專利名稱：基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視覺的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及物流裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視 覺的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
AGV(自動(dòng)導(dǎo)引車)技術(shù)是生產(chǎn)物流自動(dòng)化先進(jìn)性的一個(gè)重要體現(xiàn)，目前 AGV的引導(dǎo)方式?jīng)Q定了其組成物流系統(tǒng)的柔性，是決定AGV能否進(jìn)一步應(yīng)用 到更復(fù)雜、惡劣工作環(huán)境的關(guān)鍵因素，進(jìn)而也影響著物流系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和 運(yùn)行成本。目前，在己經(jīng)被研究開發(fā)和應(yīng)用的導(dǎo)引方法中，主要有電磁感應(yīng) 式、光學(xué)導(dǎo)引式、化學(xué)導(dǎo)引式、磁感應(yīng)式、位置推斷法、參考標(biāo)志法、慣性導(dǎo) 航法和圖像識(shí)別法等。其中，視覺引導(dǎo)技術(shù)具有信息容量大、路徑設(shè)置變更簡(jiǎn) 單方便、導(dǎo)引柔性好、技術(shù)先進(jìn)、更高性能價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前 景，是當(dāng)前AGV引導(dǎo)技術(shù)的主流方向和發(fā)展的必然趨勢(shì)。然而，我國(guó)市場(chǎng)上， 現(xiàn)有生產(chǎn)基于視覺引導(dǎo)的AGVS的廠家由于應(yīng)用對(duì)象偏重大型倉(cāng)儲(chǔ)，更多考慮 通用性，功能顯得過于繁多，加上技術(shù)路線等原因，價(jià)格依然昂貴，性能價(jià)格 比依然缺少市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。價(jià)格并不能為一般的企業(yè)所接受，從而限制了AGV在 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的推廣，尤其是很難被中小型企業(yè)所接受并應(yīng)用。
開發(fā)以經(jīng)濟(jì)性AGV為基礎(chǔ)的生產(chǎn)物流智能配送系統(tǒng)，滿足中小型制造型企 業(yè)物流改造的需要，這既符合我國(guó)工業(yè)企業(yè)的現(xiàn)狀，也是建設(shè)先進(jìn)制造業(yè)基地 過程中迫切需要解決的現(xiàn)實(shí)問題。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視覺的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)。 基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視覺的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)包括車體，車體底部設(shè)有第一轉(zhuǎn) 向輪、第二轉(zhuǎn)向輪、第一驅(qū)動(dòng)輪、第二驅(qū)動(dòng)輪、中軸桿，車體內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)與無(wú)極變速箱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、第一蓄電池、第二蓄電池相連接， 其特征在于包括地面標(biāo)識(shí)和車載系統(tǒng)兩部分，地面標(biāo)識(shí)為在地面設(shè)有黑白兩
條平行的導(dǎo)引帶、導(dǎo)引帶兩側(cè)設(shè)有紅色工位字符、導(dǎo)引帶下設(shè)有RFID(射頻識(shí)別
標(biāo)簽)，車載系統(tǒng)為在車體后端設(shè)有第一避障傳感器、第二避障傳感器，在車 體前端設(shè)有第三避障傳感器、第四避障傳感器、CCD攝像頭、可變光源、光源 亮度調(diào)節(jié)模塊、無(wú)線收發(fā)模塊的天線，在車體內(nèi)設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，在步進(jìn)電機(jī)和 中軸桿上設(shè)有齒盤付、在中軸桿上車輪轉(zhuǎn)角傳感器、車輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在車
體內(nèi)設(shè)有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、逆變電源、射頻識(shí)別標(biāo)簽讀寫器，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)
