一种带视觉扫描的AGV换电小车的制作方法

一种带视觉扫描的agv换电小车
技术领域
1.本实用新型涉及商用车换电领域，具体涉及一种带视觉扫描的agv换电小车。


背景技术：

2.随着换电模式的快速发展，越来越多的厂家投入到换电站的研发中。在换电站中，经常会使用一种换电小车用来转运、拆装电池。这种小车通常布置在固定的轨道上。但是固定的轨道极大的限制了小车的运行范围，限制了车辆停放的范围以及停放的姿态。如果小车可以脱离轨道，就可以极大的兼容车辆停放的位置及车辆的姿态。
3.现有技术中，换电小车多数为有轨小车。如专利：cn210437163u中为一款rgv换电小车，rgv小车轨道布置在换电平台和电池仓内部，rgv在换电平台将电池拆下并转运到电池仓内部，然后在将满电电池从电池仓内部运出，并安装到车上。这个rgv智能在固定的轨道上运行，如果车辆电池不能正好与rgv运行轨迹匹配，那么rgv将无法拆掉电池，更无法完成换电。
4.此外，现在车辆电池基本布置再车辆的底盘位置，由于车辆再高速行驶的过程中，难免会压起小石子击中电池底部，或者是遇到坑洼地面磕碰到电池造成车辆电池的破损，若不能及时发现，会有很大的安全隐患。


