利用自主驾驶车辆的批量处理的制作方法

本发明涉及流体和颗粒材料的批量处理。

在化学生产设施中，可能会在容器中移动流体和颗粒材料。容器可以与其它容器或处理设备上的接头(coupling)对接，以对容器进行装载和卸载。通常，为了利用接头对接容器，容器必须在正确的方向上(例如，在与接头的中心轴线对准的运动方向上)接近接头，并且必须正确地将容器定向(例如，使得容器上的接头面向将与其配合的接头)。这可能需要对容器的位置、运动和取向进行相对精确的控制。

容器可以自动地移动或在手动控制下移动。当容器自动地移动时，需要一种机制来准许控制系统知道容器的位置和取向。

跟踪容器的一种方法是通过使用无线电定位。无线电定位有许多缺点。例如，其可能受到干扰，并且通常无法确定容器的取向，除非该容器设置有多个无线电发射器或接收器。

期望能够具有确定和控制容器的位置的改进方法。

根据一个方面，提供了一种用于沿着期望路径自动地移动容器的方法，该方法包括：提供远离容器的不规则图案的标记；通过由容器携带的成像器件对标记进行成像，从而估计容器相对于标记的地点和取向；根据所估计的地点和取向来驱动容器，以使容器沿着路径移动。

根据第二方面，提供了一种用于沿着期望路径自动地移动容器的装置，该装置包括：驱动机构，该驱动机构用于驱动容器移动；远离容器的不规则图案的标记；成像器件，该成像器件由容器携带；以及一个或更多个处理器，该一个或更多个处理器被配置成：(i)接收由成像器件感测到的图像，从而估计容器相对于标记的地点和取向，以及(ii)使驱动机构根据所估计的地点和取向来驱动容器，以使容器沿着路径移动。

该容器可以包括第一接头，该第一接头能够通过沿着配合方向与第二接头接合而与第二接头配合，并且第一接头和第二接头在配合配置中被相互地定向。可以根据所估计的地点移动容器，以使第一接头沿着配合方向接近第二接头，并且可以根据所估计的取向将容器定向，以使第一接头与第二接头配合。容器可以被定向以对准接头，使得接头在配合配置中被相互地定向。各个接头可以被配置成限定配合轴线，这使得当沿着该轴线将另一接头引入第一接头时，两者可以配合。容器可以被定向成使得第一接头和第二接头的配合轴线位于公共轴线上。

标记可以位于容器上方，例如，在面朝下的表面(诸如，天花板)上。这可以提高对标记进行成像的便利性。

估计容器的地点的步骤可以包括：借助于由容器携带的成像器件接收由该成像器件捕获的环境的一系列图像；在由该成像器件捕获的图像中检测位于环境中的多个标记中的各个标记的表示；以及通过比较标记的表示在不同时间捕获的图像中的地点，形成容器的位置的所述估计。

估计容器的取向的步骤可以包括：借助于由容器携带的成像器件接收由该成像器件捕获的环境的一系列图像；以及在由该成像器件捕获的图像中检测多个标记中的各个标记的表示。

标记中的各个标记的表示在图像中可以被识别成图像的相对高亮度区域。

标记可以是逆向反射的。它们可以是逆向反射材料。它们可以在至少90度或至少120度的范围内反射来自至少一个方向的入射光。

标记可以是相同的或基本是相同的。

标记可以位于环境的面朝下的表面上。

可能存在用于驱动容器移动的驱动机构。该驱动机构可以包括一个或更多个电动机、线性致动器或可以被控制以引起容器的运动的其它运动设备。

现在将参照附图通过示例的方式描述本发明。

在附图中：

图1示出了化学生产环境。

图2示出了标记的示例。

图3示出了环境中的标记的图案以及由诸如相机的成像器件捕获的帧。

图1的系统包括工作场所1。天花板2在工作场所上方延伸。

在工作场所中，移动容器3容纳液体4。容器可以打开或关闭。容器可以容纳液体、气体或颗粒材料，或者其可以是空的并且可用于装载此类介质。该容器可以例如是中型散装集装箱(ibc：intermediatebulkcontainer)。该容器可以在工作场所周围移动。在该示例中，容器被支撑在轮子7上，但是容器可以在滑道、轨道、空气轴承或任何合适的支承件上移动。该容器可以由升降机搬运。在该示例中，可以由电动机8通过在控制器12的控制下驱动轮子。控制器可以使容器在工作场所的地板13上在任何期望的方向上移动。这可以通过使轮子7转向或不同地驱动轮子来进行。控制器还可以使轮子被驱动以使容器绕竖直轴线旋转。

