嵌入式系統的視覺導引agv系統及方法

2023-12-11 04:11:02

專利名稱：嵌入式系統的視覺導引agv系統及方法
技術領域：
本發明是一種採用嵌入式系統設計的自動導引小車(Automated Guided Vehicle,AGV)視覺導航和定位的方法，適用於自動化物流中的自動化物料傳送和生產線裝配領域。
背景技術：
自動引導車是一種廣泛應用於工廠自動化生產線、倉儲物流、機場、港口、銀行、醫院自主移動機器人。它是一種按照既定規劃的路線，搬運物料的運輸工具。相對於其它種類的機器人而言，最主要的特徵是其自主移動性，能夠在已知的結構化的環境中自主移動。因此它廣泛應用於國防、航天、工業、交通、科研和其他民用領域。自動導引車是當今柔性製造系統(FMS)、計算機集成製造系統(CMS)和自動倉儲系統中物流運輸的有效手段，其系統的核心是一種無人駕駛的工業搬運車輛。一般的自動導引車是用蓄電池作為動力，載重從幾公斤到上百噸，現代的自動導引車都是由車載工控機控制。對於多個自動導引車組成的系統，配有系統集中控制平臺，對各個自動導引車單元進行管理，對AGV的作業過程進行監管和優化，例如創建任務、地圖生成、發出搬運指令、跟蹤傳送中的零件、以及控制AGV的路線和路徑規劃，另外也可與單元運輸相結合，方便構成由電腦控制的自動倉庫或全自動物流系統。這樣的系統具有服務面廣、運輸路線長、靈活多變、成本低、可靠性強、可預測性強、改善物流管理和無人操作等優點。現階段世界上已經大規模使用的AGV導航方式主要有兩種電磁導引和雷射導引。其中電磁導引柔性較差，也是最早使用的AGV導航方式，相關技術已經比較成熟；雷射導引定位精度較高，但是成本較高，且只適用於室內。基於電磁感應原理的埋線式導引方法是最早成功應用於無軌AGV的導引方法，方法已經成熟，目前的無軌AGV仍然主要採用這種導引方式。該方法需要在AGV要行走的路線下面埋設專門電纜線，由AGV上的傳感器依靠電磁感應跟蹤該線，實現導引。該方法可靠性高，經濟實用，主要缺點在於AGV路徑改變相對困難，成本較高，大大降低了系統的柔性。基於雷射、紅外測距與測角導引方法的特點是在AGV行走空間的特定位置處，布置一批雷射、紅外光束的反射鏡賣弄，AGV在行走時，不斷用光束照射這些鏡面，利用入射光束與反射光束提供的夾角信息、時間差信息等，根據數學模型來計算AGV的絕對位置坐標， 實現導引。基於雷射導引的AGV在工作的過程中至少要同時能夠接收到四個反射鏡的反射光束，而且這些反射板的位置坐標以及安裝角度需要嚴格的校正。因此雷射導引方式需要提供足夠多反射鏡面和寬闊的掃描空間，並局限於室內。同時反射板的安裝要求高、工作量巨大，成本較高。優點是導引精度和定位精度較高。基於超聲波測量的導引方法類似於雷射導引，不同之處在於不需要設置專門的發射鏡面。二是利用一般的牆面或類似物體就可以進行導引，因而在特定環境下提供了更大的柔性和低成本的處理方案[13]。但由於反射面較大，在製造車間環境下應用常常有困難。基於視覺的導引的自動導引車(V-AGV)是近幾年來國內外AGV研究的熱點。這種導引方式一般是在環境中粘貼或塗設一些特殊形狀或顏色的線路和符號，由視覺系統識別預定義的路經特徵，包括導引路徑相對AGV的位置偏差和角度偏差、路徑節點、工位、轉彎、 停車、加減速等標識。視覺導引技術的實現的瓶頸在於圖像處理的實時性。隨著高速處理器的發展和圖像處理算法的方法的成熟，這種技術越來越受到世界研究人員的重視。