充电口位置的定位方法及定位系统与流程

本发明涉及电动充电设备(电动汽车等)技术领域，特别是涉及一种充电口位置的定位方法及定位系统。

背景技术：

伴随着电动汽车快速发展，电动汽车正快速普及，电动汽车快速充电成为汽车工业和能源产业发展的重点。随着自动泊车技术的成熟，可自主泊车的电动汽车已经开始应用，对自动快速充电装置的需求越来越迫切。

自动充电系统中，通常采用视觉系统实现对充电口空间位置的定位，但视觉定位系统成本较高，限制了自动充电系统低成本批量化推广应用。而常规的基于激光定位的扫描方法，一般采用二次扫描法，两次激光扫描存在定位效率低和定位精度不稳定的问题。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种充电口位置的定位方法及定位系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种充电口位置的定位方法及定位系统，以实现充电口位置的精确定位。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种充电口位置的定位方法，所述定位方法包括：

s1、提供具有充电口的充电座，所述充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差；

s2、通过机械臂驱动激光测距模块沿直线扫描，测量直线上存在高度差的临界点，获取充电口上两个临界点之间的弦长k；

s3、判断弦长k是否满足w＜k＜s，若是，则进入步骤s4，若否，则返回步骤s2重新扫描；

s4、根据弦长k和充电口中心的对应关系，得到充电口的位置信息。

作为本发明的进一步改进，所述充电口呈圆柱面或圆锥面。

作为本发明的进一步改进，所述步骤s3中，w＝2r*cosβ，s＝2r*cosα，其中，r为充电口半径，0°＜α＜β＜90°。

作为本发明的进一步改进，所述步骤s4中充电口的位置信息包括：

距离信息，充电口中心o与弦长k的距离为r为已知的充电口半径；

方向信息，充电口中心o与弦长k中心的连线垂直于扫描方向。

作为本发明的进一步改进，所述步骤s2前包括：

通过机械臂驱动激光测距模块，调整激光测距模块与充电口的距离l，使距离l在预设范围内。

作为本发明的进一步改进，所述激光测距模块与充电口的距离l的预设范围为0.2m～0.6m。

作为本发明的进一步改进，所述步骤s2中沿直线扫描包括沿水平线扫描或沿竖直线扫描。

本发明另一实施例提供的技术方案如下：

一种充电口位置的定位系统，所述定位系统包括：

充电座，所述充电座上具充电口，充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差；

机械臂，用于固定激光测距模块，并驱动激光测距模块沿直线扫描；

激光测距模块，用于测量直线上存在高度差的临界点，获取充电口上两个临界点之间的弦长k；

位置计算模块，用于根据弦长k和充电口中心的对应关系，得到充电口的位置信息。

作为本发明的进一步改进，所述充电口呈圆柱面或圆锥面。

作为本发明的进一步改进，所述充电座上在充电口的外侧设有至少沿一个方向设置的沟槽和/或凸台。

本发明的有益效果是：

本发明仅需一次扫描即可实现充电口的空间位置定位，定位方法简单，效率高；

采用区间范围扫描，剔除了圆弧几何特性对测量精度的影响，大大提高了定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中充电口位置定位系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1中充电口位置定位方法的流程示意图；

图3为本发明实施例1中充电口位置的定位原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

本文使用的例如“左”、“左侧”、“右”、“右侧”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“左侧”的单元将位于其他单元或特征“右侧”。因此，示例性术语“左侧”可以囊括左侧和右侧这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

参图1所示，本发明一具体实施例中公开了一种充电口位置的定位系统，该定位系统包括：

充电座10，充电座包括基座12及设于基座上的充电口11，充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差；

机械臂30，用于固定激光测距模块20，并驱动激光测距模块20沿直线扫描；

激光测距模块20，用于测量直线上存在高度差的临界点，获取充电口上两个临界点之间的弦长k；

位置计算模块(未图示)，用于根据弦长k和充电口中心的对应关系，得到充电口的位置信息。

其中，机械臂30应为能满足沿x轴(即水平方向)、y轴、z轴(即竖直方向)方向移动的多自由度装置。

基于上述定位系统，参图2所示，本发明中的定位方法包括以下步骤：

一种充电口位置的定位方法，所述定位方法包括：

s1、提供具有充电口的充电座，所述充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差；

s2、通过机械臂驱动激光测距模块沿直线扫描，测量直线上存在高度差的临界点，获取充电口上两个临界点之间的弦长k；

s3、判断弦长k是否满足w＜k＜s，若是，则进入步骤s4，若否，则返回步骤s2重新扫描；

s4、根据弦长k和充电口中心的对应关系，得到充电口的位置信息。

优选地，该充电口呈圆柱面或圆锥面。

以下结合具体实施例对本发明中的定位方法进行详细说明。

实施例1：

参图1所示，本实施例中的定位系统由充电座10、激光测距模块20、机械臂30组成，充电座10包括基座12及设于基座上且呈圆形的充电口11，充电口11的形状为具有一定壁厚的管状，其端面与基座12的端面存在一定高度差，基座12的端面为平面。

