电动汽车充电口位姿激光扫描定位技术的研究

论文摘要

随着电动汽车大功率直流充电技术不断发展和普及,充电枪的尺寸和重量相较于交流充电枪有了显著增加,目前的电动汽车充电方式为人工操作,劳动强度大,作业效率低,且存在线路损坏、雨雪天气导致的火灾及漏电的危险。使用机器人代替人为电动汽车进行充电是一种理想的电动汽车自动充电解决方案,随着自动泊车技术的发展,也对自动充电系统提出迫切的需求。充电口的定位是电动汽车自动充电系统中的关键环节,本文在分析现有定位技术的基础上,研究了采用激光对电动汽车充电口位姿进行定位的研究,旨在设计一套能够实现对电动汽车充电口进行精确定位的定位系统,为自动充电环节提供稳定的位置信息。在分析激光扫描技术所使用的测距原理的基础上,选择使用线激光激光三角法对充电口外形进行扫描。建立测量系统坐标系,提出一种基于充电口圆形特征的定位方法,使用改进的阈值分割方法提取图像中的特征,最终得出充电口中心的三维坐标和角度信息。设计了定位系统的总体方案,激光器和相机安装在机器人的末端,激光沿水平方向发射,通过机器人的运动实现对充电口的扫描。将定位过程分为粗定位和精定位两部分,确定了定位过程各个环节的工作流程,根据定位系统需要达到的性能指标选择合适的相机和激光器,完成了系统控制程序和各部分硬件的程序的设计。对充电口定位算法进行了实验验证,完成了定位系统的校正和标定,能够在工作空间内对激光光条上的点实现精确定位,在不同光照情况下验证了激光提取算法的可靠性,分别对充电口的中心位置和偏转角度进行了定位实验,在精定位范围内,位姿测量精度可达±1mm和±1°,能够满足自动充电系统对充电口位姿定位的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究现状及分析
•     1.2.1 电动汽车充电口定位技术研究现状及分析
•     1.2.2 激光定位技术研究现状及分析
•   1.3 课题研究目的和意义
•   1.4 主要研究内容
• 第2章 充电口位姿激光定位算法的研究
•   2.1 引言
•   2.2 激光定位原理分析
•     2.2.1 激光扫描方法分析
•     2.2.2 线激光测距原理分析
•   2.3 充电口位姿求解算法
•     2.3.1 定位系统坐标系的建立
•     2.3.2 充电口姿态角的求解算法
•     2.3.3 充电口位置坐标的求解算法
•   2.4 图像处理算法
•     2.4.1 激光中心提取算法
•     2.4.2 充电口边缘识别算法
•   2.5 本章小结
• 第3章 充电口位姿扫描式激光定位系统设计
•   3.1 引言
•   3.2 定位系统性能指标
•   3.3 系统总体方案设计
•   3.4 定位过程工作流程
•   3.5 定位系统硬件设计
•     3.5.1 相机型号选择
•     3.5.2 激光器选择
•     3.5.3 相机与激光器安装位置的确定及系统精度分析
•   3.6 定位系统软件设计
•     3.6.1 充电口位姿定位系统软件流程
•     3.6.2 相机程序设计
•   3.7 本章小结
• 第4章 充电口激光定位系统的实验研究
•   4.1 引言
•   4.2 实验平台的搭建
•   4.3 定位系统的校正和标定
•   4.4 环境光干扰实验
•   4.5 定位系统精度验证实验
•     4.5.1 充电口中心坐标测量实验
•     4.5.2 充电口姿态角测量实验
•   4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王超

导师: 狄士春

关键词: 电动汽车,充电口位姿,激光扫描定位,激光测距

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,公路与水路运输,无线电电子学

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: TN24;U491.8

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.004718

总页数: 65

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