基于地標(biāo)二維碼的agv定位定向及測速方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)航與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于地標(biāo)二維碼的AGV定位定向及測速方法。
【背景技術(shù)】
[0002]—般地，自主導(dǎo)引行駛車(AGV)以地面磁條、電力線或顏色帶導(dǎo)引的形式居多。目前，針對基于機(jī)器視覺的地標(biāo)二維碼導(dǎo)航在用于自主導(dǎo)引行駛車導(dǎo)航的場合往往需要慣性元件來獲取航向和速度信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何簡化AGV導(dǎo)航所需的定位定向及測速附件，并同時獲得AGV的位置、航向和速度信息。
[0005]( 二)技術(shù)方案
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于地標(biāo)二維碼的AGV定位定向及測速方法，包括以下步驟:
[0007]S1、在AGV行走通道1上按一定間距或在需要測定位置航向速度的點(diǎn)貼上矩陣式二維碼，且二維碼的偏角與地磁角度成一固定角度，按一定算法進(jìn)行編碼的二維碼信息為地標(biāo)點(diǎn)的點(diǎn)位信息，定義為地標(biāo)二維碼3 ；
[0008]S2、在AGV本體5上固定安裝攝像頭4 ；
[0009]S3、使AGV本體5在AGV行走通道1上行駛，在經(jīng)過地標(biāo)二維碼3時，攝像頭4拍攝地面圖像6，將拍攝到的圖像6經(jīng)過去噪聲處理，設(shè)圖像6中的二維碼8在圖像位置的A點(diǎn)，并且通過二維碼8上的第一標(biāo)志點(diǎn)10、第二標(biāo)志點(diǎn)11、第三標(biāo)志點(diǎn)12計算出二維碼8的偏角，設(shè)二維碼8在圖像坐標(biāo)系0ΧΥ中的位置和偏角為(Xl，yi，Θ J，其中χ，y為位置信息，Θ為偏角信息，并在預(yù)設(shè)間隔時間t內(nèi)再拍攝一幅圖像，得到新拍攝的圖像中的二維碼8在圖像坐標(biāo)系0ΧΥ中的位置和偏角為(x2，y2，θ 2);該三個標(biāo)志點(diǎn)是所有矩陣式二維碼2上圖形信息固定不變的位置的三個點(diǎn)；
[0010]S4、按既定的編碼方式對第一次或第二拍攝的圖像中的二維碼8信息進(jìn)行解析，獲得圖像中的二維碼8相對于整個行駛路徑的全局位置坐標(biāo)(xp，yp，θρ)，設(shè)圖像坐標(biāo)系OXY與地面長度的標(biāo)定比例關(guān)系為K，則有:
[0011]AGV本體5此時的位置及航向坐標(biāo)為(Xp-Xl/K，yp_yi/K，θ ρ- Θ
[0012]AGV 本體 5 此時的平移和偏航速度為((x「x2) /Kt，(y「y2) /Kt，( θ「Θ 2) /t)。
[0013]優(yōu)選地，步驟S1中將地標(biāo)二維碼3帖在AGV行走路徑中心線2上。
[0014]優(yōu)選地，步驟S2中攝像頭4安裝在AGV本體5軸線上。
[0015]優(yōu)選地，所述三個標(biāo)志點(diǎn)是二維碼8三個角上的點(diǎn)。
[0016](三)有益效果
[0017]本發(fā)明利用裝在AGV上的對地拍照攝像頭在固定時間間隔內(nèi)連續(xù)拍攝兩張包含地標(biāo)二維碼的圖片，通過二維碼識別所獲地標(biāo)信息得到該地標(biāo)點(diǎn)在AGV行駛?cè)窂街械娜治恢?，通過分別解算二維碼在圖片中的位置和角度，反解出AGV本體相對于地標(biāo)二維碼的局部位置和角度，再與全局位置結(jié)合獲得AGV在全局路徑中的精確位置和航向；通過計算該固定時間段內(nèi)的位置差獲得AGV通過該地標(biāo)時的速度，從而提供了 AGV導(dǎo)航所需的位置、航向和速度信息。因此，本發(fā)明實現(xiàn)了僅依靠地標(biāo)二維碼即可同時獲得AGV的位置、航向和速度信息，簡化了 AGV導(dǎo)航所需慣性元件等定位定向及測速附件。
【附圖說明】
[0018]圖1為AGV行走通道上的地標(biāo)二維碼設(shè)置圖；
[0019]圖2為攝像頭在AGV本體上的安裝圖，其中a為側(cè)視圖，b為俯視圖；
