用于汽车视觉标定的车辆定位设备、定位调节方法和系统转让专利
申请号 : CN202010980291.0
文献号 : CN112252798B
文献日 : 2022-01-18
发明人 : 孟然 , 柴华 , 夏艳秋 , 庞尊莹 , 王哲 , 贾勇 , 蔡辉 , 冯传彬
申请人 : 北京中科慧眼科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于汽车视觉标定的车辆定位设备,其特征在于,包括:基座(1);
底盘(2),待标定车辆(3)停放于所述底盘(2)上,且所述底盘(2)上设置有限位件,所述限位件限制所述待标定车辆(3)在三维坐标系中Y轴方向的运动;
平移机构,所述平移机构设置于所述底盘(2)与所述基座(1)之间,所述平移机构根据平移控制指令带动所述底盘(2)相对于所述基座(1)在所述三维坐标系中的X轴方向移动;
旋转机构,所述旋转机构设置于所述底盘(2)与所述基座(1)之间,所述旋转机构根据旋转控制指令带动所述底盘(2)相对于所述基座(1)绕所述三维坐标系中的Z轴方向转动;
升降机构,所述升降机构设置于所述旋转机构与所述平移机构之间,所述平移机构与所述旋转机构通过所述升降机构传动连接;
所述升降机构包括:
升降台(7),所述平移机构安装于所述升降台(7);
伸缩缸(8),所述伸缩缸(8)的一端固定于所述升降台(7),其另一端固定于所述旋转台;
所述旋转机构包括:
转动台(5),所述平移机构与所述转动台(5)传动连接,并带动所述底盘(2)随所述转动台(5)转动;
旋转步进电机,所述旋转步进电机设置于所述转动台(5)与所述基座(1)之间,并根据所述旋转控制指令带动所述转动台(5)相对于所述基座(1)绕所述三维坐标系中的Z轴方向转动;
球状轴承(6),所述球状轴承(6)可旋转地安装于所述转动台(5)与所述基座(1)之间,并与所述旋转步进电机传动连接;
所述平移机构包括:
支座(9),所述支座(9)安装于所述升降台(7)上;
丝杠(10),所述丝杠(10)的轴线沿X轴方向布置,所述丝杠(10)可转动地安装于所述支座(9),并在步进电机(12)的驱动下自转;
螺母(11),所述螺母(11)与所述丝杠(10)啮合,所述底盘(2)与所述螺母(11)固定连接。
2.根据权利要求1所述的车辆定位设备,其特征在于,所述限位件为限位杠(4),所述限位杠(4)与所述X轴方向平行。
3.根据权利要求1所述的车辆定位设备,其特征在于,所述平移机构还包括:直线导轨(13),所述直线导轨(13)沿所述X轴方向布置,所述直线导轨(13)固定于所述升降台(7);
滑块(14),所述滑块(14)沿X轴方向可滑动地安装于所述直线导轨(13),所述底盘(2)与所述滑块(14)固定连接。
4.根据权利要求1所述的车辆定位设备,其特征在于,还包括:第一对射传感器阵列,所述第一对射传感器阵列包括在所述X轴方向相对设置于所述底盘(2)两侧的两组第一对射传感器,且每组中包括若干个所述第一对射传感器;
第二对射传感器阵列,所述第二对射传感器阵列包括在所述Y轴方向相对设置于所述底盘(2)两侧的两组第二对射传感器,且每组中包括若干个所述第二对射传感器;
总控装置,所述总控装置根据所述第一对射传感器阵列的遮挡状态生成所述平移控制指令,所述总控装置根据所述第一对射传感器阵列的遮挡状态和所述第二对射传感器阵列的遮挡状态生成所述旋转控制指令。
5.一种定位调节方法,其特征在于,所述方法包括:获取车辆在理想状态时,第一对射传感器阵列被遮挡的数量和组别,并生成宽度方向检测预设值;获取车辆在理想状态时,第二对射传感器阵列被遮挡的数量和组别,并生成长度方向检测预设值;
获取当前车辆在宽度方向上第一对射传感器阵列被遮挡的数量和组别,并生成当前车辆宽度方向检测值;获取当前车辆在长度方向上第二对射传感器阵列被遮挡的数量和组别,并生成当前车辆长度方向检测值;
根据所述当前车辆宽度方向检测值和宽度方向检测预设值之间的区别,以及所述当前车辆长度方向检测值和长度方向检测预设值之间的区别,生成旋转控制指令。
6.根据权利要求5所述的定位调节方法,其特征在于,所述方法包括:根据所述当前车辆宽度方向检测值和宽度方向检测预设值之间的区别,生成平移控制指令。
7.一种定位调节系统,其特征在于,所述系统包括:预设值获取单元,用于获取车辆在理想状态时,第一对射传感器阵列被遮挡的数量和组别,并生成宽度方向检测预设值,以及获取车辆在理想状态时,第二对射传感器阵列被遮挡的数量和组别,并生成长度方向检测预设值;
检测值获取单元,用于获取当前车辆在宽度方向上第一对射传感器阵列被遮挡的数量和组别,并生成当前车辆宽度方向检测值;以及获取当前车辆在长度方向上第二对射传感器阵列被遮挡的数量和组别,并生成当前车辆长度方向检测值;
