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CN109353237A - 一种新能源电动车充电视觉系统 - Google Patents

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CN109353237A CN201811180039.0A CN201811180039A CN109353237A CN 109353237 A CN109353237 A CN 109353237A CN 201811180039 A CN201811180039 A CN 201811180039A CN 109353237 A CN109353237 A CN 109353237A
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李罡
李昱
姜钧
汪川
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Abstract

本发明涉及电动车充电设备技术领域，且公开了一种新能源电动车充电视觉系统，包括充电桩、智能机器人、视觉识别机构和服务器，智能机器人包括底座，底座的下方安装有移动机构，底座的上表面安装有安装盘，安装盘的上表面设置有活动机构，底座的内部固定连接有控制器，控制器分别与移动机构和活动机构信号连接，充电桩固定安装在底座上表面靠近活动机构的一侧，充电桩靠近活动机构的一侧设置有多个充电枪，多个充电枪至少包括交流充电枪和直流充电枪，活动机构上固定连接有与充电枪相对应的抓取机构；视觉识别机构包括图像采集装置和图像分析装置。该新能源电动车充电视觉系统，可以自动识别车型，并对电动车自动充电。

Description

一种新能源电动车充电视觉系统
技术领域
本发明涉及电动车充电设备技术领域，具体为一种新能源电动车充电视觉系统。
背景技术
随着能源危机的加重，以及人们环保意识的增强，电动车市场的保有量正在逐年增长。随着电动车数量的增长，人们对充电桩的需求也越来越多。
目前，电动车在充电时是先将电动车按照一定的方位停放，然后根据车型选择合适的充电枪，手动将充电枪取下并插入电动车的充电接口中，然后对电动车进行充电。这种充电方式对驾驶人的停车技术要求较高，且需要驾驶人了解与车型相匹配的充电枪的类型，整体操作较为麻烦。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新能源电动车充电视觉系统，具备可以自动识别车型，并对电动车自动充电等优点，解决了现有技术中在对电动车充电时，对驾驶人要求较高且操作麻烦的问题。
(二)技术方案
为实现自动识别车型，并对电动车自动充电的目的，本发明提供如下技术方案：一种新能源电动车充电视觉系统，包括充电桩、智能机器人、视觉识别机构和服务器，所述智能机器人包括底座，所述底座的下方安装有移动机构，所述底座的上表面安装有安装盘，所述安装盘的上表面设置有活动机构，所述底座的内部固定连接有控制器，所述控制器分别与移动机构和活动机构信号连接，所述充电桩固定安装在底座上表面靠近活动机构的一侧，所述充电桩靠近活动机构的一侧设置有多个充电枪，多个所述充电枪至少包括交流充电枪和直流充电枪，所述活动机构上固定连接有与充电枪相对应的抓取机构；所述视觉识别机构包括图像采集装置和图像分析装置，所述图像采集装置安装在活动机构的顶部，所述图像分析装置安装在底座的内部，所述图像分析装置包括串口通信模块和无线通信模块，所述图像分析装置通过串口通信模块分别与控制器和图像采集装置信号连接；所述服务器中设置有车型数据库和特征数据库，所述服务器通过无线通信模块与图像分析装置信号连接。
进一步的，所述活动机构由多个首尾相连的模块化关节组成，所述模块化关节包括驱动装置，所述驱动装置包括直流无刷电机和谐波减速器，所述驱动装置与控制器信号连接。
进一步的，所述活动机构包括依次连接的第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、第四传动机构和第五传动机构，各传动机构分别配套设有伺服电机、减速器和转动臂，所述伺服电机与控制器信号连接。
进一步的，所述抓取机构为真空吸盘。
进一步的，所述图像采集装置包括摄像头和串口总线，所述摄像头的内部集成有RK1608 Pre-ISP芯片，所述串口总线与串口通信模块相连接，所述图像分析装置包括PixelVisual Core芯片。
进一步的，所述无线通信模块为GPRS通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块和以太网通信模块中的一种。
本发明还提供一种基于新能源电动车充电视觉系统的充电方法，步骤如下：