與CCD攝像頭、無(wú)線收發(fā)模塊、射頻識(shí)別標(biāo)簽讀寫器、第一變壓器、自動(dòng)導(dǎo)引 車控制器相連接，導(dǎo)引車控制器與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、啟動(dòng)控制模塊、第二變壓 器相連接，逆變電源與第一變壓器、第二變壓器、第三變壓器、第一蓄電池、 第二蓄電池相連接，射頻識(shí)別標(biāo)簽讀寫器與接收天線相連接，在車體外側(cè)設(shè)有 控制器外接手動(dòng)操作按鈕、狀態(tài)顯示模塊、在車體后側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)向燈、報(bào)警燈。
所述的車輪轉(zhuǎn)角傳感器包括電位器固定部分、電位器轉(zhuǎn)動(dòng)部分，電位器轉(zhuǎn) 動(dòng)部分通過固定U型插槽、鎖緊旋鈕、固定在中軸桿上端，電位器轉(zhuǎn)動(dòng)部分上 設(shè)有電位器第一引腳、電位器第二引腳、電位器第三引腳，電位器固定部分與 連接桿、支架相連接，支架與車體相連接。
所述的車輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括擺臂，擺臂通過銷軸與車架相連接，擺臂通 過內(nèi)六角連接螺栓、固定螺栓與第一轉(zhuǎn)向輪、第二轉(zhuǎn)向輪的傳動(dòng)軸相連接，傳 動(dòng)軸與減震器相連接，減震器與車架相連接。
所述的自動(dòng)導(dǎo)引車控制器包括PIC 18F452單片機(jī)，PIC 18F452單片機(jī)與車輪 轉(zhuǎn)角AD轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路模塊、API8108A語(yǔ)音報(bào)警芯片、按鍵輸入、 避障傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、可變光源調(diào)節(jié)模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、驅(qū)動(dòng)電機(jī) 控制模塊和MAX232芯片相連接，MAX232芯片與串口相連接，車輪轉(zhuǎn)角AD 轉(zhuǎn)換電路與電位器第一引腳、電位器第二引腳、電位器第三引腳相連接，避 障傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與避障傳感器輸入引腳相連接。
所述的可變光源調(diào)節(jié)模塊包括繼電器組控制電路，繼電器組與可變光源、 自動(dòng)導(dǎo)引車控制器相連接，導(dǎo)引車控制器與工控機(jī)相連接，工控機(jī)與采集卡、 CCD攝像頭相連接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果-
1. 本實(shí)用新型采用視覺引導(dǎo)技術(shù)具有信息容量大、路徑設(shè)置變更簡(jiǎn)單方便、 導(dǎo)引柔性好、技術(shù)先進(jìn)、更高性能價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn)；本實(shí)用新型的導(dǎo)引帶設(shè)為兩 個(gè)顏色，增加梯度信息的穩(wěn)定性，大大減少光照影響；對(duì)HOUGH變換點(diǎn)集自 適應(yīng)選取，系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、魯棒性強(qiáng)；并利用導(dǎo)引線斜率信息校正AGV行駛時(shí)字 符工位的傾斜，簡(jiǎn)單方便、易于實(shí)施。
2. 本實(shí)用新型工控機(jī)主要從事實(shí)時(shí)圖像處理、控制算法的計(jì)算以及無(wú)線通 信等功能；AGV控制器主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、步進(jìn)電機(jī)控制、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制、狀 態(tài)液晶屏顯示以及AGV手動(dòng)操作等；驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置采用前輪轉(zhuǎn)向、后輪驅(qū)動(dòng)的 四輪式結(jié)構(gòu)。為了增加驅(qū)動(dòng)能力，采用較大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的直流電機(jī)作為行走驅(qū)動(dòng) 裝置，前輪采用雙輪轉(zhuǎn)向，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有比較高的轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。 而且這種結(jié)構(gòu)性能價(jià)格比高，在價(jià)格上有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，能夠被許多中小企業(yè)所 接受。