視覺導引技術具有路徑設置簡單、靈活、成本低、便於更改路徑、對環境適應性強、應用廣泛等優點，因此有著更廣闊的應用前景。中國專利公開號CN1438138A所述的方法採用一個前傾攝像機拍攝導引路徑，由於視野區域較大，攝像機成像的像素間距離對應的實際尺寸較小，導航和定位精度不準。其採用在工業控制計算機內擴展板卡的方式組成的核心系統，成本高，功耗大，體積大，實時性不強。其採用阿拉伯數字組成的工位地址編碼標識符和加速、減速、停車標識符從相反的方向產生錯誤或者相反的表達意義。因此其小車行走路徑只能從單方向行駛。中國專利公開號CN101183265A所述的方法同樣採用工業控制計算機為系統處理器核心，並採用阿拉伯數字組成的工位地址編碼標識符。另外，其將射頻技術引入到系統中，事先將空間坐標信息寫入到鋪設在導引帶下的射頻識別標籤中，小車行駛至該標籤區域時，射頻讀卡器獲取標籤內信息，通過工控機的無線模塊發送給主控計算機。這種方式沒有很好利用射頻豐富的內存資源功能，且實時性不高。中國專利公開號CN101197000A所述方法的採用射頻定位的方法中採用近距離讀卡器，其定位精度為1-5釐米，精度不高。中國專利公開號CN1651863A所述的方法採用超聲波傳感器定位，藍牙無線通訊距離較短，不能滿足遠距離通訊的需求。綜合可知，現有的方法存在兩種明顯的缺點1.定位精度不高；2.採用基於板卡的工控機控制成本較高，功耗較大。

發明內容
本發明採用嵌入式系統設計了自動導引小車的圖像採集、處理和控制系統的方法，適用於自動化物流中的自動化物料傳送和生產線裝配領域。嵌入式系統的視覺導引AGV系統，採用以DSP為圖像處理器、ARM為任務管理器和 FPGA為協處理器組成嵌入式硬體系統，將攝像機①與地面成一定角度前向傾斜安裝，用於採集將要行走的路徑信息，預測即將拐彎、停車、定位前的減速；設在小車中心並垂直於地面的攝像機②，用於採集當前小車正在行走的路徑信息，包括正常行駛過程中小車相對導引路徑的位置、角度偏差，停車點的精確定位，轉彎處精確轉彎。所述攝像機①的安裝高度和與地面的夾角由小車的最大運行速度有關，視野最遠點為最大運行速度的1-1. 2倍。嵌入式系統的視覺導引AGV系統的標定方法，所述方法如下採用固定在小車上的兩個攝像機(7)、(12)實時採集導引路徑信息，其中將攝像機①(12)與地面成一定角度傾斜向前，用於採集遠景圖像，預測小車將要行走的路徑；攝像機②(7)設在小車內的中前部，並垂直於地面，用於二次精確定位；在特定位置的地表面鑲嵌抗金屬射頻標籤，小車經過標籤上方時，車載射頻讀卡器(11)獲取標籤內的信息；系統採用雷射掃描器(14)實時掃描前方180°、3米範圍內的障礙物，實現避障檢測和避障；嵌入式系統控制箱(25)作為圖像採集、圖像處理、控制策略的內核；採集的圖像經高斯高通濾波、邊緣檢測和兩步Hough變換計算小車相對當前路徑的位置偏差和角度偏差，在工位點反饋AGV當前相對定位參考點的二維偏差量。所述嵌入式系統控制箱(25)包括DSP處理器和ARM微控制器，DSP處理器僅採集圖像的灰度信息，為每個攝像機採集的圖像在外部SDRAM中劃分三個緩存區，三個緩存區分別為當前處理幀、上一次有效採集幀和當前採集幀；DSP採用EDMA方式採集圖像，數據採集過程中不需要管理，僅在每採集完一幀產生的硬體中斷中管理下一次EDMA傳輸的目標緩衝區為上一次有效採集幀。