CN107065879A - 基于二维码的视觉导引车定位方法及视觉导引车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于二维码的视觉导引车定位方法及视觉导引车，包括视觉导引车的车体，所述车体的前端和后端安装有独立设置的麦克纳姆轮，麦克纳姆轮通过减速器与伺服直流电机连接，伺服直流电机连接有电机驱动器；所述车体的底部安装有摄像头安装罩，摄像头安装罩内设有摄像头，摄像头连接有Cortex‑A9处理器，Cortex‑A9处理器通过串口与电机驱动器通讯。本发明通过对网格定位系统以及对网格路线的实时纠偏，可以准确控制视觉导引车的行驶方向，杜绝偏航和脱轨事件的发生；采用嵌入式处理器、轻小的摄像头，使整个系统的自身重量变轻，从而可以增加负载重量，搭配独立控制的麦克纳姆轮，快速实现视觉导引车的精准定位，提高了视觉引导车的运输效率。

Description

基于二维码的视觉导引车定位方法及视觉导引车

技术领域

本发明涉及自动导引技术领域，尤其涉及一种基于二维码的视觉导引车定位方法及视觉导引车。

背景技术

AGV（自动导引小车）是一种集声光电计算机于一体的轮式机器人，伴随智能控制造系统的发展，AGV（自动导引小车）被越来越多领域所采用。AGV 依靠非接触式的导引传感器及控制系统，不需要人为干涉，并辅以安全报警、调度控制等，可以自动按照既定的规划路径行驶，能有效的提高工作效率，独自完成物料搬运，卸载物料等任务。

AGV系统目前在导引方式主要上有基于电磁感应的磁导引方式；基于超声波传感器的超声波导引方式；基于激光反射的激光导引方式；但是这些方式对环境的要求极高。随着科技不断更新，基于视觉导引的导引技术出现，比如中国专利号CN 105929834 A所公布的基于辅助定位装置的视觉导引车定位方法及视觉导引车，该方法是在路面铺设二维码标签加以识别，但是二维码自身存在误差，采集到的二维码是通过解码来获取当前二维码和目标二维码的位置，再计算偏差来计算小车偏离轨道的位置，大量计算累积的误差势必造成视觉导引车行驶方向偏离，影响视觉导引车的准确定位和运输效率。针对这技术存在的不足提出本发明。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于视觉导引的导引车和一种基于二维码的视觉导引车的定位方法。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种基于二维码的视觉导引车定位方法，包括以下步骤：

步骤1），在视觉导引车的应用场所的地面设置一个网格定位系统，网格定位系统包括网格和设置在网格上的多张工位二维码标签，工位二维码标签存储有本工位信息以及与相邻工位之间的距离信息，工位二维码标签的四角贴有四个方形定位块，四个方形定位块围成的矩形与摄像头安装罩等大；

步骤2），当视觉导引车沿着网格向目标工位行驶时，视觉导引车上的摄像头采集到网格，并将采集到的图像反馈给处理器，以所述图像底边为X轴、中线为Y轴建立中心坐标系，得到视觉导引车偏离距离D和偏离角度θ，用于视觉导引车的实时纠偏控制，所述的偏离距离D指的是网格的中心偏离Y轴的距离，偏离角度θ指的是网格偏离Y轴的角度；

步骤3），视觉导引车途经任一工位时，摄像头采集工位二维码标签及相应方形定位块，并将采集到的图像反馈给处理器，处理器对图像进行处理，并通过电机驱动器分别控制四个独立设置的麦克纳姆轮微调视觉导引车，使摄像头安装罩四角对准四个方形定位块，将视觉导引车停止在预定的工位，实现视觉导引车的工位矫正，同时，得到当前工位信息以及与相邻工位之间的距离信息，视觉导引车继续行驶；

步骤4），视觉导引车在靠近下一工位时，处理器根据上一工位二维码标签储存的信息，通过电机驱动器控制伺服直流电机减速，并通过摄像头采集下一工位二维码标签及相应的方形定位块，判断下一工位是否为目标工位，若下一工位不是目标工位，视觉导引车进行工位矫正后继续向目标工位行驶；若下一工位是目标工位，使视觉导引车停止在预定的工位。

进一步，所述网格上设置有黑色胶带。

一种基于二维码的视觉导引车定位方法的视觉导引车，包括视觉导引车的车体，其特征在于，所述车体的前端和后端安装有四个独立设置的麦克纳姆轮，麦克纳姆轮通过减速器与伺服直流电机连接，伺服直流电机连接有电机驱动器；所述车体的底部中间位置安装有30cm×20cm×30cm的长方体状摄像头安装罩，摄像头安装罩内设有摄像头及沿摄像头周向布置的LED灯，摄像头安装罩的侧面安装有Cortex-A9处理器，Cortex-A9处理器通过串口分别与摄像头、电机驱动器通讯；