机械臂20能够驱动激光测距模块20沿x轴、y轴和z轴运动，因此定位系统可以通过机械臂20调整激光测距模块20与充电口11在y向上的距离l，优选地本实施例中的距离l为0.2m～0.6m，能够保证测量精度。另外，定位系统还可以通过机械臂20调整整激光测距模块20所发出的激光光斑相对充电口11在x-z平面上z向的位置。

参图2所示，本实施例中的定位方法为：

s1、提供上述具有充电口的充电座，充电口外部轮廓与充电口内部存在高度差；

s2、通过机械臂驱动激光测距模块沿直线扫描，测量直线上存在高度差的临界点，获取充电口上两个临界点之间的弦长k；

s3、判断弦长k是否满足w＜k＜s，若是，则进入步骤s4，若否，则返回步骤s2重新扫描；

s4、根据弦长k和充电口中心的对应关系，得到充电口的位置信息。

车辆充电口安装位置时是固定的，预先设定扫描线在充电口中心线的上方，车辆载重或轮胎气压不足的情况下，中心线会朝下方移动，所以充电口中心永远在扫描线的下方，因此本申请中不考虑充电口中心在扫描线上方的情况。

具体地，结合图3对本实施例中的定位方法进行详细说明。

首先通过机械臂驱动激光测距模块，调整激光测距模块与充电口的距离l，使距离l在预设范围内，本实施例中距离l的预设范围为0.2m～0.6m。

然后通过机械臂驱动激光测距模块沿直线扫描，测量直线上存在高度差的临界点，获取充电口上两个临界点之间的弦长k。

扫描时控制激光光斑在z向上落在c点与d点之间的某一位置，能够保证测量精度不受圆弧几何特性的影响，优选地，c点选择α＝15°的位置，d点选择β＝75°的位置。c点位置对应的弦长为s，d点位置对应的弦长为w。因此，本实施例中需判断弦长k是否满足w＜k＜s，w＝2r*cosβ，s＝2r*cosα，其中，r为充电口半径，0°＜α＜β＜90°，优选地，α为15°，β为75°。

测量时将激光测距模块在y向上定位在优选位置l范围内，机械臂驱动激光测距模块从x-方向开始，沿x+方向一次扫描过整个充电座的端面和充电口的端面。定位系统根据一次扫描所获得的充电座端面与充电口端的高度差及充电口端面的边沿信息，就能得到本次扫描充电口内孔在扫描位置的弦长k。

如果弦长k在s和w之间，则以弦长k就可以获得充电口内孔中心点的位置信息，实现了充电口的空间位置的定位。如果弦长k小于w或弦长k大于s，很显然定位系统可以根据w与k的差值或k与s的差值，将激光测距模块在z向上调整到c点与d点之间的某一位置，再重新扫描一次，重复上述过程，同样可以实现充电口的空间位置的定位。

本实施例中充电口的位置信息包括：

距离信息，充电口中心o与弦长k的距离为

方向信息，充电口中心o与弦长k中心的连线垂直于扫描方向。

本实施例中的扫描方向以沿水平线(x向)扫描为例进行说明，当然在其他实施例中也可以沿竖直线(z向)扫描，其定位过程与上述实施例类似，此处不再进行赘述。

实施例2：

与实施例1不同的是，本实施例充电座中的基座与充电口为一体式，充电口的形状为一圆锥面。

本实施例的优点在于：充电口的特征明显，即便存在光干扰导致扫描数据包含噪声数据，也可以通过数据处理滤掉噪声干扰数据，不影响充电口的定位精度。

实施例3：

与实施例2不同的是，本实施例在充电座的基座上位于充电口外侧设置一定宽度的沟槽。

沟槽的分布结构可以为：

(1)在x向左侧设置沟槽；

(2)在x向对称设置两个沟槽；

(3)在z向上侧设置沟槽；

(4)在z向对称设置两个沟槽。

通过设置沟槽结构，可以更准确地滤除扫描过程中存在的干扰数据，优选地选用双沟槽结构，双沟槽比单沟槽结构定位效果更好。

实施例4：

与实施例1不同的是，本实施例在充电座的基座上位于充电口外侧设置一定宽度的凸台。

凸台的分布结构可以为：

(1)在x向左侧设置凸台；

(2)在x向对称设置两个凸台；

(3)在z向上侧设置凸台；

(4)在z向对称设置两个凸台。

通过设置凸台结构，可以更准确地滤除扫描过程中存在的干扰数据，优选地选用双凸台结构，双凸台比单凸台结构定位效果更好。

应当理解的是，实施例1中以具有一定壁厚的圆管状充电口为例进行说明，在其他实施例中充电口的形状不受限制，也可以为除了圆柱面和圆锥面以外的其他形状，凡是通过弦长进行充电口中心定位的实施方式均属于本发明所保护的范围。

当然，在其他实施例中也可以通过多次扫描，以提高充电口的定位精度。

另外，本发明中的充电口并不限于电动汽车的充电口，凡是充电口轮廓呈圆形，且内部和外部具有高度差的的充电口均适用于本发明中的定位方法和定位系统，此处不再一一举例说明。

由以上技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

本发明仅需一次扫描即可实现充电口的空间位置定位，定位方法简单，效率高；

采用区间范围扫描，剔除了圆弧几何特性对测量精度的影响，大大提高了定位精度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。