CN107575073A - 一种智能停车库及其停车方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能停车库，包括车库框架，车库框架包括具有多层停车位的立体架空层和位于立体架空层前方、与立体架空层的每一层框架梁连接为一体的车辆横移框架，车辆横移框架沿水平X轴方向设有横移轨道，横移轨道上设有沿其滑动的横移托盘，横移托盘上设有沿水平Y轴方向移动的车辆夹持小车，立体架空层的两侧分别设有升降电梯，立体架空层的地面层前方为凹陷于地面下方的车辆转存槽，车辆转存槽内设有沿水平X轴方向移动的旋转托盘小车，旋转托盘小车的旋转托盘上设有车辆夹持小车，旋转托盘的顶面与地面平齐。车辆可随意停放在存取车区，无需司机具有高超的停车技术，节省了存取车时间，提高了效率。

Description

一种智能停车库及其停车方法
技术领域
本发明涉及智能停车库技术领域，具体地指一种智能停车库及其停车方法。
背景技术
目前市面上存在的立体停车库，车辆的搬运方式主要有梳齿式、轮胎抱夹式、载车板式，无论是上述哪一种方式，停车前都需要将车辆开入狭小的托盘或区域内，而且对车辆的停放方位、角度都有一定的要求，这无疑提高了司机对驾驶技能的要求，增加了司机停车时的心理负担，也降低了停车效率。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种无需驾驶员具有良好停车技巧、快速停取车的智能停车库及其停车方法。
为实现此目的，本发明所设计的智能停车库，包括车库框架，所述车库框架包括具有多层停车位的立体架空层和位于立体架空层前方、与立体架空层的每一层框架梁连接为一体的车辆横移框架，所述车辆横移框架沿水平X轴方向设有横移轨道，所述横移轨道上设有沿其滑动的横移托盘，所述横移托盘上设有沿水平Y轴方向移动的车辆夹持小车，所述立体架空层的两侧分别设有升降电梯，所述立体架空层的地面层前方为凹陷于地面下方的车辆转存槽，所述车辆转存槽内设有沿水平X轴方向移动的旋转托盘小车，所述旋转托盘小车的顶部设有旋转托盘，所述旋转托盘上设有车辆夹持小车，所述旋转托盘的顶面与地面平齐。
具体的，所述车辆夹持小车包括底部设有滚轮的夹持小车本体，所述夹持小车本体上设有四个车轮夹持机构，所述车轮夹持机构包括夹持座和铰接于夹持座上的两根夹持臂，所述夹持座上设有驱动两根夹持臂旋转的夹持臂驱动机构，所述夹持臂与车轮的接触面为与车轮的弧形表面对应的斜面。
具体的，所述夹持臂驱动机构包括夹持臂减速电机和与夹持臂减速电机的电机轴连接的夹持臂驱动齿轮，所述夹持臂与夹持座的铰接端的底面设有与夹持臂驱动齿轮对应的轮齿。
优选的，所述车轮夹持机构还包括一个驱动夹持座前后移动的框架调节机构，所述框架调节机构包括丝杆减速电机，所述丝杆减速电机的输出端连接有丝杆，所述丝杆的两端设置于轴承座内，所述夹持座的侧部固定有丝杆螺母，所述丝杆螺母套设于丝杆上。
更具体的，所述夹持小车本体包括第一夹持小车车体和第二夹持小车车体，所述第一夹持小车车体的一端与第二夹持小车车体的一端通过铰链连接，所述第一夹持小车车体的底部四个转角处分别设有一个滚轮，所述第二夹持小车车体的底部四个转角处也分别设有二个滚轮，所述第一夹持小车车体和第二夹持小车车体上分别设有两套车轮夹持机构，所述第一夹持小车车体的左右两侧分别设有两个导向轮，所述第二夹持小车车体的左右两侧也分别设有两个导向轮。
