 향상된다.
이를 의도적으로 수행한다는 것은, 소켓의 위치 및/또는 방향의 사전 지식에 기초하여, 시선이 플러그-인 방향과 각도를 이루도록 전기 자동차의 충전 커넥터를 꽂기 위한 소켓을 상기 카메라 뷰 내로의 목적성으로 가져오는 것을 의미한다. 이사전 지식은, 카메라 이외의 다른 센서(예컨대, 거리 센서)로부터, 또는 차량 및 인프라 설계(예컨대, 선, 블록, 레일 등에 의해, 카메라에 대해 특정 차량의 특정 주차 위치 및 방향을 강제하는 경우)에 의한 이전 기록, 데이터일 수 있다.
실제로, 특히 대부분 그의 표면과 접촉하는 평면인 소켓은, 그에 따라 획득된 이미지에서, 시선에 직교하는 적어도 하나의 축을 중심으로 회전되는 것이 바람직하다. 시선 주위의 회전만으로는 바람직하지 않다. 대안적 전면 또는 대안적 기준 마커를 사용하는 것도 가능하다. 특히, 일반 기준 마커(소켓 자체 포함)를 사용하는 경우, 전면은 기준 마커의 특징이 2D 이미지에서 가장 잘 보이는 평면으로 정의된다. 즉. 평평한 표면에 있는 2D 기준 마커의 경우, 전면은 해당 표면과 평행하거나 일치하는 평면이다.
특히, 소켓을 기준 표시로 사용하는 경우, 전면에 직교하는 축은 기본적으로 플러그인 방향과 평행하다.
즉, 본 발명에 따르면, 전면의 2차원 영상을 촬영할 때, 카메라로부터 광학 중력점까지의 시선은 전면에 직교하는 축에 대해 각도를 갖게 된다.
어떤 경우든, 전면에 직교하는 축은 기본적으로 플러그인 방향과 평행해야 한다. 이는 이들 두 축들 사이의 각도가 바람직하게는 15도 미만, 더 바람직하게는 7도 미만, 가장 바람직하게는 5도 미만이어야 함을 의미한다. 이들 축을 기본적으로 평행하게 유지하는 것이, 소켓이 차량의 측면 본체(또는 전면 또는 후면)에 위치될 때 이 방법의 적용을 위해 바람직하다.
본 발명에 따른 방법을 적용할 때, 위치의 대략적인 추정이 미리 이루어질 수 있고, 및/또는 예를 들어 카메라를 이동시킴으로써 소켓을 카메라 뷰로 가져오는 수단이 있는 것으로 가정할 수 있다. 상기 중앙 뷰 라인 주위의 최대 각도 편차는 일정한 각도일 필요는 없다는 점에 유의해야 한다. 결과적으로 각도의 전체 "번들"은 원뿔 형상을 가질 필요가 없다. 이는 단면이 타원형 또는 직사각형일 수도 있다.
실제로 광학 중력점은 무작위로 선택될 수 있지만, 논리적 선택은, 인식될 특징의 컨벡스 헐 내에, 예를 들어, CCS-2 소켓의 경우, 소켓 전면에 있는, 두 개의 DC 접촉기들 사이의 중앙 지점 또는 AC 커넥터의 중앙(데이터) 핀에 소켓과 같은, 소켓의 핀들의 컨벡스 헐 내에 있을 수 있다. 선택은 인식에 사용되는 특징들의 유형에 따라 달라진다. 특히, 광학적 중력점은, 인식될 특징들의 컨벡스 헐의 중심, 특히 소켓의 핀들의 컨벡스 헐의 중심이다.
전술한 바와 같이 소켓 상의 광학적 중력점의 선택은, 특히 소켓의 적어도 일부 또는 소켓의 컨벡스 헐 내의 일 지점에 의해 형성되는 적어도 하나의 목적적 또는 목적성 기준 마커 및/또는 소프트웨어에 의해 상대적으로 쉽게 인식하기 위한 QR 코드 또는 임의의 다른 수단과 같은 목적성 바커에 기초하여 결정될 수 있으며, 여기서 목적성 마커는 기본적으로 전면에 평행한 평면에 위치된다. 이 마커는 특히 이러한 목적으로 소켓에 적용될 수 있지만, 예를 들어 특정 패턴의 핀이나 홀 및 서로 알려진 거리에 의해 소켓에 고유하게 존재할 수도 있다. 광학 중력점은 인식될 특징들의 컨벡스 헐의 중심일 수 있다.
