防撞系统、自动防撞的方法及非暂态计算机可读介质技术方案

提供了一种防撞系统、自动防撞的方法及非暂态计算机可读介质。自主移动机械装置(例如，自动导引车辆)的安全系统通过检测位于三维(3D)飞行时间(TOF)视觉系统或摄像装置的视场中的对象来实现安全等级的防撞功能。将3D TOF摄像装置结合到防撞系统中允许监测对象侵入的大的体积，提高对象检测的可靠性。为确保安全系统的障碍物检测能力的可靠性，防撞系统还包括自诊断能力，即使在摄像装置的视场内不存在测试对象的情况下也可以验证TOF摄像装置的距离测量的准确性。这是通过以下来实现的：向下倾斜TOF摄像装置以将地板包括在摄像装置的视场内，从而允许地板充当可以被用于验证摄像装置的距离测量的准确性的测试对象。装置的距离测量的准确性的测试对象。装置的距离测量的准确性的测试对象。

【技术实现步骤摘要】
防撞系统、自动防撞的方法及非暂态计算机可读介质


[0001]本文公开的主题总体上涉及防撞系统，并且更具体地，涉及在要求高水平的安全可靠性的环境中使用防撞系统。

技术介绍

[0002]存在许多用于检测监测的空间内的对象或表面的距离的技术。这些包括但不限于用于检测传感器的视域范围内的对象或表面的距离的飞行时间(TOF)光学传感器或者其他类型的三维传感器，例如光电探测器或多像素图像传感器。这些光学传感器可以包括例如光电探测器以及多像素图像传感器，其中光电探测器测量并生成针对电探测器的范围内的对象的单个距离数据点，多像素图像传感器包括光电探测器阵列，每个光电探测器阵列能够生成针对对应的图像像素的距离数据点。一些三维光学传感器，例如立体视觉技术(用于无源传感器)或结构光技术(用于有源传感器)使用三角测量来测量距离。
[0003]采用脉冲光照明的一些类型的TOF传感器测量光脉冲向视场(或观看空间)的发射与在传感器的光接收器处接收到反射光脉冲之间的经过时间。由于该飞行时间信息是对象或表面距传感器的距离的函数，因此传感器能够利用TOF信息来确定对象或表面点距传感器的距离。