技术实现要素：

5.为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种带视觉扫描的agv换电小车，以解决车辆停放位置不对从而没办法换电的问题。
6.为此，本实用新型提出了一种带视觉扫描的agv换电小车，包括agv行走装置、举升装置、加解锁装置和视觉相机系统；视觉相机系统包括图形处理控制器、以及与图形处理控制器分别信号连接的2d相机和距离传感器；2d相机和距离传感器安装在agv行走装置中车体正前方，用于判断agv行走装置与换电车辆的电池包x方向、y方向的偏差；图形处理控制器还与agv行走装置的控制系统信号连接，以控制agv行走装置位置与理想位置相匹配。
7.进一步，agv行走装置包括车体、若干驱动轮、若干驱动电机和若干万向轮。
8.进一步，驱动轮和驱动电机均设置有四个。
9.进一步，驱动轮为麦克纳姆轮，且四个驱动电机独立的带动四个驱动轮。
10.进一步，举升装置包括举升叉和直线驱动机构，举升叉通过导轨滑块一固定在车体上，并通过直线驱动机构进行上下驱动。
11.进一步，直线驱动机构包括举升电机、转盘和偏心销轴；举升电机带动转盘转动，偏心销轴设置在转盘上，偏心销轴再与举升叉上端的挡板相配合。
12.进一步，加解锁装置包括定位销、拧紧枪、升降臂和安装板，升降臂通过导轨滑块二固定在车体上，并通过伺服电缸提供升降动力，拧紧枪和定位销安装在安装板上，而安装板与升降臂浮动连接。
13.进一步，安装板通过若干钢丝绳悬挂在升降臂下方。
14.进一步，视觉相机系统还包括与图形处理控制器信号连接的线扫描相机，用于扫描电池包底部图像，以判断电池包是否损伤异常。
15.进一步，线扫描相机安装设置在车体底部前端。
16.本实用新型提供的带视觉扫描的agv换电小车，1)采用无轨agv换电小车形式，同时视觉相机系统判断电池包位置，可以主动适应车辆位置的变化，增加换电的成功率；2)具有底部扫描相机，可以获取并自动比对电池底部有无破损等异常情况，及时发现存在的隐患，增加车辆运行的安全性。
17.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
18.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
19.图1为本实用新型的带视觉扫描的agv换电小车的结构示意图；
20.图2为本实用新型的带视觉扫描的agv换电小车中i处的局部放大图；
21.图3为本实用新型的带视觉扫描的agv换电小车中ii处的局部放大图；
22.图4为本实用新型的带视觉扫描的agv换电小车的俯视图；
23.图5为本实用新型的带视觉扫描的agv换电小车中iii处的局部放大图；
24.图6为本实用新型的带视觉扫描的agv换电小车中视觉相机系统工作流程图一；
25.图7为本实用新型的带视觉扫描的agv换电小车中视觉相机系统工作流程图二；附图标记说明
26.100、agv行走装置；200、举升装置；300、加解锁装置；400、视觉相机系统；500、电池包；101、驱动轮；102、驱动电机；103、车体；201、举升叉；202、举升电机；203、转盘；204、偏心销轴；301、定位销；302、拧紧枪；303、升降臂；304、安装板；401、线扫描相机；402、2d相机；403、距离传感器。
具体实施方式
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
28.如图1～图5所示，本实用新型的带视觉扫描的agv换电小车，包括：agv行走装置100、举升装置200、加解锁装置300和视觉相机系统400；视觉相机系统400判断agv行走装置100与电池包位置，并向agv行走装置100传输位置控制信号，视觉相机系统400还判断电池包500是否损伤异常；再通过加解锁装置300和举升装置200对电池包进行拆装。
29.具体地，如图4、图5所示，agv行走装置100包括车体103、若干驱动轮101、若干驱动电机102和若干万向轮，其中，驱动轮101和驱动电机102均设置有四个，且驱动轮101为麦克纳姆轮，四个驱动电机102独立的带动四个驱动轮101，可以实现agv行走装置的多方向的平移及转动。
30.如图1、图2所示，举升装置200包括举升叉201和直线驱动机构，举升叉201通过导
轨滑块一固定在车体103上，并通过直线驱动机构进行上下驱动。其中，直线驱动机构包括举升电机202、转盘203和偏心销轴204；举升电机202带动转盘203转动，偏心销轴204设置在转盘203上，偏心销轴204再与举升叉201上端的挡板相配合，通过转盘203上偏心销轴204的上升，带动举升叉201的上升。
31.如图3所示，加解锁装置300包括定位销301、拧紧枪302、升降臂303和安装板304，其中，升降臂303通过导轨滑块二固定在车体103上，并通过伺服电缸提供升降动力，拧紧枪302和定位销301安装在安装板304上，而安装板304通过若干钢丝绳悬挂在升降臂303下方，实现浮动连接。
32.如图4所示，视觉相机系统400包括线扫描相机401、2d相机402、距离传感器以及图形处理控制器，线扫描相机401、2d相机402和距离传感器403分别与图形处理控制器信号连接，图形处理控制器还与agv行走装置100的控制系统信号连接。
33.其中，2d相机402安装在agv行走装置中车体103正前方，用于判断agv行走装置与电池x方向的偏差；距离传感器403也设置在agv行走装置中车体103正前方，用于判断agv行走装置与换电车辆的电池包y方向的偏差；线扫描相机401安装设置在车体103底部前端，用于扫描换电车辆的电池包500底部图像，以便判断出换电车辆的电池是否损伤异常。
34.如图6～图7所示，通过图形处理计算出标准特征点位置和实际特征点位置的像素差值。拟合图像中的实际特征点与标准特征点的中心的像素x、y向的差值。实际偏差＝像素差值*系数；从而计算出agv行走装置与车辆位置的x向偏移。再通过图形处理控制器将偏移数值输出到agv行走装置100的控制系统，agv行走装置行走对应距离；agv行走装置行走到位后进行再次判断，直到agv行走装置位置与理想位置基本匹配。
