使用图像捕获装置对电动车辆充电的系统和方法制造方法及图纸

提供了一种对电动车辆(EV)自主充电的插头连接系统。所述方法包括：调整图像捕获装置的配置设置；使用该图像捕获装置捕获图像，其中该图像的一部分包括与该EV的充电端口相关联的光学区别对象，并且其中该图像包括多个像素；将与像素度量相关联的像素值阈值应用于所述图像以将所述图像的所述多个像素过滤为第一像素子集；基于将所述多个像素过滤为所述第一像素子集来确定与所述EV的所述充电端口相关联的所述光学区别对象在所述图像内的位置；以及提供信息以将机器人臂操纵到与图像内的光学区别对象的位置相关联的物理位置。光学区别对象的位置相关联的物理位置。光学区别对象的位置相关联的物理位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用图像捕获装置对电动车辆充电的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2020年7月2日提交的美国专利申请No.16/920,095的优先权，用于全部目的，其通过引用并入在此。


[0003]本公开涉及一种自动电动车辆充电系统。

技术介绍

[0004]电动车辆(EV)的自动充电在EV行业中被认为是重要的商业机会，因为其在充电期间实现了高度的安全性，这又使得能够使用高充电额定功率(快速充电)，提高了对车队车辆或公共充电站处的车辆进行充电的操作效率，并且增加了客户舒适度。
[0005]EV充电系统关键技术的挑战是识别EV充电端口(例如，EV入口)在EV上的物理位置，并创建准确的配准以实现EV的自动充电。传统上，EV充电系统已试图通过仅使用2维(2D)图像处理、3维(3D)视觉系统、放置在EV入口上的有源基准、或定位在EV入口上或附近的QR码来补救此问题。然而，所有这些方法面临重要缺点。例如，2D图像处理需要大量的计算带宽，尤其是在分类和分割方面，这可能通过需要使用张量处理单元(TPU)或类似的处理设备来解决大量的处理开销，而增加了系统的成本。3D视觉系统在主处理器或控制器上在计算方面可能是高效的，但是以EV充电系统的相机/传感器侧的显著成本增加为代价，并且即使如此，仍然对环境条件高度敏感。安装在EV上的有源基准(例如，具有其自身的光源和/或电源的装置)受到较高的车辆成本和车辆特定安装的挑战。例如，有源基准可以包括提供光/照明它们自己的光源。QR码容易损坏或变脏，这可能使其无效。因此，存在对用于识别EV入口的位置以实现自动充电的低成本且计算高效的系统的技术需求。

