[发明专利]一种3D机器视觉叉车行驶辅助安全系统及方法

说明书

本发明公开了一种3D机器视觉叉车行驶辅助安全系统及方法，能够实时监测叉车的行驶状态与周边作业环境，保障叉车作业过程中的人员与资产安全。系统包括：（1）采用多个智能深度相机为主构成的作业环境感知子系统、（2）采集车辆速度、姿态、转弯等行车状态的车辆状态监测子系统、（3）连接车辆动力控制与控制制动控制的输出子系统、（4）进行逻辑控制和智能判定与辨识的信息处理子系统。本发明由智能深度相机与多传感器对叉车的作业环境和车辆状况进行全面监测，不仅能提供障碍物检测与报警，还能够通过精确的人员与物体辨识，实现主动人员安全预警及控制功能。

技术领域

本发明涉及3D机器视觉及智能安全辅助驾驶技术领域，具体涉及一种基于智能深度相机与多传感器融合的3D机器视觉叉车行驶辅助安全系统及方法。

背景技术

在现代大型工业生产与装配工厂及物流仓储中，叉车是必不可少的工具。叉车在搬运货物的过程中，叉车驾驶员的视线容易被货物遮挡，从而造成安全隐患，因此需要一套叉车行驶辅助安全系统，以减少甚至避免安全事故的发生。传统的安全驾驶辅助系统大多是基于超声、雷达、红外、激光等点距离测量来判断叉车周边状况，检测精度、分辨率及识别可靠性较差；基于机器视觉的安全驾驶辅助系统主要采用灰度相机或彩色相机的二维图像进行视觉处理与分析，然后做出判断，存在检测复杂度高，易受背景干扰，识别准确度较差的问题；基于多摄像头二维图像合成的多目立体视觉存在计算难度大，复杂环境下检测稳定性较差的问题。

由于叉车运行的工厂环境比较复杂，叉车作业状态多变，传统的行驶辅助安全系统都存在一定的局限性，大多仅用作预警提示，无法可靠地保障叉车作业安全性。因此需要一种新的安全驾驶监测辅助系统，融合多种传感器对叉车的行驶状态进行全方位的监测与控制，以提高作业安全，尤其是作业现场人员安全。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种3D机器视觉叉车行驶辅助安全系统及方法，基于深度相机与多传感器融合，能够实时监测叉车的行驶状态与周边作业环境，保障叉车作业过程中的人员与资产安全。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种3D机器视觉叉车行驶辅助安全系统，包括作业环境感知子系统、车辆状态监测子系统、控制输出子系统和信息处理子系统，所述作业环境感知子系统、车辆状态监测子系统、控制输出子系统通过通信网络或输入输出模块连接到信息处理子系统；所述作业环境感知子系统包括前方智能深度相机、侧方智能深度相机、后方智能深度相机、侧方碰撞开关和后方碰撞开关，用来采集叉车作业时周边各种信息，确保叉车安全行驶与作业安全；所述车辆状态监测子系统包括车辆测速传感器、车载加速度传感器、车载陀螺仪、驾驶员状态传感器，用来采集车辆的运行方向、转弯、加减速、俯仰倾斜、驾驶员位置信息，为智能判别提供车辆状态类别和处理依据；所述控制输出子系统包括多色报警指示灯、蜂鸣报警器、车辆制动器控制接口、车辆动力控制接口，用来在检测到异常或危险状况时，对车辆进行主动干预，对驾驶人员和周边人员进行警示提醒；所述信息处理子系统包括主控制器单元以及输入输出模块、通信模块、电源模块，对叉车作业环境信息、车辆状态信息进行处理，从而生成报警与控制信息，实现叉车行驶与作业的安全运行。

一种3D机器视觉叉车行驶辅助安全方法，使用上述的3D机器视觉叉车行驶辅助安全系统，具体步骤如下：

步骤2.1：根据叉车行驶和作业环境的要求以及工厂安全行驶的规范，确定每个智能深度相机的测量距离、视场角度的工作参数、预定义的警示区域、车辆速度和加速度限值，叉车作业俯仰或倾斜角度限值，初始化报警事件和参数阈值；

步骤2.2：信息处理子系统从车辆状态监测子系统获得叉车运行状态，并进行分类，根据车速分为低速、中速、高速，根据方向分为前进、后退、转弯；根据叉车状态由车载加速度传感器和车载陀螺仪确定叉车姿态是否允许作业；根据驾驶员状态传感器确定驾驶员是否处于正确驾驶位置；