시선이 플러그인 방향과 각도를 이루도록 카메라 뷰 내에서 충전기 커넥터용 소켓으로 차량을 위치시키는 단계는, 차량을 가능한 한 정확하게 미리 결정된 위치에 위치시킴으로써 수행될 수 있다. 이는 알려진 차량들, 특히 버스나 택시와 같은 차량에 가장 유용하며, 또는 접근하는 차량에 기초하여 안내가 적응되는 경우에 가장 유용하다. 이를 가능하게 하기 위해, 인프라에는, 충전 커넥터 및/또는 상기 충전 커넥터 부근에 위치된 2D 카메라에 대해 EV가 의도된 위치 및 의도된 방향에 주차되거나 스스로 주차할 수 있도록 안내 기능이 포함될 수 있다. 이러한 충전 커넥터는 특정 영역 내에서 자동으로 이동할 수 있다.
대안적으로, 시선이 플러그인 방향과 각도를 이루도록 상기 카메라 뷰 내에서 충전기 커넥터용 소켓으로 차량을 위치시키는 단계는, 차량의 추정된 위치 및/또는 방향에 기초하여 차량을 이동시킴으로써 행해질 수 있다. 예를 들어, 차량 이동은 제1 추정 위치에 기초하여, 이동하라는 차량 명령을 전송함으로써 수행될 수 있다. 이 제1 추정은 위에서 설명한 것과 유사한 수단으로 이루어질 수 있지만 소켓과 인프라의 기준점 사이의 거리 센서와 같은 다른 검출 수단으로부터 발생할 수도 있다. 본 발명에 따른 방법은, 차량 스스로 이동하라는 명령을 차량에 보내는 단계를 포함할 수 있다. 이는 차량이 (무선) 통신용으로 구성되어 있고 이 피드백에 자율적으로 응답하거나 원격으로 제어할 수 있는 경우에 가능하다. 대안적으로, 차량 운전자에게 명령이 제공될 수도 있다.
그러나, 바람직한 실시예에서, 카메라는 차량의 알려진 또는 추정된 위치 및/또는 방향에 기초하여 이동된다. 이 실시예에서, 차량은 충전기와 충전 커넥터를 차량의 소켓으로 이동시켜 꽂기 위한 수단을 포함하는 주차 충전 인프라 근처에 주차될 수 있다.
카메라 뷰 내에 전기 자동차의 충전 커넥터에 소켓을 꽂도록 하기 위해, 전기 자동차는 소켓이 보이도록 주차되거나, 카메라를 움직여 소켓이 보이도록 주차된다. 선택적으로, 소켓의 위치 및/또는 방향을 대략적으로 추정하기 위해 또는 소켓과 인프라의 기준점 사이의 거리 센서와 같은 다른 검출 수단을 사용하여, 사진이 찍힌다. 다음 단계에서, 보다 정확한 새로운 추정값을 얻기 위해, 시선이 플러그인 방향과 각도를 이루도록, 이 대략적인 추정값에 기초하여 카메라를 움직인다.
실제 구현을 최소한으로 복잡하게 유지하기 위해, 효과적인 이동은 바람직하게는 평행이동(translation)일 수 있다. 일반적으로, 직선을 따라 카메라를 평행이동시키면, 플러그인 방향에 대해 시선을 회전시키는 효과가 있어, 순전히 시선을 따라 평행이동하는 것을 제외하고, 뷰와 획득된 2D 이미지가 변경된다. 회전과 평행이동을 조합하여 원하는 효과를 얻을 수 있는 구성된 합성 움직임도 선택적이다. 그러나, 순수 회전만으로는 원하는 효과를 얻을 수 없으며, 이는, 중앙 뷰에 대한 시선은 변경되지만, 시선과 플러그인 방향 사이의 각도는 변경되지 않기 때문이다.
