一种基于视觉循迹导航的AGV精确定位方法与流程

一种基于视觉循迹导航的agv精确定位方法
技术领域
1.本发明涉及装配转运领域，具体涉及一种基于视觉循迹导航的agv精确定位方法的设计，用于agv在具备循迹导航的条件下能够精确获取当前位置，以及当前车身姿态信息。


背景技术：

2.本发明为一种基于视觉循迹导航的agv精确定位方法。随着工业智能化发展，传统的人工控制运输方式更加受到挑战。agv，即自动控制导航车，开始出现，并得到了大范围应用。顾名思义。agv利用现实反馈和内部控制程序指令自动化运行，目前普遍采用的是视觉循迹导航agv。
3.agv循迹导航是依托视觉循迹原理，利用车载视觉相机识别色带，使agv能够沿着预设色带完成固定路径的运行。agv具备自动视觉循迹导航功能，但市面上的agv在运行过程中难以精准确定位置姿态信息。常见的定位方法是采用在色带附近识别二维码实现agv获取当前的位置信息。此种方法的定位精度在厘米量级。对于一些需要精确定位的场合无法胜任定位要求。
4.本发明提供了一种基于视觉循迹导航原理的精确定位方法，结合色带循迹导航原理和定位逻辑方法，使agv实现亚毫米级的精确定位精度，能够精确获取当前位置和姿态信息，确定位置坐标和车身姿态(偏转角度)。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于视觉循迹导航的agv精确定位方法包括agv，循迹场地，以及定位逻辑方法。本发明提供的agv精确定位方法，是以agv视觉循迹功能为基础，向量原理为依托，构建两组向量关系，确定车身2点坐标值，进而确定agv位姿信息。继而，利用所得坐标关系，确定车身偏转角度，即姿态信息。本发明的目的在于解决工程装配转运中agv定位难，精度低的问题，旨在精确把握视觉循迹导航agv运行中的位移姿态(精度进入亚毫米级)，提高agv智能化和精细化程度。
6.所述agv，即上文所述agv，具备视觉循迹功能；循迹场地，包括循迹导航色带，循迹导航点。所述循迹导航色带，能够被agv上安装的视觉相机识别，用于运动路线指引；所述循迹导航点为循迹场地特定功能地点，位置已测算，铺设导航点后，可被agv上安装的视觉相机识别，用于精准确定agv位置信息；所述定位逻辑方法，在于建立场地坐标，利用场地预先测算定位点作为循迹导航点，配合agv上安装的首尾视觉相机视框坐标系中定位点坐标，建立坐标向量关系。从而确定agv车身坐标轴线，实现精确定位，定位精度为0.1mm。
7.其中，所述精确定位方法是一种能够使本发明提供的agv在预设循迹场地内进行横向移动精准确定当前位置信息和车身姿态的方法，可实现agv在0.1mm精度(亚毫米级)下行走至预定地点，并通过agv车首和车尾定位点确定车身姿态，要素包括agv、循迹场地和定位逻辑方法三部分。
8.其中，所述定位逻辑方法是利用预设循迹场地建立场地坐标系，预设特殊功能地点作为循迹导航点，测算预设循迹导航点位于场地坐标系中坐标，并通过agv上安装的视觉相机视框建立视框坐标系(首尾两端各1部)，赋予循迹导航点在视框坐标系中坐标，通过坐标关系，建立向量关系，从而确定agv在场地坐标系中坐标，实现精确定位。
9.其中，所述车身姿态是agv行进过程中车身和航向之间的偏转角度，可通过精确定位方法所得车身坐标确定。
10.其中，场地坐标系是在循迹场地中选定原点，及x轴，y轴方向建立，且三者一经确定即固定。
11.其中，视框坐标系是利用agv上安装的首尾视觉相机视框边缘作为视框作为坐标系原点，并设有确定坐标轴方向。
12.其中，循迹场地是视觉循迹导航横向移动的agv配合工作场地，场地设有预先铺设的循迹导航色带和循迹导航点作为agv识别标识。
13.其中，循迹导航色带是agv上安装的首尾视觉相机识别的地面标识条，通过在视觉相机视框中显示明确的色彩信息实现功能。
14.其中，循迹导航点是场地中预设特殊功能点，在此类功能点上铺设圆形条作为可被视觉相机识别的定位点。
15.其中，本发明提供的精确定位方法的具体实施步骤为：
16.a)建立场地坐标系，预测算循迹导航点在场地坐标系中坐标，录入控制系统程序；
17.b)在车首视觉相机视框和车尾视觉相机视框建立视框坐标系，录入控制系统程序；
18.c)等待agv沿循迹导航色带行走至循迹导航点进入视觉相机视框，记录在视框坐标系中坐标；
19.d)建立循迹导航点在场地坐标系和视框坐标系向量；
20.e)进行向量运算，确定车首视框坐标系原点和车尾视框坐标系原点，在场地坐标系中坐标，完成定位。
附图说明
21.图1是总体示意图；
22.图2是agv行走至循迹导航点示意图；
23.图3是场地坐标系和视框坐标系图；
24.图4是向量关系示意图。
25.图5是具体实施参数图
