一种高精度载车板对接方法技术

本发明专利技术涉及一种高精度载车板对接方法，先通过车道线导引入车位并经过RFID定点粗定位，再通过视觉图像处理提取载车板与AGV的相对位置和姿态，实现高精度对接。本发明专利技术通过非接触式测量，不存在载车板与AGV摩擦位移的情况，能够提高系统的可维护性、延长使用寿命；本发明专利技术通过视觉进行末端修正，直接降低AGV定点定位定姿的技术要求，间接降低传感器的精度需求，达到综合成本降低的目的；本发明专利技术先通过车道线导引入车位并经过RFID定点粗定位，保证人工标志出现在视野内，再通过视觉图像处理提取载车板与AGV的相对位置和姿态，实现高精度对接，该方法综合成本低、容易实现，适用于实际的工程应用。

A high precision docking method for vehicle plate

The invention relates to a high-precision docking method of vehicle plate. First, the parking space is introduced through lane guide and roughly positioned by RFID, and then the relative position and attitude between vehicle plate and AGV are extracted by visual image processing to realize high-precision docking. The invention can improve the maintainability and prolong the service life of the system without the friction displacement between the carrier plate and AGV by non-contact measurement, and directly reduces the technical requirement of the AGV fixed-point positioning and posture determination by the end correction of the vision, indirectly reduces the precision requirement of the sensor and achieves the comprehensive cost reduction. The aim of the invention is to introduce the parking space through lane guide and locate it roughly through RFID fixed point to ensure that the artificial mark appears in the field of vision, and then extract the relative position and attitude between the vehicle plate and AGV through visual image processing, so as to realize high-precision docking. The method has low cost and is easy to realize, and is suitable for practical engineering application.