技术实现思路

[0006]本公开的第一方面提供了一种用于对电动车辆(EV)进行自主充电的插头连接系统，插头连接系统。所述插头连接系统包括能够受控地延伸和缩回的机器人臂，其中所述机器人臂适于承载位于所述机器人臂的远端的充电插头，其中所述充电插头被配置成能够受控地移动并且能够插入到所述EV的充电端口中。插头连接系统进一步包括被配置为捕获一个或多个图像的图像捕获装置，其中图像捕获装置被设置为不同于默认图像捕获特性的新图像捕获特性。插头连接系统还包括控制系统。控制系统包括一个或多个控制器以及其上存储有处理器可执行指令的非瞬态计算机可读介质。所述处理器可执行指令在由所述一个或多个控制器执行时使得：使用所述图像捕获装置捕获图像，其中所述图像的一部分包括与所述EV的所述充电端口相关联的光学区别对象，并且其中所述图像包括多个像素；将与像素度量相关联的像素值阈值应用于所述图像以将所述图像的所述多个像素过滤为第一像素子集；基于将所述多个像素过滤为所述第一像素子集来确定与所述充电端口相关联的所述光学区别对象在所述图像内的位置；以及提供信息以将机器人臂操纵到与图像内的光
学区别对象的位置相关联的物理位置。
[0007]根据第一方面的实现方式，插头连接系统进一步包括被配置成发射用于图像捕获装置的照明的光发射器。控制系统使用来自光发射器的照明来捕获图像。
[0008]根据第一方面的实现方式，图像捕获装置包括光发射器。控制系统捕获与光学区别对象和EV的充电端口相关联的多个图像。多个图像包括使用来自光发射器的照明捕获的至少一个图像和不使用来自光发射器的照明捕获的至少一个图像。
[0009]根据所述第一方面的实现方式，所述控制系统通过以下方式来应用所述像素值阈值：使用所述像素值阈值从所述多个图像过滤掉像素以确定第二像素子集，其中来自所述第二像素子集的每一像素具有满足所述像素值阈值的对应像素度量，且其中基于所述第二像素子集提供所述信息以操纵所述机器人臂。
[0010]根据第一方面的实现方式，图像采集装置位于充电插头上。插头连接系统进一步包括第二图像捕获装置，第二图像捕获装置被配置成向控制系统提供一个第二图像，并且其中提供信息以操纵机器人臂进一步基于第二图像。
[0011]根据第一方面的实施方式，控制系统基于设定的频率捕获多个图像。多个图像包括在第一时间实例捕获的第一图像和在第二时间实例捕获的第二图像。第一和第二时间实例与所设置的频率相关联。控制系统通过将像素值阈值应用于第一图像和第二图像来应用像素值阈值。控制系统通过以下方式提供信息以将机械臂操纵到实际位置：基于将所述像素值阈值应用于所述第一图像而提供第一指令以将所述机器人臂操纵到第一物理位置；以及基于将所述像素值阈值应用于所述第二图像而提供第二指令以将所述机器人臂从所述第一物理位置操纵到第二物理位置。
[0012]根据第一方面的实现方式，像素值阈值是亮度值阈值，并且控制系统基于将亮度值阈值和与多个像素相关联的亮度值进行比较，通过将图像的多个像素过滤为第一像素子集来应用像素值阈值。
[0013]根据第一方面的实现方式，所述像素值阈值是与所述多个像素的红绿蓝(RGB)值相关联的颜色特性阈值，并且所述控制系统基于将所述颜色特性阈值与所述多个像素的RGB值进行比较，通过将所述图像的所述多个像素过滤为所述第一像素子集来应用所述像素值阈值。
[0014]根据第一方面的实现方式，图像捕获装置是二维(2D)相机，并且插头连接系统进一步包括能够适配于EV的充电端口的光学区别对象。
[0015]根据第一方面的实现方式，控制系统基于使用与EV的充电端口相关联的已知几何轮廓来分析第一像素子集，确定与充电端口相关联的光学区别对象的位置。
[0016]根据第一方面的实现方式，插头连接系统进一步包括不可见光发射器，不可见光发射器被配置成发射用于图像捕获装置的不可见光照明，其中不可见光照明与不可见光范围中的光频率相关联。
[0017]本公开的第二方面提供了一种用于插头连接系统对电动车辆(EV)自主充电的方法。方法包括：通过控制系统将图像捕获装置的配置设置从默认图像捕获特性调整到新的图像捕获特性；通过控制系统使用图像捕获装置来捕获图像，其中图像的一部分包括与EV的充电端口相关联的光学区别对象，并且其中图像包括多个像素；通过所述控制系统将与像素度量相关联的像素值阈值应用于所述图像以将所述图像的所述多个像素过滤为第一
像素子集；通过所述控制系统并且基于将所述多个像素过滤为所述第一像素子集来确定与所述EV的所述充电端口相关联的所述光学区别对象在所述图像内的位置；以及通过所述控制系统提供信息以将机器人臂操纵到与所述图像内的所述光学区别对象的位置相关联的物理位置。