指令生成单元,用于根据所述当前车辆宽度方向检测值和宽度方向检测预设值之间的区别,生成平移控制指令;并根据所述当前车辆宽度方向检测值和宽度方向检测预设值之间的区别,以及所述当前车辆长度方向检测值和长度方向检测预设值之间的区别,生成旋转控制指令。
说明书 :
用于汽车视觉标定的车辆定位设备、定位调节方法和系统
技术领域
背景技术
定,从而确定视觉系统坐标系与车体坐标系之间的相对位置关系。而视觉系统的标定通常
会通过拍摄标定车间内,布设在车体周围的标定板或靶标(例如:黑白棋盘格等)来实现和
完成。但是,在车辆驶入标定区时,车辆每次停放的位置与角度无法保证完全一致,普遍存
在较大的随机性,而车辆的停放位置、航向角的一致性较差,导致车辆与作为基准的标定板
或靶标的相对位置存在差异,使得标定精度下降。
发明内容
精度较低的技术问题。
阵列的遮挡状态生成所述旋转控制指令。
成长度方向检测预设值;
组别,并生成当前车辆长度方向检测值;
被遮挡的数量和组别,并生成长度方向检测预设值;
传感器阵列被遮挡的数量和组别,并生成当前车辆长度方向检测值;
预设值之间的区别,以及所述当前车辆长度方向检测值和长度方向检测预设值之间的区
别,生成所述旋转控制指令。
限制所述待标定车辆在三维坐标系中Y轴方向的运动,从而实现在Y轴方向上的定位。所述
平移机构设置于所述底盘与所述基座之间,所述平移机构根据平移控制指令带动所述底盘
相对于所述基座在所述三维坐标系中的X轴方向移动,在标定过程中,将车辆停放在底盘上
后,若车辆在X轴方向存在偏移,则平移机构接收到相应的控制指令,并带动底盘以及底盘
上的车辆向设定的方向平移设定距离,从而将车辆在宽度方向上平移至理想位置。所述旋
转机构设置于所述底盘与所述基座之间,所述旋转机构根据旋转控制指令带动所述底盘相
对于所述基座绕所述三维坐标系中的Z轴方向转动,在标定过程中,将车辆停放在底盘上
后,若车辆存在航向角偏差,则旋转机构接收到相应的控制指令,并带动底盘以及底盘上的
车辆向设定的方向转动设定角度,从而将车辆转动至角度方向的理想位置。这样,通过平移
机构和旋转机构的设置,使得车辆在标定环节开始之前,能够保持同样的位置和航向角,从
而解决了现有技术中由于车辆停放的位置与角度一致性较差而导致的标定精度较低的技
术问题。
附图说明
仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据
提供的附图引伸获得其它的实施附图。
实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功
效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
具体实施方式
部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
格等)来实现和完成,这就需要在车辆标定环节,对车体的位置、航向角进行自动化调整,从
而使不同车辆在每次标定前,都能有较好的位置一致性和角度一致性。
3停放于所述底盘2上,且所述底盘2上设置有限位件,所述限位件限制所述待标定车辆3在
三维坐标系中Y轴方向的运动,具体地,如图2所示,所述限位件可以为限位杠4,所述限位杠
4与所述X轴方向平行,理论上来讲,限位件也可以为限位线等,限位杠4用于对车辆进行Y方
向的初限位。
用其他传感器实现位置检测和控制指令的生成,例如可以采用位置传感器获取车辆的当前
位置,并与理想位置对应的预设位置相比对,从而根据两者的差异生成控制指令;再例如,
可以采用图像采集设备获取车辆的当前位置,并通过图像比对,生成相应的控制指令。
置于所述底盘2与所述基座1之间,所述旋转机构根据旋转控制指令带动所述底盘2相对于
所述基座1绕所述三维坐标系中的Z轴方向转动。在工作过程中,三维坐标系中X轴方向、Y轴
方向与底盘2、车辆的关系如图1所示,根据不同标定目的,标定板15或靶标以特定形态设置
在底盘2周围的空间内,并与底盘2保持特定的相对位置,从而用于对安装在车体上的视觉
系统进行标定。
根据所述旋转控制指令带动所述转动台5相对于所述基座1绕所述三维坐标系中的Z轴方向
转动;球状轴承6可旋转地安装于所述转动台5与所述基座1之间,并与所述旋转步进电机传
动连接。理论上,也可以采用旋转气缸,为了带动平移机构及平移机构上的底盘2(从而带动
底盘2上的车辆转动),所述平移机构与所述转动台5传动连接,并带动所述底盘2随所述转
动台5转动,所述旋转气缸设置于所述转动台5与所述基座1之间,并根据所述旋转控制指令
带动所述转动台5相对于所述基座1绕所述三维坐标系中的Z轴方向转动。
构、底盘2进行整体转动,从而对车体的航向角度进行旋转调整,其调整的最终目标是使车