具体的，所述旋转托盘小车包括托盘小车车体，所述托盘小车车体的底部四个转角处分别设有一个行走轮，所述托盘小车车体内竖直固定有齿轮驱动电机，所述齿轮驱动电机的电机轴连接有旋转驱动齿轮，所述托盘小车车体的顶部竖直固定有齿轮轴，所述齿轮轴上设有与旋转驱动齿轮啮合的托盘旋转齿轮，所述旋转托盘固定于托盘旋转齿轮的顶部
上述所述的一种智能停车库的停车方法，包括以下步骤：
步骤一：司机将车辆开进存取车区，随意停放，下车关好车门后离开；
步骤二：位于车辆转存槽内的旋转托盘小车根据从识别***获取的车辆信息搭载车辆夹持小车沿水平X轴移动，旋转托盘旋转，使位于旋转托盘上的车辆夹持小车的轴线与车辆的轴线对齐；
步骤三：车辆夹持小车沿其轴线方向移动并钻入车辆的底部，根据从识别***获取的车轮位置信息，调整车辆夹持小车的夹持臂位置，夹持车轮，将车辆托举起来后反向移动至旋转托盘；
步骤四：旋转托盘旋转，使车辆的轴线与水平Y轴平行，若立体架空层的一层有空余车位，则旋转托盘小车沿水平X轴方向运动至指定空余车位前，车辆夹持小车沿水平Y轴方向运动至空余车位内，夹持臂旋转，松开车轮，将车辆放置在空余车位上，最后车辆夹持小车反向运动至旋转托盘上；
若立体架空层一层没有空余车位，则旋转托盘小车运动至升降电梯前方，车辆夹持小车沿水平Y轴方向运动，进入升降电梯内，夹持臂旋转，松开车轮，将车辆放置在升降电梯内，车辆夹持小车反向移动，回到旋转托盘上，车辆搭乘升降电梯沿竖直Z轴方向运动至有空余车位的停车位层，同时该层的横移托盘搭载车辆夹持小车沿水平X轴方向运动至升降电梯前方，车辆夹持小车沿水平Y轴方向运动至升降电梯内并钻入车辆底部，根据从识别***获取的车轮位置信息，调整夹持臂位置，夹持车轮，将车辆托举，车辆夹持小车反向运动至横移托盘上，横移托盘搭载车辆夹持小车及车辆沿水平X轴方向运动至指定空余停车位前，车辆夹持小车沿水平Y 轴方向运动至空余停车位内，夹持臂旋转，下放车辆，完成停车后，车辆夹持小车反向运动至横移托盘上。
具体的，所述步骤二中的识别***为基于固定雷达的车辆识别***或基于光学图像的车辆识别***或基于固定雷达和移动雷达的车辆识别***。
当识别***为基于固定雷达的车辆识别***时：驾驶员将待停车辆放驶入停车区并任意停放，雷达扫描装置扫描整个停车区域，获取点云数据，工控机提取该车辆的外轮廓并处理得到该车辆的位置坐标以及车位角；工控机将处理得到的该车辆位置坐标、车位角发送给上位机；上位机驱动旋转托盘小车移动至待停车辆位置以及旋转相应的车位角，车辆夹持小车夹持待停车辆。
当识别***为基于光学图像的车辆识别***时：驾驶员将待停车辆放驶入带***化图案的停车区并任意停放，工业相机拍摄停车区内的待停车辆获取车辆图像尺寸并上传至上位机；上位机根据车辆图像尺寸×工业相机的成像比例得到车辆实物尺寸并得到车辆位于停车区域坐标系内的每个点的坐标值，对上述车辆实物尺寸和每个点的坐标值处理后得到待停车辆位于停车区内的位置坐标以及车位角；工控机将处理得到的该车辆位置坐标、车位角发送给上位机；上位机驱动旋转托盘小车移动至待停车辆位置以及旋转相应的车位角，车辆夹持小车夹持待停车辆。
当识别***为基于固定雷达和移动雷达的车辆识别***时：驾驶员将待停车辆驶入停车区并任意停放，雷达扫描装置扫描整个停车区域，获取点云数据，工控机提取该车辆的外轮廓并处理得到该车辆的位置坐标以及车位角；工控机将处理得到的该车辆位置坐标、车位角发送给上位机；上位机驱动旋转托盘小车移动至待停车辆位置以及旋转相应的车位角，车辆夹持小车动作，单线激光雷达同时对全车进行扫描、校核车辆夹持小车的中心坐标与车辆中心坐标重合、车辆夹持小车的角度与车位角一致且车宽未超出车辆夹持小车的操作范围，车辆夹持小车夹持待停车辆。