정확도를 높이기 위해, 각도는, 바람직하게는 5도 내지 60도, 보다 바람직하게는 7도 내지 45도, 가장 바람직하게는 약 15도이다. 0°각도 부근의 각도의 미세한 변화는 알아차리기 어렵기 때문에, 0°부근의 각도 추정은 노이즈에 민감하다. 그러나, 90°각도에서는 소켓 전면이 시선과 정렬되므로, 2D 이미지에서는 더 이상 보이지 않게 된다. 또한, 각도가 클수록, 2D 카메라 뷰의 픽셀 기준으로 소켓이 작아진다. 즉, 각도를 증가시키면, 전면 표면의 가시성이 감소한다. 즉. 2D 기록에서는, 90도에 가까워지면 표면이 선으로 줄어든다. 그러나, 90도 각도에서는, 표면의 가시적 폭의 기울기가 가장 크므로, 자세(포즈) 추정 알고리즘이 가장 민감하게 된다. 언급된 각도를 실험적으로 결정된 최적으로 제공되는 트레이드 오프가 발생한다.
상기 각도는 2D 기록에서 인식할 수 있는 특징들의 가시성(또는 크기)과 소켓 방향을 결정할 때의 감도 사이의 균형유지(트레이드 오프)에서 최적점을 형성하기 위해 실험적으로 결정된다.
평행이동을 통해 각도를 구하는 예로서, 5도의 차이는 플러그인 방향에서 55cm가 조금 넘는 위치에 카메라가 배치된 플러그인 방향에 직교하는 약 5cm 평행이동에 해당한다. 이는 대략 CCS 소켓의 폭 또는 그 높이의 절반이다.
충전 커넥터를 연결하기 위한 소켓의 위치 및 방향의 결정은 바람직하게는 단일 이미지에 기초할 수 있다. 이는 위치와 방향을 계산하기 위해 단일 이미지가 사용되는 것을 의미한다. 그러나, 차량이나 카메라 위치를 변경하지 않고 여러 개의 2D 사진이 촬영될 수 있고, 각 2D 이미지가 소켓 위치 및 방향을 결정하기 위해 사용될 수 있으며, 그 후 평균 방향 및 위치가 결정될 수 있다. 이는 상황에 따라 보다 좋은 위치와 방향이 결정될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 방법은, 출력 오류를 평균화하기 위해 동일한 상호 위치 및 방향에서 소켓과 카메라를 사용하여 2D 이미지를 반복적으로 획득하거나 또는 출력 오류를 평균화하기 위해 소켓 위치를 반복적으로 추정하거나 또는 2D 이미지를 획득하는 적어도 하나의 단계를 더 포함할 수 있으며, 이때 보다 정확하게 결정된 위치 및/또는 방향을 얻기 위해, 확대되거나 광학적으로 또는 물리적으로 확대된 뷰를 제공한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명에 따른 방법은, 소켓과 카메라가 상호 위치 및 방향을 변경하면서, 2D 이미지를 사용하여 소켓의 위치 및/또는 방향 결정을 반복하는 것을 포함할 수 있으며, 이때 차량 또는 카메라는 이미지를 촬영하는 사이에 이동된다.
달리 말하면, 시선이 플러그인 방향과 각도를 이루도록 전기 자동차의 충전 커넥터를 꽂기 위한 소켓을 상기 카메라 시야 내에 가져오는 단계는, 추정된 위치 및/또는 소켓의 방향에 기초하여 카메라를 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 방법은, 서로 다른 상호 위치들에 있는 소켓과 카메라 모두에 의해 촬영된 다중 2D 이미지에 기초하여 소켓 위치와 방향을 반복적으로 결정하는 단계를 더 포함하며, 특히 하나의 2D 이미지에 대한 카메라 위치와 방향은 이전 2D 이미지로부터 유도된 정보에 기초하여 변경된다. 커넥터를 소켓에 꽂으면, 카메라가 커넥터에 결합되거나 또는 동시에 이동될 수 있다.
2D 카메라와 소켓 사이의 거리는, 일 실시예에서, 전술한 바와 같이 반복 동안 또는 일반적으로 커넥터에 연결하는 동안 감소될 수 있다. 소켓에 접근시킴으로써, 소켓의 위치 및/또는 방향을 보다 정확하게 결정할 수 있다.
특히 그늘에 있거나 밤에, 소켓을 조명함으로써 소켓의 위치 및/또는 방향 결정이 향상될 수 있다.
2D 이미지는 추가 실시예에서 충돌 없이 커넥터를 연결하기 위해 소켓 주변 영역의 충돌 모니터링에 사용될 수 있다. 충돌은 예를 들어, 옆에 힌지가 형성되어 있거나 다른 물체 또는 자동차 부품이 소켓의 부근에 있을 때, 소켓 덮개에 의해 발생할 수 있다..