容器具有接头14。接头被呈现在容器外部，并且与容器的内部连通。接头可以延伸至容器的外部。可以通过使材料通过接头来排空或填充容器。接头可以例如是可以从挪威的fluidcontrolserviceas获得的干断接头。

设备10的辅助工件具有第二接头9。第二接头被配置成与容器的第一接头14配合。第一接头和第二接头中的任一者可以是公的。接头中的另一者可以是相反性别。辅助设备可以是任何合适的类型。例如，辅助设备可以是水箱、流体处理机械或软管中的一项。第二接头9的地点可以是固定的或移动的。

为了使接头14和接头9配合，必须使它们在公共地点处在一起。接头也可以这样：为了使接头配合，它们必须在特定方向上或方向范围内彼此接近。该方向可以平行于一个或两个接头的中心轴线，或者在该方向的预定角度范围内。当设备10被固定在适当的地点并且接头9被固定在适当的地点时，为了使容器的接头14与设备的接头配合，可能必须使容器在特定方向上或在该方向的预定角度范围内接近设备。

可以通过控制器12控制容器的运动。另选地，控制器12可以经由由容器携带的收发器15与遥控台11通信。遥控台可以命令控制器12沿着期望路径移动容器和/或将容器定向在期望取向上。

容器具有定位单元5。定位单元可以包括指向远离容器的方向的相机。定位单元5优选地以预定地点和取向附接到容器，使得容器相对于定位单元5的位置和取向是已知的。另选地，在容器移动时，可以获知容器相对于定位单元的位置和取向中的一者或两者：例如，在容器处于参考位置和/或取向时。

定位单元5将数据馈送到控制单元12，并且可选地馈送到遥控台11。

定位系统5可以如ep2962284中描述的那样进行操作。

标记6被应用到工作场所1中的对象。在该示例中，标记被应用到工作场所的天花板2。标记优选地具有能够易于与环境区分开的外观。例如，它们可以具有非常高的反射率(例如，为逆向反射材料)或具有非常低的反射率(例如，具有无光泽的黑色表面涂层)，或者它们可以具有限定的颜色，例如，特定绿色。当标记具有高反射率时，优选地，各个标记由优先在与其主平面正交的方向上反射的材料制成，如可以是利用专用逆向反射材料的情况。标记优选是平坦的：例如，它们可以是应用到一个或更多个表面上的层状贴纸的形式。这可以使它们易于在环境中应用。该标记优选地不带有可以将各个标记彼此区分开的表面标志(例如，数字或条形码)。这可以使在环境中应用标记的任务更容易。标记可以全部具有相同的轮廓(例如，圆形或正方形)，或者它们可以具有不同的轮廓。标记以不规则图案被定位。图案优选是非重复的。这可以通过将标记随机定位在环境中来实现。如下所述，以不规则图案定位标记可以使应用标记的任务更容易，并且还有助于对环境中的对象进行定位。标记可以全部具有相同的大小(如将在下面进一步描述的，这可以帮助确定它们的范围)，或者具有不同的大小。总而言之，在优选布置中，标记由相同的逆向反射贴纸提供，该逆向反射贴纸以不规则或随机图案被应用到环境。

图2示出了标记的示例。标记可以是圆形(参见50)、正方形(参见51)或其它形状。该标记可以带有诸如条形码52的标志，该条形码52允许将标记中的任何标记与其它标记唯一地区分开，或者它们可以不带有这样的标志。方便地，标记采取具有预定颜色和/或反射率的上表面53和下粘合表面54的贴纸的形式，借助该下粘合表面54可以将标记粘附到环境。

标记可以位于环境的面朝上的表面、面朝下的表面或朝侧面的表面上。优选的是，标记中的至少一些位于面朝下的表面(例如，天花板2)上。这种面朝下的表面可以在容器3所在的位置上方。位于检测器5上方的标记的可见性通常比位于检测器的侧面或下方的标记的可见性更好，因为位于检测器5上方的标记通常不太可能被其它对象或人遮挡。

如上所述，容器3携带定位设备5。该定位设备包括诸如相机的成像器件。容器的相机被配置成在通常远离容器的方向上捕获图像。相机优选地指向上方。优选地，相机被检测，以便当容器处于在工作场所中的其预期取向时能够对标记6中的至少一些进行成像。处理图像(例如，由相机收集的视频帧)以估计相应定位单元的地点。从该地点可以推断出携带相应定位单元的对象的地点。