S1.数据收集，建立车型数据库：收集市场上各类电动车的图片，将收集的数据按照车型进行分类，将以上信息存储在服务器中，并建立车型数据库；
S2.特征抽取，建立特征数据库：对车型数据库中的各类车型图像进行分析，将图像分割成若干图块，分析车辆的轮廓、车标和充电接口的位置与类型，，将上述信息存储在服务器中，并建立特征数据库；
S3.依据S2步骤中的特征数据库通过深度卷积网络来训练车型分析模型；
S4.车辆图像获取：通过图像采集装置上的摄像头对车辆进行拍照，并通过串口总线，将信号传输至图像分析装置；
S5.车型分析：通过图像分析装置和车型分析模型，对图像采集装置得到的车辆图片进行分析，得出车辆停放位置、车型及相应车型的充电接口的位置与类型；
S6.充电：依据S5步骤中得到的车型和相应车型的充电接口的位置与类型，控制智能机器人选取合适的充电枪并移动至车辆旁，将充电枪插入充电接口中，对车辆进行充电。
进一步的，所述S2步骤中的图像分割采用LoG算子和闭操作，用于提取车辆上的特征点，包括车标、前车灯、尾灯、保险杠、进气格栅和充电接口的轮廓。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种新能源电动车充电视觉系统，具备以下有益效果：
1、该新能源电动车充电视觉系统，通过设置图像采集装置和图像分析装置，可以对停放的车辆进行拍照并分析其车型和充电接口的类型，然后由控制器控制智能机器人从充电桩上抓取对应的充电枪，并移动至车辆旁，将充电枪插入充电接口，对电动车进行充电。
附图说明
图1为本发明提出的一种新能源电动车充电视觉系统的第一种实施例的结构示意图；
图2为本发明提出的一种新能源电动车充电视觉系统的第二种实施例的结构示意；
图3为本发明提出的一种新能源电动车充电视觉系统的工作流程图。
图中：1充电桩、2底座、3安装盘、4控制器、5充电枪、6抓取机构、7图像采集装置、8图像分析装置、9第一传动机构、10第二传动机构、11第三传动机构、12第四传动机构、13第五传动机构。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，一种新能源电动车充电视觉系统，包括充电桩1、智能机器人、视觉识别机构和服务器，其特征在于：智能机器人包括底座2，底座2的下方安装有移动机构，底座2的上表面安装有安装盘3，安装盘3的上表面设置有活动机构，底座2的内部固定连接有控制器4，控制器4分别与移动机构和活动机构信号连接，充电桩1固定安装在底座2上表面靠近活动机构的一侧，充电桩1靠近活动机构的一侧设置有多个充电枪5，多个充电枪5至少包括交流充电枪和直流充电枪，活动机构上固定连接有与充电枪5相对应的抓取机构6，抓取机构6为真空吸盘；视觉识别机构包括图像采集装置7和图像分析装置8，图像采集装置7安装在活动机构的顶部，图像分析装置8安装在底座1的内部，图像分析装置8包括串口通信模块和无线通信模块，图像分析装置8通过串口通信模块分别与控制器4和图像采集装置7信号连接；服务器中设置有车型数据库和特征数据库，服务器通过无线通信模块与图像分析装置8信号连接，无线通信模块为GPRS通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块和以太网通信模块中的一种。
活动机构由多个首尾相连的模块化关节组成，模块化关节包括驱动装置，驱动装置包括直流无刷电机和谐波减速器，驱动装置与控制器4信号连接，采用模块化关节的机器人一般被称为蛇形机器人，利用控制器4控制模块化关节中的直流无刷电机和谐波减速器进行转动，进而实现活动机构的弯曲变形，然后利用其上的抓取机构6对充电枪进行抓取。
一种基于新能源电动车充电视觉系统的充电方法，步骤如下
S1.数据收集，建立车型数据库：收集市场上各类电动车的图片，将收集的数据按照车型进行分类，将以上信息存储在服务器中，并建立车型数据库；
S2.特征抽取，建立特征数据库：对车型数据库中的各类车型图像进行分析，将图像分割成若干图块，图像分割采用LoG算子和闭操作，用于提取车辆上的特征点，包括车标、前车灯、尾灯、保险杠、进气格栅和充电接口的轮廓，当然也会对其他结构进行分析，如车窗和前挡风玻璃等，分析车辆的轮廓、车标和充电接口的位置与类型，将上述信息存储在服务器中，并建立特征数据库；
S3.训练车型分析模型：依据S2步骤中的特征数据库通过深度卷积网络来训练车型分析模型；
S4.车辆图像获取：通过图像采集装置上的摄像头对车辆进行拍照，并通过串口总线，将信号传输至图像分析装置；
S5.车型分析：通过图像分析装置和车型分析模型，对图像采集装置得到的车辆图片进行分析，得出车辆停放位置、车型及相应车型的充电接口的位置与类型；
S6.充电：依据S5步骤中得到的车型和相应车型的充电接口的位置与类型，控制智能机器人选取合适的充电枪并移动至车辆旁，将充电枪插入充电接口中，对车辆进行充电。
实施例2