본 발명에 따른 방법은 거리 센서에 의해, 카메라 또는 소켓과 같이, 소켓과 기준점 사이의 거리를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 센서에서 얻은 정보는 소켓의 위치와 방향을 보다 정확하고 빠르게 결정하는 데 도움이 된다.
본 발명은 또한, 전기 자동차 충전용 커넥터를 소켓에 연결하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는, 전기 자동차에 대한 충전 위치를 볼 수 있도록 위치된 적어도 하나의 2D 카메라 2D 카메라로서, 상기 2D 카메라는, 뷰 라인을 포함하는 카메라 뷰를 갖고, 각각, 중앙 뷰 라인 주위의 최대 각도 편차 내에서 카메라 핀홀로부터 비롯되는 중앙 뷰 라인 주위로 연장되고, 특히 상기 중심 시점 라인에 수직인 평면에 초점을 맞춘, 2D 이미지를 제공하도록 구성된, 적어도 하나의 2D 카메라 2D 카메라; 및 처리 수단;을 포함하고, 상기 처리 수단은, 충전기 커넥터용 소켓을 갖는 차량이 카메라 뷰 내에 위치되는 경우 소켓에 광학 중력점을 통해 들어오는 뷰 라인인 시선을 규정하고. 위치된 소켓을 카메라로 보고 2D 이미지를 얻고, 카메라 핀홀에 대한 소켓의 위치 및/또는 방향을 얻기 위해 3D 포즈 추정 알고리즘으로 2D 이미지를 분석하도록 구성되며, 상기 처리 수단은, 시선이 플러그인 방향과 각도를 이루도록 차량과 카메라가 의도적으로 상호 위치되는지 여부를 결정하도록 구성된다.
본 발명에 따른 장치는, 카메라 뷰 내에 전기 차량의 충전기 커넥터에 소켓을 연결하기 위한 수단을 더 포함한다. 이는, 주차 장소의 표시, 물리적 정지 장치, 블록, 차량의 이동을 위한 노치 또는 유사한 제한 장치, 주차 지시를 제공하기 위해 차량과 직접 통신하는 통신 수단, 또는 차량의 운전자와의 통신을 위한 통신 수단과 같이, 카메라 뷰 내에 전기 자동차의 충전 커넥터를 꽂기 위한 소켓을 가져오기 위한 수단을 포함한다.
상기 카메라 뷰 내에 충전 커넥터를 연결하기 위해 차량의 소켓을 위치시키기 위한 수단은 카메라를 이동시키는 수단을 포함한다. 상기 장치는 충전 커넥터 및 상기 커넥터를 위치시키기 위한 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 카메라는 상기 커넥터를 위치시키기 위한 수단에 기계적으로 결합되고, 특히 자동차의 주행 방향으로, 커넥터에 대해 변위 가능하다. 대안적으로, 상기 카메라는 충전 위치에 대해 견고하게 배치되고, 및/또는 상기 처리 수단은 차량에 주행 또는 위치 지정 명령을 전송하기 위한 통신 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 장치는, 소켓을 조명하기 위한 광원 또는 스폿과 같은 조명 수단을 포함한다. 대안적으로, 상기 자동차는, 그의 소켓을 조명하기 위한 빛을 포함할 수 있다. 상기 장치는, 충돌 없이 커넥터를 연결하기 위해, 소켓 주변 영역의 충돌 모니터링을 위해 2D 이미지를 사용하도록 구성될 수 있다. 충돌은 예컨대 소켓의 덮개, 또는 차량의 기타 돌출 부분 또는 차량 주변 영역에서 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는, 카메라 또는 커넥터와 같이, 소켓과 기준점 사이의 거리를 결정하기 위한 거리 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 이제 다음의 도면을 참조하여 보다 상세히 설명된다:
도 1a, b는, 충전 커넥터용 소켓의 두 도면들을 도시한다.
도 2a, b, c는, 본 발명에 따른 것이 아닌, 소켓과 카메라의 상호 방향을 개략적으로 도시한다.
도 3a, b, c는, 본 발명에 따른 소켓과 카메라의 상호 방향을 개략적으로 도시한다.
도 4a, b, c는, 본 발명에 따른 방법의 단계를 개략적으로 도시한다.
