針對(duì)激光導(dǎo)航叉車AGV定位取卸貨過程，發(fā)生的貨物位置偏差大而導(dǎo)致的取卸貨不成功的情況，本方案給出一種解決方法，即采用視覺輪廓識(shí)別，提取感興趣區(qū)域，利用邊緣檢測(cè)提取輪廓找中心點(diǎn)來檢測(cè)貨物托盤所在的位置，再通過數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)換，將視覺檢測(cè)結(jié)果傳輸給叉車AGV，從而可保證其能夠連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行取卸貨。
目前叉車AGV導(dǎo)航定位使用中較為普遍的技術(shù)是激光定位技術(shù)。激光傳感器被固定在AGV頂部，掃描與其在一個(gè)固定平面上的反光板與叉車AGV的距離，并依據(jù)反饋的距離數(shù)據(jù)構(gòu)建成導(dǎo)航地圖。在導(dǎo)航過程中，叉車AGV根據(jù)上位機(jī)調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的任務(wù),到相應(yīng)的找點(diǎn)執(zhí)行搬運(yùn)任務(wù),同時(shí)AGV實(shí)時(shí)反饋位置信息和任務(wù)執(zhí)行情況。
過程中由于貨物的存放可能存在人為改變，或是叉車AGV某一次存放位置偏差較大等，這會(huì)造成下一次叉車AGV裝配過程的失敗，執(zhí)行效率降低的同時(shí)存在一定不安全性。
本方案提出在實(shí)際應(yīng)用中利用激光導(dǎo)航定位的同時(shí)，結(jié)合視覺傳感器獲取信息豐富的特點(diǎn)，對(duì)視覺信息進(jìn)行基于灰度值的模版匹配算法與輪廓邊緣檢測(cè)算法找出待取貨物下托盤的中心位置，來保證叉車AGV能夠進(jìn)行正常的任務(wù)操作。
一、視覺輪廓識(shí)別
1.1 相機(jī)選擇及安裝
采用3D攝相機(jī)，能夠提供352×264的RGB圖像及深度圖像，每次測(cè)量輸出 23000 個(gè)距離和灰度值，可進(jìn)行距離、液位或體積的視覺評(píng)估，這里主要用于距離視覺評(píng)估，孔徑角為60×45，有效深度范圍0.3～8.0m，通過以太網(wǎng)接口進(jìn)行通信。其在車體上安裝，如圖1。
圖1 叉車AGV相機(jī)安裝示意圖
1.2 通信
叉車AGV與相機(jī)的通信采用USB或以太網(wǎng)進(jìn)行通信，以保障數(shù)據(jù)通信的速度和可靠性。
1.3 第三方工具包選擇
視覺庫(kù)采用比較可靠的OpenCV工具包，OpenCV 是一個(gè)開源的代碼部分用C/C++編寫的計(jì)算機(jī)視覺庫(kù)，能夠運(yùn)行在 Windows、Mac、Linux等操作系統(tǒng)上，其對(duì) Python、Ruby、Java 等語言均具有良好兼容性，具有相應(yīng)接口，OpenCV采用通用的計(jì)算機(jī)視覺框架幫助程序開發(fā)人員高效地開發(fā)出相關(guān)的程序。
二、圖像處理
2.1 模板匹配
模板匹配是一個(gè)在一幅圖像中尋找與另一幅模板圖像最匹配部分的技術(shù)，這種方法原理簡(jiǎn)單，具有較高匹配精度，遍歷圖像中的每一個(gè)位置，比較模板與各位置相似程度，當(dāng)匹配度量值足夠高時(shí)，就認(rèn)為在搜索圖中找到了目標(biāo)。模板匹配的實(shí)現(xiàn)函數(shù)：matchTemplate(srcImage ,templateImage , result , MatchMethod );
其實(shí)現(xiàn)流程圖與模板和搜索結(jié)果如圖2所示，MatchMethod采用標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)性系數(shù)匹配，其采用相關(guān)系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)方差）作為相似性度量。
圖2 基于匹配的輪廓提取
2.2 邊緣檢測(cè)與定位中心點(diǎn)識(shí)別
基于模板匹配出的最佳匹配區(qū)域，將其從搜索結(jié)果圖中單獨(dú)提取出來進(jìn)行邊緣檢測(cè)，邊緣檢測(cè)系統(tǒng)由加載感興趣區(qū)域、模糊化降噪、Canny算子邊緣檢測(cè)、尋找輪廓、繪制輪廓、定位輪廓中心點(diǎn)組成。對(duì)于尋找到的所有輪廓，通過設(shè)定閾值移除過大或過小輪廓，最終得到矩形輪廓，進(jìn)而對(duì)矩形區(qū)域?qū)ふ抑行狞c(diǎn)，提取繪制的輪廓，如圖3。
圖3邊緣檢測(cè)與定位中心點(diǎn)識(shí)別流程
三、結(jié)論
方案通過在叉車AGV上加裝視覺輪廓定位套件，高了叉車AGV叉取貨物的準(zhǔn)確性，提高了叉車AGV的工作效率，增強(qiáng)貨物存卸位置的靈活性，視覺輪廓識(shí)別套件使得叉車AGV可以快速準(zhǔn)確地完成貨物叉取任務(wù)，為任務(wù)快速高效完成提供保障。