26.其中，1是车首视觉相机，2是轮系装置，3是agv车体，4是车尾视觉相机，5是循迹导航色带，6是循迹导航点，，7是车首视框坐标系，8是场地坐标系，9是车尾视框坐标系，10是循迹导航点p1，11是循迹导航点p2。
具体实施方式
27.在具体实施方式阶段，本发明将结合下文中的附图更加详细，清晰的说明本发明的发明目的，技术方案，以及发明原理。本发明具体实施例，仅是对本发明的解释，其并不是
对本发明的限制。基于本发明提供的一种基于视觉循迹导航的agv精确定位方法的原理及实施例，任何组织和个人在没有创造性劳动的基础上所获得的所有雷同实施例，都属于本发明保护范围。
28.图1是总体示意图，其中，1是车首视觉相机，2是轮系装置，3是agv车体，4是车尾视觉相机，5是目标工位
①
，6是目标工位
②
，7是循迹导航色带，8是循迹导航点，9是目标工位
③
。如图1所示，agv正沿7向5对应的循迹导航点运动。
29.图2是agv行走至循迹导航点示意图。agv上上安装的的1和4视框内均出现了8的图像信息。
30.图3是场地坐标系和视框坐标系图，其中，10是车首视框坐标系，11是场地坐标系，12是车尾视框坐标系。在图2上，构建了精确定位所需坐标系，并将三个坐标系进行了定义。场地坐标系11的原点记为og，坐标轴分别记为为x，y；如图3所示。车首视框坐标系10的原点记为or，坐标轴分别记为m，n；车尾视框坐标系12的原点记为o1，坐标轴分别记为s，t。通过图像处理计算循迹导航点中心在图像中的平面位置值。
31.图4是向量关系示意图，其中，13是循迹导航点p1，14是循迹导航点p2。在图4中，为5对应的循迹导航点记为p1和p2。
32.本发明提供的一种精准定位方法，结合附图1-4进行阐述，具体实施步骤如下：
33.a)在场地坐标系x-o
g-y中确定循迹导航点p1和p2在场地中和原点og距离关系，并记两点场地坐标为p1(x1，y1)和p2(x2，y2)，控制系统程序中已录入；
34.b)在车首视觉相机视框坐标系m-o
r-n中，利用视框内像素块，确定循迹导航点p1图形中心位置坐标，记为p1(m1，n1)；在车尾视觉相机视框坐标系s-o
1-t中，利用视框内像素块，确定循迹导航点p2图形中心位置坐标，记为p2(s2，t2)，并录入控制系统程序；
35.c)围绕点p1建立向量关系：c)围绕点p1建立向量关系：则则or点在场地坐标系x-og-y中坐标为or(x
1-m1，y
1-n1)；
36.d)围绕点p2建立向量关系：d)围绕点p2建立向量关系：则则or点在场地坐标系x-og-y中坐标为o1(x
2-s1，y
2-t1)。
37.e)利用or和o1在场地坐标系中的坐标，进行和θ＝arctanθ运算，则为车身偏转角度，从而确定车身姿态。
38.经过上述步骤，agv在循迹场地中的位置可以由车首视框坐标系原点在场地坐标系中的坐标or(x
1-m1，y
1-n1)，以及车尾视框坐标系原点在场地坐标系中的坐标o1(x
2-s1，y
2-t1)来确定。至于agv车身姿态由车身偏转角度θ确定。
39.实施例1：
40.在本公司具体实验中，进行了一种基于视觉循迹导航的agv精确定位方法的实施。其中，具体实施参数如图5所示，h1＝4000mm，h2＝800mm，h3＝150mm，h4＝250mm，h5＝100m，h6＝7000mm。
41.a)如图5所示，在场地坐标系x-og-y中确定循迹导航点p1和p2在场地中和原点og距
离关系，如图4所示循迹导航点13场地坐标为p
1g
(-h1-0.5h2，0.5h6-h5-0.5h4)，即p
1g
为(-4400，3275)，同理循迹导航点14场地坐标为p
2g
为(-4400，-3275)，控制系统程序中已录入；
42.b)在车首视觉相机视框坐标系m-o
r-n中，利用视框内像素块，确定循迹导航点p1图形中心位置坐标，通过图5所示参数可知，p
1r
为(0.5h3，0.5h4)，则循迹导航点13车首视框坐标为p
1r
(75，125)；在车尾视觉相机视框坐标系s-o
1-t中，利用视框内像素块，确定循迹导航点p2图形中心位置坐标，通过图5所示参数可知，p
21
为(0.5h3，0.5h4)，则循迹导航点13车首视框坐标为p
21
(75，125)，并录入控制系统程序；
43.c)围绕点p1建立向量关系：
44.则，则or点在场地坐标系x-og-y中坐标为or(-4475，3150)；
45.d)围绕点p2建立向量关系：
46.则，则o1点在场地坐标系x-og-y中坐标为o1(-4475，-3400)。
47.e)车身偏转角度计算：由则θ＝0
°
。
48.f)agv位置信息由or和o1的场地坐标值确定，agv车身姿态信息由or和o1两点坐标关系求偏转夹角确定。

