一種自適應(yīng)agv視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于物流裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] AGV是一種按設(shè)定的線路或設(shè)定的地圖，在物流調(diào)度系統(tǒng)或人工指令的控制下，自 動(dòng)行駛或者自動(dòng)牽引物料箱，完成物料轉(zhuǎn)運(yùn)與裝卸的無(wú)人駕駛物料輸送車輛。視覺(jué)導(dǎo)引由 于信息量大，能夠在復(fù)雜環(huán)境中很好地實(shí)現(xiàn)線路跟蹤與導(dǎo)航控制，此外，還同時(shí)具備有建設(shè) 使用成本低，引導(dǎo)線條的設(shè)置與維護(hù)簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)，是AGV基礎(chǔ)理論研宄與應(yīng)用開(kāi)發(fā)的 主要領(lǐng)域之一。
[0003] 現(xiàn)有的視覺(jué)導(dǎo)引方案均采用固定安裝的攝像頭觀察AGV導(dǎo)引線路，安裝角度大都 選擇為垂直地面，獲取無(wú)透視效應(yīng)的視頻畫面，達(dá)到提高視覺(jué)定位精度的目的。對(duì)于高速 AGV而言，在AGV車體運(yùn)行速度較高的情形下，由于攝像頭視頻幀率通常固定為25幀/秒 或30幀/秒，幀間畫面的位移量有可能會(huì)超過(guò)視頻畫面的視野范圍，使得機(jī)器視覺(jué)完全失 效；因此，為保證機(jī)器視覺(jué)工作的有效性，必須依照AGV車體的運(yùn)行速度對(duì)攝像頭視線進(jìn)行 實(shí)時(shí)的調(diào)整，擴(kuò)大或者縮小視頻畫面視野的大小；相應(yīng)地，攝像頭的安裝形式也不應(yīng)僅僅是 垂直于地面而是傾斜向前，可調(diào)整角度。
[0004] 中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN1438138A，公開(kāi)日2003年8月27日，實(shí)用新型創(chuàng)造的名稱 為"自動(dòng)引導(dǎo)車的視覺(jué)引導(dǎo)方法及其自動(dòng)引導(dǎo)電動(dòng)車"，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種攝取地面運(yùn)行 路徑標(biāo)線、工位地址編碼標(biāo)識(shí)符和運(yùn)行狀態(tài)控制標(biāo)識(shí)符的處理方法與電動(dòng)車設(shè)計(jì)方案。其 不足之處在于單一的攝像頭垂直向下安裝于AGV車體內(nèi)部，攝像頭視野受車身寬度限制， 只能看到AGV車體覆蓋的局部小區(qū)域。
[0005] 中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)CN102997910A，公布日2013年3月27日，實(shí)用新型創(chuàng)造的名 稱為"一種基于地面路標(biāo)的定位導(dǎo)引系統(tǒng)及方法"，該申請(qǐng)案利用遮光罩與相應(yīng)照明設(shè)備消 除光源污染，視覺(jué)傳感器垂直向下貼近地面安裝。其不足之處在于攝像頭安裝距離過(guò)低，視 野狹窄導(dǎo)致信息量過(guò)低，抗線條污損能力比較有限。
[0006] 中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)CN103529838A，公布日2014年1月22日，實(shí)用新型創(chuàng)造的名 稱為"自動(dòng)導(dǎo)引車的多目視覺(jué)導(dǎo)引驅(qū)動(dòng)裝置及其協(xié)同標(biāo)定方法"，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種多個(gè) 攝像頭檢測(cè)導(dǎo)引線條偏角與位移偏置的裝置與方法。每個(gè)攝像頭均位于AGV車體內(nèi)部，攝 像頭周邊布置獨(dú)立光源照明，垂直向下緊盯地面導(dǎo)引線條。
[0007] 中國(guó)專利授權(quán)號(hào)CN102346483B，授權(quán)公告日2012年11月28日，實(shí)用新型創(chuàng)造的 名稱為"基于無(wú)源RFID和輔助視覺(jué)的AGV運(yùn)行控制方法"，該授權(quán)在停車點(diǎn)、轉(zhuǎn)彎點(diǎn)等特定 位置上布置LED或數(shù)碼管以顯示控制指令，AGV車體側(cè)面安裝的CCD相機(jī)觀察道路兩側(cè)LED 或數(shù)碼屏上的圖形標(biāo)記，提供控制指令的圖像。