3. 為了準(zhǔn)確測(cè)量轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角，將電位器改造并與AGV控制器結(jié)合實(shí)時(shí)測(cè)量 當(dāng)前車輪角度。此外，本實(shí)用新型的照明燈根據(jù)CCD采集圖像的亮度信息，經(jīng) 過工控機(jī)計(jì)算將信號(hào)傳給AGV控制器中繼電器組，通過繼電器組的輸出控制通 過照明燈的電流，實(shí)現(xiàn)照明燈的閉環(huán)控制。
4. 為了實(shí)時(shí)有效地實(shí)現(xiàn)AGVS間的通訊調(diào)度，本實(shí)用新型采用射頻識(shí)別標(biāo) 簽實(shí)現(xiàn)AGV的定位、無(wú)線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)AGV間及主機(jī)的通訊。本實(shí)用新型具 有良好的環(huán)境適應(yīng)能力和導(dǎo)航精度，且成本較低


圖1是本實(shí)用新型自動(dòng)導(dǎo)引車的俯視示意圖2是本實(shí)用新型自動(dòng)導(dǎo)引車的主視示意圖3是本實(shí)用新型自動(dòng)導(dǎo)引車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖4是本實(shí)用新型自動(dòng)導(dǎo)引車的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角測(cè)量裝置示意圖5是自動(dòng)導(dǎo)引車控制器示意圖6是AGV自動(dòng)照明系統(tǒng)框圖7直線提取流程圖8是彩色工位符識(shí)別圖像算法流程圖9是用于AGVS通訊定位系統(tǒng)框圖中用于無(wú)線收發(fā)的天線l、第一轉(zhuǎn)向輪2、齒輪付3、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4、 無(wú)線收發(fā)模塊5、第一變壓器6、 RFID讀寫器7、第二變壓器8、第一驅(qū)動(dòng)輪9、 無(wú)極變速箱10、第一避障傳感器11、第一蓄電池12、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器13、第 二蓄電池14、第二避障傳感器15、驅(qū)動(dòng)電機(jī)16、第二驅(qū)動(dòng)輪17、逆變電源18、 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器19、第三變壓器20、自動(dòng)導(dǎo)引車控制器21、啟動(dòng)控制模塊22、 步進(jìn)電機(jī)23、第二轉(zhuǎn)向輪24、 RFID接收天線25、第三避障傳感器26、 CCD攝 像頭27、照明燈28、第四避障傳感器29、車輪轉(zhuǎn)角傳感器30、攝像頭支架31、 攝像頭角度托盤32、攝像頭固定螺栓33、控制器外接手動(dòng)操作按鈕34、狀態(tài)顯 示模塊35、轉(zhuǎn)向燈36、報(bào)警燈37、車體38、固定螺栓39、減震器40、 AGV中 軸桿41、車架42、銷軸43、擺臂44、內(nèi)六角連接螺栓45、電位器固定部分46、 固定U型插槽47、鎖緊旋鈕48、電位器轉(zhuǎn)動(dòng)部分49、連接桿50、支架51、電
位器第一引腳52、電位器第二引腳53、電位器第三引腳54。
具體實(shí)施方式

如圖l、 2所示，基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視覺的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)包括車體38 ， 車體38底部設(shè)有第一轉(zhuǎn)向輪2、第二轉(zhuǎn)向輪24、第一驅(qū)動(dòng)輪9、第二驅(qū)動(dòng)輪17、 中軸桿41，車體38內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)16，驅(qū)動(dòng)電機(jī)16與無(wú)極變速箱10、驅(qū)動(dòng)電 機(jī)控制器13、第一蓄電池12、第二蓄電池14相連接，特征在于包括地面標(biāo)識(shí) 和車載系統(tǒng)兩部分，地面標(biāo)識(shí)為在地面設(shè)有黑白兩條平行的導(dǎo)引帶、導(dǎo)引帶 兩側(cè)設(shè)有紅色工位字符、導(dǎo)引帶下設(shè)有射頻識(shí)別標(biāo)簽，車載系統(tǒng)為在車體38 后端設(shè)有第一避障傳感器11、第二避障傳感器15，在車體38前端設(shè)有第三避 障傳感器26、第四避障傳感器29、 CCD攝像頭27、可變光源28、光源亮度調(diào) 節(jié)模塊、無(wú)線收發(fā)模塊的天線l,在車體38內(nèi)設(shè)有步進(jìn)電機(jī)23，在步進(jìn)電機(jī)23 