红外离散光源寻迹导航系统及该寻迹导航系统的控制方法
【专利摘要】本发明提供一种红外离散光源寻迹导航系统，将红外激光光源作为引导介质，可将红外激光光源安装在车间房顶上，消除了铺设磁条给生产车间造成的不便。本发明还提供一种寻迹导航系统的控制方法，利用摄像头对红外激光光源采集图像，通过红外激光光源在图像里的相对位置，从而确定运载平台在离散路径的位置，从而使运载平台可以跟踪红外激光光源的离散轨迹移动。
【专利说明】红外离散光源寻迹导航系统及该寻迹导航系统的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人导航领域，具体涉及一种红外离散光源寻迹导航系统及该寻迹导航系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]目前机器人的导航技术已经比较成熟，大多采用的是寻迹跟踪技术，特别是磁条寻迹，目前已经工业化应用，但磁条寻迹需要在生产车间内铺设磁条，会给生产车间造成一定的不便。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种红外离散光源寻迹导航系统，将红外激光光源作为引导介质，可将红外激光光源安装在车间房顶上，消除了铺设磁条给生产车间造成的不便。本发明还提供一种寻迹导航系统的控制方法，利用摄像头对红外激光光源采集图像，通过红外激光光源在图像里的相对位置，从而确定运载平台在离散路径的位置，从而使运载平台可以跟踪红外激光光源的离散轨迹移动。
[0004]为了达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种红外离散光源寻迹导航系统，包括多个红外激光光源和运载平台，所述的运载平台上设有摄像头、控制器、电机驱动器、电机及滚轮。
[0006]作为上述方案的优选，所述的红外激光光源为850nm的红外激光光源，所述的摄像头的镜头上的滤光片与所述红外激光光源相匹配。
[0007]作为上述方案的优选，还包括设置于所述运载平台上的倒车雷达。
[0008]作为上述方案的优选，所述的多个红外激光光源均匀分布且采用并联方式连接。
[0009]作为上述方案的优选，所述的摄像头的镜头与所述红外激光光源所在的平面平行。
[0010]本发明提供的一种红外离散光源寻迹导航系统相比现有技术具有以下优点:
[0011]1、将红外激光光源作为引导介质，可将红外激光光源安装在车间房顶上，消除了铺设磁条给生产车间造成的不便。
[0012]2、采用850nm的红外激光光源及与之相匹配的滤光片，可以保证摄像头采集图像的有效性。
[0013]3、设有倒车雷达，可以在运载平台行走的过程中有效避障。
[0014]4、多个红外激光光源均匀分布且采用并联方式连接，保证了采集图像的均匀性，同时保证各红外激光光源相互独立。
[0015]5、使摄像头的镜头与红外激光光源所在的平面平行，可以减少摄像头因视角的不对造成红外激光光源位置计算的误差。
[0016]本发明还提供一种寻迹导航系统的控制方法，用于控制上述红外离散光源寻迹导航系统，步骤包括[0017]采集图像样本数据，运载平台上的摄像头采集包含红外激光光源的图像；
[0018]准确提取红外激光光源，将采集的图像进行处理，使红外激光光源的位置精确化；
[0019]确定红外激光光源的位置，根据红外激光光源在图像中的位置确定其在整个红外激光光源轨迹中的位置；
[0020]调整运载平台运动路径，根据红外激光光源的位置连接成的轨迹判断运载平台当前的路径的曲度，从而来调整运载平台的运动方向与速度，使运载平台能沿着红外激光光源组成的轨迹稳定地移动。
[0021]作为上述方案的优选，所述的准确提取红外激光光源的步骤中包括二值化图像及对图像进行去噪声，
[0022]二值化图像，将采集的图像转化成黑白色，方便辨认红外激光光源的位置；
[0023]对图像进行去噪声，将二值化后的图像进行滤波、对图像的边缘进行平滑、去毛刺，使红外激光光源的位置清晰化。
[0024]作为上述方案的优选，所述的确定红外激光光源的位置这一步骤包括确定红外激光光源的相对位置、确定红外激光光源的绝对位置，
[0025]确定红外激光光源的相对位置，确定某个红外激光光源在采集的图像里的相对位置；
[0026]确定红外激光光源的绝对位置，根据红外激光光源的相对位置确定其在整个红外激光光源轨迹中的绝对位置。
