基于rfid和ccd小車自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及測(cè)量與自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別是一種基于RFID和CCD小車自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]AGV(Automatic Guided Vehicle，自動(dòng)導(dǎo)航小車)是一種無人操縱的自動(dòng)化運(yùn)輸設(shè)備，能承載一定的重量在出發(fā)地和目的地之間自主運(yùn)行，是自動(dòng)物流系統(tǒng)和柔性制造系統(tǒng)的重要組成設(shè)備，具有良好的市場前景和應(yīng)用價(jià)值。
[0003]AGV作為智能物流、物聯(lián)網(wǎng)中的移動(dòng)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備，主要按照工廠實(shí)際需求的任務(wù)、按照任務(wù)指定的路徑運(yùn)行、按照制定路標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作(如上貨、下貨、調(diào)頭等)。目前國內(nèi)外常見的AGV廠商在路標(biāo)使用上功能較為單一，引導(dǎo)路徑鋪設(shè)工程量也較為復(fù)雜繁瑣，成本較高，在需要快速轉(zhuǎn)換時(shí)，更改起來較為費(fèi)勁，不能較好的滿足柔性生產(chǎn)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種任務(wù)路徑鋪設(shè)簡單、成本低廉，而路標(biāo)標(biāo)簽可由車載控制器快速靈活定義的基于RFID和CCD小車自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)及其方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種基于RFID和(XD小車自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)及其方法，其包括RFID閱讀器、(XD圖像采集裝置、車載控制器、兩個(gè)主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和兩個(gè)隨動(dòng)機(jī)構(gòu)。采用CCD跟蹤與地面環(huán)境有一定色差的導(dǎo)引路徑，CCD采集路面信息，根據(jù)采集到的圖像平均像素值自適應(yīng)調(diào)整導(dǎo)引線與路面環(huán)境的像素差值，從而利用顏色差快速找到導(dǎo)引線，進(jìn)而采用模糊自適應(yīng)算法調(diào)整驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)進(jìn)行糾偏;在導(dǎo)引線上需求處安放RFID標(biāo)簽，通過車載控制器可快速定義標(biāo)簽功能，包括路線處理、加減速、站點(diǎn)處理等。特別是在站點(diǎn)處理中，小車快速掃描到RFID標(biāo)簽后，減速緩行，在固定距離內(nèi)CCD檢測(cè)到站點(diǎn)停車標(biāo)志位，小車停止，對(duì)準(zhǔn)站點(diǎn)。
[0006]所述CCD路徑跟蹤特征在于:采用CCD跟蹤與地面環(huán)境有一定色差的導(dǎo)引路徑(包括膠帶、反光帶)，CCD采集路面信息，根據(jù)采集到的圖像平均像素值自適應(yīng)調(diào)整導(dǎo)引線與路面環(huán)境的像素差值，從而利用該像素差快速找到導(dǎo)引線在圖像中的位置，進(jìn)而計(jì)算其與車體偏差，其包括累積一定深度小車偏離導(dǎo)引線偏離程度和偏離趨勢(shì)，融合PID和模糊算法，自適應(yīng)調(diào)整PID參數(shù)，從而調(diào)整執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行糾偏。
[0007]所述RFID標(biāo)簽特征在于:標(biāo)簽信息可分為兩種，包括僅作為唯一編碼標(biāo)簽和自帶功能定義的功能標(biāo)簽。所述RFID標(biāo)簽快速定義，在車載控制器中設(shè)有標(biāo)簽管理界面，該界面顯示標(biāo)簽唯一編碼ID、功能定義編碼、路徑地圖編碼及其他定義，通過修改除唯一編碼ID外內(nèi)容可實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID標(biāo)簽信息的快速更改。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對(duì)AGV系統(tǒng)中路標(biāo)標(biāo)簽信息單一、路徑鋪設(shè)復(fù)雜等不足，本方法采用CCD圖像識(shí)別引導(dǎo)路徑，可采用膠帶、反光帶等低成本材料鋪設(shè)，工作量大為簡化，變更線路容易，而RFID路標(biāo)標(biāo)簽信息采用快速定義形式，使得標(biāo)簽信息豐富、可擴(kuò)展性強(qiáng)，算法處理簡單可靠。
【附圖說明】
[0009]圖1為AGV主體結(jié)構(gòu)俯視示意圖；圖2為AGV主體結(jié)構(gòu)主視示意圖。
[0010]其中:1為RFID閱讀器;2為CCD圖像采集裝置;3為主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu);4為車載控制器;5為隨動(dòng)支撐輪。