小車正常行駛過程中，攝像機①採集的圖像經高斯高通濾波、基於橫向和豎向梯度兩個方向的邊緣檢測，經自適應二值化後，先採用2個像素距離步長、2°角度步長的 Hough變換粗略計算(P，Θ )，在這個結果的基礎上以I個像素距離步長、O. 1°角度步長的 Hough變換在(P ±3，Θ ±3)範圍內的計算精確解；在工位點附近，鑲嵌在地面的射頻卡觸發車載讀卡器獲取當前工位信息，DSP以串口接收中斷的方式獲取當前工位信息，並啟動攝像機②採集圖像，反饋AGV當前相對定位參考點的二維偏差量。本發明所述的圖像採集、處理及控制的嵌入式系統實現方法主要適用於主要應用於工廠自動化物流生產線的物料傳送及裝配領域，還可以應用於醫院、化工等不適合人工搬運環境的病人或物品的搬運。本發明通過設計一種自動導引小車的視覺導引嵌入式方法，相對於工控機擴展圖像採集卡的設計方法，以DSP為核心的嵌入式平臺，在保證實時性的同時，降低了 AGV系統成本和功耗，提高系統集成可靠性。在此基礎上，本發明還實現了雙攝像頭布置的圖像標定、導引及RFID地圖建立方法，對導航的精度、預測性及整個系統的柔性都得到了很大的提聞。


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I為本發明自動導引小車的俯視2為本發明自動導引小車的主視3為本發明攝像機支架；
4為本發明基於背板的嵌入式設計結構5為本發明圖像處理流程6為本發明圖像採集原理7為本發明攝像機標定模板。
8為本發明攝像機②標定圖像。
9為本發明攝像機②鏡頭徑向畸變非線性矯正後圖像。 10為本發明具體電路原理圖。
具體實施例方式參照圖I至圖4中，I、自動導引小車2、行星減速齒輪3、聯軸節4、左驅動輪5、聯軸節6、左驅動直流伺服電機7、攝像機②8、聲光報警器9、急停按鈕110、左轉向燈11、射頻讀卡器12、攝像機①13、攝像機①視野14、雷射掃描器15、前萬向輪16、右轉向燈17、接觸感應緩衝傳感器18、攝像機②視野19、行星減速齒輪20、聯軸節21、左驅動輪22、聯軸節23、右驅動直流伺服電機24、急停按鈕225、蓄電池組26、電源開關27、上電保護鑰匙開關28、急停按鈕329、後萬向輪30、嵌入式系統控制箱31、攝像機②支架32、攝像機①支架33、射頻標籤34、充電插槽35、過載保護器36、光源37支架端面138、支架連杆39、球鉸240、支架端面 41、緊固旋鈕42、球鉸143、電源板44、傳感器信號輸入板45、控制輸出板46、圖像米集及處理板47、電機控制板48、無線通訊板49、保留升級板50、電路板插槽51、金手指插槽52、背板。如圖I至圖4所示，自動導引小車以車載蓄電池組作為供電電源，根據實際應用的載重和一次充電的持續運行時間確定蓄電池個數，通過串連和並聯的方式獲得需要的電池容量和電壓。系統中不同的部件需要不同的電源電壓，直流伺服電動機電壓一般為48V或 24V，根據系統最大載重要求選擇合適的轉矩和功率；嵌入式控制系統的功耗較小，功耗總和不超過10W，可通過一般的DC-DC電源隔離轉換模塊從蓄電池獲得12V、5V、3. 3V電壓。攝像機工作電壓12V，讀卡器工作電壓5V，根據這些部件的功耗選擇相應的DC-DC電源轉換模塊的功率。電源開關和上電保護鑰匙開關串聯控制系統的上電。採用嵌入式系統實現兩個攝像機圖像採集、圖像處理、人機界面、電機控制、路徑跟蹤、定位、避障和無線通訊。