在视觉导引车的应用场所的地面设有一个与视觉导引车配套使用的网格定位系统，网格定位系统包括网格和设置在网格上的多张工位二维码标签，工位二维码标签存储有本工位信息以及与相邻工位之间的距离信息，工位二维码标签的四角设有四个方形定位块，四个方形定位块围成的矩形与摄像头安装罩等大。

进一步，所述网格上设置有黑色胶带。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过对网格定位系统以及对网格路线的实时纠偏，可以准确控制视觉导引车的行驶方向，杜绝偏航和脱轨事件的发生；

2、本发明用轻小的嵌入式处理器代替了笨重的工控机和PLC，用USB摄像头代替了工业相机，使整个系统的自身重量变轻，从而可以增加负载重量；同时，采用四轮独自驱动，通过控制四个麦克纳姆轮达到不同角度的转向，快速实现视觉导引车的精准定位，提高了视觉引导车的运输效率；

3、本发明遵循了小型化，智能化，低成本化的设计理念。

附图说明

图1是本发明视觉导引车的结构示意图；

图2是摄像头安装罩的结构示意图；

图3是网格定位系统的结构示意图；

图4是视觉导引车偏离距离D和偏离角度θ的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，结合图1-4对本发明的具体实施说明如下：

一种基于二维码的视觉导引车定位方法，包括以下步骤：

步骤1），在视觉导引车1的应用场所的地面设置一个网格定位系统，网格定位系统包括网格和设置在网格上的多张工位二维码标签11，网格上设置有黑色胶带6，工位二维码标签11存储有本工位信息以及与相邻工位之间的距离信息，工位二维码标签11的四角贴有四个方形定位块12，四个方形定位块12围成的矩形与摄像头安装罩底面4等大；

步骤2），当视觉导引车1沿着黑色胶带6向目标工位行驶时,视觉导引车1上的摄像头2采集到黑色胶带6，并将采集到的图像反馈给Cortex-A9处理器3，以所述图像底边为X轴、中线为Y轴建立中心坐标系，得到视觉导引车1偏离距离D和偏离角度θ，用于视觉导引车1的实时纠偏控制，所述的偏离距离D指的是黑色胶带6的中心偏离Y轴的距离，偏离角度θ指的是黑色胶带6偏离Y轴的角度；

步骤3），视觉导引车1途经任一工位时，摄像头2采集工位二维码标签11及相应方形定位块，并将采集到的图像反馈给Cortex-A9处理器3，Cortex-A9处理器3对图像进行处理，并通过电机驱动器8分别控制四个独立设置的麦克纳姆轮10微调视觉导引车1，使摄像头安装罩4四角对准四个方形定位块12，将视觉导引车1停止在预定的工位，实现视觉导引车1的工位矫正，同时，得到当前工位信息以及与相邻工位之间的距离信息，视觉导引车1继续行驶；

步骤4），视觉导引车1在靠近下一工位时，Cortex-A9处理器3根据上一工位二维码标签11储存的信息，通过电机驱动器8控制伺服直流电机5减速，并通过摄像头2采集下一工位二维码标签11及相应的方形定位块12，判断下一工位是否为目标工位，若下一工位不是目标工位，视觉导引车1进行工位矫正后继续向目标工位行驶；若下一工位是目标工位，使视觉导引车1停止在预定的工位。

一种基于二维码的视觉导引车定位方法的视觉导引车，包括视觉导引车1的车体，所述车体的前端和后端安装有四个独立设置的麦克纳姆轮10，麦克纳姆轮10通过减速器9与伺服直流电机5连接，伺服直流电机5连接有电机驱动器8；所述车体的底部中间位置安装有30cm×20cm×30cm的长方体状摄像头安装罩4，摄像头安装罩4内设有摄像头2及沿摄像头2周向布置的LED灯7，摄像头安装罩4的侧面安装有Cortex-A9处理器，Cortex-A9处理器通过串口分别与摄像头、电机驱动器通讯。

在视觉导引车1应用场所的地面设置一个网格定位系统，与视觉导引车1配套使用，网格定位系统包括网格和设置在网格上的多张工位二维码标签11，网格上设置有黑色胶带6，工位二维码标签11存储有本工位信息以及与相邻工位之间的距离信息，工位二维码标签11的四角贴有四个方形定位块12，四个方形定位块12围成的矩形与摄像头安装罩底面4等大；