本发明的有益效果是：车辆可随意停放在存取车区，无需司机具有高超的停车技术；驾乘人员不用随车辆进入立体车库停车，存取车均可提前预约，节省了存取车时间，提高了效率；存取车速度快，且可以对现有立体车库进行升级改造，增加停车位数量，减少了驾驶员的停取车步骤，无需驾驶员具有良好的停车技巧，具有很好的实用性和市场应用价值。
附图说明
图1为本发明所设计的智能停车库主视图；
图2为本发明所设计的智能停车库俯视图；
图3为本发明所设计的智能停车库左视图；
图4为本发明中旋转托盘小车俯视图；
图5为本发明中旋转托盘小车主视图；
图6为本发明中车辆夹持小车俯视图；
图7为本发明中夹持臂夹持车轮的主视图；
图8为本发明中基于固定雷达的车辆识别***的俯视图；
图9为本发明中基于固定雷达的车辆识别***的停车区示意图；
图10为本发明中基于固定雷达的车辆识别***的停车区单线雷达扫描装置位置示意图；
图11为本发明中基于固定雷达的车辆识别***的停车区坐标转换原理；
图12为本发明中基于固定雷达的车辆识别***的雷达扫描装置主视图；
图13为本发明中基于固定雷达的车辆识别***的雷达扫描装置俯视图；
图14为本发明中基于光学图像的车辆识别***的俯视图一；
图15为本发明中基于光学图像的车辆识别***的俯视图二；
图16为本发明中基于光学图像的车辆识别***的单个工业相机工作状态示意图一；
图17为本发明中基于光学图像的车辆识别***的单个工业相机工作状态示意图二；
其中，1—立体架空层，2—车辆转存槽，3—旋转托盘小车(3.1—旋转托盘，3.2—托盘小车车体)，4—齿轮驱动电机，5—旋转驱动齿轮，6—齿轮轴，7—托盘旋转齿轮，8—车辆横移框架，9—横移轨道，10—横移托盘， 11—车辆夹持小车(11.1—第一夹持小车车体，11.2—第二夹持小车车体)， 12—夹持座，13—夹持臂，14—夹持臂减速电机，15—夹持臂驱动齿轮， 16—丝杆减速电机，17—丝杆，18—轴承座，19—丝杆螺母，20—滚轮， 21—导向轮，22—车辆，23—升降电梯，24—车轮，25—铰链，26—行走轮，27—行走减速机，28—行走电机，29—停车区，30—号牌机，31—雷达扫描装置(31.1—支架，31.2—驱动电机，31.3—激光雷达)，32—工业相机，33—单线雷达扫描装置，A1-车位角，B1-后视镜位置，C1-前轮位置， L1-车长，D1-后轮位置，W1-车宽，W-取车机械手操作区域，(X1，Y1)-车辆坐标。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1—3所示的智能停车库，包括车库框架，车库框架包括具有多层停车位的立体架空层1和位于立体架空层1前方、与立体架空层1的每一层框架梁连接为一体的车辆横移框架8，车辆横移框架8沿水平X轴方向设有横移轨道9，横移轨道9上设有沿其滑动的横移托盘10，横移托盘10 上设有沿水平Y轴方向移动的车辆夹持小车11，立体架空层1的两侧分别设有升降电梯23，立体架空层1的地面层前方为凹陷于地面下方的车辆转存槽2，车辆转存槽2内设有沿水平X轴方向移动的旋转托盘小车3，旋转托盘小车3的顶部设有旋转托盘3.1，旋转托盘3.1上设有车辆夹持小车11，旋转托盘3.1的顶面与地面平齐。