技术实现思路

[0004]以下呈现简化的概述，以提供对本文中所描述的一些方面的基本理解。该概述既不是广泛综述，也不旨在识别关键/重要元件或者描绘本文中所描述的各个方面的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
[0005]在一个或更多个实施方式中，提供了防撞系统，包括：三维摄像装置，其被配置成以向下倾斜的方式安装在移动物品的前侧上，该向下倾斜使得移动物品前面的地面或地板的一部分被包括在三维摄像装置的视场中，三维摄像装置包括发射器部件，其被配置成将光脉冲发射到移动物品前面的空间中；光传感器部件，包括像素阵列，其中，像素阵列的各个像素被配置成将从该空间内的表面接收的光脉冲的子集转换成与在像素处接收的光脉冲的子集成比例的电能；以及距离确定部件，其被配置成：基于对电能的分析来确定与各个像素相关联的测量的距离值d
so
，并且基于与各个像素相关联的测量的距离值d
so
、各个像素的视场角β、以及三维摄像装置的倾斜角α来确定与各个像素相关联的计算的距离值d
vo
；以及控制输出部件，其被配置成响应于确定计算的距离值d
vo
的至少子集满足指示在三维摄像装置的保护场内存在障碍物的定义的标准而生成控制输出，其中控制输出被配置成发起改变移动物品的操作的安全动作以缓解与障碍物的碰撞。
[0006]同样，一个或更多个实施方式提供了用于自动防撞的方法，包括：通过以向下倾斜的方式安装在自动移动机器的前侧上的三维摄像装置，将光脉冲发射到自动移动机器前面的受监测区域中，其中，该向下倾斜使得自动移动机器前面的地面或地板的一部分在三维摄像装置的视场内；对于三维摄像装置的像素阵列的各个像素，通过三维摄像装置生成与
在各个像素处从受监测区域内的表面接收的光脉冲的子集成比例的电能；通过三维摄像装置基于对电能的分析来确定与各个像素相关联的测量的距离值d
so
；通过三维摄像装置基于与各个像素相关联的测量的距离值d
so
、各个像素的视场角β、以及三维摄像装置的倾斜角α，确定与各个像素相关联的计算的距离值d
vo
；响应于确定计算的距离值d
vo
的至少子集满足指示在三维摄像装置的保护场内存在障碍物的定义的标准，通过包括处理器的防撞系统发起改变自动移动机器的操作的安全动作以缓解与障碍物的碰撞。
[0007]同样，根据一个或更多个实施方式，提供了非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质具有存储在其上的指令，该指令响应于执行而使得包括处理器的防撞系统执行操作，该操作包括：从三维摄像装置向移动物品前方的受监测区域中发射光脉冲，其中，三维摄像装置向下倾斜，使得移动物品前方的地面或地板的一部分在三维摄像装置的视场内；对于三维摄像装置的像素阵列的各个像素，生成与在各个像素处从受监测区域内的表面接收的光脉冲的子集成比例的电能；基于对电能的分析来确定与各个像素相关联的测量的距离值d
so
；基于与各个像素相关联的测量的距离值d
so
、各个像素的视场角β以及三维摄像装置的倾斜角α，确定与各个像素相关联的计算的距离值d
vo
；以及响应于确定计算的距离值d
vo
的至少子集满足指示在三维摄像装置的保护场内存在障碍物的定义的标准，发起改变移动物品的操作的安全动作以缓解与障碍物的碰撞。
[0008]为了实现上述和相关目的，在本文中结合以下描述和附图对某些示意性方面进行了描述。这些方面指示可以实践的各种方式，所有这些方式旨在被涵盖在本文中。当结合附图考虑时，其他优点和新颖性特征可以根据以下详细描述变得明显。
附图说明
[0009]图1是示出脉冲光飞行时间原理的TOF传感器的广义框图。
[0010]图2是示出AGV接近障碍物的图。
[0011]图3A是示出配备有2D激光扫描仪的AGV的图，该扫描仪将宽而平的光束投射到AGV前方的空间中。
[0012]图3B是示出使用2D激光扫描仪检测AGV前方的障碍物的图。
[0013]图4是示例飞行时间(TOF)防撞系统的框图。
[0014]图5A是示出配备有用于对象检测目的的3D TOF摄像装置的AGV的图。
[0015]图5B是描绘由安装到AGV的TOF摄像装置对障碍物的检测的图。
[0016]图6是示出TOF防撞系统的部件的框图。
[0017]图7是示出TOF摄像装置的各实施方式对示例立方体障碍物的检测的图。
[0018]图8A是示出具有前置3D TOF摄像装置的AVG的图，该摄像装置向地板倾斜，使得地板的一部分在摄像装置的保护场内。
[0019]图8B是示出当TOF摄像装置向下倾斜时对AGV的路径中的障碍物的检测的图。
[0020]图9是示出当安装在AGV上的TOF摄像装置向下倾斜时由用于计算距离的距离确定部件执行的方法的图。
[0021]图10是示出诊断方法的图，该诊断方法可以由诊断部件执行以确认防撞系统正确地测量距离。
[0022]图11是示出在诊断序列期间由防撞系统执行的示例数据流的框图。
[0023]图12是示出AGV在地板中的隆起上移动的情境的图。
[0024]图13为示出包括具有用于补偿倾斜变化的相关联的水平部件的防撞系统的示例AGV的图。
[0025]图14是示出包括水平部件的TOF防撞系统的部件的框图。