技术特征：
1.一种基于视觉循迹导航的agv精确定位方法，包括具备视觉循迹功能的agv；带有循迹导航色带、循迹导航点的循迹场地；定位逻辑方法。其特征在于：结合色带循迹导航原理和定位逻辑方法，使agv实现亚毫米级的精确定位精度，能够精确获取当前位置和姿态信息，确定位置坐标和车身姿态(偏转角度)。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉循迹导航的agv精确定位方法，其特征在于：利用预设循迹场地建立场地坐标系，预设特殊功能地点作为循迹导航点，测算预设循迹导航点位于场地坐标系中坐标。3.根据权利要求1所述的一种基于视觉循迹导航的agv精确定位方法，其特征在于：通过agv上安装的视觉相机视框建立视框坐标系(首尾两端各1部)，赋予循迹导航点在视框坐标系中坐标。4.根据权利要求1所述的一种基于视觉循迹导航的agv精确定位方法，其特征在于：通过图像处理计算循迹导航点中心在图像中的平面位置值，建立坐标关系，确定向量关系，从而确定agv在场地坐标系中坐标，实现精确定位。

技术总结
本发明涉及装配转运领域，具体涉及一种基于视觉循迹导航的AGV精确定位方法的设计。本发明提供一种基于视觉循迹导航的AGV精确定位方法包括AGV，循迹场地，以及定位逻辑方法。本发明提供的AGV精确定位方法，是以AGV视觉循迹功能为基础，向量原理为依托，构建两组向量关系，确定车身同一轴线两点坐标，进而确定AGV位姿信息。继而，利用所得坐标关系，确定车身偏转角度，即姿态信息。本发明的目的在于解决工程装配转运中AGV定位难，精度低的问题，旨在提高视觉循迹导航横向移动的AGV的位移定位精准度(进入亚毫米级)，提高AGV智能化程度。提高AGV智能化程度。提高AGV智能化程度。


技术研发人员：刘连喜 李阳 贺龙 杨宏青 郭诗瑶 靳阳
受保护的技术使用者：北京德动能自动化科技有限公司
技术研发日：2022.03.07
技术公布日：2023/9/20