如图6—7所示，夹持小车本体11包括第一夹持小车车体11.1和第二夹持小车车体11.2，第一夹持小车车体11.1的一端与第二夹持小车车体11.2 的一端通过铰链25连接，第一夹持小车车体11.1的底部四个转角处分别设有一个滚轮20，第二夹持小车车体11.2的底部四个转角处也分别设有一个滚轮20，第一夹持小车车体11.1和第二夹持小车车体11.2上分别设有两套车轮夹持机构，第一夹持小车车体11.1的左右两侧分别设有两个导向轮21，第二夹持小车车体11.2的左右两侧也分别设有两个导向轮21。车轮夹持机构包括夹持座12和铰接于夹持座12上的两根夹持臂13，夹持座12上设有驱动两根夹持臂13旋转的夹持臂驱动机构，夹持臂13与车轮24的接触面为与车轮24的弧形表面对应的斜面。夹持臂驱动机构包括夹持臂减速电机 14和与夹持臂减速电机14的电机轴连接的夹持臂驱动齿轮15，夹持臂13 与夹持座12的铰接端的底面设有与夹持臂驱动齿轮15对应的轮齿。车轮夹持机构还包括一个驱动夹持座12前后移动的框架调节机构，框架调节机构包括丝杆减速电机16，丝杆减速电机16的输出端连接有丝杆17，丝杆 17的两端设置于轴承座18内，夹持座12的侧部固定有丝杆螺母19，丝杆螺母19套设于丝杆17上。
如图4—5所示，旋转托盘小车3包括托盘小车车体3.2，托盘小车车体3.2的底部四个转角处分别设有一个行走轮26，托盘小车车体3.2内竖直固定有齿轮驱动电机4，齿轮驱动电机4的电机轴连接有旋转驱动齿轮5，托盘小车车体3.2的顶部竖直固定有齿轮轴6，齿轮轴6上设有与旋转驱动齿轮5啮合的托盘旋转齿轮7，旋转托盘3.1固定于托盘旋转齿轮7的顶部。
本发明所设计的智能停车库的停车方法，包括以下步骤：
步骤一：司机将车辆22开进存取车区，随意停放，下车关好车门后离开；
步骤二：位于车辆转存槽2内的旋转托盘小车3根据从识别***获取的车辆信息搭载车辆夹持小车11沿水平X轴移动，旋转托盘3.1旋转，使位于旋转托盘3.1上的车辆夹持小车11的轴线与车辆22的轴线对齐；
步骤三：车辆夹持小车11沿其轴线方向移动并钻入车辆22的底部，根据从识别***获取的车轮位置信息，调整车辆夹持小车11的夹持臂13 位置，夹持车轮24，将车辆22托举起来后反向移动至旋转托盘3.1；
步骤四：旋转托盘3.1旋转，使车辆22的轴线与水平Y轴平行，若立体架空层1的一层有空余车位，则旋转托盘3.1小车沿水平X轴方向运动至指定空余车位前，车辆夹持小车11沿水平Y轴方向运动至空余车位内，夹持臂13旋转，松开车轮24，将车辆22放置在空余车位上，最后车辆夹持小车11反向运动至旋转托盘3.1上；
若立体架空层1一层没有空余车位，则旋转托盘小车3运动至升降电梯23前方，车辆夹持小车11沿水平Y轴方向运动，进入升降电梯23内，夹持臂13旋转，松开车轮24，将车辆22放置在升降电梯23内，车辆夹持小车11反向移动，回到旋转托盘3.1上，车辆22搭乘升降电梯23沿竖直 Z轴方向运动至有空余车位的停车位层，同时该层的横移托盘10搭载车辆夹持小车11沿水平X轴方向运动至升降电梯23前方，车辆夹持小车11沿水平Y轴方向运动至升降电梯23内并钻入车辆22底部，根据从识别***获取的车轮位置信息，调整夹持臂13位置，夹持车轮24，将车辆22托举，车辆夹持小车11反向运动至横移托盘10上，横移托盘10搭载车辆夹持小车11及车辆22沿水平X轴方向运动至指定空余停车位前，车辆夹持小车 11沿水平Y轴方向运动至空余停车位内，夹持臂13旋转，下放车辆22，完成停车后，车辆夹持小车11反向运动至横移托盘10上。