[0027]作为上述方案的优选，所述的调整运载平台运动路径这一步骤中包括避障，在调整运载平台的运动方向与速度时还要考虑倒车雷达采集的障碍物信息，根据红外激光光源的位置连接成的轨迹判断运载平台当前的路径的曲度，同时规避障碍物，从而来调整运载平台的运动方向与速度，使运载平台能沿着红外激光光源组成的轨迹稳定地移动。
[0028]本发明提供的一种寻迹导航系统的控制方法相比现有技术具有以下优点:
[0029]1、利用摄像头对红外激光光源采集图像，通过红外激光光源在图像里的相对位置，从而确定运载平台在离散路径的位置，从而使运载平台可以跟踪红外激光光源的离散轨迹移动。
[0030]2、准确提取红外激光光源的步骤中包括二值化图像及对图像进行去噪声，能够更加清晰地提取红外激光光源的位置。
[0031]3、确定红外激光光源的位置这一步骤包括对红外激光光源进行标记、确定红外激光光源的相对位置、确定红外激光光源的绝对位置，能够准确确定红外点光源的绝对位置。
[0032]4、调整运载平台运动路径这一步骤中包括避障，使运载平台的路径规划得更合理，运行更顺畅。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0034]图1为本发明提供的红外离散光源寻迹导航系统的实施例的结构框图。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]如图1所示，本发明本发明提供一种红外离散光源寻迹导航系统，包括多个850nm的红外激光光源和运载平台，所述的运载平台上设有摄像头、倒车雷达、控制器、电机驱动器、电机及滚轮，所述的摄像头、倒车雷达与控制器、电机驱动器、电机及滚轮依次相连；所述的摄像头的镜头上的滤光片与所述红外激光光源相匹配；所述的多个红外激光光源均匀分布且采用并联方式连接；所述的摄像头的镜头与所述红外激光光源所在的平面平行。
[0037]本发明本发明提供的一种红外离散光源寻迹导航系统，将红外激光光源作为引导介质，可将红外激光光源安装在车间房顶上，消除了铺设磁条给生产车间造成的不便，利用摄像头对红外激光光源采集图像，通过红外激光光源在图像里的相对位置，从而确定运载平台在离散路径的位置，从而使运载平台可以跟踪红外激光光源的离散轨迹移动；采用850nm的红外激光光源及与之相匹配的滤光片，可以保证摄像头采集图像的有效性；设有倒车雷达，可以在运载平台行走的过程中有效避障；多个红外激光光源均匀分布且采用并联方式连接，保证了采集图像的均匀性，同时保证各红外激光光源相互独立；使摄像头的镜头与红外激光光源所在的平面平行，可以减少摄像头因视角的不对造成红外激光光源位置计算的误差。
[0038]本发明本发明提供一种红外离散光源寻迹导航系统的工作原理为，首先将多个红外激光光源均匀地安装于整个生产车间的房顶上，此时运载平台开始运动，运载平台上的摄像头采集其位置范围内的红外激光光源的图像，将该图像传送到控制器内进行分析处理，控制器根据图像确定运载平台此时在整个车间内所处的位置，再结合倒车雷达采集的避障信息，进而确定运载平台的运动轨迹并给出运动指令，控制器将该运动指令传到电机驱动器，电机驱动器根据该指令驱动电机从而调整滚轮的运行方向与速度。
[0039]本发明还提供一种寻迹导航系统的控制方法，用于控制上述红外离散光源寻迹导航系统，步骤包括:采集图像样本数据，运载平台上的摄像头采集包含红外激光光源的图像；准确提取红外激光光源，将采集的图像进行处理，使红外激光光源的位置精确化；确定红外激光光源的位置，根据红外激光光源在图像中的位置确定其在整个红外激光光源轨迹中的位置；调整运载平台运动路径，根据红外激光光源的位置连接成的轨迹判断运载平台当前的路径的曲度，从而来调整运载平台的运动方向与速度，使运载平台能沿着红外激光光源组成的轨迹稳定地移动。
[0040]本发明提供的一种寻迹导航系统的控制方法，利用摄像头对红外激光光源采集图像，通过红外激光光源在图像里的相对位置，从而确定运载平台在离散路径的位置，从而使运载平台可以跟踪红外激光光源的离散轨迹移动。
[0041]优选地，所述的准确提取红外激光光源的步骤中包括二值化图像及对图像进行去噪声，二值化图像，将采集的图像转化成黑白色，方便辨认红外激光光源的位置；对图像进行去噪声，将二值化后的图像进行滤波、对图像的边缘进行平滑、去毛刺，使红外激光光源的位置清晰化。准确提取红外激光光源的步骤中包括二值化图像及对图像进行去噪声，能够更加清晰地提取红外激光光源的位置。
