[發明專利]一種基于俯視和側視相機的電動汽車電池定位方法

有效

• 申請號: 201310743786.1
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103692447A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 張棟棟;羅華;燕小強;郭靜
• 申請（專利權）人: 西安航天精密機電研究所
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本發明涉及一種利用俯視相機和側部相機對電動汽車內電池進行定位的方法。

背景技術

隨著人們對環境保護的意識越來越強，環境污染和資源的問題受到人們的極大關注。汽車行業節能減排形勢的日益嚴峻，發展節能環保型汽車成為汽車產業發展的必然選擇。目前，以電能為代表的新能源的節能環保型汽車作為動力與儲能電池產業終端應用產品，已成為國家鼓勵發展的新興戰略性產業。

目前，電動汽車的續航能力是電動汽車行業需要解決的一個重要問題，國家電網公司提出了“換電為主、插充為輔、集中充電、統一配送，通過智能電網、物聯網和交通網的‘三網’技術融合，實施信息化、自動化和網絡化的‘三化’管理，實現對電動汽車用戶跨區域全覆蓋的同網、同質和同價的‘三同’服務”的建設方針。電動汽車蓄電電池的充電和換電環節關系到整個電動汽車產業的普及和推廣。

在電動汽車利用機械手換電池的過程，對電動汽車內的電池進行定位是關鍵性的一步。目前目前電動汽車電池定位方式主要包括兩種，一種是機械定位，采用導引槽將汽車車輪卡死，固定車身位置，同時采用限位裝置固定車頭位置；第二種是雙目視覺定位，直接獲取電池側面中心點的坐標以及偏向角信息。但是，第一種方法在使用過程中不僅對電動汽車的定位精度不高，而且對司機駕駛水平有一定要求；第二種方法在使用過程中定位精度雖然提高，但是雙目視覺成本較大。

發明內容

為了解決背景技術中的缺陷，本發明提出了一種定位精度高、成本低并且實施方式簡單的基于俯視和側視相機的電動汽車電池定位方法。

本發明的具體技術方案是：

一種基于俯視和側視相機的電動汽車電池定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

1】獲取圖像坐標系下電動汽車頂部中心坐標、電動汽車偏向角以及電池中心坐標值；

2】獲取機械手坐標系下的電池的坐標值以及角度值；機械手坐標系是指以機械手三維空間運動的方向搭建的坐標系；

3】將圖像坐標系下的坐標值以及機械手坐標系下的坐標值進行擬合，獲得電池在機械手坐標系下的三維構建；

4】機器手基于電池在機器人坐標系下三維構建，對電池進行拾取。

上述步驟1】的具體步驟是：

1.1】對電動汽車車頂以及電動汽車電池箱內的電池分別做矩形框條標記和黑色圓形標記；

1.2】頂部照相機采集處理矩形框條標記圖像，獲取電動汽車頂部的中心點坐標以及電動汽車的偏向角；

1.3】側部照相機采集處理黑色圓形標記圖像，獲取電動汽車電池箱內的電池的中心坐標；

上述步驟1.2】的具體步驟是：

1.2.1】頂部照相機拍攝下電動汽車頂部的圖片，提取圖片的感興趣區域；

1.2.2】對圖片進行高斯平滑處理，去除圖片中的噪點；

1.2.3】通過灰度閾值分割的方法，將圖片處理為黑白圖片；

1.2.4】在步驟1.2.3】中的黑白圖片中提取圖像輪廓，并判斷該圖像輪廓是否為矩形框條標記，如果是，進行步驟1.2.5；

1.2.5】獲取矩形框條標記的所有矩形邊點坐標，計算所有矩形邊點坐標的平均值確定電動汽車頂部的中心點坐標，通過確定矩形框條標記其中一條邊與圖像輪廓一條邊之間的夾角，確定電動汽車的偏向角。

上述步驟1.2.4】的具體步驟是：

1.2.4.1】對圖像輪廓進行多邊形逼近，根據多邊形頂點的個數判斷該多邊形是否為四邊形圖像輪廓；如果是四，則認定該圖像輪廓為四邊形圖像輪廓并保留；如果不是四，則舍棄該圖像輪廓；

1.2.4.2】判斷四邊形圖像輪廓是否為四邊形凸輪廓；設定一個灰度閾值T2，計算四邊形圖像輪廓的面積，如果面積大于閾值T2，則四邊形圖像輪廓為四邊形凸輪廓；如果面積小于閾值T2，則舍棄該四邊形圖像輪廓；

1.2.4.3】判斷四邊形凸輪廓是否為矩形框條標記；設定閾值T3，如果四邊形凸輪廓的四個內角余弦值中最大值大于閾值T3，則該四邊形凸輪廓為矩形框條標記，否則不是矩形框條標記。

上述步驟1.3】的具體步驟是：

1.3.1】側部相機拍攝下電池箱內電池的圖片，去除會對圖片處理產生干擾的區域；

1.3.2】對圖片進行高斯平滑處理，去除圖片中的噪點；

1.3.3】通過灰度閾值分割的方法，將圖片處理為黑白圖片；

1.3.4】在黑白圖片中獲取黑色圓形標記的圖像，并確定電池的中心坐標。

上述步驟1.3.4】的具體步驟是：