[发明专利]一种基于图像巡线的AGV定点停车方法

说明书

技术领域

本发明应用于基于图像巡线的AGV控制领域，涉及一种适用于基于图像巡线的AGV定点停车方法。

背景技术

AGV(Automated Guided Vehicle)也就是自动导引运输车是实现自动化工厂中的一个重要领域，该项技术主要用于具有大量货架的大型仓库中的物资搬运存储工作中，涉及传感器数据采集、数据滤波、路径信息提取、运动控制、电机驱动、数据传输等多个相关技术领域。

随着近几年自动驾驶汽车技术的迅速发展，以及生产自动化的必然趋势，使得应用于大型仓库的自动导引运输车的市场需求也越来越强烈。在自动导引运输车控制技术中的高效准确的定点停车技术是其中一个十分重要的环节。目前，一般识别引导路径的传感方案有磁导航、光电导航等，这些方案相对简单和成熟，但是由于传感器自身信息量过少而导致无法实现精确的定点停车。传统方法大多是采用开关量控制停车，也就是当车载传感器检测到停车信号就开始减速停车，这样往往无法使车辆准确的停靠在预定位置。而基于图像处理的自动导引运输车则可以实现精确定位停车，且实现成本较低。

目前，基于图像巡线的AGV控制技术中对于AGV的快速精确定点停车技术鲜有涉及，而一般定位停车的方式是对AGV车速进行各个时间点的速度规划，使AGV能够相对精确的停止。但是这种方式对AGV速度闭环的精度要求十分苛刻，然而实际中由于AGV空载与满载时的系统特性有明显变化，导致速度环很难达到满意的精度。所以，如果能解决基于图像的闭环快速精确定点停车问题，则能够进一步挖掘出图像导航应用于AVG领域的优势，提高AGV控制精度以及稳定性。

发明内容

为了克服现有的基于图像巡线的AGV定点停车方式的控制精度较低、稳定性较差的问题，本发明提供了一种控制精度较高、稳定性良好的基于图像巡线的AGV定点停车方法，在保证准确识别地面停车地标信息的同时，又具有能够通过地标信息反馈控制AGV的速度，实现闭环停车的特点。

本发明解决上述技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种基于图像巡线的AGV定点停车方法，包括如下步骤：

1)将采集到的图像进行中值滤波；

2)将滤波后的图像转换为HSV数据格式，调整H与S的阈值，提取图像中设定颜色的停止地标，得到含有停止地标的二值图像；

3)对步骤2)中得到的二值图像先后进行开闭运算，得到停止地标区域；

4)对步骤3)得到的停止地标区域统计连通区域的数量、各区域面积，计算其外接矩形的长宽比以及导航引导线的关系；若以上这些特征满足预设条件，则认为得到的地标区域无误，并分别提取各个连通区域重心坐标并求得平均坐标，同时往后执行步骤5)；否则丢弃该帧图像数据，并更新摄像机采集图像然后返回执行步骤1)；

5)通过已有的坐标转换表格将步骤4)得到平均纵向图像坐标转换为真实的地面距离信息d_y，将d_y与AGV编码器上读取的车速进行卡尔曼滤波；

6)将地面距离信息d_y作为输入量，输入到自抗扰控制器中，计算得到下一时刻的AGV输出速度，形成一个位置闭环控制器；

7)重复步骤1)～6)，实时分离提取图像中的停止地标并控制AGV高精度定位停车，直到车辆停止。

进一步，在步骤2)中所述的停止地标包括如下特征：

停止地标的颜色与AGV导航引导线不同，且限于在黄色、绿色、红色以及蓝色之中选择，设定停止地标为两个长20cm宽5cm的矩形实心区域，并对称的分布在导航引导线的两侧；同时，设定停止地标与导航引导线相隔15cm，停止地标长边与导航引导线垂直分布。

再进一步，在步骤4)中，所述的停止地标区域特征提取与判定过程如下：

4.1)选取图像所有连通域中面积最大的两块区域，计算两块区域的面积，并将两个面积值作差得到差值，再取差值的绝对值除以两块区域的面积和，得到结果为n，将该结果n与一个预先设定的阈值N比较，若小于阈值N，即n<N，则认为地标区域提取正确；

4.2)若满足4.1)的条件，则计算两块区域的外接矩形长宽比，将矩形长宽比与实际地面的停止地标的外接矩形长宽比作差得到差值，并取差值的绝对值m，同样将该结果m与预先设定的阈值M比较，若小于阈值M，即m<M，则认为地标区域提取正确。