[0042]优选地，所述的确定红外激光光源的位置这一步骤包括确定红外激光光源的相对位置、确定红外激光光源的绝对位置，确定红外激光光源的相对位置，确定某个红外激光光源在采集的图像里的相对位置；确定红外激光光源的绝对位置，根据红外激光光源的相对位置确定其在整个红外激光光源轨迹中的绝对位置。这一步骤包括对红外激光光源进行标记、确定红外激光光源的相对位置、确定红外激光光源的绝对位置，能够准确确定红外点光源的绝对位置。
[0043]优选地，所述的调整运载平台运动路径这一步骤中包括避障，在调整运载平台的运动方向与速度时还要考虑倒车雷达采集的障碍物信息，根据红外激光光源的位置连接成的轨迹判断运载平台当前的路径的曲度，同时规避障碍物，从而来调整运载平台的运动方向与速度，使运载平台能沿着红外激光光源组成的轨迹稳定地移动。调整运载平台运动路径这一步骤中包括避障，使运载平台的路径规划得更合理，运行更顺畅。
[0044]本发明提供的一种寻迹导航系统的控制方法，可以由红外离散光源寻迹导航系统里的控制器来完成，由控制器接收来自摄像头采集的包含红外激光光源位置信息的图像，对图像进行处理后得到红外激光光源的轨迹，根据该轨迹及倒车雷达采集的信息对运载平台做出导航控制，规划出运载平台的运行路径，从而控制电机驱动器驱动电机的转速来调整滚轮的运动方向及速度。
[0045]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种红外离散光源寻迹导航系统，其特征在于，包括多个红外激光光源和运载平台，所述的运载平台上设有摄像头、控制器、电机驱动器、电机及滚轮。
2.根据权利要求1所述的红外离散光源寻迹导航系统，其特征在于，所述的红外激光光源为850nm的红外激光光源，所述的摄像头的镜头上的滤光片与所述红外激光光源相匹配。
3.根据权利要求1所述的红外离散光源寻迹导航系统，其特征在于，还包括设置于所述运载平台上的倒车雷达。
4.根据权利要求1所述的红外离散光源寻迹导航系统，其特征在于，所述的多个红外激光光源均匀分布且采用并联方式连接。
5.根据权利要求1所述的红外离散光源寻迹导航系统，其特征在于，所述的摄像头的镜头与所述红外激光光源所在的平面平行。
6.一种寻迹导航系统的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1-5中任一红外离散光源寻迹导航系统，步骤包括 采集图像样本数据，运载平台上的摄像头采集包含红外激光光源的图像； 准确提取红外激光光源，将采集的图像进行处理，使红外激光光源的位置精确化； 确定红外激光光源的位置，根据红外激光光源在图像中的位置确定其在整个红外激光光源轨迹中的位置； 调整运载平台运动路径，根据红外激光光源的位置连接成的轨迹判断运载平台当前的路径的曲度，从而来调整运载平台的运动方向与速度，使运载平台能沿着红外激光光源组成的轨迹稳定地移动。
7.根据权利要求6所述的寻迹导航系统的控制方法，其特征在于，所述的准确提取红外激光光源的步骤中包括二值化图像及对图像进行去噪声， 二值化图像，将采集的图像转化成黑白色，方便辨认红外激光光源的位置； 对图像进行去噪声，将二值化后的图像进行滤波、对图像的边缘进行平滑、去毛刺，使红外激光光源的位置清晰化。
8.根据权利要求6所述的寻迹导航系统的控制方法，其特征在于，所述的确定红外激光光源的位置这一步骤包括确定红外激光光源的相对位置、确定红外激光光源的绝对位置， 确定红外激光光源的相对位置，确定某个红外激光光源在采集的图像里的相对位置； 确定红外激光光源的绝对位置，根据红外激光光源的相对位置确定其在整个红外激光光源轨迹中的绝对位置。
9.根据权利要求6所述的寻迹导航系统的控制方法，其特征在于，所述的调整运载平台运动路径这一步骤中包括避障，在调整运载平台的运动方向与速度时还要考虑倒车雷达采集的障碍物信息，根据红外激光光源的位置连接成的轨迹判断运载平台当前的路径的曲度，同时规避障碍物，从而来调整运载平台的运动方向与速度，使运载平台能沿着红外激光光源组成的轨迹稳定地移动。
【文档编号】G01S5/16GK103776455SQ201310680012
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】胡建军, 杜骁释, 谢凯文 申请人:武汉汉迪机器人科技有限公司