將攝像機①與地面成一定角度傾斜向前放置，用於採集遠景圖像；設在小車中心並垂直於地面的攝像機②，用於二次精確定位，一般視野較小，放大倍數較高。由DSP處理器TMS320DM642控制圖像採集和處理；由ARM微控制器LPC2220處理人機界面、電機控制、無線通訊、避障和電池電量檢測。如圖7所示s攝像機①的安裝高度和與地面的夾角由小車的最大運行速度有關， 一般視野最遠點為最大運行速度的1-1. 2倍。攝像機②的物距、焦距、有效像素數決定了二次定位的精度。採用平面網格兩步標定法分別對兩個攝像機相對小車的位姿、焦距、幾何畸變進行非線性標定，標定的準確度會影響二次定位的精度。如圖5-6所示，程序流程，VPl通道連接攝像機②，通過濾波，邊緣化等方式獲取精確的位移和角度信息；VP2通道連接攝像機①通過二值化，曲線擬合等算法獲得前方路徑的初略信息，為前方路徑做預測。兩幀圖像之間通過中斷EDMA的方式迅速傳輸，為了保證圖像的一致性，通過開關中斷的方式進行控制。通過串口讀取RFID信息來獲取車輛在全局的位置，車號，轉彎信息等。整車通過雷射傳感器壁障，CAN總線和ARM控制器相連完成導航信息通信功能。小車的運行路線由普通黑色或白色膠帶(根據與地面的灰度對比差別大即可)粘貼地面形成，採用兩路攝像頭對AGV的路線進行監控，通過兩路攝像頭可以實現AGV 小車的任意角度的變向行走。採用1/3英寸CCD攝像機和變焦攝像頭，輸出標準PAL制式的電視模擬信號，模擬信號經過解碼晶片TVP5150轉換成標準的8位的ITU-RBT. 656 YCbCr 4:2:2(720*576)嵌入式同步格式數字圖像數據。根據DSP內部的I2C接口對TVP5150控制並接收YUV(4:2:2)的水平同步、垂直同步、場同步等同步信號。考慮到彩色的數據量大， 為了提高的圖像處理的實時性，本設計僅基於灰度的圖像處理，因此只採集圖像數據YCbCr 中的亮度分量Y。為儘量提高系統的實時性，DSP僅採集圖像的灰度信息，為每個攝像機採集的圖像在外部SDRAM中劃分三個緩存區，三個緩存區分別為當前處理幀、上一次有效採集幀和當前採集幀。DSP採用EDMA方式採集圖像，數據採集過程中不需要管理，僅在每採集完一幀產生的硬體中斷中管理下一次EDMA傳輸的目標緩衝區為上一次有效採集幀。
小車正常行駛過程中，攝像機①採集的圖像經高斯高通濾波、基於橫向和豎向梯度兩個方向的邊緣檢測，經自適應二值化後，為了提高系統的實時性並保證計算的精度，先採用2個像素距離步長、2°角度步長的Hough變換粗略計算(P，Θ )，在這個結果的基礎上以I個像素距離步長、O. 1°角度步長的Hough變換在(P ±3，Θ ±3)範圍內的計算精確解。在工位點附近，鑲嵌在地面的射頻卡觸發車載讀卡器獲取當前工位信息，DSP以串口接收中斷的方式獲取當前工位信息，並啟動攝像機②採集圖像，反饋AGV當前相對定位參考點的二維偏差量。採用在小車運行路徑的關鍵位置地面鑲嵌射頻卡，讀卡器安裝在小車的前部，可根據需求調節天線功率讀取範圍，一般為20mm 200mm。當小車將要經過射頻標籤時,射頻標籤觸發讀卡器獲取信息，信息量可以根據系統需求設置。其中可以包括速度等級、路徑編號、工位編號、倉庫編號、停車時間、叉路口編號等大量信息，能夠很好地解決視覺識別標識特徵所帶來的實時性不足、多義性問題。由於地面對讀卡器發射的電磁波具有吸收功能，採用905 925MHz抗金屬標籤才能保證射頻讀取的可靠性。自動導引車通過無線乙太網方式模塊實現與上位機控制中心和手持遙控器PDA 的數據傳輸。