一種基于rfid和視覺的信息融合定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)，本系統(tǒng)在執(zhí)行倉儲運(yùn)載任務(wù)時，通過移動機(jī)器人底部安裝的攝像頭獲取路徑信息，通過機(jī)器人底部RFID射頻器獲取關(guān)鍵點(diǎn)信息，對圖像進(jìn)行基于顏色的分割，將顏色的空間從RGB轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr顏色空間，對其中的紅色色度分量進(jìn)行閾值分割；處理器根據(jù)分割后的圖像和RFID讀寫器讀取的定位信號，校驗(yàn)機(jī)器人的運(yùn)行路徑是否準(zhǔn)確，對移動機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航和運(yùn)動控制，實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人準(zhǔn)確快速穩(wěn)定的自主導(dǎo)航，不迷失方向，不與其它障礙物相碰，最終順利到達(dá)目的地。
【專利說明】一種基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]智能倉儲系統(tǒng)特點(diǎn)是倉庫內(nèi)物流運(yùn)輸無需或僅需要少部分人力操作，多數(shù)運(yùn)輸操 作由機(jī)器人來完成，從而使得機(jī)器人在智能倉儲系統(tǒng)中起到了物流轉(zhuǎn)移銜接的作用；機(jī)器 人在執(zhí)行貨物運(yùn)送的過程中如何準(zhǔn)確識別路徑并定位關(guān)鍵路徑點(diǎn)成為關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]目前普遍使用的方法有磁導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航等，但準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、無偏 差、實(shí)時性等問題仍然亟待解決。但是，有磁導(dǎo)航是地面測量安裝復(fù)雜，工作量大，靈活度和 精確度低，無法滿足復(fù)雜路徑的需求；激光導(dǎo)航不需要引到路線，但是需要較為空曠的路徑 實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，對于倉儲系統(tǒng)中物體的遮擋將會影響導(dǎo)航精度；視覺導(dǎo)航操作較為簡單，但是對 于位置的精確定位較為困難。
[0004] 根據(jù)現(xiàn)代智能倉儲系統(tǒng)對移動機(jī)器人運(yùn)行準(zhǔn)確性和高效性的技術(shù)要求，融合多種 傳感信息實(shí)現(xiàn)路徑導(dǎo)航和定位是必要的。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型為了解決上述問題，提出了一種基于RFID和視覺的信息融合定位系 統(tǒng)，本系統(tǒng)在執(zhí)行倉儲運(yùn)載任務(wù)時，通過移動機(jī)器人底部安裝的攝像頭獲取路徑信息，通過 機(jī)器人底部RFID射頻器獲取關(guān)鍵點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人準(zhǔn)確快速穩(wěn)定的自主導(dǎo)航，不迷 失方向，不與其它障礙物相碰，最終順利到達(dá)目的地。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)，包括RFID定位單元、CMOS圖像采集 單元和信息處理單元；
[0008] 所述RFID定位單元，包括RFID讀寫器、RFID標(biāo)簽；其中，RFID標(biāo)簽依次設(shè)置于路 徑關(guān)鍵點(diǎn)處，RFID讀寫器設(shè)置于移動機(jī)器人的底部，采集RFID標(biāo)簽的信息，校驗(yàn)機(jī)器人的 運(yùn)行路徑；
[0009] 所述CMOS圖像采集單元，包括CMOS攝像頭和照明電路，所述CMOS攝像頭，固定于 移動機(jī)器人的底部中端，采集地面上設(shè)置的路徑標(biāo)志線，所述照明電路設(shè)置于CMOS攝像頭 周圍；
[0010] 所述信息處理單元，包括控制器、處理器和串口通信接口，所述控制器接收CMOS 攝像頭采集的路徑標(biāo)志線視頻信息，將其濾波、消除污點(diǎn)后傳輸給處理器，處理器通過串口 通信接口連接RFID讀寫器，獲得定位信號。
[0011] 所述CMOS攝像頭安裝在移動機(jī)器人的底部中間，RFID讀寫器安裝在緊貼攝像頭 的位置。
[0012] 所述RFID標(biāo)簽為無源被動式標(biāo)簽。
[0013] 所述處理器為DSP處理器。
[0014] 本實(shí)用新型的有益效果為：
[0015] (1)通過移動機(jī)器人底部安裝的攝像頭獲取路徑信息，通過機(jī)器人底部RFID射頻 器獲取關(guān)鍵點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人準(zhǔn)確快速穩(wěn)定的自主導(dǎo)航，不迷失方向，不與其它障礙 物相碰，最終順利到達(dá)目的地；
[0016] (2)通過RFID和視覺的信息融合方式很好的完成了路徑導(dǎo)航和定位功能，更好的 避免了移動機(jī)器人運(yùn)行速度過快造成的信息丟失問題，使得系統(tǒng)有效高效運(yùn)行；
[0017] (3)實(shí)現(xiàn)倉儲系統(tǒng)機(jī)器人快速獲得路徑信息并迅速做出規(guī)定路徑移動的功能，使 得移動過程中機(jī)器人準(zhǔn)確、穩(wěn)定、快速完成倉儲任務(wù)，促進(jìn)智能倉儲系統(tǒng)的有效進(jìn)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型的倉儲系統(tǒng)路徑和關(guān)鍵點(diǎn)規(guī)劃示意圖；
[0019] 圖2為設(shè)備安裝圖；
