一种应用于激光传感器的条形码及其检出方法技术

本申请是关于一种应用于激光传感器的条形码及其检出方法。该条形码包括：多个第一反射条和多个第二反射条间隔设置组成条形码；条形码上依次设有ID位、起始位、多组连续中间位、结束位，ID位为一条第一反射条，起始位为一条第二反射条和一条第一反射条，中间位为多个第一反射条与多个第二反射条间隔，结束位为一条第二反射条。该种条形码可以应用到工业机器人的激光传感器上，在较暗的环境或者不同的角度下，都能够被准确地检出。通过对激光应用场景中的设备进行编码，无需添加摄像头传感器，即可完成对这些设备的个性化调度和管理，节约了设计以及制造成本。设计以及制造成本。设计以及制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于激光传感器的条形码及其检出方法


[0001]本申请涉及工业机器人的
，尤其涉及一种应用在工业机器人上的激光传感器的条形码及其检出方法。

技术介绍

[0002]相关技术中，2D激光导航在工业场景中越来越受到关注，目前基于反光板的方式实现难度不高，故应用较多。这种基于反光板的激光导航方法，需要在实际场景中布置多个反光板，通过提前建图的方式确定反光板的位置，并保证这些位置在后续的运行中保持不变。实际运行过程中，通过检测环境中的反光板，并与反光板地图进行匹配形成回环观测，进而约束机器人的位置。
[0003]该方法在实际应用过程中，很关键的一步是如何有效的检测反光板，并将检测到的反光板与地图中的已记录的反光板做关联。目前常见的做法是通过检测一段连续的高反射强度的激光点云段，如果其形状为设定长度的线段，则认为检测到了一个有效反光板。该反光板并没有ID信息，为了确认具体对应地图上的哪一个反光板，程序会与地图中所有的反光板做最小距离检测，地图上与之距离最小的反光板会与其做关联。
[0004]该方法存在比较大的误检的风险。如果场景中存在着另外一块同样高反射率但是非反光板的物体，单纯通过反射强度匹配的方式会认为这是一个有效的反光板。如果两块反光板靠的比较近，也会容易误关联。从而给地图匹配过程造成困扰，甚至导致激光定位完全无法工作。
[0005]另外，工业机器人不可避免的会涉及自动充电的问题。实际场景中，会存在很多个机器人同时工作，场景中也会配备多个充电桩。如何对多个充电桩进行编号和识别，如何合理地调度机器人回到指定的充电桩充电，对充电桩进行合理有效的管控，这些都是很实际的应用问题。
[0006]上面列出的问题，均可以通过激光条形码ID来有效的解决。给反光板贴上条形码，或给充电桩贴上条形码，通过ID来识别区分不同的物体或者设备，能更精准更高效。目前在工业机器人应用中，大都使用视觉二维码作为ID标识不同的设备等。但是其受制于光线条件，在较暗的环境或者角度下检出率会大幅度降低。如果仅仅是单纯为了引入一个设备ID而添加一个摄像头传感器，其会提升系统设计复杂性以及设计制造成本。
[0007]激光条形码在供应链、商贸等应用场景中也有广泛的应用，通过使用一个小型扫描枪识别商品或者货物上的ID条形码，准确性都很高。但是这种ID码太小，限定在5cm以内的检测场景，不适合工业机器人的应用。