【技术实现步骤摘要】
一种高精度载车板对接方法
本专利技术涉及一种高精度载车板对接方法，属于泊车导引

技术介绍
随着我国经济迅速发展，汽车保有量出现爆发式增长。汽车的日益普及导致停车难、交通拥堵等社会问题日益凸显。然而许多社区和商场的停车位远远不能满足停车需求，再加上部分驾驶员技术和文明意识欠缺，乱停乱放，导致原本就紧缺的资源出现新的风险。因此立体车库、无人泊车系统等新技术应运而生，成为当前科技发展的热门。垂直升降式立体车库是目前应用最普及的，具有较高的空间利用率和响应速度，但是需要投入大量资金进行场地改造和建设。无人泊车系统不需要进行大规模场地建设，可兼容现有停车资源。用户将车辆停放在入口的载车板后，泊车AGV自动将自身导引至载车板下方，背驮载车板和车辆到停车位，将载车板放在停车位后离开。这种引导方式，占用空间小，效率高，可大幅度提升空间利用率。其中，AGV与载车板的对接技术至关重要，直接影响了系统的可靠性和安全性。目前公开的泊车AGV与载车板对接方法甚少。周凯旋在技术《立体车库用载车板对接提升装置》中，公开了一种立体车库用的载车板对接提升装置，通过上部细下部粗的提升块与载车板上的承重块进行机械对接。若单一采用这种通过机械结构契合的对接方式，对泊车AGV定点定位定向的精度要求极高，造成对泊车AGV导航传感器的精度要求提升，无法降低成本。定位定向误差会对对接的机械结构造成极大的磨损，同时长期的磨损会给该系统的安全性带来极大的安全隐患。如何实现载车板与泊车AGV的精确对接，是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高精度载车板对接方法，先进行定点粗定位，再通过视觉图像处理提取载车板与AGV的相对位置和姿态，实现高精度对接。本专利技术目的通过如下技术方案予以实现：提供一种载车板对接方法，包括如下步骤：(1)泊车自动引导车沿着车道线导引慢速进入车位，完成粗定位后进入步骤(2)；(2)泊车自动引导车的摄像装置采集泊车自动引导车上方的图像I(xc,yc)；(3)进行图像处理，获得载车板底面的人工标记的特征量，如果与人工标记相符，则进入步骤(4)，否则返回步骤(2)；(4)将特征量从像素坐标系转换到载车板底面坐标系；(5)计算人工标记的中心点O在载车板底面坐标系的坐标；(6)计算中心点O到泊车自动引导车中心线的距离d，泊车自动引导车中心线与人工标记中心线之间的夹角θ；(7)如果|d|和|θ|均在设定范围内，则泊车自动引导车与载车板对准完毕；否则，基于d和θ生成泊车自动引导车的伺服电机PID控制量并返回步骤(2)。优选的，步骤(1)总进行粗定位的方法为：泊车自动引导车沿着车道线导引慢速进入车位，并不断判断RFID读卡器的状态；RFID卡位于车位上，RFID读卡器处于泊车自动引导车下方，当RFID卡位于RFID读卡器下方时，泊车自动引导车能够读取到RFID读卡器的信息。优选的，步骤(1)总进行粗定位的方法为：泊车自动引导车沿着车道线导引慢速进入车位，并不断判断光学读头的状态；二维码位于车位上，光学读头处于泊车自动引导车下方，当二维码位于光学读头下方时，泊车自动引导车能够读取到光学读头的信息。优选的，步骤(3)中进行图像处理，获得载车板底面的人工标记的特征量的方法为：对图像I(xc,yc)进行灰度化处理得到灰度图像gray(xc,yc)；对gray(xc,yc)进行角点提取，获得角点集优选的，进行图像处理，获得载车板底面的人工标记的特征量的方法为：对图像I(xc,yc)进行灰度化处理得到灰度图像gray(xc,yc)；对gray(xc,yc)进行边缘特征提取，获得人工标记的边缘特征。优选的，对gray(xc,yc)进行角点提取，获得角点集的具体方法为：3.1对灰度图像gray(xc,yc)使用梯度算子计算梯度幅值Ix(xc,yc)、Iy(xc,yc)；3.2计算M(xc,yc)矩阵：3.3对M(xc,yc)进行高斯滤波，得到滤除高斯噪声数据N(xc,yc):(4.4)计算R(xc,yc)矩阵：R(xc,yc)＝det(N(xc,yc))-0.06·trace(N(xc,yc))(4.5)R(xc,yc)在3×3领域内局部最大时，判定(xc,yc)为角点，并形成角点集n为所提取角点的个数；δ是高斯分布的标准差；det(·)表示计算行列式的值、trace(·)表示计算行列式的迹。优选的，将特征量从像素坐标系转换到载车板底面坐标系的方法为：其中cx、cy、px、py分别为像素x轴零偏量、像素y轴零偏量、像素x轴有效焦距、像素y轴有效焦距，均可通过单目标定获得；H为载车板底面到相机的垂直距离。优选的，人工标记仅有一个对称轴，对称轴沿载车板纵向。优选的，人工标记具有3、4或5个角点。优选的，d和θ生成泊车自动引导车的伺服电机PID控制量的具体方法为：将d和θ作为反馈观测输入数字PID控制器，得到控制量u(t)，作为伺服电机的输入量：其中Kp、Kp、Kp为PID控制参数，通过试验调试获得；e(t)为时刻t的观测，j为计数值。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)传统载车板对接采用机械结构契合的方式，长期使用会对对接部分的机械结构造成极大磨损，存在安全隐患，本专利技术通过非接触式测量，不存在载车板与AGV摩擦位移的情况，能够提高系统的可维护性、延长使用寿命；(2)本专利技术通过视觉进行末端修正，直接降低AGV定点定位定姿的技术要求，间接降低传感器的精度需求，达到综合成本降低的目的。(3)本专利技术先通过车道线导引入车位并经过RFID定点粗定位，保证人工标志出现在视野内，再通过视觉图像处理提取载车板与AGV的相对位置和姿态，实现高精度对接，该方法综合成本低、容易实现，适用于实际的工程应用。附图说明图1为车位布局俯视示意图；图2为载车板及人工标记示意图；图3为摄像头与泊车AGV示意图；图4为载车板与泊车AGV对接示意图；图5为载车板与AGV的相对位置和姿态示意图；图6为对接流程示意图。具体实施方式本专利技术提出一种泊车AGV与载车板对接的方法，先通过车道线导引入车位并经过RFID定点粗定位，再通过视觉图像处理提取载车板与AGV的相对位置和姿态，实现高精度对接，该方法综合成本低、容易实现，适用于实际的工程应用。通过车道线导引进入车位，并在RFID处定点粗定位，布局如图1所示，然后开启视觉对接模式；在载车板下方正中心设置人工标记，如图2所示；标记如图3所示，满足标记以AD为轴是轴对称的，AC＝AB，DC＝DB，∠ACD＝∠ABD＝45°，∠CAB＝30°，∠CDB＝120°；在AGV顶部安装1个摄像头，如图4所示；当载车板与AGV的相对位置和姿态满足最优时，摄像头的安装位置恰好位于人工标记的正下方，摄像头的光轴与载车板底部的平面垂直，如图5所示；摄像头采集载车板底部图像，当人工标识进入视野范围内时，能够实现标识的提取和识别，解算得到载车板与AGV的相对位置和姿态，并用于AGV的运动控制反馈；AGV与载车板对准后，执行机构进行载车板托举，实现载车板的高精度对接。所述的载车板与AGV的相对位置和姿态，包括摄像头与标识点D的横向相对坐标、AGV车长方向上的中心轴线与标识AD的夹角，如图5所示。下面结合附图6，详细描述对接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种载车板对接方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)泊车自动引导车沿着车道线导引慢速进入车位，完成粗定位后进入步骤(2)；(2)泊车自动引导车的摄像装置采集泊车自动引导车上方的图像I(xc,yc)；(3)进行图像处理，获得载车板底面的人工标记的特征量，如果与人工标记相符，则进入步骤(4)，否则返回步骤(2)；(4)将特征量从像素坐标系转换到载车板底面坐标系；(5)计算人工标记的中心点O在载车板底面坐标系的坐标；(6)计算中心点O到泊车自动引导车中心线的距离d，泊车自动引导车中心线与人工标记中心线之间的夹角θ；(7)如果|d|和|θ|均在设定范围内，则泊车自动引导车与载车板对准完毕；否则，基于d和θ生成泊车自动引导车的伺服电机PID控制量并返回步骤(2)。