定位设备的相机和标记6使得能够在工作场所中估计定位设备的地点。现在将参照图3描述实现该目的的方式。

定位单元5的相机捕获一系列帧。定位单元的相机在捕获帧时所指向的方向取决于携带相应定位单元的对象当时被如何定位。图3示出了为不规则图案的标记6、以及指示由定位单元的相机捕获的帧的边界的一组轮廓31、32、33、34。定位单元包括处理器和存储器。存储器以非暂时形式存储可以由处理器执行以执行其功能的一组指令。处理器接收由定位单元的相机捕获的连续帧。处理器分析各个帧以检测帧中表示的标记6的地点。可以通过标记的特征亮度、形状、颜色或这些因素的组合来检测标记。例如，在逆向反射标记的情况下，标记可以由图像中的特别亮像素组指示。

通过比较在连续帧中检测到的标记的位置和布局，处理器可以(a)建立由标记形成的图案或星座的分布图，并且(b)推断定位单元在帧之间的运动。为了例示，假设定位单元的相机在第一时间捕获在31处指示的图像。处理器识别该图像中的标记6。可以认为标记位于从相机延伸并且与如图像31中表示的标记的地点相交的向量上。在这个阶段，标记距相机的距离是未知的。在第二时间，相机捕获在32处指示的图像。一些标记是图像31和图像32共有的。由于标记被不规则地定位，所以可以假设在各个帧中找到的标记的相对位置在标记场中是唯一的。通过比较标记的图像在连续帧中的位置，处理器可以建立实际标记在三维空间中的位置的记录。例如，由于三个标记6在帧31和帧32中出现在公共空间关系中，所以可以推断出相机在那些图像之间经过平移，但是没有旋转或倾斜。帧33中的标记的位置和其视场与帧33交叠的其它帧31、32中的标记的位置的比较准许处理器推断出定位单元在捕获帧33之前绕其主轴线旋转。帧34中的标记的位置和其视场与帧34交叠的其它帧(例如，32)中的标记的位置的比较准许处理器推断出定位单元在捕获帧33之前倾斜。类似地，可以通过在连续的帧之间缩放检测到的标记的位置来检测定位单元朝向或远离标记场的运动。

如果定位单元的相机具有相对宽的视场和/或如果标记场的密度使得可以预期将在各个帧中捕获大量标记，则可以提高该定位方法的准确度。这使得不太可能由于多个标记意外地具有相似的位置关系并且因此在图像之间被混淆而存在位置歧义。这也减少了可能看起来与标记类似并且可能移动的其它对象(例如，灯)的影响。在求解相机的位置时，处理器寻找与所收集数据的最佳拟合，但是这种拟合可能并不完美：例如，它可能不对移动的灯进行拟合，该移动的灯被错误地识别成标记中的一个标记。

标记在图像中的位置指示这些标记相对于定位单元的相机的方向，但不一定表示它们距相机的距离。定位单元的处理器可以从标记在图像中出现的大小推断出距标记的距离。另选地或另外，可以从标记的成像位置在帧之间的改变来推断出到标记的距离。处理器解决了多变量问题，其中，从定位单元的相机到连续帧中的标记的相对方向是已知的。处理器确定标记的分布图，该分布图提供对在连续帧中从相机收集的关于标记的方向的信息的最佳拟合。在形成分布图之后，处理器通过识别期望所映射标记的视图与在来自相机的最新图像中识别的标记最匹配的位置和取向，参考该分布图来估计相机的位置。如果可以更有把握地知道与在第一帧中的地点处表示的标记相同的标记也被表示在第二帧中的地点处，则该问题可以被简化。这种关系可以通过以下中的一者或二者来实现：(i)捕获帧的速率足够高，以使一个或更多个标记通常出现在连续帧中，并且因此可以由处理器进行跟踪；以及(ii)处理器在所成像的标记中搜索公共空间图案，该公共空间图案指示相同一组标记已经在不同的帧中被成像。

可以利用标记的地点对处理器进行预编程，但是已经发现，利用合适密度的标记的星座不是必须的，因为处理器可以令人满意地学习标记的地点。然而，其可以帮助准许确定由定位单元确定的位置与工作室中的参考地点/取向之间的平移和/或旋转偏移量。另选地，可以通过将定位单元放置在工作室中的已知地点和/或取向，并且然后跟踪其后续运动来确定。

标记可以被设置有独特标志，以帮助处理器将不同标记的图像彼此区分开。那些标志可以例如是数字或条形码，或者不同标记的形状或颜色可以不同，使得它们可以被区分开。

使用上述过程，处理器检测并跟踪相机的运动。

定位系统5提供指示容器3的地点随着时间的输出。这些被提供到控制器12和/或控制器11。各个控制器包括处理器(例如，16)和存储器(例如，17)。存储器以非暂时方式存储代码，该代码可以由处理器执行以使控制器执行本文描述的功能。

