项目目标

3D视觉定位技术助力新能源汽车换电小车实现精准高效电池投放

• 配合新能源汽车公司实现换电柜中换电小车快速、精确、实效地抓取更换、放入填补目标换电车辆电池舱内的电池。

• 基于3D（结构光+双目摄像头）相机提供快速、有效、精准的3D视觉定位解决方案。

• 实现在户外环境下（提供具有可行性的外界光源遮挡条件），通过该3D视觉定位解决方案实现电池舱舱口、电池的3D精准定位。

功能需求

3D视觉定位实现新能源汽车换电小车精准抓取与投放电池

抓取电池阶段：在设备进入准备换电池视觉定位阶段时，通过安装在换电小车车体上的单个3D（结构光+双目摄像头）相机快速、有效、精准获取目标换电车辆待取电池的3D信息（包括电池前视面的X、Y、Z轴的坐标信息以及电池的R角，即绕Z轴角度），为执行机构给出准确的四轴位移量信息（X轴、Y轴、Z轴、R角），使换电小车能准确到达指定位置实现电池的抓取动作。当在取电池阶段电池舱在大地坐标系下发生偏移时（特指Z轴高度信息），3D相机能够实时反馈准确的输入参数进行实时调整换电小车姿态。

投放电池阶段：在设备进入准备放电池视觉定位阶段时，通过安装在换电小车车体上的单个3D（结构光+双目摄像头）相机快速、有效、精准获取目标换电车辆电池舱舱口的3D信息（包括电池舱舱口前视面的X、Y、Z轴的坐标信息以及电池舱的R角），为执行机构输入准确的四轴位移量信息（X轴、Y轴、Z轴、R角），待换电小车准确到达指定位置实现电池的投放动作。当在投放电池阶段电池舱在大地坐标系下发生偏移时（特指Z轴高度信息），3D相机能够实时反馈准确的输入参数进行实时调整换电小车姿态。

如果由于位置、光线或其他问题，相机视野范围内无法成功定位，则给出引导建议及相关位移动参数信息。

其他需求

户外环境下3D视觉定位保障换电小车精准操作

• 是否支持在户外环境正常工作，实现功能。（相机及检测目标【电池及电池舱】应避免受到强光照射影响，黑色物体会有点云缺失）

• 该款3D相机的工作环境（适应的湿度、温度、光照度等外界环境）。

技术约束

提供视觉算法库及远程调试支持，助力新能源汽车换电小车精准操作

• 需要有现成或一起开发的视觉算法动态库，或者框架。

• 算法调试工作支持提远程指导服务。

技术路线

3D视觉技术精准定位新能源汽车换电小车电池抓取与投放

抓取电池：

1.如图1所示红框，DL模型训练定位电池前视面中间插头轮廓及插头外界矩形外框轮廓。

2.满足步骤1的定位判断后模型训练定位电池前视面完整轮廓平面，由此平面处理点云信息输出待抓取电池的X轴、Y轴、Z轴、R角（即绕Z轴运动角Yaw），四轴执行机构同时执行相关位移量到达可准确抓取位置。

3.在抓取过程中，车辆电池舱由于电池被抓取后发生高度变化，按照经验法执行相关运动进行高度调整（能否通过算法进行定位实现）。

投放电池（电池舱无拉篮结构）：

如图二所示，识别电池舱舱口左右两侧白色区域平面。由此平面处理点云信息（并验证实际物理 位置，确定是仓位），输出电池舱的X轴、Y轴、Z轴，执行机构执行Z轴相关位移量到达实际高度位置。

投放电池（电池舱有拉篮结构）：

新设计的电池舱结构（带拉篮结构且舱口后移300mm）如图三所示。输出电池舱的X轴、Y轴、Z轴，执行机构执行Z轴相关位移量到达实际度。

转自：微链机器人视觉研究

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