[0020] 圖3為本實(shí)用新型的系統(tǒng)電氣連接圖；
[0021] 圖4為本實(shí)用新型的導(dǎo)航流程圖。
[0022] 其中：1.CMOS攝像頭，2.攝像頭照明電路，3.RFID讀寫器，4.機(jī)器人主動輪，5.機(jī) 器人支撐輪。

【具體實(shí)施方式】：
[0023] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0024] 如圖1所示，該基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)實(shí)際測試倉庫設(shè)置：測試倉 庫地面鋪設(shè)20mm寬的紅色路徑標(biāo)志線，并在路徑線每隔2m安裝一個RFID標(biāo)簽，本系統(tǒng)采 用無源被動式標(biāo)簽。
[0025] 如圖2、圖3所示，該基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)包括：RFID 定位單元、CMOS圖像采集單元和信息處理單元。RFID定位單元包括RFID讀寫器2、RFID標(biāo) 簽；CMOS圖像采集單元包括CMOS攝像頭1和照明電路2 ;信息處理單元包括DM642處理芯 片、串口通信接口和DSP核心處理芯片。
[0026] 在該實(shí)用新型系統(tǒng)中，CMOS圖像采集單元和RFID定位單元都固定在移動運(yùn)載機(jī) 器人的底部，與地面保持一定距離，CMOS攝像頭在底部中間，RFID讀寫器安裝在緊貼攝像 頭前方的位置。CMOS圖像采集單元通過CMOS攝像頭采集路徑標(biāo)志線，經(jīng)過處理導(dǎo)航機(jī)器人 沿著路徑線運(yùn)行；RFID定位單元通過安裝在機(jī)器人底部的讀寫器獲得在路徑線路中的關(guān) 鍵點(diǎn)信息，用于校驗(yàn)機(jī)器人的運(yùn)行路徑是否準(zhǔn)確。用RFID采集關(guān)鍵點(diǎn)的定位來校驗(yàn)視覺信 息導(dǎo)航，從而使得運(yùn)行更加準(zhǔn)確，有效防止機(jī)器人偏離軌跡之后迷失方向。
[0027] 機(jī)器人底部設(shè)有機(jī)器人主動輪4和機(jī)器人支撐輪5。
[0028] 如圖4所示，本實(shí)用新型RFID標(biāo)簽定位算法采用基于信號強(qiáng)度的LANDMARC算法： 計(jì)算標(biāo)簽與閱讀器的歐式距離達(dá)到一定閾值判定定位。
[0029] 該基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)實(shí)際測試實(shí)施過程：
[0030] 當(dāng)移動機(jī)器人接收到出入庫任務(wù)指令時，移動機(jī)器人從待命區(qū)進(jìn)入路徑區(qū)，底部 的RFID讀寫器讀取到起始點(diǎn)處的RFID標(biāo)簽信息，通過RFID讀寫器的天線上傳到RFID串 口并由DSP處理器處理信息獲得定位信號。
[0031] 移動機(jī)器人通過CMOS圖像采集單元獲得路徑標(biāo)線圖像，為了避免外界光線變化 對圖像采集效果的影響，本系統(tǒng)在攝像頭周圍加入輔助照明電路，使得CMOS采集到的圖像 更加清晰。
[0032] CMOS采集到的視頻圖像通過視頻端子上傳到DM642控制器，DM642通過對圖像進(jìn) 行預(yù)處理，包括濾波、平滑、增強(qiáng)，消除圖像中污點(diǎn)、障礙物等無關(guān)的信息，恢復(fù)有用的路徑 顏色信息，增強(qiáng)顏色信息的可檢測性和最大限度地簡化數(shù)據(jù)。然后對圖像進(jìn)行基于顏色的 分割。
[0033] 本實(shí)用新型不同于一般圖像處理方式采用直方圖法獲得顏色信息直方圖，提取出 感興趣顏色的區(qū)域，而是將顏色空間從RGB轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間。YCbCr不是一種絕對色彩空 間，是YUV壓縮和偏移的版本，其中Y是指亮度分量，Cb指藍(lán)色色度分量，而Cr指紅色色度 分量。人的肉眼對視頻的Y分量更敏感，因此在通過對色度分量進(jìn)行子采樣來減少色度分 量后，肉眼將察覺不到的圖像質(zhì)量的變化。
[0034] RGB空間轉(zhuǎn)換為YCbCr空間的轉(zhuǎn)換公式如下：
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)，其特征是：包括RFID定位單元、CMOS圖 像采集單元和信息處理單元； 所述RFID定位單元，包括RFID讀寫器、RFID標(biāo)簽；其中，RFID標(biāo)簽依次設(shè)置于路徑關(guān) 鍵點(diǎn)處，RFID讀寫器設(shè)置于移動機(jī)器人的底部，采集RFID標(biāo)簽的信息，校驗(yàn)機(jī)器人的運(yùn)行 路徑； 所述CMOS圖像采集單元，包括CMOS攝像頭和照明電路，所述CMOS攝像頭，固定于移 動機(jī)器人的底部中端，采集地面上設(shè)置的路徑標(biāo)志線，所述照明電路設(shè)置于CMOS攝像頭周 圍； 所述信息處理單元，包括控制器、處理器和串口通信接口，所述控制器接收CMOS攝像 頭采集的路徑標(biāo)志線視頻信息，將其濾波、消除污點(diǎn)后傳輸給處理器，處理器通過串口通信 接口連接RFID讀寫器，獲得定位信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)，其特征是：所述CMOS攝 像頭安裝在移動機(jī)器人的底部中間，RFID讀寫器安裝在緊貼攝像頭的位置。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于RFID和視覺的信息融合定位系統(tǒng)，其特征是：所述RFID標(biāo) 簽為無源被動式標(biāo)簽。
【文檔編號】G05D1/02GK204256521SQ201420785995
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】宋銳, 榮學(xué)文, 馬昕, 李貽斌, 鐘聲 申請人:山東大學(xué)