和中軸桿41上設(shè)有齒盤付3、在中軸桿41上車輪轉(zhuǎn)角傳感器30、車輪轉(zhuǎn)向驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)，在車體38內(nèi)設(shè)有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4、逆變電源18、射頻識(shí)別標(biāo)簽讀寫 器7，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4與CCD攝像頭27、無(wú)線收發(fā)模塊5、射頻識(shí)別標(biāo)簽讀 寫器7、第一變壓器6、自動(dòng)導(dǎo)引車控制器21相連接，導(dǎo)引車控制器21與步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器19、啟動(dòng)控制模塊22、第二變壓器8相連接，逆變電源18與第一 變壓器6、第二變壓器8、第三變壓器20、第一蓄電池12、第二蓄電池14相連 接，射頻識(shí)別標(biāo)簽讀寫器7與接收天線25相連接，在車體38外側(cè)設(shè)有控制器 外接手動(dòng)操作按鈕34、狀態(tài)顯示模塊35、在車體38后側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)向燈36、報(bào)警 燈37。
安放在車體正前方中軸線上CCD27采集路面信息，通過工控機(jī)4中的圖像 處理算法得到角度偏差、水平位置偏差和工位信息，與轉(zhuǎn)角傳感器30檢測(cè)的車 輪轉(zhuǎn)角信息、第一避障傳感器ll，第二避障傳感器15,第三避障傳感器21，第 四避障傳感器29檢測(cè)的障礙物位置信息一起輸入到工控機(jī)中的多偏差智能控制 器中。該智能控制器向AGV控制器21輸出第一轉(zhuǎn)向輪2，第二轉(zhuǎn)向輪24的轉(zhuǎn) 動(dòng)角度以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的狀態(tài)，AGV控制器一方面將輸入的轉(zhuǎn)角信息轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng) 信號(hào)，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器19驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)23轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)達(dá)到控制前輪轉(zhuǎn)向； 另一方面將驅(qū)動(dòng)電機(jī)狀態(tài)信息通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器13控制電機(jī)16的運(yùn)動(dòng)，電 機(jī)信號(hào)經(jīng)變速箱10內(nèi)的無(wú)極變速裝置控制安放在傳動(dòng)軸兩側(cè)的兩個(gè)后輪，達(dá)到 控制AGV行進(jìn)、停止、倒退、加速和減速。
安放在車體正前方中軸線上CCD27，通過支架31和托盤32與垂直方向成 50度角固定。與垂直地面安裝相比，擴(kuò)大了AGV的前瞻距離。為了便于觀察
AGV的狀態(tài)和特殊情況下手動(dòng)控制AGV，在車體38上有控制器外接手動(dòng)操作 按鈕34和狀態(tài)顯示模塊35。當(dāng)AGV發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)(如障礙物)，報(bào)警燈37會(huì) 打開；當(dāng)AGV在彎道上運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)向燈36打開。
如圖4所示，車輪轉(zhuǎn)角傳感器30包括電位器固定部分46、電位器轉(zhuǎn)動(dòng)部分 49，電位器轉(zhuǎn)動(dòng)部分49通過固定U型插槽47、鎖緊旋鈕48、固定在中軸桿41 上端，電位器轉(zhuǎn)動(dòng)部分49上設(shè)有電位器第一引腳52、電位器第二引腳53、電 位器第三引腳54，電位器固定部分46與連接桿50、支架51相連接，支架51 與車體38相連接
當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電位器轉(zhuǎn)動(dòng)部分隨中軸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，固定部分不動(dòng)，則電位器電 阻值發(fā)生變化，當(dāng)前阻值通過電位器第一引腳52，電位器第二引腳53、電位 器第三引腳54與AGV控制器21中的AD轉(zhuǎn)換電路相連，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果通過查 表轉(zhuǎn)換成車輪轉(zhuǎn)角。