[0008] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N102608998A，申請(qǐng)公布日2012年7月25日，實(shí)用新型創(chuàng)造的名 稱為"嵌入式系統(tǒng)的視覺(jué)導(dǎo)引AGV系統(tǒng)及方法"，該申請(qǐng)案同時(shí)采用一只前視攝像頭與一只 垂直向下的攝像頭，前視攝像頭采集遠(yuǎn)景圖像，垂直攝像頭用于二次精確定位。前視攝像頭 與地面呈一定角度傾斜安裝，預(yù)測(cè)即將拐彎、停車、定位前的減速等；垂直攝像頭采集正在 行走的路徑信息，完成線跡跟蹤任務(wù)。其中前視攝像頭的安裝高度與地面夾角由小車的最 大運(yùn)行速度有關(guān)，視野最遠(yuǎn)點(diǎn)為最大運(yùn)行速度的1~1.2倍。其不足之處在于，前視攝像頭 與垂直攝像頭的安裝角度均為固定角度，且未能提供安裝高度、地面夾角與小車最大運(yùn)行 速度之間的具體關(guān)系；AGV車體最大運(yùn)行速度與視野最遠(yuǎn)點(diǎn)距離之間的量綱不同，時(shí)間單 位不清，難以明確視野遠(yuǎn)點(diǎn)距離AGV車體的具體大小，隨意性大；關(guān)鍵性的不足之處也是在 于，垂直攝像頭貼近于地面，只具有較小的視野，僅能盯住很小一部分的線條局部，損失大 量環(huán)境信息，難以適應(yīng)各種現(xiàn)場(chǎng)局部污染，例如腳印、油污、破損等等。
[0009] 綜上所述，現(xiàn)有的AGV視覺(jué)導(dǎo)航方案存在著明顯的弱點(diǎn)：1、攝像頭的安裝方案以 垂直向下安裝為主，攝像頭視野狹小，僅限于遮光罩或AGV車體內(nèi)部很小的區(qū)域，難以適應(yīng) AGV高速運(yùn)行；2、傾斜安裝的攝像頭也以固定安裝形式為主，缺少安裝角度與AGV車體運(yùn)行 速度、導(dǎo)航定位控制精度、視野范圍等的具體關(guān)系表達(dá)式；線跡跟蹤主要依靠垂直攝像頭完 成；3、傾斜安裝的攝像頭僅用于預(yù)測(cè)前方道路狀況，并不直接與線跡跟蹤任務(wù)發(fā)生聯(lián)系。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010] 本實(shí)用新型目的之一在于提供一種自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整裝置，本實(shí)用新 型克服了現(xiàn)有技術(shù)中攝像頭視野狹小，攝像頭角度無(wú)法調(diào)整的缺點(diǎn)。
[0011] 本實(shí)用新型提供的一種自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整裝置，包括攝像頭、旋轉(zhuǎn)支 架、舵機(jī)、支撐架、AGV車體和車輪，所述支撐架緊固于AGV車體之上，舵機(jī)固定于支撐架上， 舵機(jī)與旋轉(zhuǎn)支架固定連接，攝像頭固定于旋轉(zhuǎn)支架上，所述攝像頭位于AGV車體前部中軸 線上，攝像頭通過(guò)舵機(jī)的帶動(dòng)可調(diào)整視線檔位角度，通過(guò)控制車輪的轉(zhuǎn)角來(lái)調(diào)整AGV車體 轉(zhuǎn)向。
[0012] 進(jìn)一步的，所述攝像頭的視線檔位角度包括30°、45°、60°和75°。
[0013] 進(jìn)一步的，所述攝像頭的左右可視角為30°。
[0014] 本實(shí)用新型的有益效果在于，本實(shí)用新型可根據(jù)AGV車體的速度自動(dòng)調(diào)整攝像頭 的視線角度，攝像頭視野開(kāi)闊，導(dǎo)航定位控制精確，從而能夠提高工作效率。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1所示為本實(shí)用新型一種自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2所示為本實(shí)用新型一種自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整線跡跟蹤方法流程圖。
[0017] 圖3所示為本實(shí)用新型一種自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整線跡跟蹤方法中各項(xiàng)參 數(shù)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下文將結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)描述本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述 的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更 好的技術(shù)效果。
[0019] 如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整裝置，包括攝像 頭1、旋轉(zhuǎn)支架2、舵機(jī)3、支撐架4、AGV車體5和車輪，所述支撐架4緊固于AGV車體5之 上，舵機(jī)3固定于支撐架4上，舵機(jī)3與旋轉(zhuǎn)支架2固定連接，攝像頭1固定于旋轉(zhuǎn)支架2 上，所述攝像頭1位于AGV車體5前部中軸線7上，攝像頭1通過(guò)舵機(jī)3的帶動(dòng)可調(diào)整視線 檔位角度0，通過(guò)控制車輪的轉(zhuǎn)角來(lái)調(diào)整AGV車體5轉(zhuǎn)向。
[0020] 本裝置視線的調(diào)整通過(guò)調(diào)整前視攝像頭1檔位角度0完成，與AGV車體5的當(dāng)前 運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，選擇較小的視線檔位角度0獲得更高的位置精度；當(dāng) 運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，選擇較大的視線檔位角度0獲得更大的視野幅面，保證AGV車體5線跡 跟蹤運(yùn)動(dòng)精度。