本发明中，在智能停车库外设置若干存取车区，存取车区长宽尺寸应满足市面上绝大多数乘用车以与横向水平线不小于15°的夹角随意停放。在智能停车库地面层设置转存区，在智能停车库上设置车辆横移框架8、横移托盘10、车辆夹持小车11和升降电梯23实现车辆22在水平X轴、水平Y 轴和竖直Z轴三个方向上的移动。使车辆22方便的入库。
识别***获取停放在存取车区的车辆的型号、坐标、方位、尺寸等数据，转存区内的旋转托盘小车3根据这些数据，调整旋转托盘3.1位置及角度，通过车辆夹持小车11钻入车身底部托举车辆22，再反向将车辆22运送回转存区一层，此时，旋转托盘小车3可调整自身角度至与Y轴平行，借助车辆夹持小车11将车辆停放至一层空余车位，也可借助Z轴转存装置 (升降电梯23)将车辆22停放至上层空余车位上。
取车过程与存车过程相反，车辆22被转存至转存区，再由转存装置调整车辆22的位置及角度，再将车辆22运送至存取车区。
识别***可以是基于固定雷达的车辆识别***或基于光学图像的车辆识别***或基于固定雷达和移动雷达的车辆识别***。
由图8—14所示的一种用于智能车库的基于固定雷达的车辆识别***，包括用于停放车辆的停车区29、用于扫描获取停车区29内车辆位置坐标的雷达扫描装置31和用于控制旋转托盘小车3和车辆夹持小车11工作的上位机；停车区31沿其长度方向的两端设置有雷达扫描装置31；停车区31 的长边上布置有多个用于获取车辆车胎中心点的单线雷达扫描装置33；单线雷达扫描装置33的激光发射点距离地面的高度小于一百毫米；单线雷达扫描装置33的激光发射线平行于水平地面；雷达扫描装置31包括支架31.1、驱动电机31.2和激光雷达31.3；驱动电机31.2垂直固接于支架31.1上端；驱动电机31.2的输出端与激光雷达31.3连接；车辆横移框架8上还固接有用于获取停车区29内汽车车牌的号牌机30。基于固定雷达的车辆识别***的车辆入库方法是利用整个停车区29的点云和位于停车区29内车辆的点云的高程数据比较得出车辆位于停车区29的位置坐标；旋转托盘小车3根据上述车辆位置坐标运动至车辆22前方的相应位置，同时旋转托盘3.1旋转相应角度，车辆夹持小车11根据车辆位置坐标调整其夹持臂13位置，运动至车辆22底部夹取车辆22。位于停车区29的车辆位置坐标的获取方法如下：智能车库上的两个雷达扫描装置31协同扫描获取整个停车区29 的外轮廓点云数据和位于停车区29内车辆的外轮廓点云数据(停车区29 的外轮廓点云数据的高程值不等于车辆的外轮廓点云数据的高程值)，并传送给数据处理设备；数据处理设备根据根据比较停车区29的外轮廓点云数据和位于停车区29内车辆22的外轮廓点云数据的高值将上述所有数据划分为地面数据和非地面数据，并将非地面数据投影到地面采用阴影标记(因为当车辆22在停车区29的时候，就必然有一片区域的地面是无法被激光扫描到的，而在激光越过车辆22再次扫描到地面的时候，就相当于车辆22 在地面上形成了一个阴影区域)；数据处理设备通过比较非地面数据投影到地面的阴影形状是否符合车辆外轮廓从而确定车辆22位于停车区29的位置坐标(同时利用车辆区域上的有效点云数据，对车辆22的长宽高等数据进行修正)；数据处理设备包括上位机和工控机；上位机接收到工控机传输过来的整个停车区29的外轮廓点云数据和位于停车区29内车辆的外轮廓点云数据并判定完毕后，首先将非地面数据投影为地面数据(阴影)从而得到一个位于水平面内的长方形；通过长方形对角线的交点确定车辆22的位置坐标；通过长方形的中心轴线与停车区29内坐标系的夹角确定车辆22 