参照图2，一种新能源电动车充电视觉系统，包括充电桩1、智能机器人、视觉识别机构和服务器，智能机器人包括底座2，底座2的下方安装有移动机构，底座2的上表面安装有安装盘3，安装盘3的上表面设置有活动机构，底座2的内部固定连接有控制器4，控制器4分别与移动机构和活动机构信号连接，充电桩1固定安装在底座2上表面靠近活动机构的一侧，充电桩1靠近活动机构的一侧设置有多个充电枪5，多个充电枪5至少包括交流充电枪和直流充电枪，活动机构上固定连接有与充电枪5相对应的抓取机构6，抓取机构6为真空吸盘；视觉识别机构包括图像采集装置7和图像分析装置8，图像采集装置7安装在活动机构的顶部，图像分析装置8安装在底座1的内部，图像分析装置8包括串口通信模块和无线通信模块，图像分析装置8通过串口通信模块分别与控制器4和图像采集装置7信号连接；服务器中设置有车型数据库和特征数据库，服务器通过无线通信模块与图像分析装置8信号连接，无线通信模块为GPRS通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块和以太网通信模块中的一种。
活动机构包括依次连接的第一传动机构9、第二传动机构10、第三传动机构11、第四传动机构12和第五传动机构13，各传动机构分别配套设有伺服电机、减速器和转动臂，伺服电机和减速器均与控制器4信号连接。
一种基于新能源电动车充电视觉系统的充电方法，步骤如下：
S1.数据收集，建立车型数据库：收集市场上各类电动车的图片，将收集的数据按照车型进行分类，将以上信息存储在服务器中，并建立车型数据库；
S2.特征抽取，建立特征数据库：对车型数据库中的各类车型图像进行分析，将图像分割成若干图块，图像分割采用LoG算子和闭操作，用于提取车辆上的特征点，包括车标、前车灯、尾灯、保险杠、进气格栅和充电接口的轮廓，当然也会对其他结构进行分析，如车窗和前挡风玻璃等，分析车辆的轮廓、车标和充电接口的位置与类型，将上述信息存储在服务器中，并建立特征数据库；
S3.训练车型分析模型：依据S2步骤中的特征数据库通过深度卷积网络来训练车型分析模型；
S4.车辆图像获取：通过图像采集装置上的摄像头对车辆进行拍照，并通过串口总线，将信号传输至图像分析装置；
S5.车型分析：通过图像分析装置和车型分析模型，对图像采集装置得到的车辆图片进行分析，得出车辆停放位置、车型及相应车型的充电接口的位置与类型；
S6.充电：依据S5步骤中得到的车型和相应车型的充电接口的位置与类型，控制智能机器人选取合适的充电枪并移动至车辆旁，将充电枪插入充电接口中，对车辆进行充电。
实施例3
一种新能源电动车充电视觉系统，包括充电桩1、智能机器人、视觉识别机构和服务器，其特征在于：智能机器人包括底座2，底座2的下方安装有移动机构，底座2的上表面安装有安装盘3，安装盘3的上表面设置有活动机构，底座2的内部固定连接有控制器4，控制器4分别与移动机构和活动机构信号连接，充电桩1固定安装在底座2上表面靠近活动机构的一侧，充电桩1靠近活动机构的一侧设置有多个充电枪5，多个充电枪5至少包括交流充电枪和直流充电枪，活动机构上固定连接有与充电枪5相对应的抓取机构6，抓取机构6为真空吸盘；视觉识别机构包括图像采集装置7和图像分析装置8，图像采集装置7安装在活动机构的顶部，图像分析装置8安装在底座1的内部，图像分析装置8包括串口通信模块和无线通信模块，图像分析装置8通过串口通信模块分别与控制器4和图像采集装置7信号连接；服务器中设置有车型数据库和特征数据库，服务器通过无线通信模块与图像分析装置8信号连接，无线通信模块为GPRS通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块和以太网通信模块中的一种。
图像采集装置7包括摄像头和串口总线，摄像头的内部集成有RK1608 Pre-ISP芯片，作为一种ISP芯片，RK1608 Pre-ISP芯片具有以下功能，AE(自动曝光)、AF(自动对焦)、AWB(自动白平衡)、去除图像噪声、LSC(Lens Shading Correction)、BPC(BadPixelCorrection)，最后把Raw Data保存起来，串口总线与串口通信模块相连接，图像分析装置8包括Pixel Visual Core芯片，具有目标识别、跟踪、测量等视觉行动，结合Pre-ISP芯片，可以对车型进行分析。
一种基于新能源电动车充电视觉系统的充电方法，步骤如下：
S1.数据收集，建立车型数据库：收集市场上各类电动车的图片，将收集的数据按照车型进行分类，将以上信息存储在服务器中，并建立车型数据库；
S2.特征抽取，建立特征数据库：对车型数据库中的各类车型图像进行分析，将图像分割成若干图块，分析车辆的轮廓、车标和充电接口的位置与类型，将上述信息存储在服务器中，并建立特征数据库，其中图像分割所采用的的算法为LoG算子和闭操作，用于提取车辆上的特征点，可以提取车标、前车灯、尾灯、保险杠、进气格栅和充电接口的轮廓；
