基于機(jī)器視覺的AGV定位方法探索

張華林

摘 要：AGV是近幾年科技進(jìn)步的產(chǎn)物，其主要是由電磁或光學(xué)等自動引導(dǎo)設(shè)備與運(yùn)輸設(shè)備組裝而成，AGV是具有較高安全保護(hù)與運(yùn)載功能的運(yùn)輸車輛。但傳統(tǒng)的AGV在運(yùn)行時的預(yù)先設(shè)計路徑不可改變，缺少較高的靈活性。而基于機(jī)器視覺的AGV定位方法具有較高的靈活性同時還可以針對實(shí)際情況更改預(yù)先設(shè)計的路徑，為運(yùn)輸工作提供保障。本文主要簡述了基于機(jī)器視覺的AGV定位設(shè)計與基于機(jī)器視覺的AGV定位算法，希望可以給相關(guān)技術(shù)人員提供參考作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺;AGV;定位方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.136

傳統(tǒng)的AGV定位方法主要是以電磁感應(yīng)為主要引導(dǎo)因素，并通過RFID、紅外感應(yīng)以及超聲波感應(yīng)等無線傳感器來進(jìn)行測距定位引導(dǎo)，同時基于圖像傳感器的視覺引導(dǎo)進(jìn)行定位，但其靈活性較差同時預(yù)先設(shè)定的路徑不可更改。而基于機(jī)器視覺的AGV定位方法可以通過設(shè)計包含具體位置、方向信息的二位數(shù)字標(biāo)簽以及CMOS工業(yè)相機(jī)來獲得目標(biāo)圖像，并通過自動白平衡以及自動曝光等方式來提高獲取圖像的質(zhì)量，這不僅有效提高AGV定位方法的準(zhǔn)確性，同時還為實(shí)際工業(yè)操作起到一定程度上的推動作用，因此為了使得基于機(jī)器視覺的AGV定位方法可以順利應(yīng)用在工業(yè)行業(yè)當(dāng)中，就需要針對基于機(jī)器視覺的AGV定位方法進(jìn)行分析。

1 基于機(jī)器視覺的AGV定位設(shè)計

1.1 基于機(jī)器視覺的AGV數(shù)字化標(biāo)簽設(shè)計

在基于機(jī)器視覺的AGV數(shù)字化標(biāo)簽設(shè)計進(jìn)行時主要分為以下兩個方面：數(shù)字化標(biāo)簽的外部環(huán)境以及AGV圖像采集與處理系統(tǒng)。通常情況下基于機(jī)器視覺的AGV自由路線引導(dǎo)方式主要是利用了圖像傳感器，在AGV運(yùn)行的過程中可以提取周邊環(huán)境圖像信息，并將實(shí)際捕捉到的環(huán)境圖像信息與圖像數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行對比，從而能夠確定AGV的運(yùn)行軌跡與捕捉AGV的實(shí)際位置?；跈C(jī)器視覺的AGV數(shù)字化標(biāo)簽設(shè)計的主要優(yōu)點(diǎn)是可以針對預(yù)設(shè)的路線進(jìn)行更改，通過較為靈活的方式針對突發(fā)情況進(jìn)行路線更改工作，在很大基礎(chǔ)上解決了傳統(tǒng)AGV運(yùn)行中存在的問題。但有優(yōu)點(diǎn)就會存在相應(yīng)的缺點(diǎn)，其主要缺點(diǎn)在于缺少實(shí)時性，同時環(huán)境圖像數(shù)據(jù)庫較難建立，因此在應(yīng)用數(shù)字化標(biāo)簽設(shè)計時就需要針對實(shí)際情況對環(huán)境圖像數(shù)據(jù)庫的建立工作進(jìn)行調(diào)整，從而能夠從真正意義上實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽數(shù)字化的轉(zhuǎn)變。

1.2 基于機(jī)器視覺的AGV圖像采集

在選擇AGV視覺傳感器時需要針對傳感器的功能與性能進(jìn)行選擇，通常情況下可以選擇型號為GH-GV400UC-ML的工業(yè)數(shù)字相機(jī)，該相機(jī)具備全幀曝光的功能，并且可以設(shè)置曝光的時間，能夠?yàn)锳GV運(yùn)動時的圖像清晰程度提供保障，從而為后續(xù)的圖像收集與圖像處理工作提供保障。AGV圖像采集與處理設(shè)計在進(jìn)行的過程中，需要針對相機(jī)實(shí)際拍攝的圖像信息進(jìn)行處理，并結(jié)合AGV所處的位置與方向分析出圖像處理的具體流程。除此之外，在圖像采集工作進(jìn)行的過程中需要確保實(shí)際圖像的清晰程度，若圖像的色溫差距較大就會導(dǎo)致圖像出現(xiàn)偏黃或偏藍(lán)的情況，最終會對接下來的圖像處理工作造成影響。因此就需要針對實(shí)際圖像采集工作進(jìn)行調(diào)整，將色溫調(diào)至到較為適合的位置，以便確保實(shí)際采集工作可以順利進(jìn)行[1]。