如圖3所示，車輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括擺臂44，擺臂44通過銷軸43與車架 42相連接，擺臂44通過內(nèi)六角連接螺栓45、固定螺栓39與第一轉(zhuǎn)向輪2、第 二轉(zhuǎn)向輪24的傳動(dòng)軸相連接，傳動(dòng)軸與減震器40相連接，減震器40與車架42 相連接。
當(dāng)AGV要轉(zhuǎn)向時(shí)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器19驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，步間 電機(jī)上的小齒輪43帶動(dòng)與AGV中軸桿41固定在一起的大齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，使中軸 桿隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。中軸桿帶動(dòng)與其通過銷軸43相連的擺臂44以搖桿結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從 而帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)向輪2、第二轉(zhuǎn)向輪24運(yùn)動(dòng)。為了減輕運(yùn)動(dòng)過程中傳動(dòng)齒盤的震 動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)輪的車軸與AGV中軸間加有防震裝置。
如圖5所示，自動(dòng)導(dǎo)引車控制器21包括PIC18F452單片機(jī)，PIC18F452單 片機(jī)與車輪轉(zhuǎn)角AD轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路模塊、API8108A語(yǔ)音報(bào)警芯片、 按鍵輸入、避障傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、可變光源調(diào)節(jié)模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊和MAX232芯片相連接，MAX232芯片與串口相連接，車輪 轉(zhuǎn)角AD轉(zhuǎn)換電路與電位器第一引腳52、電位器第二引腳53、電位器第三引 腳54相連接，避障傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與避障傳感器輸入引腳相連接。
其輸入信號(hào)有角度傳感器檢測(cè)的角度信息、避障傳感器檢測(cè)的障礙物信息、 手動(dòng)按鍵的輸入、工控機(jī)通過串口輸入的轉(zhuǎn)角信息以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)狀態(tài)信息。AGV 單片機(jī)控制器收到輸入信息后向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)、向驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)送 驅(qū)動(dòng)信號(hào)并驅(qū)動(dòng)繼電器組控制照明燈和轉(zhuǎn)向報(bào)警燈。
如圖6所示，可變光源調(diào)節(jié)模塊包括繼電器組控制電路，繼電器組與可變光源28、自動(dòng)導(dǎo)引車控制器21相連接，導(dǎo)引車控制器21與工控機(jī)4相連接， 工控機(jī)4與采集卡、CCD攝像頭27相連接。
CCD采集圖像，經(jīng)過工控機(jī)計(jì)算該圖像灰度均值，以該均值為自變量定義 一與亮度均值成反比的函數(shù)，工控機(jī)通過計(jì)算將控制信號(hào)通過串口傳給AGV控 制器，AGV控制器中的PIC18F452芯片發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器動(dòng)作，相應(yīng) 阻值回路導(dǎo)通，控制通過照明燈的電流，使CCD采集圖像達(dá)到合適的亮度，實(shí) 現(xiàn)照明燈的閉環(huán)控制。
基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視覺的自動(dòng)導(dǎo)引方法在地面設(shè)有黑白兩條平行的連 續(xù)導(dǎo)引帶、導(dǎo)引帶兩側(cè)設(shè)有紅色工位字符、導(dǎo)引帶下設(shè)有射頻識(shí)別標(biāo)簽；利用 邊緣提取方法識(shí)別黑白導(dǎo)引帶相交直線邊緣首先利用5x5梯度模板與灰度圖 像巻積，若巻積后該點(diǎn)像素灰度值大于一定閾值則令其為白點(diǎn)，否則為黑點(diǎn)； 然后對(duì)上所算選白點(diǎn)進(jìn)行篩選，去除連通不超過5個(gè)像素的離散噪聲點(diǎn)，生成 HOUGH變換待選點(diǎn)集；應(yīng)用自適應(yīng)選取Hough變換采樣點(diǎn)快速提取直線信息， AGV根據(jù)直線的偏差信息跟蹤導(dǎo)引帶；利用顏色差異提取紅色字符有效點(diǎn)集， 