技术实现思路

[0008]为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种应用于激光传感器的条形码及其检出方法，该种条形码可以应用到工业机器人的激光传感器上，在较暗的环境或者不同的角度下，都能够被准确地检出。
[0009]本申请第一方面提供一种应用于激光传感器的条形码，包括：第一反射条以及第二反射条，第一反射条的反射率小于第二反射条的反射率；多个第一反射条与多个第二反射条间隔且交错排列形成所述条形码；所述条形码包括依次排列的ID位、起始位、中间位以及结束位，其中；所述ID位为一个所述第一反射条，所述起始位为一个所述第二反射条和一个所述第一反射条，所述中间位为多个所述第二反射条与多个所述第一反射条间隔，所述结束位为一个所述第二反射条。
[0010]优选地，所述中间位为10个反射条对应一个2位的十进制编码，所述反射条是由所述第二反射条与所述第一反射条依次间隔设置。
[0011]本申请第二方面提供一种应用于激光传感器的条形码的检出方法，包括：所述的应用于激光传感器的条形码，所述条形码粘贴在设备上并被工业机器人上的激光传感器检出，其检出方法为：
[0012]S1，在工业机器人上预设线段长度、反射条的数量、对应设备的编码；
[0013]S2，工业机器人的激光传感器在运行过程中不断扫描，对每一帧激光帧提取符合预设线段长度的连续线段，将提取的连续线段作为后续检测的候选线段；
[0014]S3，在每一个候选线段中，依次检测第二反射条和第一反射条；
[0015]S4，判断检测的反射条的数量是否达到预设的反射条的数量，当检测到的数量达到了预设的反射条的数量，计算每一个反射条的宽度；当检测到的数量没有达到预设的反射条的数量，返回S3；
[0016]S5，得到每一条反射条的宽度后，通过ITF编码规则，解析该反射条串是否为一个有效的条形码；
[0017]S6，如果是一个有效的条形码，则输出编码；如果不是一个有效的条形码，返回S2。
[0018]优选地，在S2中，判断是否遍历所有的线段，如果遍历了所有的线段，则进行S3；如果还没有遍历所有的线段，则继续进行线段的遍历。
[0019]优选地，在S3中，检测完反射条后，统计该反射条中的所有激光点云的平均反射强度I。
[0020]优选地，使用双阈值检测连续多个反射条，第二反射条向第一反射条过渡的阈值为0.5
×
I，第一反射条向第二反射条过渡的阈值为1.2
×
I。
[0021]优选地，在S4中，使用分支限界算法计算每一个反射条的宽度。
[0022]优选地，S41，将检出的N个反射条投影到一维坐标轴上，线段最左边的激光点位置对应的投射点为坐标原点；
[0023]S42，提取每一条反射条的质心，在一维坐标轴上标识为X；
[0024]S43，将预设的对应设备的编码投影到一维坐标轴上，标识编码的中心为O；
[0025]S44，从第一个反射条开始，遍历到最后一个反射条；
[0026]S45，计算每一个编码中心O与对应反射条质心X的残差，总残差最小的一组反射条即为该反射条的最优宽度。
[0027]优选地，在S44中，搜索空间是深度为n的二叉树，二叉树从根节点到叶子节点的每一级分别对应条形码的第一条到最后一条。
[0028]优选地，在从根节点遍历到叶子结点的过程中，如果当前累积编码残差已经大于目前最优匹配的残差，则直接跳出从当前节点往下的搜索。
[0029]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过对2D激光应用场景中的设备进行编码，无需添加摄像头传感器，即可完成对这些设备的个性化调度和管理，节约了设计以及制造成本；该种条形码可以扩展成更长的条形码，以兼容更多的设备，扩张性较高；并且该种条形码是基于ITF编码规则，具有较高的容错性。
[0030]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0031]通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0032]图1是本申请实施例示出的应用于激光传感器的条形码的结构示意图；
[0033]图2是本申请实施例示出的应用于激光传感器的条形码的检出方法的流程示意图；
[0034]图3是本申请实施例示出的应用于激光传感器的条形码的检出方法中使用分支限界算法计算的流程示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于激光传感器的条形码，其特征在于，包括：第一反射条以及第二反射条，第一反射条的反射率小于第二反射条的反射率；多个第一反射条与多个第二反射条间隔且交错排列形成所述条形码；所述条形码包括依次排列的ID位、起始位、中间位以及结束位，其中；所述ID位为一个所述第一反射条，所述起始位为一个所述第二反射条和一个所述第一反射条，所述中间位为多个所述第二反射条与多个所述第一反射条间隔，所述结束位为一个所述第二反射条。2.根据权利要求1所述的应用于激光传感器的条形码，其特征在于：所述中间位为10个反射条对应一个2位的十进制编码，所述反射条是由所述第二反射条与所述第一反射条依次间隔设置。3.一种应用于激光传感器的条形码的检出方法，其特征在于，包括：根据权利要求1
‑
2任一所述的应用于激光传感器的条形码，所述条形码粘贴在设备上并被工业机器人上的激光传感器检出，其检出方法为：S1，在工业机器人上预设线段长度、反射条的数量、对应设备的编码；S2，工业机器人的激光传感器在运行过程中不断扫描，对每一帧激光帧提取符合预设线段长度的连续线段，将提取的连续线段作为后续检测的候选线段；S3，在每一个候选线段中，依次检测第二反射条和第一反射条；S4，判断检测的反射条的数量是否达到预设的反射条的数量，当检测到的数量达到了预设的反射条的数量，计算每一个反射条的宽度；当检测到的数量没有达到预设的反射条的数量，返回S3；S5，得到每一条反射条的宽度后，通过ITF编码规则，解析该反射条串是否为一个有效的条形码；S6，如果是一个有效的条形码，则输出编码；如果不是一个有效的条形码，返回S2。4.根据权利要求3所述的应用于激光传感器的条形码的检出方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙冰峰，张冠华，
申请(专利权)人：广州蓝胖子移动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：