35.如图7所示，当agv行走装置行走到电池底部边缘，底部的线扫描相机401会启动，agv行走装置匀速前进，线扫描相机401通过图形处理，会将扫描成的线汇集成完整的电池底部图像，在通过处理计算与数据库里完整的电池底部图像进行对比，从而判断出换电车辆的电池与标准电池的底部差异，若差异超过允许误差值，就会将改图形及报警信息输出到换电站的站控系统，中止换电并进行维修等。若电池底部与数据库电池一致，则判断电池底部的2个特征点与数据库中特征点的位置偏差，计算出agv行走装置实际偏移距离，并输出给agv行走装置的控制系统，控制agv行走装置移动到目标位置。
36.agv行走装置到位后，加解锁装置300上升并解锁电池，随后举升装置200将电池取下，完成拆电池动作。agv行走装置会记录拆电池的空间位置坐标，再回仓交换电池，然后再原路返回拆电池的位置进行安装电池。电池安装完成，agv行走装置返回仓内，换电完成。
37.需要说明的是，agv行走装置除了可以使用四个麦克纳姆轮，也可以使用普通车轮，并通过两驱或者四驱的电机进行驱动，同样能实现移动功能；举升装置200中直线驱动机构还可以使用电缸、气缸等直线驱动件；安装板304与升降臂303之间还可以通过弹簧或其他浮动件进行连接，加快定位销与电池包上定位孔对接。
38.现在的rgv小车基本没有视觉扫描功能，无法获得完整的电池底部的数据，更无法判断底部的破损和异常。此专利中的agv正好可以避免类似车辆停放位置不对从而没办法换电的问题。
39.此外，本方案主要用于侧面重卡换电，通过agv车体的改变，也可以适用于乘用车的底盘换电(带行走机构、举升机构)。
40.下面结合附图简述本实用新型的带视觉扫描的agv换电小车的工作原理和工作过程。
41.首先，通过2d相机402和距离传感器来判断agv行走装置与换电车辆的电池包x方向、y方向的偏差；再通过图形处理控制器将偏移数值输出到agv行走装置100的控制系统，agv行走装置行走对应距离；agv行走装置行走到位后进行再次判断，直到agv行走装置位置与理想位置基本匹配。
42.当agv行走装置行走到电池底部边缘，底部的线扫描相机401会启动，agv行走装置匀速前进，线扫描相机401通过图形处理，会将扫描成的线汇集成完整的电池底部图像，在通过处理计算与数据库里完整的电池底部图像进行对比，从而判断出换电车辆的电池与标准电池的底部差异，若差异超过允许误差值，就会将改图形及报警信息输出到换电站的站控系统，中止换电并进行维修等。
43.agv行走装置到位后，加解锁装置300上升并解锁电池，随后举升装置200将电池取下，完成拆电池动作。
44.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种带视觉扫描的agv换电小车，其特征在于，包括agv行走装置(100)、举升装置(200)、加解锁装置(300)和视觉相机系统(400)；所述视觉相机系统(400)包括图形处理控制器、以及与图形处理控制器分别信号连接的2d相机(402)和距离传感器(403)；所述2d相机(402)和所述距离传感器(403)安装在agv行走装置中车体(103)正前方，用于判断所述agv行走装置与换电车辆的电池包(500)x方向、y方向的偏差；所述图形处理控制器还与所述agv行走装置(100)的控制系统信号连接，以控制所述agv行走装置位置与理想位置相匹配。2.根据权利要求1所述的带视觉扫描的agv换电小车，其特征在于，所述agv行走装置(100)包括车体(103)、若干驱动轮(101)、若干驱动电机(102)和若干万向轮。3.根据权利要求2所述的带视觉扫描的agv换电小车，其特征在于，所述驱动轮(101)和所述驱动电机(102)均设置有四个。4.根据权利要求3所述的带视觉扫描的agv换电小车，其特征在于，所述驱动轮(101)为麦克纳姆轮，且四个所述驱动电机(102)独立的带动四个所述驱动轮(101)。5.根据权利要求1所述的带视觉扫描的agv换电小车，其特征在于，所述举升装置(200)包括举升叉(201)和直线驱动机构，举升叉(201)通过导轨滑块一固定在车体(103)上，并通过直线驱动机构进行上下驱动。6.根据权利要求5所述的带视觉扫描的agv换电小车，其特征在于，所述直线驱动机构包括举升电机(202)、转盘(203)和偏心销轴(204)；所述举升电机(202)带动所述转盘(203)转动，所述偏心销轴(204)设置在所述转盘(203)上，所述偏心销轴(204)再与所述举升叉(201)上端的挡板相配合。7.根据权利要求1所述的带视觉扫描的agv换电小车，其特征在于，所述加解锁装置(300)包括定位销(301)、拧紧枪(302)、升降臂(303)和安装板(304)，所述升降臂(303)通过导轨滑块二固定在所述车体(103)上，并通过伺服电缸提供升降动力，所述拧紧枪(302)和所述定位销(301)安装在所述安装板(304)上，而所述安装板(304)与所述升降臂(303)浮动连接。8.根据权利要求7所述的带视觉扫描的agv换电小车，其特征在于，所述安装板(304)通过若干钢丝绳悬挂在所述升降臂(303)下方。9.根据权利要求1所述的带视觉扫描的agv换电小车，其特征在于，所述视觉相机系统(400)还包括与所述图形处理控制器信号连接的线扫描相机(401)，用于扫描所述电池包(500)底部图像，以判断所述电池包(500)是否损伤异常。10.根据权利要求9所述的带视觉扫描的agv换电小车，其特征在于，所述线扫描相机(401)安装设置在所述车体(103)底部前端。

技术总结
本实用新型公开了一种带视觉扫描的AGV换电小车，包括AGV行走装置、举升装置、加解锁装置和视觉相机系统；视觉相机系统包括图形处理控制器、以及与图形处理控制器分别信号连接的2D相机和距离传感器；2D相机和距离传感器安装在AGV行走装置中车体正前方，用于判断AGV行走装置与换电车辆的电池包X方向、Y方向的偏差；图形处理控制器还与AGV行走装置的控制系统信号连接，以控制AGV行走装置位置与理想位置相匹配。本申请采用无轨AGV换电小车形式，同时视觉相机系统判断电池包位置，可以主动适应车辆位置的变化，增加换电的成功率；具有底部扫描相机，可以获取并自动比对电池底部有无破损等异常情况，及时发现存在的隐患，增加车辆运行的安全性。的安全性。的安全性。


技术研发人员：申启乡 陶言祥 姬彦文 郗世洪
受保护的技术使用者：安徽巨一科技股份有限公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/7/28