并應(yīng)用該直線的斜率信息校正紅色字符區(qū)域的傾斜，再進(jìn)行工位字符識(shí)別；射 頻識(shí)別讀寫器7將空間坐標(biāo)信息事先寫入到鋪設(shè)在導(dǎo)引帶下的射頻識(shí)別標(biāo)簽中， 在AGV行駛至該標(biāo)簽區(qū)域時(shí)，射頻識(shí)別天線25接收標(biāo)簽信息，并由與工控機(jī) 4相連的射頻識(shí)別讀寫器7讀取標(biāo)簽信息，標(biāo)簽信息與其他狀態(tài)信息經(jīng)過工控機(jī) 4中的RS232串口發(fā)送給車載無(wú)線收發(fā)模塊5，并將該信息通過工控機(jī)4的RS232 串口發(fā)送給與其相連的車載無(wú)線通訊模塊，車載無(wú)線通訊模塊通過無(wú)線方式將 信息發(fā)送給裝有無(wú)線收發(fā)模塊的主機(jī)，主機(jī)經(jīng)過計(jì)算再將控制指令通過無(wú)線收 發(fā)模塊發(fā)送給自動(dòng)導(dǎo)引車，自動(dòng)導(dǎo)引車通過無(wú)線受模塊接收該控制指令，進(jìn)行 狀態(tài)調(diào)整和行駛速度控制。無(wú)線通信子系統(tǒng)由車載無(wú)線通信模塊和地面調(diào)度無(wú) 線通信模塊共同組成，分布位于AGV和控制室主機(jī)中，信息的傳遞為雙向傳遞:
A) 主機(jī)一》AGV:下載啟動(dòng)指令，以及運(yùn)行命令、控制參數(shù)等。
B) AGV—》主機(jī)射頻識(shí)別標(biāo)簽提供的位置信息和AGV的運(yùn)行狀態(tài)返回。 所述的自適應(yīng)選取Hough變換采樣點(diǎn)方法根據(jù)上一次直線的斜率信息，
限定Hough變換過程中采樣點(diǎn)的角度搜索范圍；根據(jù)上一次直線的位置信息， 劃分為若干區(qū)域，直線最有可能出現(xiàn)的區(qū)域采樣密度大，其它區(qū)域采樣密度小。 根據(jù)上一幀識(shí)別直線的結(jié)果，對(duì)HOUGH變換待選點(diǎn)集進(jìn)行搜索范圍的限 定只對(duì)上幀次直線傾角左右20度的范圍內(nèi)進(jìn)行角度空間搜索，此外將圖像分 成兩類區(qū)域， 一類為xe[m—Width/5,4Xm—Width/5]， ye區(qū)域
范圍內(nèi)，二類為剩余區(qū)域，若上一幀直線斜率的絕對(duì)值大于2，且穿過一類區(qū)域 的下底邊，則對(duì)一類區(qū)域每行掃描，對(duì)二類區(qū)域隔行掃描，否則對(duì)整個(gè)圖像區(qū) 域每行掃描；最后對(duì)自適應(yīng)變采樣選擇的點(diǎn)集進(jìn)行HOUGH變換提取直線與坐 標(biāo)原點(diǎn)的角度和位置偏差。
所述的顏色差異提取方法利用RGB顏色空間中三個(gè)顏色通道對(duì)字符區(qū)域 敏感度的不同，通過限定紅色通道與藍(lán)色通道灰度差、紅色通道與綠色通道灰 度差、藍(lán)色通道與綠色通道灰度差的絕對(duì)值三個(gè)值來(lái)提取有效紅色字符區(qū)域。
通過顏色差提取字符區(qū)域中有效點(diǎn)集,即為滿足下式的點(diǎn)集
min(ri(x)，r2(x))〉尺,r3(x) < min(ri(x)， !T2(jc)) / 2
式中= - , T2(;c) = 7 (x) — 5(x), 73(x) = - 5(jc)) 。 C 0:)，5(jc)
分別表示紅色、綠色、藍(lán)色通道的像素灰度值,《為閾值。通過有效點(diǎn)集的點(diǎn)數(shù) 判斷有無(wú)字符。字符和導(dǎo)引線采用平行一致的布局方式， 一旦確定了導(dǎo)引線的 斜率，就可以利用斜率對(duì)字符加以校正。字符的校正過程其實(shí)就是字符的旋轉(zhuǎn) 過程，斜率為正則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，斜率為負(fù)則順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角大小等于導(dǎo)引 線傾斜角度的絕對(duì)值；計(jì)算中旋轉(zhuǎn)中心選在字符的中心坐標(biāo)。
所述的工位字符識(shí)別方法對(duì)傾斜校正后的七段碼字符有效點(diǎn)集統(tǒng)計(jì)投影 直方圖，依據(jù)垂直投影確定字符左右邊界坐標(biāo)，水平投影確定上下邊界坐標(biāo)， 實(shí)現(xiàn)單個(gè)字符的提??；對(duì)單個(gè)字符的識(shí)別步驟如下
A) 水平投影直方圖計(jì)算直方圖梯度分布，在直方圖的前半圖，搜索的是從大 到小突變值，而在直方圖的后半圖則需要搜索從小到大的突變值，若兩個(gè)峰值 距離小于1.5倍線寬則為字符1;
B) 掃描字符水平投影直方圖，如果某一個(gè)峰值區(qū)域在設(shè)置閾值之上，并且具有
一定寬度，那么就認(rèn)為是有效峰值，統(tǒng)計(jì)峰值個(gè)數(shù)，記錄每一峰值的中間坐標(biāo)， 合并距離相差很近的峰值區(qū)域。如果峰值數(shù)為l，計(jì)算該峰值中點(diǎn)到字符頂部、
中部、底部的距離，如果離開中間近，那么為4;如果離開頂部最近，則為7，