[0021] 攝像頭1設(shè)定若干檔位角度0，典型檔位角度0有4個(gè)檔位，分別為30°、45°、 60° 和 75°。
[0022] 如圖1-3所示，自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整裝置的線跡跟蹤方法，包括如下步 驟：
[0023] 步驟S1 :置畫面幀序號(hào)i= 1，接受AGV任務(wù)調(diào)度指令以指令速度向前行進(jìn)，設(shè)置 車輪轉(zhuǎn)角調(diào)整增量初值=0.9°。
[0024] 步驟S2 :依據(jù)當(dāng)前AGV車體5實(shí)際運(yùn)行速度v的反饋數(shù)據(jù)，調(diào)整攝像頭1檔位角 度0，計(jì)算當(dāng)前角度下前方地面導(dǎo)引線條8的輔助參數(shù)K、/3:'其中攝像頭1檔位角度0為 攝像頭視線與鉛垂線夾角。
[0025] 考慮到0角度較大時(shí)，地面道路將僅會(huì)占據(jù)下半個(gè)畫面，地平線以上無(wú)意義畫面 占據(jù)上半個(gè)畫面，取導(dǎo)引線條8在相鄰兩幀連續(xù)視頻畫面中的橫向或縱向像素位置變化， 不得超過(guò)視頻像素下半幅面的4，優(yōu)選值為^，保證在連續(xù)的兩幀視頻畫面中，AGV車體5 相對(duì)于導(dǎo)引線條8的位置變化量沒(méi)有可能超出視頻的幅面大小，總能被正確地捕獲。根據(jù) hn 當(dāng)前AGV車體5運(yùn)行速度v的大小，通過(guò)舵機(jī)3調(diào)整攝像頭1的檔位角度0，使得5不小 T 于vT，其中/7_；；為視頻畫面下半幅面高度對(duì)應(yīng)的地面道路長(zhǎng)度，T為獲取1幀圖片的時(shí)間。
[0026] 攝像頭1檔位角度0的調(diào)整會(huì)使得透視效應(yīng)引起的導(dǎo)引線條8壓縮與其他畫面 畸變處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程之中，因此傳統(tǒng)的圖像標(biāo)定技術(shù)將失效。必須也只能完全在視頻畫 面空間中，依照導(dǎo)引線條8本身作為參照進(jìn)行AGV線跡跟蹤控制。
[0027] 對(duì)視頻畫面進(jìn)行灰度直方圖增強(qiáng)，采用拉普拉斯算子提取導(dǎo)引線條8的兩個(gè)邊 緣，利用直線霍夫變換計(jì)算得到視頻畫面中代表導(dǎo)引線條左右兩個(gè)邊緣的直線段起點(diǎn)與指 向角度，取兩條邊緣直線的中分線9作為導(dǎo)引線條8的矢量標(biāo)記。
[0028] 視頻畫面中央像素行與底部像素行之間的地面垂直間距為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整裝置，其特征在于，包括攝像頭、旋轉(zhuǎn)支架、舵機(jī)、 支撐架、AGV車體和車輪，所述支撐架緊固于所述AGV車體之上，所述舵機(jī)固定于所述支撐 架上，所述舵機(jī)與所述旋轉(zhuǎn)支架固定連接，所述攝像頭固定于所述旋轉(zhuǎn)支架上，所述攝像頭 位于所述AGV車體前部中軸線上，所述攝像頭通過(guò)所述舵機(jī)的帶動(dòng)，可調(diào)整視線檔位角度， 通過(guò)控制所述車輪的轉(zhuǎn)角來(lái)調(diào)整所述AGV車體轉(zhuǎn)向。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整裝置，其特征在于，所述攝像 頭的視線檔位角度包括30°、45°、60°和75°。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整裝置，其特征在于，所述攝像 頭的左右可視角度為30°。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種自適應(yīng)AGV視覺(jué)導(dǎo)航視線調(diào)整裝置，該裝置包括攝像頭、旋轉(zhuǎn)支架、舵機(jī)、支撐架、AGV車體和車輪，所述支撐架緊固于AGV車體之上，舵機(jī)固定于支撐架上，舵機(jī)與旋轉(zhuǎn)支架固定連接，攝像頭固定于旋轉(zhuǎn)支架上，所述攝像頭位于AGV車體前部中軸線上，攝像頭通過(guò)舵機(jī)的帶動(dòng)可調(diào)整視線檔位角度，通過(guò)控制車輪的轉(zhuǎn)角來(lái)調(diào)整車輪轉(zhuǎn)向。本實(shí)用新型可根據(jù)AGV車體的速度自動(dòng)調(diào)整攝像頭的視線角度，攝像頭視野開(kāi)闊，導(dǎo)航定位控制精確，從而能夠提高工作效率。
【IPC分類】G05D1-02
【公開(kāi)號(hào)】CN204480047
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520151097
【發(fā)明人】范良志, 胡家榮, 郭陽(yáng)志, 范良慧, 金智超, 劉哲
【申請(qǐng)人】武漢紡織大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年3月17日