S3.训练车型分析模型：依据S2步骤中的特征数据库通过深度卷积网络来训练车型分析模型；
S4.车辆图像获取：通过图像采集装置7上的摄像头对车辆进行拍照，并通过串口总线，将信号传输至图像分析装置8；
S5.车型分析：通过图像分析装置8和车型分析模型，对图像采集装置7得到的车辆图片进行分析，得出车辆停放位置、车型及相应车型的充电接口的位置与类型；
S6.充电：依据S5中得到的车型和相应车型的充电接口的位置与类型，控制智能机器人选取合适的充电枪并移动至车辆旁，将充电枪插入充电接口中，对车辆进行充电。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种新能源电动车充电视觉系统，包括充电桩(1)、智能机器人、视觉识别机构和服务器，其特征在于：所述智能机器人包括底座(2)，所述底座(2)的下方安装有移动机构，所述底座(2)的上表面安装有安装盘(3)，所述安装盘(3)的上表面设置有活动机构，所述底座(2)的内部固定连接有控制器(4)，所述控制器(4)分别与移动机构和活动机构信号连接，所述充电桩(1)固定安装在底座(2)上表面靠近活动机构的一侧，所述充电桩(1)靠近活动机构的一侧设置有多个充电枪(5)，多个所述充电枪(5)至少包括交流充电枪和直流充电枪，所述活动机构上固定连接有与充电枪(5)相对应的抓取机构(6)；所述视觉识别机构包括图像采集装置(7)和图像分析装置(8)，所述图像采集装置(7)安装在活动机构的顶部，所述图像分析装置(8)安装在底座(1)的内部，所述图像分析装置(8)包括串口通信模块和无线通信模块，所述图像分析装置(8)通过串口通信模块分别与控制器(4)和图像采集装置(7)信号连接；所述服务器中设置有车型数据库和特征数据库，所述服务器通过无线通信模块与图像分析装置(8)信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种新能源电动车充电视觉系统，其特征在于：所述活动机构由多个首尾相连的模块化关节组成，所述模块化关节包括驱动装置，所述驱动装置包括直流无刷电机和谐波减速器，所述驱动装置与控制器(4)信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种新能源电动车充电视觉系统，其特征在于：所述活动机构包括依次连接的第一传动机构(9)、第二传动机构(10)、第三传动机构(11)、第四传动机构(12)和第五传动机构(13)，各传动机构分别配套设有伺服电机、减速器和转动臂，所述伺服电机与控制器(4)信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种新能源电动车充电视觉系统，其特征在于：所述抓取机构(6)为真空吸盘。
5.根据权利要求1所述的一种新能源电动车充电视觉系统，其特征在于：所述图像采集装置(7)包括摄像头和串口总线，所述摄像头的内部集成有RK1608Pre-ISP芯片，所述串口总线与串口通信模块相连接，所述图像分析装置(8)包括Pixel Visual Core芯片。
6.根据权利要求1所述的一种新能源电动车充电视觉系统，其特征在于：所述无线通信模块为GPRS通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块和以太网通信模块中的一种。
7.一种基于新能源电动车充电视觉系统的充电方法，其特征在于：
S1.数据收集，建立车型数据库：收集市场上各类电动车的图片，将收集的数据按照车型进行分类，将以上信息存储在服务器中，并建立车型数据库；
S2.特征抽取，建立特征数据库：对车型数据库中的各类车型图像进行分析，将图像分割成若干图块，分析车辆的轮廓、车标和充电接口的位置与类型，将上述信息存储在服务器中，并建立特征数据库；
S3.训练车型分析模型：依据S2步骤中的特征数据库通过深度卷积网络来训练车型分析模型；
S4.车辆图像获取：通过图像采集装置(7)上的摄像头对车辆进行拍照，并通过串口总线，将信号传输至图像分析装置(8)；
S5.车型分析：通过图像分析装置(8)和车型分析模型，对图像采集装置(7)得到的车辆图片进行分析，得出车辆停放位置、车型及相应车型的充电接口的位置与类型；
S6.充电：依据S5中得到的车型和相应车型的充电接口的位置与类型，控制智能机器人选取合适的充电枪并移动至车辆旁，将充电枪插入充电接口中，对车辆进行充电。
8.根据权利要求7所述的一种新能源电动车充电视觉系统，其特征在于：所述S2中的图像分割采用LoG算子和闭操作，用于提取车辆上的特征点，包括车标、前车灯、尾灯、保险杠、进气格栅和充电接口的轮廓。
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