【技术特征摘要】
1.一种载车板对接方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)泊车自动引导车沿着车道线导引慢速进入车位，完成粗定位后进入步骤(2)；(2)泊车自动引导车的摄像装置采集泊车自动引导车上方的图像I(xc,yc)；(3)进行图像处理，获得载车板底面的人工标记的特征量，如果与人工标记相符，则进入步骤(4)，否则返回步骤(2)；(4)将特征量从像素坐标系转换到载车板底面坐标系；(5)计算人工标记的中心点O在载车板底面坐标系的坐标；(6)计算中心点O到泊车自动引导车中心线的距离d，泊车自动引导车中心线与人工标记中心线之间的夹角θ；(7)如果|d|和|θ|均在设定范围内，则泊车自动引导车与载车板对准完毕；否则，基于d和θ生成泊车自动引导车的伺服电机PID控制量并返回步骤(2)。2.如权利要求1所述的载车板对接方法，其特征在于，步骤(1)总进行粗定位的方法为：泊车自动引导车沿着车道线导引慢速进入车位，并不断判断RFID读卡器的状态；RFID卡位于车位上，RFID读卡器处于泊车自动引导车下方，当RFID卡位于RFID读卡器下方时，泊车自动引导车能够读取到RFID读卡器的信息。3.如权利要求1所述的载车板对接方法，其特征在于，步骤(1)总进行粗定位的方法为：泊车自动引导车沿着车道线导引慢速进入车位，并不断判断光学读头的状态；二维码位于车位上，光学读头处于泊车自动引导车下方，当二维码位于光学读头下方时，泊车自动引导车能够读取到光学读头的信息。4.如权利要求1或2所述的载车板对接方法，其特征在于，步骤(3)中进行图像处理，获得载车板底面的人工标记的特征量的方法为：对图像I(xc,yc)进行灰度化处理得到灰度图像gray(xc,yc)；对gray(xc,yc)进行角点提取，获得角点集5.如权利要求1或2所述的载车板对接方法，其特征在于，进行图像处理，获...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴平，刘秀娟，崔孟楠，刘刚军，牛志朝，刘浩，武欣，窦志红，赵炳英，郑剑，王浩，
申请(专利权)人：北京航天自动控制研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11