도 1a는 충전 커넥터를 수용하기 위한 차량 소켓(1)의 정면도를 도시한다. 차량 소켓은, 카메라 이미지에서 인식될 수 있는 기하학적 구조 및 특징을 가지고 있다. 카메라에 의해 획득되는 실제 이미지는 카메라에 대한 소켓의 위치와 방향에 따라 달라진다. 도 1a에는, DC 충전을 위한 두 커넥터 홀들 사이의 거리(A)는 물론, DC 충전을 위한 커넥터 홀들 중 하나와 AC 충전을 위한 커넥터 홀들 중 하나 사이의 거리(B)도 표시되어 있다. 또한, AC 충전용 홀과 데이터 연결용 홀의 두 가상 교차선들 사이의 각도(α')는 물론, 동일한 소켓에 대한 플러그인 방향(P)(도면에서 직선)와 회전축(C)도 표시되고, 그에 대해 도 1b에 동일한 소켓(1)이 각도에 걸쳐 회전된 것으로 도시된다.
도 1b는, 도 1a에 대해 회전되지 않고 동일한 위치에 있는 핀홀을 갖는 카메라에서 본, 회전축 C를 기준으로 각도에 따라 회전되는, 동일한 소켓(1)을 도시한다. 도 1b에는, DC 충전을 위한 두 커넥터 홀들 사이의 거리 A', 및 DC 충전을 위한 커넥터 홀들 중 하나와 AC 충전을 위한 커넥터 홀들 중 하나 사이의 거리 B'가 표시되어 있다. 또한, AC 충전용 홀들과 데이터 접속용 홀들로부터 두 가상 교차선들 사이의 각도(α'), 및 (도면에 대한 각도를 갖는) 플러그인 방향(P) 및 회전축 (C)이 표시된다. 카메라에서 보면, 거리 A'는 거리 A보다 훨씬 작고, 거리 B'는 B보다 아주 약간 작다(왜냐 하면, 회전의 결과로서 거리 B가 표시되는 커넥터 홀들은 카메라에서 조금 더 멀어지고 각도 α'가 더 커지기 때문이다). 공지된 충전기 소켓의 치수가 주어지면, 3D 자세 추정 알고리즘을 사용하여 카메라 핀홀에 대해 소켓의 위치 및/또는 방향을 결정할 수 있다. .
도 1a 및 b에서, 예를 들어 십자형 X의 중심 또는 화살표 A와 축 C의 교차점이 광학 중력점으로 선택될 수 있다.
도 2a-c는 각각 뷰 라인들을 포함하는 카메라 뷰(21)를 갖는 2D 카메라(20)를 도시하며, 각각은, 중앙 뷰 라인에 수직인 초점면의 2D 이미지를 제공하도록 구성되는, 중앙 뷰 라인(26) 주위의 최대 각도 베타 편차 내에서 카메라 핀홀(27)로부터 시작되는 중앙 뷰 라인(26) 주위로 연장된다. 상기 중앙 뷰 라인(26)과 카메라 핀홀(27)로부터 소켓의 광학 중력점(28)까지의 시선 사이의 카메라 각도(감마)는 모든 상황에서 다르지만, 시선(22)은 항상 충전 커넥터를 소켓에 연결하기 위한 플러그 인 방향(24)과 평행하다.
도 3a-c는 유사한 상황을 도시하지만, 이제는 시선(26)과 방향(24)의 플러그인 방향 사이에서 각도 델타가 얻어지는 방향을 나타낸다. 이 상황은 도 1b와 유사하며 3D 포즈 추정 알고리즘으로 소켓 위치와 방향을 결정할 수 있도록 한다.