2 基于機(jī)器視覺的AGV定位算法

2.1 自動曝光設(shè)計算法

自動曝光設(shè)計算法主要應(yīng)用在AGV快速運(yùn)動的過程中。由于AGV在運(yùn)動時會對攝像機(jī)的成像質(zhì)量造成一定程度上的影響，因此就需要將攝像機(jī)快門速度設(shè)置至65ms以上。同時由于AGV的運(yùn)動環(huán)境光照變化較為明顯，因此在實(shí)際設(shè)置快門速度時就可以將自動曝光設(shè)計實(shí)際應(yīng)用在攝像過程中，基于自動曝光設(shè)計實(shí)時對快門速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便確?？梢垣@得效果較為清晰的圖像。在對自動曝光算法進(jìn)行設(shè)計的過程中需要將初始快門時間設(shè)置為15ms—20ms，而后根據(jù)已經(jīng)設(shè)計好的快門時間拍攝一組圖像，并根據(jù)圖像識別函數(shù)對拍攝好的圖像進(jìn)行處理，同時在針對圖像進(jìn)行處理的過程中若可以得到正確的識別參數(shù)就可以進(jìn)行接下來的拍攝工作，若無法得到正確的識別參數(shù)時就需要將快門時間延長至25—35ms，而后進(jìn)行拍攝工作，直至快門時間超過65ms時就需要將其重新設(shè)置為1ms，通過循環(huán)的方式尋找出較為適合的快門時間。

2.2 標(biāo)簽角度與內(nèi)容的識別

2.2.1 標(biāo)簽角度的識別方式

AGV標(biāo)簽角度的識別可以通過計算圖像中心而進(jìn)行，在實(shí)際識別標(biāo)簽角度的過程中需要精準(zhǔn)的計算出標(biāo)簽的偏轉(zhuǎn)角度A，同時在將標(biāo)簽角度A順時針旋轉(zhuǎn)時，需要確保標(biāo)簽的邊緣與圖像的邊緣保持平行或垂直的狀態(tài)。除此之外在識別標(biāo)簽角度時，需要將不可抗力的因素規(guī)劃到實(shí)際識別工作進(jìn)行的過程中，針對可能會出現(xiàn)的非正確直線、圖像模糊以及標(biāo)簽角度旋轉(zhuǎn)失誤等問題進(jìn)行充分的考慮，并針對可能會出現(xiàn)的因素與問題制定出相應(yīng)的解決措施，以便能夠在出現(xiàn)問題與因素的第一時間針對問題進(jìn)行解決，從而為標(biāo)簽角度的識別工作提供保障。

2.2.2 標(biāo)簽內(nèi)容的識別方式

在對標(biāo)簽內(nèi)容識別的過程中，需要針對標(biāo)簽所在區(qū)域進(jìn)行霍夫變換檢測，同時還需要確保檢測到的直線能夠保持在相互平行或垂直的狀態(tài)，并嚴(yán)格過濾掉不合格的直線。在針對標(biāo)簽內(nèi)容進(jìn)行識別的過程中可以得知標(biāo)簽的角度，并將標(biāo)簽的角度設(shè)定為A，而后根據(jù)標(biāo)簽角度A旋轉(zhuǎn)標(biāo)簽所在區(qū)域內(nèi)的圖像，并將原圖放大至8倍—10倍，以便能夠提高標(biāo)簽內(nèi)容的識別準(zhǔn)確率[2]。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文在針對基于機(jī)器視覺的AGV定位方法進(jìn)行研究的過程中，主要通過兩個方面開展研究與分析，一方面是基于機(jī)器視覺的AGV定位方法設(shè)計，另一方面是基于機(jī)器視覺的AGV定位算法，通過上述的研究與分析可以為基于機(jī)器視覺的AGV定位方法的可靠性提供保障，同時還可以有效提高AGV的工作效率，從而為實(shí)際應(yīng)用與工業(yè)發(fā)展起到一定程度上的推動作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐葉帆.基于機(jī)器視覺的AGV定位方法研究[J].工業(yè)控制計算機(jī)，2016，29（08）：6-8.

[2]任云星，馬世杰.AGV+工業(yè)機(jī)器人在精密搬運(yùn)中的應(yīng)用[J].山西電子技術(shù)，2016（03）：51-52.