[0026]图15是示出AGV穿过向下倾斜的地板的情境的图。
[0027]图16是用于避免自主移动物品之间的碰撞的示例方法的流程图。
[0028]图17A是用于验证作为防撞系统的一部分的3D TOF摄像装置生成准确的距离测量的示例方法的第一部分的流程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防撞系统，包括：三维摄像装置，被配置成以向下倾斜的方式安装在移动物品的前侧，所述向下倾斜使得所述移动物品前方的地面或地板的一部分被包括在所述三维摄像装置的视场中，所述三维摄像装置包括：发射器部件，被配置成将光脉冲发射到所述移动物品前方的空间中；光传感器部件，所述光传感器部件包括像素阵列，其中，所述像素阵列的各个像素被配置成将从所述空间内的表面接收的所述光脉冲的子集转换成与在所述像素处接收的所述光脉冲的所述子集成比例的电能；以及距离确定部件，被配置成：基于对所述电能的分析来确定与所述各个像素相关联的测量距离值d
so
，并且基于与所述各个像素相关联的测量距离值d
so
、所述各个像素的视场角β以及所述三维摄像装置的倾斜角α，确定与所述各个像素相关联的计算距离值d
vo
；以及控制输出部件，被配置成响应于确定至少所述计算距离值d
vo
的子集满足指示在所述三维摄像装置的保护场内存在障碍物的定义的标准，生成控制输出，其中，所述控制输出被配置成发起安全动作，所述安全动作改变所述移动物品的操作以减轻与所述障碍物的碰撞。2.根据权利要求1所述的防撞系统，其中，所述移动物品是以下中的至少一个：自动导引车辆(AGV)、自主移动机器人(AMR)、移动工业机器、自动仓库、自动汽车、自动游乐园游乐设施或非自主车辆。3.根据权利要求1所述的防撞系统，其中，所述定义的标准指定如果相关联的计算距离值d
vo
小于最小安全距离的像素的数目超过定义的阈值像素数目，则将生成所述控制输出。4.根据权利要求1所述的防撞系统，其中，所述距离确定部件基于所述像素中的像素的测量距离值d
so
与所述像素的视场角β和倾斜角α之和的余弦的乘积，来确定所述像素的所述计算距离值d
vo
。5.根据权利要求1所述的防撞系统，其中所述控制输出部件被配置成还响应于确定满足所述定义的标准的至少所述计算距离值d
vo
的子集与在所述像素阵列的与所述三维摄像装置的所述保护场相对应的部分内的像素相关联，生成所述控制输出，并且所述防撞系统还包括水平部件，所述水平部件被配置成：测量所述移动物品的倾斜方向和倾斜程度，以及基于所述倾斜方向和所述倾斜程度来发起对所述保护场的调整。6.根据权利要求1所述的防撞系统，还包括诊断部件，所述诊断部件被配置成启动验证所述测量距离值d
so
的准确度的诊断序列，其中所述光脉冲是第一光脉冲，所述光脉冲的子集是所述光脉冲的第一子集，所述电能是第一电能，所述发射器部件被配置成：在所述诊断序列期间，在所述移动物品前面的空间中不存在障碍物时将第二光脉冲发射到所述空间中，所述光传感器部件被配置成：在所述诊断序列期间，将从所述地面或地板反射并且在
与所述地面或地板相对应的所述像素的子集处接收的所述光脉冲的第二子集转换成与所述光脉冲的所述第二子集成比例的第二电能，所述距离确定部件被配置成：在所述诊断序列期间，基于对所述第二电能的分析来确定同与所述地面或地板相对应的所述像素的子集中的各个像素相关联的测量距离值d
sg
，将所述测量距离值d
sg
与所述像素的子集的所述各个像素的d
sg
的期望值进行比较，以及响应于确定大于定义的阈值数目的多个所述测量距离值d
sg
偏离其对应的d
sg
的期望值超过定义的公差，指示所述控制输出部件启动将所述移动物品置于安全状态的另一控制输出。7.根据权利要求6所述的防撞系统，其中，所述距离确定部件被配置成基于所述三维摄像装置距所述地面或地板的高度h
c
、所述像素的所述子集中的各个像素的所述视场角β、以及所述三维摄像装置的所述倾斜角α，确定与所述像素的所述子集中的各个像素相对应的d
sg
的期望值。8.根据权利要求1所述的防撞系统，其中，所述安全动作是以下中的至少一个：偏离所述移动物品的行进路径、使所述移动物品减慢、或者使所述移动物品停止。9.根据权利要求1所述的防撞系统，其中，所述三维摄像装置被配置成使用万向节稳定器安装至所述移动物品，所述万向节稳定器维持所述三维摄像装置的一致的平均倾斜角α。10.一种用于自动防撞的方法，包括：通过以向下倾斜的方式安装在自动移动机器的前侧上的三维摄像装置，将光脉冲发射到所述自动移动机器前面的受监测区域中，其中，所述向下倾斜使得所述自动移动机器前面的地面或地板的一部分在所述三维摄像装置的视场内；针对所述三维摄像装置的像素阵列的各个像素，由所述三维摄像装置生成与在所述各个像素处从所述受监测区域内的表面接收的所述光脉冲的子集成比例的电能；通过所述三维摄像装置基于对所述电能的分析来确定与所述各个像素相关联的测量距离值d
so
；通过所述三维摄像装置基于与所述各个像素相关联的所述测量距离值d
so
、所述各个像素的视场角β以及所述三维摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克，
申请(专利权)人：罗克韦尔自动化技术公司，
类型：发明
国别省市：