[0018]根据第二方面的实现方式，机器人臂能够受控地伸出和缩回，机器人臂适于承载位于机器人臂的远端处的充电插头，并且充电插头被配置成能够受控地移动并且能够插入EV的充电端口中。
[0019]根据第二方面的实现方式，控制系统通过使用来自光发射器的照明捕获图像来使用图像捕获装置捕获图像。
[0020]根据第二方面的实现方式，所述照明是与不可见范围中的光频率相关联的不可见照明。
[0021]根据第二方面的实现方式，控制系统通过捕获与光学区别对象和EV的充电端口相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对电动车辆EV进行自主充电的插头连接系统，所述插头连接系统包括：机器人臂，所述机器人臂能够受控地伸出和缩回，其中所述机器人臂适于承载位于所述机器人臂的远端处的充电插头，其中所述充电插头被配置成能够受控地移动并且能够插入所述EV的充电端口中；图像捕获装置，被配置为捕获一个或多个图像，其中所述图像捕获装置被设置为不同于默认图像捕获特性的新的图像捕获特性；以及控制系统，包括：一个或多个控制器；以及非暂时性计算机可读介质，其上存储有处理器可执行指令，其中所述处理器可执行指令在由所述一个或多个控制器执行时，使得：使用所述图像捕获装置捕获图像，其中所述图像的一部分包括与所述EV的所述充电端口相关联的光学区别对象，并且其中所述图像包括多个像素；将与像素度量相关联的像素值阈值应用于所述图像以将所述图像的所述多个像素过滤为第一像素子集；基于将所述多个像素过滤为所述第一像素子集来确定与所述充电端口相关联的所述光学区别对象在所述图像内的位置；以及提供信息以将所述机器人臂操纵到与所述图像内的所述光学区别对象的位置相关联的物理位置。2.根据权利要求1所述的插头连接系统，进一步包括：光发射器，所述光发射器被配置成发射用于所述图像捕获装置的照明，并且其中使用所述图像捕获装置捕获所述图像包括使用来自所述光发射器的所述照明来捕获所述图像。3.根据权利要求2所述的插头连接系统，其中所述图像捕获装置包括所述光发射器，并且其中捕获所述图像包括捕获与所述光学区别对象和所述EV的所述充电端口相关联的多个图像，其中所述多个图像包括：使用来自所述光发射器的所述照明捕获的至少一个图像；以及不使用来自所述光发射器的所述照明而捕获的至少一个图像。4.根据权利要求3所述的插头连接系统，其中应用所述像素值阈值包括：使用所述像素值阈值从所述多个图像中滤除像素以确定第二像素子集，其中来自所述第二像素子集的每个像素具有满足所述像素值阈值的对应像素度量，以及其中基于所述第二像素子集提供所述信息以操纵所述机器人臂。5.根据权利要求1所述的插头连接系统，其中所述图像捕获装置位于所述充电插头上，其中所述插头连接系统进一步包括：第二图像捕获装置，所述第二图像捕获装置被配置成向所述控制系统提供第二图像，以及其中提供所述信息以操纵所述机器臂进一步基于所述第二图像。6.根据权利要求1所述的插头连接系统，其中捕获所述图像包括基于设定频率捕获多个图像，其中所述多个图像包括在第一时间实例捕获的第一图像和在第二时间实例捕获的
第二图像，其中所述第一时间实例和所述第二时间实例与所述设定频率相关联，其中应用所述像素值阈值包括将所述像素值阈值应用于所述第一图像和所述第二图像，以及其中提供信息以将所述机器人臂操纵到所述物理位置包括：基于将所述像素值阈值应用于所述第一图像而提供第一指令以将所述机器人臂操纵到第一物理位置；以及基于将所述像素值阈值应用于所述第二图像而提供第二指令以将所述机器人臂从所述第一物理位置操纵到第二物理位置。7.根据权利要求1所述的插头连接系统，其中所述像素值阈值是亮度值阈值，并且其中应用所述像素值阈值包括：基于将所述亮度值阈值和与所述多个像素相关联的亮度值进行比较，将所述图像的所述多个像素过滤为所述第一像素子集。8.根据权利要求1所述的插头连接系统，其中所述像素值阈值是与所述多个像素的红绿蓝RGB值相关联的颜色特性阈值，以及其中应用所述像素值阈值包括基于将所述颜色特性阈值与所述多个像素的所述RGB值进行比较来将所述图像的所述多个像素过滤为所述第一像素子集。9.根据权利要求1所述的插头连接系统，其中所述图像捕获装置是2维2D相机，其中所述插头连接系统进一步包括：光学区别对象，能够适配至所述EV的所述充电端口。10.根据权利要求1所述的插头连接系统，其中确定与所述充电端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里，
申请(专利权)人：ABB电动汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：