도 4a-c는, 전기 자동차(31)의 소켓(30)의 위치 및 방향을 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법의 후속 단계들을 도시하며, 소켓(31)은, 하나의 고유한 플러그인 방향을 갖는 하나의 고유한 플러그인 위치(33)와 하나의 고유한 플러그인 방향(34) 및 광학 중력점(35)을 갖는 전면에서 충전 커넥터(32)를 플러그인하도록 구성된다. 2D 카메라(36)에는 전기 자동차(31)의 충전 위치(L)에 대한 뷰가 제공된다. 2D 카메라는 뷰 라인들을 포함하는 카메라 뷰를 가지며, 뷰 라인들의 각각은, 중앙 뷰 라인에 수직인 평면에 초점을 맞춘 2D 이미지를 제공하도록 구성된, 중앙 뷰 라인 주위의 최대 각도 편차 내에서 카메라 핀홀로부터 비롯되는 상기 중앙 뷰 라인 주위로 연장된다(또한, 도 4a-c에 도시된 상황에 대해 적용가능한 용어 정의를 위해 도 2a, b, c 및 3a, b, c 참조). 차량(31)을 방향(37)으로 이동시킴으로써, 소켓(30)은 상기 카메라 시야 내에 있게 된다. 다음 단계로서, 카메라(36)는, 소켓의 광학 중력점을 통과하는 뷰 라인(38, 39)(시선)이 플러그인 방향(34)과 각도를 이루도록 화살표(40) 방향으로 이동된다. 도 4b에서, 이는 아직 시선(38)의 경우가 아니지만, 도 4c에서는 카메라를 40 방향으로 이동시킨 후, 시선(39)의 경우가 된다. 다음 단계로서, 카메라 핀홀(41)에 대한 소켓의 위치 및/또는 방향을 얻기 위한 3D 포즈 추정 알고리즘으로 분석하기 위해, 소켓이 카메라(36)로 보여지고 2D 이미지가 획득된다. 다음 단계로서, 충전 커넥터(32), 그 결정된 방향과 위치에 기초하여, 자동으로 소켓(30)에 플러그인 될 수 있다.
위에 개시된 실시예는 단지 예시적일 뿐이며, 다음 청구범위에 정의된 본 발명의 보호 범위를 제한하지 않는다.

Claims (24)

  1. 전기 자동차의 소켓의 위치와 방향을 결정하기 위한 방법으로, 상기 소켓은 하나의 고유한 플러그인 방향을 갖는 하나의 고유한 플러그인 위치 및 하나의 고유한 플러그인 방향에서 충전 커넥터를 연결하도록 구성되고, 상기 소켓은 광학적 중력점을 갖는 전면을 가지며, 상기 방법은,
    - 전기차에 대한 충전 위치를 볼 수 있는 2D 카메라를 제공하는 단계로서, 상기 2D 카메라는,
    o 뷰 라인을 포함하는 카메라 뷰를 갖고, 각각 중앙 뷰 라인 주위의 최대 각도 편차 내에서 카메라 핀홀로부터 비롯되는 중앙 뷰 라인 주위로 연장되고,
    o 2D 이미지를 제공하도록 구성되는, 단계;
    - 전기 자동차의 충전 커넥터를 꽂기 위한 소켓을 상기 카메라 시야 내에 가져오는 단계;
    - 소켓의 광학 중력점을 통과하는 뷰 라인을 시선으로서 규정하는 단계;
    - 카메라로 소켓을 보고 2D 이미지를 얻는 단계; 및
    - 카메라 핀홀에 대한 소켓의 위치 및/또는 방향을 얻기 위해 3D 포즈 추정 알고리즘으로 2D 이미지를 분석하는 단계를 포함하고,
    2D 이미지를 획득하기 전에 시선이 플러그인 방향과 각도를 이루도록 차량과 카메라가 의도적으로 상호 위치되고, 2D 이미지를 획득하는 동안 상기 각도가 유지되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 소켓 상의 광학적 중력점은 적어도 하나의 목적적 또는 목적성 기준 마커에 기초하여 결정되는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기준 마커는 소켓의 적어도 일부 및/또는 QR 코드와 같은 목적성 마커에 의해 형성되고, 상기 목적성 마커는 기본적으로 전면에 평행한 평면에 위치되는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 광학적 중력점은 인식될 특징부의 컨벡스 헐의 도심(centroid)인, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 시선이 플러그인 방향과 각도를 이루도록 전기 자동차의 충전 커넥터를 꽂기 위한 소켓을 상기 카메라 시야 내로 가져오는 단계는,
    미리 결정된 위치 및/또는 방향에 차량 위치를 위치시키는 단계, 및/또는
    차량의 추정 위치 및/또는 방향에 기초하여 차량을 이동시키는 단계, 및/또는
    차량의 추정 위치 및/또는 방향에 기초하여 카메라를 이동시키는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 시선이 플러그인 방향과 각도를 이루도록 전기 자동차의 충전 커넥터를 꽂기 위한 소켓을 상기 카메라 시야 내로 가져오는 단계는, 차량의 추정된 위치 및/또는 방향에 기초하여 카메라를 기본적으로 직선으로 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각도는 5도 내지 60도, 특히 7도 내지 45도, 가장 바람직하게는 약 15도인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 소켓의 위치 및/또는 방향을 결정하기 위해 단일 2D 기록이 사용되는, 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 동일한 상호 위치에서 소켓과 카메라 모두를 사용하여 촬영한 다중 2D 이미지에 기초하여 소켓의 평균 위치 및/또는 방향을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제5항에 있어서, 시선이 플러그인 방향과 각도를 이루도록 전기 자동차의 충전 커넥터를 꽂기 위한 소켓을 상기 카메라 시야 내로 가져오는 단계는, 소켓의 추정 위치 및/또는 방향에 기초하여 카메라를 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 방법은, 소켓과 카메라 모두 서로 다른 상호 위치에서 촬영된 다중 2D 이미지에 기초하여 소켓 위치 및 방향을 반복적으로 결정하는 단계를 더 포함하며, 특히 하나의 2D 이미지에 대한 카메라 위치 및 방향은 적어도 의도한 각도를 얻기 위해 이전 2D 이미지로부터 유도된 정보에 기초하여 변경되는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 2D 카메라와 소켓 사이의 거리가 반복 동안 감소되는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 소켓을 조명하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 2D 이미지는, 충돌 없이 커넥터를 꽂기 위해 소켓 주변 영역의 충돌 모니터링을 위해 추가로 사용되는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 카메라 또는 커넥터와 같은, 소켓과 기준점 사이의 거리를 측정하는 것을 포함하는, 방법.