的车位角；通过车辆22的位置坐标和车位角确定车辆22位于停车区29内的位置；工控机将处理得到的该车辆位置坐标、车位角发送给上位机；上位机控制旋转托盘小车3和车辆夹持小车11夹持车辆；基于固定雷达的车辆识别***的车辆入库方法包括以下步骤：步骤一，驾驶员将待停车辆放驶入停车区29并任意停放，待停车辆驶入停车区29时，号牌机30获取车辆号牌；步骤二，车辆22停稳驾驶员离开后，雷达扫描装置31的驱动电机31.2带动激光雷达31.3扫描获取停放车辆的外轮廓数据并将该数据通过工控机发送至上位机；步骤三，上位机对该外轮廓数据进行处理后得到停放车辆位于停车区29内的位置坐标以及车位角；步骤四，上位机驱动旋转托盘小车3移动至停放车辆位置以及旋转托盘3.1旋转相应的车位角，车辆夹持小车夹持停放车辆使其安全入库；当停放车辆没有号牌时，上位机赋予该停放车辆一个唯一的车辆代号。本发明的技术方案中停车区29是一个可以容纳几辆甚至几十辆汽车的区域，对于这样一个区域，当司机将车开进该区域时，可以随意停放。该区域的两端有两个固定激光雷达在电机的配合下对该区域不停扫描，来获取进入车辆的长、宽、高、车位角度、车轮位置、后视镜位置等，而在车进入该区域时，号牌机30会对车辆号牌进行获取，若无号牌，上位机会为其赋予一个代号，代号在整个***中是独一无二的。J点为激光雷达，带动它来回旋转的电机的旋转平面平行于WJV 平面，激光雷达的扫描面垂直于WJV平面。激光雷达高速旋转形成扫描面，电机带动雷达旋转形成对立体空间的扫描。图中，激光雷达J扫描到Data Point，根据时间飞行原理得到激光雷达J到Data Point的距离R。Data Point 到平面UJV的垂足为点A。根据三角换算，JA的长度为：JA＝R×COS(ω)； Data Point在UVW坐标系中的坐标值分别为：U1＝R×COS(ω)×SIN(α)；V1＝R×COS(ω)×COS(α)；W1＝R×SIN(ω)。附图11中，XYZ坐标系为停车区域坐标系，是抓车装置抓取车辆时采用的坐标系。而坐标系UVW 是坐标系XYZ通过向量OJ平移而来，通过换算，即可求得Data Point在坐标系XYZ中的坐标。所有反射点数据集合可得停车区域的三维图像。工控机计算出车辆的长、宽、高、车位角度、车轮位置、后视镜位置等，再发送给上位机，上位机给抓车装置发出抓车指令；工作时，首先，雷达J 自身有一个坐标系UVW，该雷达可以是0到360度旋转，有单线激光雷达、也有多线雷达，单线雷达的电机不带动它旋转时，它扫描的时一个有限的立体空间，单线雷达扫描就是一个面。电机旋转就形成了一个立体空间。雷达的扫描原理就是时间到达原理，发射激光，遇到物体反射回来，这个发送接受时间是非常精准的，那么该反射点到雷达的距离就可以精准算出。而电机是带编码器的，电机旋转了多少度，也是精确定位的。雷达扫描点距离，图中R以及角度ω就获取了。雷达不是只扫描车辆，它把扫描范围内扫描到的反射点全部获取，再根据车的特征通过算法提取出车辆，这两个雷达就像是人的眼睛，它的数据会发送给一台工控机，工控机来处理它发过来的数据。这两个雷达是同步工作的。为了加强对汽车轮胎的定位，在停车区的长边上分布有固定的单线激光雷达，其激光发射点离地高度小于一百毫米，激光发射线平行于水平地面。单线雷达扫描装置33的前方有车辆进入，我们模拟掉车的其他部分只剩下轮胎。