体长度方向与Y轴方向的夹角(即航向角)为0或接近于0。
升降台7和伸缩缸8,所述平移机构安装于所述升降台7,所述伸缩缸8的一端固定于所述升
降台7,其另一端固定于所述旋转台。
面处于同一平面,以方便车辆的驶入或驶出。当车辆驶入底盘2并停稳后,升降机构需要升
起一定高度,使设备在进行X轴方向平移调整时,底盘2不会与地面发生碰撞,当车体完成标
定后,升降机构需要降回原始位置。
组,两组支座9间隔设置,以提高丝杠10的安装稳定性,丝杠10的两端通过轴承安装在支座9
的安装孔内,以便能够可转动地安装在支座9内。所述丝杠10的轴线沿X轴方向布置,所述丝
杠10可转动地安装于所述支座9,并在步进电机12的驱动下自转,所述螺母11与所述丝杠10
啮合,所述底盘2与所述螺母11固定连接。步进电机12与丝杠10相连接,支座9在丝杠10两端
对丝杠10起到支撑与固定作用,步进电机12根据对射传感器阵列发送的平移控制指令,进
行转动方向与转动角度的执行,进而带动底盘2与底盘2上停放的车辆向左或向右进行指定
步长的平移。
滑动地安装于所述直线导轨13,所述底盘2与所述滑块14固定连接。也就是说,为了保证受
力均匀与移动精度,平移机构包含两条平行设置的直线导轨13与一根丝杠10,两个直线导
轨13分设于丝杠10的两侧,且相对于丝杠10对称设置。直线导轨13、丝杠10与X轴方向平行,
直线导轨13、步进电机12、支座9固定于下方的升降台7上,滑块14和螺母11固定于底盘2的
下方。滑块14与直线导轨13可滑动连接,对底盘2起到支撑和平移导向的作用,丝杠10与螺
母11啮合,将丝杠10的旋转运动转变为杠母的直线运动,从而带动整个底盘2沿直线导轨13
方向(即X轴方向)做平移运动。
感器阵列、第二对射传感器阵列和总控装置,所述第一对射传感器阵列包括在所述X轴方向
相对设置于所述底盘2两侧的两组第一对射传感器,且每组中包括若干个所述第一对射传
感器;所述第二对射传感器阵列包括在所述Y轴方向相对设置于所述底盘2两侧的两组第二
对射传感器,且每组中包括若干个所述第二对射传感器;所述总控装置根据所述第一对射
传感器阵列的遮挡状态生成所述平移控制指令,所述总控装置根据所述第一对射传感器阵
列的遮挡状态以及所述第二对射传感器阵列的遮挡状态生成所述旋转控制指令。
阵列设定为B。A阵列的范围应该覆盖待标定车体的宽度,B阵列的范围应该覆盖待标定车体
的长度。每组传感器阵列都是由若干组对射传感器组成,将这些对射传感器分别命名为A1、
A2......AN与B1、B2......BN。未停放车辆时,对射传感器阵列的每一组传感器都是未遮挡
状态,为了方便说明可设输出值为1;每一组传感器被遮挡时会输出不同的信号,为了方便
说明可设输出值为0。
值状态的影响。其中,框外的传感器输出值为1;框内的传感器输出值为0。当车辆处于调整
后的理想位置时(如图4),A4~A9输出值为0,B3~B10输出值为0。此时,A阵列与B阵列输出
值为0的传感器数量分别为6组和8组。当车辆处于未调整航向角的随机位置时(如图5),A3
~A10输出值为0,B2~B11输出值为0。此时,A阵列与B阵列输出值为0的传感器数量分别为8
组和10组,多于车辆处于理想位置时传感器输出值为0的数量。当车辆处于未调整X方向位
置时(如图5),A3~A8输出值为0,B3~B10输出值为0。此时,A阵列与B阵列输出值为0的传感
器数量分别为6组和8组。但相对于车辆处于理想位置时的传感器状态,输出值为0的A阵列
传感器编号发生变化。则对阵列中的每一组传感器的输出信号进行汇总分析后,可以较为
容易的得到车体的长度方向与Y方向的夹角(即航向角)是否为0(或者极小值)以及车体在X
方向的位置。从而为航向角旋转机构、X方向平移机构的执行动作提供精确的指令。
时,车体的长度方向与Y方向的夹角(即航向角)并不一定为0,通常会存在一个随机的夹角,
需要进行航向角的旋转调整。同时,车体所处的X方向位置与理想位置也会存在一个随机的
偏差,需要进行X方向位置平移。则在下方设有X方向平移机构,圆形底盘2台面下方与平移
机构的部分机械部件相连接,整个圆形底盘2可随平移机构进行X方向的左右平移;平移机
构的部分机械部件与其下方的升降机构台面相连接,圆形底盘2与X方向平移机构可随升降
机构的台面上升或下降;升降机构下方设有航向角旋转机构,圆形底盘2、平移机构、升降机
构可随旋转机构做航向角的旋转调整。不同车辆进行标定时,当车体通过自动化车辆定位
系统进行Y方向限位、X方向位置调整、航向角调整后,最终使车体与标定板15或靶标的相对
位置始终保持一致(或控制在较小的误差以内),即是自动化车辆定位系统的意义所在。应
当理解的是,在位置调整时,应先调整航向角,航向角调整完毕后,再根据第一对射传感器
