视觉信息如何辅助激光导航AGV的应用？

对于移动机器人的激光导航和定位卸载过程，货物位置偏差导致卸载失败。本文提出了一种解决方案，即视觉辅助使用模板匹配来提取感兴趣区域，边缘检测提取轮廓以找到中心点来检测货盘的位置，然后通过数据通信转换，将视觉检测结果传输到移动机器人，以确保其连续稳定卸载。

(视觉系统)

目前，AGV激光定位技术普遍应用于导航和定位。激光传感器固定在AGV的顶部，扫描固定平面上反射器和移动机器人之间的距离，并根据反馈的距离数据构建导航地图。在导航过程中，AGV计划前往地图中由上位机发布的已知目标位置执行任务，同时AGV反馈位置信息并实时执行任务。

在这个过程中，货物的存储可能会被人为地改变，或者AGV的存储位置的偏差可能会很大，这将导致下一个AGV组装过程失败，降低执行效率，存在一定程度的不安全性。因此，本文提出在实际应用中使用激光导航进行定位，并结合视觉传感器的特点获取丰富的信息，通过模板匹配算法和基于灰度值的轮廓边缘检测算法，以确保视觉信息能够基于灰度值AGV执行正常任务。

一、 系统结构

该系统主要包括三个模块：1.AGV；2.视觉辅助；3.数据通信。AGV系统的硬件结构。

基于反射器的成熟定位算法选择激光定位，材料管理系统发布任务，AGV管理监控计算机向AGV分配任务，车辆在相应平台上执行任务。视觉辅助使用模板匹配来提取感兴趣的区域，边缘检测和轮廓提取来找到中心点以检测货盘的位置。数据通信部分主要执行通信转换，并将目视检查结果发送到AGV。AGV根据获取的数据调整车辆位置，包括HMI和摄像头之间的一些实时通信交互。

1.激光雷达

测量激光雷达，LS2000，由贝加福和科尔摩根联合开发，是一种具有脉冲测距技术的二维激光扫描仪。重复精度高，响应时间短，扫描角度360°，测量距离30～50米，扫描频率10～50米Hz。激光传感器位于车身顶部。激光导航基于使用反射器的自由引导。使用反射器更新位置。根据跟踪车辆运动的里程表（编码器数据），车辆位置将不断更新。使用反射器更新位置。导航始终处于活动状态。激光扫描二维激光导航定位和地图构建平面数据信息。

2.单眼相机

对于图像和深度图像，264的RGB每次输出23000个距离和灰度值，用于距离、液位或体积的视觉评估。主要用于距离视觉评估，孔径角为60×有效深度范围为045..3~8.0m，通过以太网接口进行通信。它安装在车身上。

3.通信系统

AGV使用Bekalet的触摸屏与摄像头进行数据转换。HMI和车辆使用CAN通信，触摸屏和摄像头使用UDP通信。图4显示了具体的沟通步骤和一些问题解决方法。数据传输采用实时通信，保证摄像机的正常运行和摄像机与屏幕的正常通信，保证整个系统的成功运行。

4.打开CV

OpenCV是一个用开放源代码C/C++编写的计算机视觉库，可以在中运行Windows、Mac、Linux和其他操作系统。它与Python、Ruby和Java等所有语言都具有良好的兼容性和相应的接口。OpenCV帮助程序开发计算机视觉框架，并帮助程序开发人员有效地开发相关程序。

二、 图像处理

1.模板匹配

模板匹配是一种用于在一个图像中找到与另一个模板图像最匹配的部分的技术。该方法原理简单，匹配精度高。它遍历图像中的每个位置，并比较模板和每个位置之间的相似度。当匹配度足够高时，它认为在搜索图中找到了目标。模板匹配的实现函数：matchTemplate（srcImage，templateImage，result，MatchMethod）；为了实现流程图、模板和搜索结果，MatchMethod使用标准相关系数匹配，并使用相关系数（标准化协方差）作为相似性度量。

2.边缘检测和中心点定位

根据与模板匹配的感兴趣区域，从搜索结果图中提取感兴趣区域用于边缘检测。边缘检测系统加载感兴趣区域，模糊降噪，Canny测试算子的边缘，找到轮廓，绘制轮廓，并定位轮廓的中心点。对于所有找到的轮廓，设置阈值以删除过大或过小的轮廓，最后得到矩形轮廓，然后找到矩形区域的中心点以提取绘制的轮廓。

3. 实验结果和分析

将视觉定位数据添加到现有的激光导航系统中，并在室内环境中进行测试。实验的目的是测试视觉定位数据信息并将其发送给激光导航，以便在存储现有误差的情况下测试货物的AGV。AGV根据其位置进行调整，然后装卸货物。首先，带任务的AGV到达指定位置，等待视觉系统拍照，匹配处理后的灰度图像模板，提取匹配模板部分，提取边缘检测轮廓，最后根据检测到的矩形轮廓找到要定位的中心点，通过坐标转换得到车辆的相对中心点偏移量，最后得到检测结果。

可见，视觉系统可以更准确地获得偏移信息，从而使AGV任务执行过程中的偏移信息更加有效和准确。

激光定位可以实现高精度定位，但在上位机释放所需卸载位置后，AGV将严格按照任务指令，到达位置固定在误差范围内。存在加载失败和未拾取。AGV运输系统的主要特点是将物流优化到最佳状态效率，因此增加了视觉辅助信息，大大提高了工作效率，减少了现场调试人员的任务工作量。视觉信息的补充使最终的移动机器人能够快速准确地完成工作，为快速高效地完成任务提供帮助。