当视觉导引车1沿着黑色胶带6向目标工位行驶时,视觉导引车1上的摄像头2采集到黑色胶带6，并将采集到的图像反馈给Cortex-A9处理器3，以所述图像底边为X轴、中线为Y轴建立中心坐标系，得到视觉导引车1偏离距离D和偏离角度θ，用于视觉导引车1的实时纠偏控制，所述的偏离距离D指的是黑色胶带6的中心偏离Y轴的距离，偏离角度θ指的是黑色胶带6偏离Y轴的角度；

视觉导引车1途经任一工位时，摄像头2采集工位二维码标签11及相应方形定位块，并将采集到的图像反馈给Cortex-A9处理器3，Cortex-A9处理器3对图像进行处理，并通过电机驱动器8分别控制四个独立设置的麦克纳姆轮10微调视觉导引车1，使摄像头安装罩4四角对准四个方形定位块12，将视觉导引车1停止在预定的工位，实现视觉导引车1的工位矫正，同时，得到当前工位信息以及与相邻工位之间的距离信息，视觉导引车1继续行驶；

视觉导引车1在靠近下一工位时，Cortex-A9处理器3根据上一工位二维码标签11储存的信息，通过电机驱动器8控制伺服直流电机5减速，并通过摄像头2采集下一工位二维码标签11及相应的方形定位块12，判断下一工位是否为目标工位，若下一工位不是目标工位，视觉导引车1进行工位矫正后继续向目标工位行驶；若下一工位是目标工位，使视觉导引车1停止在预定的工位。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

Claims (4)

1.一种基于二维码的视觉导引车定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1），在视觉导引车的应用场所的地面设置一个网格定位系统，网格定位系统包括网格和设置在网格上的多张工位二维码标签，工位二维码标签存储有本工位信息以及与相邻工位之间的距离信息，工位二维码标签的四角贴有四个方形定位块，四个方形定位块围成的矩形与摄像头安装罩等大；

步骤2），当视觉导引车沿着网格向目标工位行驶时，视觉导引车上的摄像头采集到网格，并将采集到的图像反馈给处理器，以所述图像底边为X轴、中线为Y轴建立中心坐标系，得到视觉导引车偏离距离D和偏离角度θ，用于视觉导引车的实时纠偏控制，所述的偏离距离D指的是网格的中心偏离Y轴的距离，偏离角度θ指的是网格偏离Y轴的角度；

步骤3），视觉导引车途经任一工位时，摄像头采集工位二维码标签及相应方形定位块，并将采集到的图像反馈给处理器，处理器对图像进行处理，并通过电机驱动器分别控制四个独立设置的麦克纳姆轮微调视觉导引车，使摄像头安装罩四角对准四个方形定位块，将视觉导引车停止在预定的工位，实现视觉导引车的工位矫正，同时，得到当前工位信息以及与相邻工位之间的距离信息，视觉导引车继续行驶；

步骤4），视觉导引车在靠近下一工位时，处理器根据上一工位二维码标签储存的信息，通过电机驱动器控制伺服直流电机减速，并通过摄像头采集下一工位二维码标签及相应的方形定位块，判断下一工位是否为目标工位，若下一工位不是目标工位，视觉导引车进行工位矫正后继续向目标工位行驶；若下一工位是目标工位，使视觉导引车停止在预定的工位。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维码的视觉导引车定位方法，其特征在于，所述网格上设置有黑色胶带。

3.一种采用如权利要求1所述的基于二维码的视觉导引车定位方法的视觉导引车，包括视觉导引车的车体，其特征在于，所述车体的前端和后端安装有四个独立设置的麦克纳姆轮，麦克纳姆轮通过减速器与伺服直流电机连接，伺服直流电机连接有电机驱动器；所述车体的底部中间位置安装有30cm×20cm×30cm的长方体状摄像头安装罩，摄像头安装罩内设有摄像头及沿摄像头周向布置的LED灯，摄像头安装罩的侧面安装有Cortex-A9处理器，Cortex-A9处理器通过串口分别与摄像头、电机驱动器通讯；

在视觉导引车的应用场所的地面设有一个与视觉导引车配套使用的网格定位系统，网格定位系统包括网格和设置在网格上的多张工位二维码标签，工位二维码标签存储有本工位信息以及与相邻工位之间的距离信息，工位二维码标签的四角设有四个方形定位块，四个方形定位块围成的矩形与摄像头安装罩等大。

4.根据权利要求3所述的一种基于二维码的视觉导引车定位方法的视觉导引车，其特征在于，所述网格上设置有黑色胶带。