[發明專利]一種基于視覺測量及標定的AGV自動調姿定位方法

在審

• 申請號: 201710751564.2
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107741224A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 畢運波;李江雄;王青;曲巍崴;柯映林
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/20;G05D1/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于航空制造領域，尤其涉及一種基于視覺測量及標定的AGV自動調姿定位方法。

背景技術

如今，AGV被廣泛地應用于工業領域。AGV的引入不僅可以減少人工的工作量，還可以很大程度地提升工廠的自動化水平，降低成本以及降低運輸過程中損壞工件的可能性，因此AGV系統被廣泛使用在物料運輸系統中。此外，某些高度自動化的制造過程中，AGV是不可或缺的，尤其適用于在生產線不同裝配站位之間轉運產品。

對AGV系統來說，為了達到自動化運輸的目的，如何在某個站位將產品更加平穩快速地轉運到AGV上是一個必須要深入考慮的問題。接泊速度和精度嚴重影響生產效率。對于不同產品、不同工裝情況下的站位接泊，對應的AGV接泊方式需要單獨設計以使性能最優。

發明內容

鑒于上述，本發明提出了一種基于視覺測量及標定的AGV自動調姿定位方法，該方法能夠將AGV在接泊位置調姿定位到合適位置，達到自動化快速接泊功能。

一種基于視覺測量及標定的AGV自動調姿定位方法，包括以下步驟：

(1)根據AGV自動調姿系統中的工業CCD相機、標定板、位移傳感器、激光跟蹤儀以及伸縮柱，對AGV進行標定，得到相機坐標系與AGV坐標系之間的關系

(2)利用關系獲得標定板上兩個大圓孔中心在AGV坐標系下的當前坐標，根據四個位移傳感器與兩個大圓孔中心的當前位姿與目標位姿計算得到變換矩陣，進而獲得AGV的當前位姿；

(3)根據AGV的當前位姿、AGV的目標位姿以及6個支撐定位器在AGV坐標系下的當前坐標規劃調姿路徑；

(4)根據規劃得到的調姿路徑對AGV進行調姿。

所述的步驟(1)的具體步驟為：

(1-1)將四個標定板安裝在工位底座基準面上，通過激光跟蹤儀測量標定板上的ERS點，調整四個標定板直至處于同一平面且法向沿著基準面法向；

(1-2)將AGV車駛入接駁位置，并將AGV固定于地面上的定位窩定位位置處；

(1-3)借助激光跟蹤儀調整AGV底座姿態，直至接駁移動臺能順利于站位底座與AGV車之間轉運；

(1-4)通過激光跟蹤儀建立AGV坐標系與標定板坐標系的關系

(1-5)利用AGV坐標系與標定板坐標系的關系測得標定板中大圓孔中心在AGV坐標系下的坐標；

(1-6)驅動4個伸縮柱移動至與其對應的標定板相接觸，記錄此時的4個位移傳感器在AGV坐標系下的讀數；

(1-7)打開工業CCD相機，微調每個工業CCD相機的位姿，使標定板上的圓孔于相機圖像中呈現的圖像是圓形而不是橢圓形；

(1-8)標定工業CCD相機的內參k_x和k_y(mm/像素)；即CCD相機的像素與實際距離的對應關系；

(1-9)標定相機坐標系與AGV坐標系之間的關系

所述步驟(1-4)的具體步驟為：

(1-4-1)激光跟蹤儀測量AGV車身上的ERS點，建立AGV坐標系Base；

(1-4-2)激光跟蹤儀測量標定板上的ERS點，建立標定板坐標系Plane；

(1-4-3)根據坐標系Base與坐標系Plane建立AGV坐標系與標定板坐標系的關系

所述的為標定板坐標系在AGV坐標系下的位姿，具體表示為：

將標定板上的ERS點在AGV坐標系下的位置坐標與裝配現場坐標系下的理論值進行基于SVD的最小二乘匹配計算，即可求得標定板坐標系Plane在AGV坐標系Base下的位姿，即

用方向余弦矩陣R_3×3表示標定板坐標系在AGV坐標系下的姿態，位置用平移向量T_3×1表示，則有：

設共有n(n>3)個非共面公共觀測點，在實際工程中，并不是絕對相等的，存在如下關系：

式中，ε為3×1的誤差矩陣，為使得ε最小構造目標函數：

利用矩陣奇異值分解法，即可求得旋轉矩陣R_3×3和平移向量T_3×1,求得標定板坐標系和AGV坐標系的關系。

所述的步驟(1-8)的具體過程為：

首先，獲取標定板中同一水平線或同一豎直線上的兩個圓孔的圓心之間的實際距離；

然后，獲取圖像中同一水平線或同一豎直線上的兩個圓孔的圓心之間的像素距離；