阵列的检测结果调整X方向的位置;也就是说,在工作过程中,先通过两组传感器阵列得到
航向角的调整指令(即旋转控制指令),航向角调整完毕后,再通过第一对射传感器阵列检
测是否存在X方向的偏移,若有则生成平移控制指令。
2上设置有限位件,所述限位件限制所述待标定车辆3在三维坐标系中Y轴方向的运动,从而
实现在Y轴方向上的定位。所述旋转机构设置于所述底盘2与所述基座1之间,所述旋转机构
根据旋转控制指令带动所述底盘2相对于所述基座1绕所述三维坐标系中的Z轴方向转动,
在标定过程中,将车辆停放在底盘2上后,若车辆存在航向角偏差,则旋转机构接收到相应
的控制指令,并带动底盘2以及底盘2上的车辆向设定的方向转动设定角度,从而将车辆转
动至角度方向的理想位置。所述平移机构设置于所述底盘2与所述基座1之间,所述平移机
构根据平移控制指令带动所述底盘2相对于所述基座1在所述三维坐标系中的X轴方向移
动,在标定过程中,将车辆停放在底盘2上后,若车辆在X轴方向存在偏移,则平移机构接收
到相应的控制指令,并带动底盘2以及底盘2上的车辆向设定的方向平移设定距离,从而将
车辆在宽度方向上平移至理想位置。这样,通过平移机构和旋转机构的设置,使得车辆在标
定环节开始之前,能够保持同样的位置和航向角,从而解决了现有技术中由于车辆停放的
位置与角度一致性较差而导致的标定精度较低的技术问题。
生成长度方向检测预设值;
量和组别,并生成当前车辆长度方向检测值;
别,以及所述当前车辆长度方向检测值和长度方向检测预设值之间的区别,生成所述旋转
控制指令。
辆在标定环节开始之前,能够保持同样的位置和航向角,从而解决了现有技术中由于车辆
停放的位置与角度一致性较差而导致的标定精度较低的技术问题。
列被遮挡的数量和组别,并生成长度方向检测预设值;
对射传感器阵列被遮挡的数量和组别,并生成当前车辆长度方向检测值;
测预设值之间的区别,以及所述当前车辆长度方向检测值和长度方向检测预设值之间的区
别,生成所述旋转控制指令。
环节开始之前,能够保持同样的位置和航向角,从而解决了现有技术中由于车辆停放的位
置与角度一致性较差而导致的标定精度较低的技术问题。
机深度标定系统执行如上所述的方法。
电路(Application Specific工ntegrated Circuit,简称ASIC)、现场可编程门阵列
(FieldProgrammable Gate Array,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体
管逻辑器件、分立硬件组件。
的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软
件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储
器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质
中的信息,结合其硬件完成上述方法的步骤。
称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM,简称EEPROM)或闪存。
储器(Static RAM,简称SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM,简称DRAM)、同步动态随
机存取存储器(Synchronous DRAM,简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器
(Double Data RateSDRAM,简称DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced
SDRAM,简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM,简称SLDRAM)和直接
内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM,简称DRRAM)。
中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计
算机存储介质和通信介质,其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程
序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
围,凡在本发明的技术方案的基础之上,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本
发明的保护范围之内。