上位機通過資料庫和人機界面可以保存和查看當前任意一臺小車的狀態；PDA 通過無線乙太網可以實時遙控目標小車，並實現對目標小車的當前運行狀態的數據採集和故障診斷。如圖10所示，嵌入式圖像採集、處理、控制系統的硬體設計採用背板總線的方式組合，將嵌入式系統分成若干個功能板，包括電源板、傳感器信號輸入板、控制輸出板、圖像採集及處理板、電機控制板、無線通訊板和其它保留升級板，其中保留升級板為根據不同應用需求的擴展所保留。各個功能板採用背板形式組合，方便系統升級和維護。需要相互通訊的功能板之間以工業現場總線的形式通訊，這種通訊方式的實時性高，抗幹擾能力強，不受節點個數限制、方便系統升級。如圖10所示，本發明基於背板總線設計的嵌入式系統控制箱(2)作為圖像採集、 圖像處理、控制策略的內核，其中由DSP處理器TMS320DM642控制圖像採集和處理；由ARM 微控制器LPC2210處理人機界面、電機控制、無線通訊、避障和電池電量檢測，以HPI接口作為DSP和ARM的通訊。其中DSP為每個攝像機採集的圖像劃分三個緩存區來儘量提高系統的實時性，以EDMA方式採集圖像到外部SDRAM，採集的圖像經高斯高通濾波、邊緣檢測和兩步Hough變換計算小車相對當前路徑的位置偏差和角度偏差，在工位點反饋AGV當前相對定位參考點的二維偏差量。採用上述方法的自動導引車成本低、功耗低、實時性高、可靠性高；系統路徑、工位數量能達到上萬種；二次定位精度達±lmm。系統用雷射掃描器(6)實時掃描前方180°、3米範圍內的障礙物，實現避障檢測和避障。採用嵌入式控制箱為圖像採集、圖像處理、路徑跟蹤、障礙物檢測和射頻識別的核心。小車的中心線兩側安裝左驅動輪和右驅動輪，為小車前進提供動力。前面和後面各裝一個萬向輪，用於支撐。左右驅動輪分別通過左驅動直流伺服電機和右驅動直流伺服電機經聯軸節傳動、行星齒輪減速後驅動，這種設計的優點是當兩個驅動輪以相反的方向相同的速度轉動，能夠實現自動導引小車原地轉彎，這種兩輪差速轉彎方式在空間較為狹小的工作場合更能突出其轉彎半徑小的優點。如圖1-4所示，自動導引小車安全防護系統包括雷射掃描器、接觸感應緩衝傳感器、聲光報警器、電壓實時檢測、過載保護器、急停按鈕I、急停按鈕2、急停按鈕3、安全鑰匙開關；小車正常運行時綠燈亮；遇到障礙物紅燈亮且蜂鳴器響；蓄電池電量不足黃燈亮且蜂鳴器響。系統前方設有兩級安全防護雷射掃描器和接觸感應緩衝傳感器；雷射掃描器能夠每秒掃描30次小車前進方向某一平面180°範圍內一定距離的障礙物，掃描角度間距可以設定I 5°不等，掃描距離範圍可以設定O 30米。接觸感應緩衝傳感器能夠檢測小車前方接觸的物體，並通過I/O 口觸發微控制器ARM響應急停任務，接觸感應緩衝傳感器並有一定的緩衝左右，避免劇烈的碰撞。自動導引小車採用類似汽車的設計，裝有左轉彎指示燈和右轉彎指示燈。充電插槽用於為蓄電池組充電。攝像機通過螺釘安裝在如圖3所示兩端為球形鉸鏈的攝像機支架的端面I上，支架的端面2固定在小車上；這種支架有6個自由度，可以方便調節攝像機的安裝位置。攝像機①與地面成一定角度傾斜向前，用於採集遠景圖像，調整攝像機①相對小車中心的安裝高度和姿態，使攝像機①的視野為小車的正前方，即小車的橫向中心線與攝像機①的視野的水平方向中心線重合。攝像機①的安裝高度和安裝的傾斜角與小車的最大運行速度有關，一般視野高度為每秒運動距離的1-1. 2倍。