否則錯(cuò)誤。
C) 如果峰值數(shù)為2，計(jì)算兩個(gè)峰值的距離，如果大于字符高的2/3，那么就認(rèn) 為是0，否則認(rèn)為錯(cuò)誤。
D) 如果峰值數(shù)為3，那么情況比較復(fù)雜，需要對(duì)豎線加以判斷。對(duì)每個(gè)豎線小 區(qū)域都進(jìn)行水平投影，若Line—width為線寬，統(tǒng)計(jì)投影數(shù)大于Line—width/2的 個(gè)數(shù)，得到WidthLineNum[/]，以及各個(gè)區(qū)域內(nèi)的字符像素?cái)?shù)TotalNum[z']。
如果區(qū)域/對(duì)應(yīng)的WidthLineNum[z']大于3，或者TotalNum[/]> Line_width
XLine_Width/3，那么就認(rèn)為區(qū)域/存在筆劃。如果左上角、右下角沒有筆劃，
右上角、左下角有筆劃，則字符2;如果左上角、左下角沒有筆劃，右上角、右 下角有筆劃，則字符3;如果右上角、左下角沒有筆劃，左上角、右下角有筆劃， 則字符5;如果右上角沒有筆劃，左上角、左下角、右下角有筆劃，則字符6; 如果右上角、左上角、左下角、右下角有筆劃，則字符8;如果左下角沒有筆劃， 右上角、左上角、右下角有筆劃，則字符9;其他字符分析或者錯(cuò)誤。
權(quán)利要求1.一種基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視覺的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)，包括車體(38)，車體(38)底部設(shè)有第一轉(zhuǎn)向輪(2)、第二轉(zhuǎn)向輪(24)、第一驅(qū)動(dòng)輪(9)、第二驅(qū)動(dòng)輪(17)、中軸桿(41)，車體(38)內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)與無(wú)極變速箱(1O)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(13)、第一蓄電池(12)、第二蓄電池(14)相連接，其特征在于包括地面標(biāo)識(shí)和車載系統(tǒng)兩部分，地面標(biāo)識(shí)為在地面設(shè)有黑白兩條平行的導(dǎo)引帶、導(dǎo)引帶兩側(cè)設(shè)有紅色工位字符、導(dǎo)引帶下設(shè)有射頻識(shí)別標(biāo)簽，車載系統(tǒng)為在車體(38)后端設(shè)有第一避障傳感器(11)、第二避障傳感器(15)，在車體(38)前端設(shè)有第三避障傳感器(26)、第四避障傳感器(29)、CCD攝像頭(27)、照明燈(28)、光源亮度調(diào)節(jié)模塊、無(wú)線收發(fā)模塊的天線(1)，在車體(38)內(nèi)設(shè)有步進(jìn)電機(jī)(23)，在步進(jìn)電機(jī)(23)和中軸桿(41)上設(shè)有齒盤付(3)、在中軸桿(41)上車輪轉(zhuǎn)角傳感器(30)、車輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在車體(38)內(nèi)設(shè)有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4)、逆變電源(18)、射頻識(shí)別標(biāo)簽讀寫器(7)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4)與CCD攝像頭(27)、無(wú)線收發(fā)模塊(5)、射頻識(shí)別標(biāo)簽讀寫器(7)、第一變壓器(6)、自動(dòng)導(dǎo)引車控制器(21)相連接，自動(dòng)導(dǎo)引車控制器(21)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(19)、啟動(dòng)控制模塊(22)、第二變壓器(8)相連接，逆變電源(18)與第一變壓器(6)、第二變壓器(8)、第三變壓器(20)、第一蓄電池(12)、第二蓄電池(14)相連接，射頻識(shí)別標(biāo)簽讀寫器(7)與接收天線(25)相連接，在車體(38)外側(cè)設(shè)有控制器外接手動(dòng)操作按鈕(34)、狀態(tài)顯示模塊(35)、在車體(38)后側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)向燈(36)、報(bào)警燈(37)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視覺的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)，其 特征在于所述的車輪轉(zhuǎn)角傳感器(30)包括電位器固定部分(46)、電位器轉(zhuǎn)動(dòng)部分 (49)，電位器轉(zhuǎn)動(dòng)部分(49)通過固定U型插槽(47)、鎖緊旋鈕(48)、固定在中軸桿(41) 上端，電位器轉(zhuǎn)動(dòng)部分(49)上設(shè)有電位器第一引腳(52)、電位器第二引腳(53)、 