命令容器运动的控制器中的任一个都接收限定容器的预期移动路径(包括其取向)的指令。这些指令可以存储在适当的存储器中。例如，数据可以指示容器将在地板13上被驱动以使接头14与接头9配合。如上所述，这可能要求容器在其接近接头9时采用特定取向。该数据还可以相对于参考地点和取向(诸如，地点检测器5所在的地点和取向)来限定接头14在容器3上的地点。

在进行工作时，系统按以下方式操作。

定位设备5连续地或间断地跟踪容器在工作场所1中的地点。如上所述，定位设备5通过参考标记6进行此操作。对象的地点被传递到主动控制器11/12。

控制器可以根据来自地点传感器5的反馈来控制容器的运动，以使容器穿过期望路径并且处于期望取向。可以检测到容器的期望地点与实际地点之间的偏移量，并且可以操作驱动容器的电动机，以便减小该偏移量并使容器沿着期望路径移动。因为地点传感器可以检测其相对于标记6场的位置和取向，所以可以响应于容器上的单个定位设备来控制该地点和取向。

因此，相对于其它系统，上述系统可以提供许多优点。首先，上述系统可以允许在相应对象上不使用多个发射器/接收器的情况下确定容器的取向。其次，设备10也可以是可移动的，并且其位置和取向可以以与容器3的位置和取向类似的方式来确定。由于相对于标记6的公共星座光学地确定了容器3和设备10的地点，所以可以可靠地确定对象的相对地点，并且没有无线电干扰的风险。

申请人在此单独公开了本文所述的各个单独特征以及两个或更多个这样的特征的任意组合，使得可以根据本领域技术人员的公知常识，基于本说明书整体来执行这样的特征或组合，而不论这些特征或特征的组合是否解决了本文公开的任何问题，并且不限于权利要求的范围。申请人指出，本发明的多个方面可以由任何这样的单个特征或特征的组合组成。根据前面的描述，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在本发明的范围内进行各种修改。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于沿着期望路径自动地移动容器的方法，所述方法包括：

提供远离所述容器的不规则图案的标记；

通过由所述容器携带的成像器件对所述标记进行成像；

通过比较在由所述成像器件成像的连续帧中检测到的标记的位置和布局来建立由所述标记形成的所述图案的分布图，从而估计所述容器相对于所述标记的地点和取向；

根据所估计的地点和取向来驱动所述容器，以使所述容器沿着所述路径移动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述容器包括第一接头，所述第一接头能够通过沿着配合方向与第二接头接合来与所述第二接头配合，并且所述第一接头和所述第二接头在配合配置中被相互地定向，并且所述方法包括：根据所估计的地点移动所述容器，以使所述第一接头沿着所述配合方向接近所述第二接头，并且根据所估计的取向将所述容器定向，以使所述第一接头与所述第二接头配合。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述标记位于所述容器上方。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，估计所述容器的所述地点的步骤包括：

借助于由所述容器携带的所述成像器件接收由该成像器件捕获的环境的一系列图像；

在由该成像器件捕获的所述图像中检测位于所述环境中的多个标记中的各个标记的表示；以及

通过比较所述标记的表示在不同时间捕获的图像中的地点，形成所述容器的所述位置的所述估计。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，估计所述容器的所述取向的步骤包括：

借助于由所述容器携带的所述成像器件接收由该成像器件捕获的所述环境的一系列图像；

在由该成像器件捕获的所述图像中检测位于所述环境中的多个标记中的各个标记的表示；以及

通过比较所述标记的表示在不同时间捕获的图像中的地点，形成所述容器的所述取向的所述估计。

6.根据权利要求4或5所述的方法，所述方法包括：将所述图像中的所述标记中的各个标记的所述表示检测为所述图像的相对高亮度区域。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述标记是逆向反射的。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述标记基本上是相同的。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述标记位于所述环境的面朝下的表面上。

10.一种用于沿着期望路径自动地移动容器的装置，所述装置包括：

驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述容器移动；

远离所述容器的不规则图案的标记；

成像器件，所述成像器件由所述容器携带；

一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器被配置成：(i)接收由所述成像器件感测到的图像，并且通过比较在所接收的图像的连续帧中检测到的标记的位置和布局来建立由所述标记形成的所述图案的分布图，从而估计所述容器相对于所述标记的地点和取向，以及(ii)使所述驱动机构根据所估计的地点和取向来驱动所述容器，以使所述容器沿着所述路径移动。