照明燈用於為攝像機②提供照明，攝像機② 設在小車內的中前部，並垂直於地面，用於二次精確定位。調整攝像機②的安裝高度和焦距，使攝像機②的視野相對小車的位置如圖I所示，小車的中心在攝像機②的視野內並靠近視野下邊緣，攝像機②成像的放大倍數(每個像素表示的實際物理尺寸)決定了二次定位的精度，根據光學成像原理，物距、焦距和有效像素數決定了攝像機②的放大倍數。如圖7-9所示，採用平面網格兩步標定法分別對兩個攝像機相對小車的位姿、焦距、幾何畸變進行非線性標定，標定的準確度會影響二次定位的精度。能夠顯著提高小車的定位精度。攝像機標定分為兩步，第一步，根據物理光學和攝像機成像原理，用內部參數和外部參數建立攝像機成像的數學模型；第二步，採用直接或迭代算法計算著寫參數。內部參數反映的是攝像機內部幾何特徵和鏡頭的光學特徵，內部參數不依賴場景視圖，一旦計算出， 可以被重複使用(只要焦距固定)。外部參數則反映了攝像機相對於一個參照世界坐標系下固定場景的運動，或者相反，物體圍繞相機的剛性運動。根據是否考慮由鏡頭引起的畸變，攝像機標定可分為線形標定和非線性標定。線性標定採用最小二乘法求解參數，雖然簡單，但是沒有考慮畸變，得到的系統誤差較大，應用意義不大。非線性標定由於考慮了非理想鏡頭的影響而產生的圖像徑向和切向畸變，參數求解的方法主要是採用最優化方法的迭代運算，使一個帶有約束條件的功能函數值最小化。功能函數通常表示成所有特徵點模型理想值和實際值之間的距離之和，這種迭代運算的優點是幾乎所有的非線性模型都能標定，並且隨著迭代次數的增加，功能函數收斂，標定精度不斷提高，但是必須要找到一組近似初始值，才能保證功能函數收斂。Tsai、Weng和Wei提出兩步法求解參數。先採用線性模型求解出參數的估計值，再用這些估計值作為迭代法的初始值進行運算，就能保證快速的收斂性。針孔模型(pin-hole model)視覺系統中涉及到以下四種坐標系像素坐標系(u，v)用於表示圖像陣列中圖像像素的位置；對於MXN的數字圖像， 坐標原點位於圖像的左上角，沿圖像邊緣向右的列數為U，沿圖像邊緣向下的行數為V。(U，
8V)表示象素位於數組中的列數與行數。圖像平面坐標系(x，y)用於表示場景點在圖像平面上的投影，以毫米為單位。光軸與圖像平面垂直，坐標原點位於光軸與圖像平面的交點，即CCD圖像平面的中心；橫向為 X，豎向為y。攝象機坐標系(X。，Y。，Zc)用於表不以攝像機光心為原點，X。軸和Y。軸與圖像的 X軸與I軸平行，Zc軸為攝像機的光軸。世界坐標系(Xw，Yw, Zw)用於描述環境中任何物體的坐標。主要用於空間點P在世界坐標系下的坐標。像素坐標與圖像平面坐標的轉換在像素坐標系中，由於(U，V)只表示象素位於數組中的列數與行數，並沒有表示出該象素在圖像中的位置，在x，y坐標系中，原點O1定義在數位照相機光軸與圖像平面的交點，該點一般位於圖像中心處，但由於數位照相機製作的原因，也會有些偏離，若O1在11，V坐標系中的坐標為(Utl, Vtl),每一個象素在X軸與y軸方向上的尺寸為dx，dy，則圖像中任意一個象素(U，V)在兩個坐標系下的坐標用矩陣形式表示為如下
權利要求
1.一種嵌入式系統的視覺導引AGV系統，採用以DSP為圖像處理器、ARM為任務管理器和FPGA為協處理器組成嵌入式硬體系統，其特徵在於將攝像機①與地面成一定角度前向傾斜安裝，用於採集將要行走的路徑信息，預測即將拐彎、停車、定位前的減速；設在小車中心並垂直於地面的攝像機②，用於採集當前小車正在行走的路徑信息，包括正常行駛過程中小車相對導弓I路徑的位置、角度偏差，停車點的精確定位，轉彎處精確轉彎。