【具體實(shí)施方式】
[0011]
下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述:
如圖1和圖2所示，AGV主體簡化包括RFID閱讀器1、(XD圖像采集裝置2、主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、車載控制器4及隨動(dòng)支撐輪5。其中RFID閱讀器1置于車端前部以預(yù)先判斷所獲取站點(diǎn)標(biāo)簽信息，而緊接著CCD圖像采集裝置2安裝一定高度以獲得較合理視野，考慮車體上端會(huì)安裝操作機(jī)構(gòu)CCD圖像采集裝置2配有一定的LED可調(diào)節(jié)光源進(jìn)行補(bǔ)光，以獲得較為理想的導(dǎo)引線信息。而后為主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3包含兩個(gè)帶有減速器的直流無刷電機(jī)及其各自驅(qū)動(dòng)器，在車體后端安裝有兩個(gè)隨動(dòng)支撐輪5 JGV主體控制由車載控制器4負(fù)責(zé)，包括小車循跡自動(dòng)導(dǎo)航、聲光報(bào)警、安全防護(hù)、對(duì)外交互等。
[0012]其中導(dǎo)引線不局限于單一膠帶材料，主體要求導(dǎo)引線與導(dǎo)引線外圍環(huán)境有一定的顏色差異，以便傳感器識(shí)別導(dǎo)引線與背景環(huán)境?？刹捎媚z帶作為導(dǎo)引線，成本低廉，鋪設(shè)簡便，在工廠根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃改變路線時(shí)也能快速更改。
[0013]在按工廠規(guī)劃鋪設(shè)好導(dǎo)引線后，AGV小車沿導(dǎo)引線運(yùn)行，CCD圖像采集裝置2不間斷對(duì)導(dǎo)引線進(jìn)行圖像采集，車載控制器4對(duì)圖像采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)當(dāng)前光源強(qiáng)度以及圖像采集到的圖像像素平均值估算調(diào)整出導(dǎo)引線與環(huán)境色差跳變的像素差，從而判斷導(dǎo)引線在圖像中的位置，小車行駛的狀態(tài)。
[0014]依據(jù)所計(jì)算的導(dǎo)引線位置，分析小車偏離導(dǎo)引線中心的程度與趨勢(shì)，進(jìn)而結(jié)合PID算法和模糊自適應(yīng)算法去調(diào)整主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3的電機(jī)控制。如判斷出當(dāng)前小車偏離導(dǎo)引線太大，通過算法計(jì)算得到PID參數(shù)控制主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3內(nèi)兩個(gè)主動(dòng)輪做差速調(diào)整，以行駛靠向?qū)б€中心位置。
[0015]RFID閱讀器1高速讀取到路標(biāo)標(biāo)簽時(shí)，有兩種形式路標(biāo)標(biāo)簽:其一為僅作為唯一編號(hào)ID標(biāo)簽，具體功能定義由車載控制器4預(yù)先設(shè)定;其二為自身帶有功能定義標(biāo)簽，AGV小車在讀取到該種類標(biāo)簽時(shí)，直接判斷其標(biāo)簽信息并執(zhí)行相應(yīng)功能動(dòng)作。
[0016]其中作為唯一編碼ID標(biāo)簽的路標(biāo)，車載控制器4賦予標(biāo)簽信息包括唯一編碼ID、相應(yīng)功能定義編碼、站點(diǎn)編碼及其他補(bǔ)充信息。由車載控制器4對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行的標(biāo)簽管理，大大提高了 RFID標(biāo)簽的靈活性，其標(biāo)簽功能如原地調(diào)頭、加速、減速、減速停止、分叉行駛等依據(jù)不同需求自行設(shè)定，更具柔性制造理念。如當(dāng)前小車行駛到一三叉路口，依據(jù)路標(biāo)標(biāo)簽信息內(nèi)容此次為左分叉，則小車在獲取得到的三個(gè)導(dǎo)引線中心位置信息中選擇靠左的導(dǎo)引線作為導(dǎo)航依據(jù)進(jìn)行行駛;而下一次小車過來讀取到該路標(biāo)標(biāo)簽信息時(shí)，由于車載控制器4收到的信息指令要求小車進(jìn)行右分叉，則車載控制器4重新定義了該路標(biāo)標(biāo)簽信息，從而控制小車進(jìn)行右分叉動(dòng)作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于RFID和CCD物流運(yùn)載車自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)及其方法(英文名稱:AutomatedGuided