[0020]圖3為攝像頭拍攝到的地面圖像。
[0021]其中，1-AGV彳丁走通道；2~AGV彳丁走路徑中心線；3_地標(biāo)一.維石馬;4-攝像頭；5-AGV本體；6_拍攝到的地面圖像；7_相機(jī)圖像坐標(biāo)系；8_圖像中的二維碼；9_ 二維碼在圖像中的坐標(biāo)；10-第一標(biāo)志點(diǎn)；11-第二標(biāo)志點(diǎn)；12-第三標(biāo)志點(diǎn)。
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]本發(fā)明提供了一種基于地標(biāo)二維碼的AGV定位定向及測速方法，包括以下步驟:
[0024]S1、在AGV行走通道1上按一定間距或在需要測定位置航向速度的點(diǎn)貼上矩陣式二維碼，且二維碼的偏角與地磁角度成一固定角度，按一定算法進(jìn)行編碼的二維碼信息為地標(biāo)點(diǎn)的點(diǎn)位信息，定義為地標(biāo)二維碼3 ;為確保二維碼在拍攝的圖像內(nèi)，地標(biāo)二維碼3最好帖在AGV行走路徑中心線2上，如圖1所示。
[0025]S2、在AGV本體5上固定安裝攝像頭4，攝像頭4安裝在AGV本體5軸線上，以便對地面拍攝，如圖2所不；
[0026]S3、使AGV本體5在AGV行走通道1上行駛，在經(jīng)過地標(biāo)二維碼3時，攝像頭4拍攝地面圖像6，將拍攝到的圖像6經(jīng)過去噪聲處理，設(shè)圖像6中的二維碼8在圖像位置的A點(diǎn)，并且通過二維碼8上的第一標(biāo)志點(diǎn)10、第二標(biāo)志點(diǎn)11、第三標(biāo)志點(diǎn)12計算出二維碼8的偏角，設(shè)二維碼8在圖像坐標(biāo)系0ΧΥ中的位置和偏角為(xpyp Θ D，其中x，y為位置信息，Θ為偏角信息，同理，在預(yù)設(shè)間隔時間t內(nèi)再拍攝一幅圖像，得到新拍攝的圖像中的二維碼8在圖像坐標(biāo)系0ΧΥ中的位置和偏角為(x2，y2，θ 2)，如圖3所示，其中；該三個標(biāo)志點(diǎn)是所有矩陣式二維碼2上圖形信息固定不變的位置的三個點(diǎn)；本步驟中，這三個標(biāo)志點(diǎn)是所有矩陣式二維碼上固定不變的三個點(diǎn)，本發(fā)明創(chuàng)新性地將其用于實現(xiàn)二維碼的定位。
[0027]S4、按既定的編碼方式對第一次或第二拍攝的圖像中的二維碼8信息進(jìn)行解析，解析結(jié)果指示該圖像中的二維碼8對應(yīng)的是AGV行走通道1中哪個位置的二維碼，由于AGV行走通道1中各個位置的二維碼的全局位置坐標(biāo)是預(yù)先約定好的，因此就可以，獲得圖像中的二維碼8相對于整個行駛路徑的全局位置坐標(biāo)(xp，yp，θ ρ)，由于攝像頭4相對于AGV的安裝位置始終固定，設(shè)圖像坐標(biāo)系0ΧΥ與地面長度的標(biāo)定比例關(guān)系為K，則有:
[0028]AGV本體5此時的位置及航向坐標(biāo)為(Xp-Xl/K，yp_yi/K，θ ρ- Θ
[0029]由于兩幅圖像拍攝的時間間隔t較短，即拍攝圖像中的地標(biāo)二維碼為同一個，則有
[0030]由于攝像頭4安裝在AGV上，攝像頭4對地面進(jìn)行照相，則照片行進(jìn)速度與AGV形式速度方向相反，因此AGV此時的速度(含平移和偏航速度)為((Xl-X2)/Kt，(yi_y2)/Kt，
(Θ Θ 2) /t) ο
[0031]可以看出，本發(fā)明提出的一種基于地標(biāo)二維碼的AGV定位定向及測速方法，該方法不僅可以獲取AGV在行走路徑上的位置信息，而且可以獲得AGV經(jīng)過地標(biāo)二維碼時的航向和速度信息。裝在AGV上的對地拍照攝像頭在固定時間間隔內(nèi)連續(xù)拍攝兩張包含地標(biāo)二維碼的圖片，通過二維碼識別所獲地標(biāo)信息得到該地標(biāo)點(diǎn)在AGV行駛?cè)窂街械娜治恢?，通過分別解算二維碼在拍攝圖片中的位置和角度，反解出AGV本體相對于地標(biāo)二維碼的局部位置和角度，與全局位置結(jié)合獲得AGV在全局路徑中的精確位置和航向，通過計算該固定時間段內(nèi)的位置差獲得AGV通過該地標(biāo)時的速度，從而提供了 AGV導(dǎo)航所需的位置、航向和速度信息。