2.根據權利要求I所述的嵌入式系統的視覺導引AGV系統，其特徵在於所述攝像機 ①的安裝高度和與地面的夾角由小車的最大運行速度有關，視野最遠點為最大運行速度的 1-1. 2 倍。
3.一種根據權利要求I所述的嵌入式系統的視覺導引AGV系統的標定方法，其特徵在於所述方法如下採用固定在小車上的兩個攝像機(7)、(12)實時採集導引路徑信息，其中將攝像機①(12)與地面成一定角度傾斜向前，用於採集遠景圖像，預測小車將要行走的路徑；攝像機②(7)設在小車內的中前部，並垂直於地面，用於二次精確定位；在特定位置的地表面鑲嵌抗金屬射頻標籤，小車經過標籤上方時，車載射頻讀卡器(11)獲取標籤內的信息；系統採用雷射掃描器(14)實時掃描前方180°、3米範圍內的障礙物，實現避障檢測和避障；嵌入式系統控制箱(25)作為圖像採集、圖像處理、控制策略的內核；採集的圖像經高斯高通濾波、邊緣檢測和兩步Hough變換計算小車相對當前路徑的位置偏差和角度偏差， 在工位點反饋AGV當前相對定位參考點的二維偏差量。
4.根據權利要求3所述的嵌入式系統的視覺導引AGV系統的標定方法，其特徵在於所述嵌入式系統控制箱(25)包括DSP處理器和ARM微控制器，DSP處理器僅採集圖像的灰度信息，為每個攝像機採集的圖像在外部SDRAM中劃分三個緩存區，三個緩存區分別為當前處理幀、上一次有效採集幀和當前採集幀；DSP採用EDMA方式採集圖像，數據採集過程中不需要管理，僅在每採集完一幀產生的硬體中斷中管理下一次EDMA傳輸的目標緩衝區為上一次有效採集幀。
5.根據權利要求4所述的嵌入式系統的視覺導引AGV系統的標定方法，其特徵在於小車正常行駛過程中，攝像機①採集的圖像經高斯高通濾波、基於橫向和豎向梯度兩個方向的邊緣檢測，經自適應二值化後，先採用2個像素距離步長、2°角度步長的Hough變換粗略計算是長度和角度，是位置參數(P，Θ )，在這個結果的基礎上以I個像素距離步長、O. 1° 角度步長的Hough變換在(P ±3，Θ ±3)範圍內的計算精確解；在工位點附近，鑲嵌在地面的射頻卡觸發車載讀卡器獲取當前工位信息，DSP以串口接收中斷的方式獲取當前工位信息，並啟動攝像機②採集圖像，反饋AGV當前相對定位參考點的二維偏差量。
全文摘要
本發明公布了一種嵌入式系統的視覺導引AGV系統及方法，所述採採用固定在小車上的兩個攝像機實時採集導引路徑信息，其中將攝像機與地面成一定角度傾斜向前，用於採集遠景圖像；攝像機設在小車內的中前部，並垂直於地面，用於二次精確定位。所述方法在關鍵位置的地表面鑲嵌抗金屬射頻標籤，小車經過標籤上方時，車載射頻讀卡器獲取標籤內的信息。採用雷射掃描器實時掃描前方的障礙物，實現避障檢測和避障。本發明嵌入式系統控制箱作為圖像採集、圖像處理、控制策略的內核，採集的圖像經高斯高通濾波、邊緣檢測和兩步Hough變換計算小車相對當前路徑的位置偏差和角度偏差，在工位點反饋AGV當前相對定位參考點的二維偏差量。
文檔編號G05D1/02GK102608998SQ20111043667
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者喻俊, 楊旭, 樓佩煌, 武星, 王龍軍, 錢曉明 申請人:南京航空航天大學