Vehicle以下簡稱AGV)，包括AGV主體，其特征在于:AGV主體前端設(shè)有RFID閱讀器(1)和(XD圖像采集裝置(2)、后端由兩個(gè)支撐輪(5)支撐，經(jīng)由RFID閱讀器(1)快速讀取到的路標(biāo)標(biāo)簽信息發(fā)送給車載控制器(4)，車載控制器(4)根據(jù)設(shè)定的該路標(biāo)標(biāo)簽功能執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，由CCD圖像采集裝置(2)識(shí)別引導(dǎo)路徑的情況交車載控制器(4)調(diào)整兩個(gè)主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)減速驅(qū)動(dòng)電機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，一種基于RFID和CCD物流運(yùn)載車自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)及其方法，其特征在于:所述CCD圖像采集裝置(2)，采用CCD跟蹤與地面環(huán)境有一定色差的導(dǎo)引路徑(包括膠帶、反光帶、涂刷帶)，色差閥值可調(diào)，CCD采集路面信息，根據(jù)采集到的圖像平均像素值自適應(yīng)調(diào)整導(dǎo)引線與路面環(huán)境的像素差值，從而利用該像素差快速找到導(dǎo)引線在圖像中的位置，進(jìn)而計(jì)算其與車體偏差，采用模糊自適應(yīng)算法調(diào)整驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)進(jìn)行糾偏。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述，一種基于RFID和CCD物流運(yùn)載車自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)及其方法，其特征在于:所述糾偏調(diào)整算法，其包括累積一定深度物流運(yùn)載車偏離導(dǎo)引線偏離程度和偏離趨勢(shì)，融合PID和模糊算法，自適應(yīng)調(diào)整PID參數(shù)，從而調(diào)整執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)速。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述，一種基于RFID和CCD物流運(yùn)載車自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)及其方法，其特征在于:所述膠帶、反光帶或者粉刷涂料不限于顏色不限于材質(zhì)，但要求導(dǎo)引線與導(dǎo)引線外圍環(huán)境有一定的顏色差異，以區(qū)分導(dǎo)引線和背景。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，一種基于RFID和CCD物流運(yùn)載車自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)及其方法，其特征在于:所述RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽信息可分為兩種，包括僅作為唯一編碼標(biāo)簽和自帶功能定義的功能標(biāo)簽。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述，一種基于RFID和CCD物流運(yùn)載車自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)及其方法，其特征在于:所述RFID標(biāo)簽快速定義，在車載控制器(4)中設(shè)有標(biāo)簽管理界面，該界面顯示標(biāo)簽唯一編碼ID、功能定義編碼、路徑地圖編碼及其他定義，通過修改除唯一編碼ID外內(nèi)容可實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID標(biāo)簽信息的快速更改。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于RFID和CCD物流運(yùn)載車自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)及其方法，采用CCD跟蹤與地面環(huán)境有一定色差的導(dǎo)引路徑，CCD采集路面信息，根據(jù)采集到的圖像平均像素值自適應(yīng)調(diào)整導(dǎo)引線與路面環(huán)境的像素差值，從而利用顏色差快速找到導(dǎo)引線，進(jìn)而采用模糊自適應(yīng)算法調(diào)整驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)進(jìn)行糾偏；在導(dǎo)引線上需求處安放RFID標(biāo)簽，通過車載控制器可快速定義標(biāo)簽功能，包括路線處理、加減速、站點(diǎn)處理等。特別是在站點(diǎn)處理中，物流運(yùn)載車快速掃描到RFID標(biāo)簽后，減速緩行，在固定距離內(nèi)CCD檢測(cè)到站點(diǎn)停車標(biāo)志位，物流運(yùn)載車停止，對(duì)準(zhǔn)站點(diǎn)。本發(fā)明采用RFID與CCD的結(jié)合使用，具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力和應(yīng)用精度，操作上簡便容易上手、成本低廉。
【IPC分類】G05D1/02
【公開號(hào)】CN105468005
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610073969
【發(fā)明人】王加富, 閆小凱, 王鶴
【申請(qǐng)人】天津市樂圖軟件科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2016年2月3日