[发明专利]一种基于RFID和视觉的信息融合定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于RFID和视觉的信息融合定位系统及方法。

背景技术

智能仓储系统特点是仓库内物流运输无需或仅需要少部分人力操作，多数运输操作由机器人来完成，从而使得机器人在智能仓储系统中起到了物流转移衔接的作用；机器人在执行货物运送的过程中如何准确识别路径并定位关键路径点成为关键技术。

目前普遍使用的方法有磁导航、激光导航、视觉导航等，但准确性、稳定性、无偏差、实时性等问题仍然亟待解决。但是，有磁导航是地面测量安装复杂，工作量大，灵活度和精确度低，无法满足复杂路径的需求；激光导航不需要引到路线，但是需要较为空旷的路径实现导航，对于仓储系统中物体的遮挡将会影响导航精度；视觉导航操作较为简单，但是对于位置的精确定位较为困难。

根据现代智能仓储系统对移动机器人运行准确性和高效性的技术要求，融合多种传感信息实现路径导航和定位是必要的。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于RFID和视觉的信息融合定位系统及方法，本系统在执行仓储运载任务时，通过移动机器人底部安装的摄像头获取路径信息，通过机器人底部RFID射频器获取关键点信息，实现移动机器人准确快速稳定的自主导航，不迷失方向，不与其它障碍物相碰，最终顺利到达目的地。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于RFID和视觉的信息融合定位系统，包括RFID定位单元、CMOS图像采集单元和信息处理单元；

所述RFID定位单元，包括RFID读写器、RFID标签；其中，RFID标签依次设置于路径关键点处，RFID读写器设置于移动机器人的底部，采集RFID标签的信息，校验机器人的运行路径；

所述CMOS图像采集单元，包括CMOS摄像头和照明电路，所述CMOS摄像头，固定于移动机器人的底部中端，采集地面上设置的路径标志线，所述照明电路设置于CMOS摄像头周围；

所述信息处理单元，包括控制器、处理器和串口通信接口，所述控制器接收CMOS摄像头采集的路径标志线视频信息，将其滤波、消除污点后传输给处理器，处理器通过串口通信接口连接RFID读写器，获得定位信号。

所述CMOS摄像头安装在移动机器人的底部中间，RFID读写器安装在紧贴摄像头的位置。

所述RFID标签为无源被动式标签。

所述处理器为DSP处理器。

基于上述系统的定位方法，包括以下步骤：

(1)在机器人运行场所地面铺设红色路径标志线，并在标志线上每隔设定距离安装一个RFID标签；

(2)当移动机器人接收到出入库任务指令时，移动机器人从待命区进入路径区，底部的RFID读写器读取到起始点处的RFID标签信息，通过RFID读写器的天线上传到RFID串口并由处理器获得定位信号；

(3)移动机器人通过CMOS图像采集单元获得路径标线图像，并传输给控制器，控制器对图像进行预处理，恢复有用的路径颜色信息；

(4)对图像进行基于颜色的分割，将颜色的空间从RGB转换到YCbCr颜色空间，对其中的红色色度分量进行阈值分割；

(5)机器人行驶过程中，通过摄像头首先获取路径图像，对获取的图像进行处理，理解图像含义并且获得路径信息。

所述步骤(2)中，机器人通过RFID读写器获得关键点信息给移动机器人表明路径正确，如果检测不到关键点信息，处理器控制机器人调整左右摆动幅度寻找关键点。

所述步骤(3)中，图像的预处理包括滤波、平滑、增强，消除图像中污点、障碍物。

所述步骤(4)中，YCbCr颜色空间中Y是指亮度分量，Cb指蓝色色度分量，而Cr指红色色度分量，RGB空间转换为YCbCr空间的转换公式如下：

所述步骤(4)中，对Cr进行阈值分割，根据路径线的颜色亮度对阈值进行调整，获得最佳阈值。

所述步骤(1)中，RFID标签的设定距离为1.5-2.5m。

所述步骤(5)中，所述RFID读写器的定位算法采用基于信号强度的LANDMARC算法：计算标签与阅读器的欧式距离达到一定阈值判定定位。

所述步骤(5)中，具体方法为：信息处理单元根据分割后的图像和RFID读写器读取的定位信号，与上位机通过WiFi传送给移动机器人的路径信息和位置信息进行比对，校验机器人的运行路径是否准确，并确定出机器人的位置信息是否正确，机器人通过摄像头的路径信息和RFID读取的位置点信息，对移动机器人进行导航和运动控制。