单线雷达扫描装置33扫描到汽车的一个轮胎，根据时间飞行原理，可以计算出每个反射点到单线雷达扫描装置33的距离。我们可以把汽车轮胎的俯视图像近视为一个长方形，即轮胎垂直投射到水平地面的投影。激光光源发射的激光最多只能接触到该长方形的两条边，根据测量出的每点的距离大小不一样，可以获取这两条边的长度。然后计算出该轮胎的中心点。得到汽车四个轮胎的中心点后，可以计算出汽车的车位角度，雷达扫描装置31扫描车辆22时，雷达扫描装置31只能获取到车胎的一条边，但是雷达扫描装置31旁边的号牌机5和单线雷达扫描装置33能协同雷达扫描装置31完成对该汽车轮胎的扫描，从而获取车胎的中心点。
基于固定雷达和移动雷达的车辆识别***则是在上述基于固定雷达的车辆识别***的基础上，增加了单线激光雷达，且单线激光雷达的扫描面与地面之间存在一夹角θ，15°<θ<90°。单线激光雷达对全车进行动态扫描、校核的车辆夹持小车11的中心坐标与车辆中心坐标重合、车辆夹持小车11的角度与车位角一致且车宽未超出车辆夹持小车11操作范围，夹持停放车辆使其安全入库。单线激光雷达扫描时，每个单线激光雷达自身是高速旋转的，从而形成一个扫描面，在扫描到车辆22后，该扫描面和车辆22相交得到一条线，根据TOF，以及三角换算，计算出每一刻的相交线的位置，然后车辆夹持小车11微调，确保夹持臂13夹取时不会触碰到车辆。当单线激光雷达扫描到车辆轮胎，计算出单线激光雷达与相对应的轮胎的相对位置，调整夹持臂的位置，从而准确抓取轮胎。
由图15至图17所示的一种用于智能车库的基于光学图像的车辆识别 ***，包括用于停放车辆的停车区29、用于获取停车区29内车辆位置坐标 的工业相机32和用于控制旋转托盘小车3和车辆夹持小车11的上位机； 停车区29区域内的地面上设置有用于加强对比度的码化图案；车辆横移框 架8的顶端设置有多个悬臂，每个悬臂的端部设置有工业相机32；工业相 机32位于停车区29上方；码化图案包括二维码或条形码或棋盘格，当本 发明的码化图案采用条形码或者棋盘格时，其主要作用是为了增强对比度， 从而提高工业相机32捕捉车辆外轮廓坐标点的精确性，当本发明的码化图 案时二维码时，首先在停车区29内铺满二维码，并将每一个二维码赋予一 定给定的坐标值对应于停车区29坐标系的坐标，当工业相机32工作拍摄 位于停车区29内的停放车辆时，会获取车辆周围一圈的二维码，通过对二 维码换算为单一的坐标值并拟化为车辆的外轮廓从而得到车辆的实际坐标 以及车长、车宽、车位角等数据，二维码的使用可以有效提高工业相机32 获取停车区29内车辆位置信息的精确度，从而便于车辆夹持小车11抓取 存放车辆；每个工业相机32至少可拍摄到停车区29内的一段区域且所有 的工业相机32可拍摄到整个停车区29。当停车区29内铺设有条形码或者 棋盘格时，停车区29内设置有坐标系标识，工业相机32通过位于停车区 29内的车辆外轮廓和坐标系标识直接得到车辆位置信息，坐标系标识为位 于标识于停车区29长边和宽边的坐标轴，每个工业相机32内设置有识别 坐标系；停车区29内设置有车库坐标系；识别坐标系内的各点坐标值通过 上位机换算处理后转化为车库坐标系内的各点坐标值。使用本***时，首 先，在每台工业相机32安装完毕后，会做一个标定。根据其对码化地面的 成像以及两者之间的距离，由成像原理可以得出地面在工业相机32中的成 像比例。根据比例，图像尺寸就可以换算成实物的尺寸。我们对图像建立 一个坐标，那么图像中每一点都会有一个坐标值，同样根据成像原理及比 例，即可换算出停车区域坐标系中每一点的坐标。