集装箱AGV防撞传感器的自动标定

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所属分类:AGV设计资料
摘要

AGV防撞精度会受到激光防撞传感器的标定精度的影响。为了提高激光防撞传感器的标定精度,首先,要精确放置标定板和停放AGV;其次,先后通过最小二乘法初步直线拟合、3σ滤波及再次直线拟合的方法计算标定参数,并将多次标定参数的均值作为一次可行的标定参数;最后,比较先后两次可行的标定参数,确定达到收敛条件,完成标定。该方法可以将左右偏移量标定误差控制在1 mm以内、偏转角标定误差控制在0.05°以内。该方法已在多个自动化码头应用,具有显著的优越性、可行性和可实施性。

0 引言

自动化码头中,AGV体积庞大(长宽大于45英尺集装箱)、运动灵活、运动密集,某些工况下,AGV与其他设备之间的间距不足20cm。因此,在自动化码头作业过程中,为了避免与设施及其他AGV发生碰撞,AGV的安全防撞以及高精度的防撞能力显得尤为重要。

根据车辆管理系统VMS的需求,结合导航系统的能力,推算出防撞传感器的左右偏转角标定误差要控制在0.05°以内,左右偏移量误差要控制在2mm以内。

由于激光防撞传感器探测到的每个障碍点都要统一到AGV车身坐标系中,因此,必须通过精确标定准确获取激光防撞传感器与AGV的精确位姿关系。

选用德国Sick公司的LMS511作为激光防撞传感器,该传感器可以探测从-5°到185°内的一个平面。在防撞传感器相对于AGV车身坐标系的6个自由度中,仅相对车身的横向偏移和左右偏转角两个自由度对防撞精度影响最大。因此,本文主要对这两个自由度进行自动标定,其他4个自由度将采用设计值或根据水平尺等普通工具安装及测量而得到。

目前,常用的标定方法主要是对空间三个及以上的同名控制点单次进行标定[1-3],由于受到激光入射角、物体表面粗糙度及表面材质等多因素的影响,LMS511本身就存在几厘米的测量误差,该标定方法误差相对较大。陶雪娇等[4]通过最小二乘拟合方法提高标定精度,但是仍难以满足本文中的精度要求。本文结合自动化码头实际情况,提出一种全新的高精度自动标定方法。

1自动标定系统流程

选用一条平整的车道作为标定车道,将标定板精确安装在平行于车道的中心线且距离车道中心线a的位置,然后用Leica全站仪获取标定板相对于车道的精确位置关系。将AGV驶入标定车道的标定位置,同时保证AGV的停车误差在允许范围内。选定车头或车尾的LMS511激光防撞传感器,启动一键自动标定,待标定结果达到收敛条件,自动停止标定,并发出自动标定结束的标识。若超过一定的次数仍然没有达到收敛条件,发出标定失败的标识。自动标定流程如图1所示。

集装箱AGV防撞传感器的自动标定

图 1 自动标定流程

2偏转角自动标定方法

2.1坐标系定义、标定板放置及停车

如图2所示,以AGV中心作为坐标系的原点,x轴正方向指向AGV车头,y轴正方向指向AGV左端。前后激光坐标系的原点是AGV坐标系的x轴与AGV前后车体外端的交点,激光坐标系的x轴正方向都指向AGV车体外端。前方激光坐标系的y轴正方向指向AGV左端,后方激光坐标系的y轴正方向指向AGV的右端。

将AGV精确停靠在车道上,然后在距离AGV车道中心线为a的位置,精确放置两块标定板。

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