  15. 전기 자동차를 충전하기 위한 커넥터를 소켓에 연결하는 장치로서, 상기 장치는,
    - 전기 자동차에 대한 충전 위치를 볼 수 있도록 위치된 적어도 하나의 2D 카메라 2D 카메라로서, 상기 2D 카메라는,
    o 뷰 라인을 포함하는 카메라 뷰를 갖고, 각각, 중앙 뷰 라인 주위의 최대 각도 편차 내에서 카메라 핀홀로부터 비롯되는 중앙 뷰 라인 주위로 연장되고,
    o 특히 상기 중심 시점 라인에 수직인 평면에 초점을 맞춘, 2D 이미지를 제공하도록 구성된, 적어도 하나의 2D 카메라 2D 카메라; 및
    - 처리 수단;을 포함하고, 상기 처리 수단은,
    o 충전기 커넥터용 소켓을 갖는 차량이 카메라 뷰 내에 위치되는 경우 소켓에 광학 중력점을 통해 들어오는 뷰 라인인 시선을 규정하고.
    o 위치된 소켓을 카메라로 보고 2D 이미지를 얻고,
    o 카메라 핀홀에 대한 소켓의 위치 및/또는 방향을 얻기 위해 3D 포즈 추정 알고리즘으로 2D 이미지를 분석하도록 구성되며,
    - 상기 처리 수단은, 시선이 플러그인 방향과 각도를 이루도록 차량과 카메라가 의도적으로 상호 위치되는지 여부를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  16. 제15항에 있어서, 주차 장소의 표시, 물리적 정지 장치, 블록, 차량의 이동을 위한 노치 또는 유사한 제한 장치, 주차 지시를 제공하기 위해 차량과 직접 통신하는 통신 수단, 또는 차량의 운전자와의 통신을 위한 통신 수단과 같이, 카메라 뷰 내에 전기 자동차의 충전 커넥터를 꽂기 위한 소켓을 가져오기 위한 수단을 포함하는. 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 카메라 뷰 내에 충전 커넥터를 연결하기 위해 차량의 소켓을 위치시키기 위한 수단은, 카메라를 이동시키는 수단을 포함하는, 장치.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 충전 커넥터 및 상기 커넥터를 위치시키기 위한 수단을 포함하는, 장치.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카메라는 상기 커넥터를 위치시키기 위한 수단에 기계적으로 결합되는, 장치.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카메라는 커넥터에 대해 변위 가능한, 장치.
  21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카메라는 충전 위치에 대해 견고하게 배치되고, 및/또는 상기 처리 수단은 차량에 주행 또는 위치 지정 명령을 전송하기 위한 통신 수단을 포함하는, 장치.
  22. 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 소켓을 조명하기 위한 광원 또는 스폿과 같은 조명 수단을 포함하는, 장치.
  23. 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 충돌 없이 커넥터를 연결하기 위해 소켓 주변 영역의 충돌 모니터링을 위해 2D 이미지를 사용하도록 구성된, 장치.
  24. 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 카메라 또는 커넥터와 같이, 소켓과 기준점 사이의 거리를 결정하기 위한 거리 센서를 포함하는, 장치.
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