因此，本發(fā)明實現(xiàn)了僅依靠地標(biāo)二維碼即可同時獲得AGV的位置、航向和速度信息，簡化了 AGV導(dǎo)航所需慣性元件等定位定向及測速附件。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于地標(biāo)二維碼的AGV定位定向及測速方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、在AGV行走通道(1)上按一定間距或在需要測定位置航向速度的點(diǎn)貼上矩陣式二維碼，且二維碼的偏角與地磁角度成一固定角度，按一定算法進(jìn)行編碼的二維碼信息為地標(biāo)點(diǎn)的點(diǎn)位信息，定義為地標(biāo)二維碼(3); 52、在AGV本體(5)上固定安裝攝像頭⑷； 53、使AGV本體(5)在AGV行走通道(1)上行駛，在經(jīng)過地標(biāo)二維碼(3)時，攝像頭(4)拍攝地面圖像(6)，將拍攝到的圖像(6)經(jīng)過去噪聲處理，設(shè)圖像(6)中的二維碼⑶在圖像位置的A點(diǎn)，并且通過二維碼(8)上的第一標(biāo)志點(diǎn)(10)、第二標(biāo)志點(diǎn)(11)、第三標(biāo)志點(diǎn)(12)計算出二維碼⑶的偏角，設(shè)二維碼⑶在圖像坐標(biāo)系OXY中的位置和偏角為(Xl，yi，Θ》，其中X，y為位置信息，Θ為偏角信息，并在預(yù)設(shè)間隔時間t內(nèi)再拍攝一幅圖像，得到新拍攝的圖像中的二維碼(8)在圖像坐標(biāo)系OXY中的位置和偏角為(x2，y2，θ2);該三個標(biāo)志點(diǎn)是所有矩陣式二維碼(2)上圖形信息固定不變的位置的三個點(diǎn)； 54、按既定的編碼方式對第一次或第二拍攝的圖像中的二維碼(8)信息進(jìn)行解析，獲得圖像中的二維碼(8)相對于整個行駛路徑的全局位置坐標(biāo)(xp，yp，θρ)，設(shè)圖像坐標(biāo)系OXY與地面長度的標(biāo)定比例關(guān)系為K，則有: AGV本體(5)此時的位置及航向坐標(biāo)為(Xp-Xl/K，yp_yi/K，θ ρ- Θ AGV本體(5)此時的平移和偏航速度為((Xl-X2)/Kt，(yi_y2)/Kt，( Θ r Θ 2)/t)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中將地標(biāo)二維碼(3)貼在AGV行走路徑中心線⑵上。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中攝像頭(4)安裝在AGV本體(5)軸線上。4.如權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述三個標(biāo)志點(diǎn)是二維碼(8)三個角上的點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于地標(biāo)二維碼的AGV定位定向及測速方法，屬于導(dǎo)航與控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用裝在AGV上的對地拍照攝像頭在固定時間間隔內(nèi)連續(xù)拍攝兩張包含地標(biāo)二維碼的圖片，通過二維碼識別所獲地標(biāo)信息得到地標(biāo)點(diǎn)在AGV行駛?cè)窂街械娜治恢?，通過分別解算二維碼在圖片中的位置和角度，反解出AGV本體相對于地標(biāo)二維碼的局部位置和角度，再與全局位置結(jié)合獲得AGV在全局路徑中的精確位置和航向；通過計算該固定時間段內(nèi)的位置差獲得AGV通過該地標(biāo)時的速度，從而提供AGV導(dǎo)航所需的位置、航向和速度信息。因此，本發(fā)明實現(xiàn)了僅依靠地標(biāo)二維碼即可同時獲得AGV的位置、航向和速度信息，簡化了AGV導(dǎo)航所需的定位定向及測速附件。
【IPC分類】G01P13/02, G01P5/18, G06K7/14
【公開號】CN105404842
【申請?zhí)枴緾N201510808341
【發(fā)明人】段三軍, 李波, 李明
【申請人】北京特種機(jī)械研究所
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年11月19日