電位器第三引腳(54)，電位器固定部分(46)與連接桿(50)、支架(51)相連接，支架 (51)與車體(38)相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視覺的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)，其 特征在于所述的車輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括擺臂(44),擺臂(44)通過銷軸(43)與車架(42) 相連接，擺臂(44)通過內(nèi)六角連接螺栓(45)、固定螺栓(39)與第一轉(zhuǎn)向輪(2)、 第二轉(zhuǎn)向輪(24)的傳動(dòng)軸相連接，傳動(dòng)軸與減震器(40)相連接，減震器(40)與車 架(42)相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視覺的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)， 其特征在于所述的自動(dòng)導(dǎo)引車控制器(21)包括PIC18F452單片機(jī)，PIC18F452單 片機(jī)與車輪轉(zhuǎn)角AD轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路模塊、API8108A語(yǔ)音報(bào)警芯片、 按鍵輸入、避障傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、可變光源調(diào)節(jié)模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊和MAX232芯片相連接，MAX232芯片與串口相連接，車輪 轉(zhuǎn)角AD轉(zhuǎn)換電路與電位器第一引腳(52)、電位器第二引腳(53)、電位器第三引 腳(54)相連接，避障傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與避障傳感器輸入引腳相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視覺的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)， 其特征在于所述的可變光源調(diào)節(jié)模塊包括繼電器組控制電路，繼電器組與照明 燈(28)、自動(dòng)導(dǎo)引車控制器(21)相連接，自動(dòng)導(dǎo)引車控制器(21)與工業(yè)控制計(jì)算 機(jī)(4)相連接，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4)與采集卡、CCD攝像頭(27灘連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于射頻識(shí)別標(biāo)簽和視覺的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)。采用兩個(gè)前輪轉(zhuǎn)向、兩個(gè)后輪驅(qū)動(dòng)的四輪式結(jié)構(gòu)。直流電機(jī)作為行走驅(qū)動(dòng)裝置，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向，并設(shè)有車輪轉(zhuǎn)角定位裝置，有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。采用黑白兩色平行導(dǎo)引帶作為導(dǎo)引路徑，其下間斷鋪設(shè)射頻識(shí)別標(biāo)簽標(biāo)簽，兩側(cè)設(shè)有紅色工位字符，CCD采集路面信息，且光源亮度根據(jù)圖像灰度信息自適應(yīng)調(diào)節(jié)，利用顏色差提取字符，快速HOUGH變換識(shí)別直線，經(jīng)過工控機(jī)處理將控制信號(hào)發(fā)送到AGV控制器，控制直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。為了實(shí)時(shí)有效地實(shí)現(xiàn)AGVS間的通訊調(diào)度，采用射頻識(shí)別標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)定位、無(wú)線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)AGV間及主機(jī)的通訊。本實(shí)用新型具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力和導(dǎo)航精度，且成本較低。
文檔編號(hào)G06K17/00GK201194114SQ200720191218
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者洋 于, 侯迪波, 周澤魁, 張光新, 輝 才, 蔡晉輝, 酈光府, 黃平捷 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)