再次，对进入的车辆拍 照，通过特征提取、边缘分割，在计算机软件中框选出该汽车，然后根据 车高，我们取0.75m这个值来修正相机与被拍物之间的距离。小汽车在相机中的成像若按地面与相机之间的距离来换算，得到的尺寸会较大于汽车 实际尺寸。我们在计算机软件中取了0.75m这个值来修正距离，最后得到 的框如附图17中的矩形框。该矩形框的长和宽即可近似于汽车实际的长和 宽；再选取矩形框的中点作为汽车的坐标。具体实施步骤包括：步骤一， 驾驶员将待停车辆放驶入带***化图案的停车区29并任意停放，待停车辆 驶入停车区29时，号牌机30获取车辆号牌；当停放车辆没有号牌时，上 位机赋予该停放车辆一个唯一的车辆代号；步骤二，车辆22停稳驾驶员离 开后，工业相机32拍摄停车区29内的停放车辆获取车辆图像尺寸并上传 至上位机；步骤三，上位机根据车辆图像尺寸×工业相机32的成像比例× 0.8得到车辆实物尺寸并得到车辆位于停车区域坐标系内的每个点的坐标 值，对上述车辆实物尺寸和每个点的坐标值处理后得到停放车辆位于停车 区29内的位置坐标以及车位角；步骤四，上位机驱动旋转托盘小车3移动 至停放车辆位置以及旋转托盘3.1旋转相应的车位角，车辆夹持小车11实 现对车辆22的抓取。本发明的技术方案中停车区29是一个可以容纳几辆 甚至几十辆汽车的区域，对于这样一个区域，当司机将车开进该区域时， 可以随意停放。该区域的上部的有工业相机32配合停车区29内的码化图 案获取进入车辆的长、宽、高、车位角度、车轮位置、后视镜位置等。而 在车进入该区域时，号牌机30会对车辆号牌进行获取，若无号牌，上位机 会为其赋予一个代号，代号在整个***中是独一无二的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种智能停车库，包括车库框架，其特征在于：所述车库框架包括具有多层停车位的立体架空层(1)和位于立体架空层(1)前方、与立体架空层(1)的每一层框架梁连接为一体的车辆横移框架(8)，所述车辆横移框架(8)沿水平X轴方向设有横移轨道(9)，所述横移轨道(9)上设有沿其滑动的横移托盘(10)，所述横移托盘(10)上设有沿水平Y轴方向移动的车辆夹持小车(11)，所述立体架空层(1)的两侧分别设有升降电梯(23)，所述立体架空层(1)的地面层前方为凹陷于地面下方的车辆转存槽(2)，所述车辆转存槽(2)内设有沿水平X轴方向移动的旋转托盘小车(3)，所述旋转托盘小车(3)的顶部设有旋转托盘(3.1)，所述旋转托盘(3.1)上设有车辆夹持小车(11)，所述旋转托盘(3.1)的顶面与地面平齐。
2.如权利要求1所述的一种智能停车库，其特征在于：所述车辆夹持小车(11)包括底部设有滚轮(20)的夹持小车本体，所述夹持小车本体上设有四个车轮夹持机构，所述车轮夹持机构包括夹持座(12)和铰接于夹持座(12)上的两根夹持臂(13)，所述夹持座(12)上设有驱动两根夹持臂(13)旋转的夹持臂驱动机构，所述夹持臂(13)与车轮(24)的接触面为与车轮(24)的弧形表面对应的斜面。
3.如权利要求2所述的一种智能停车库，其特征在于：所述夹持臂驱动机构包括夹持臂减速电机(14)和与夹持臂减速电机(14)的电机轴连接的夹持臂驱动齿轮(15)，所述夹持臂(13)与夹持座(12)的铰接端的底面设有与夹持臂驱动齿轮(15)对应的轮齿。
4.如权利要求2所述的一种智能停车库，其特征在于：所述车轮夹持机构还包括一个驱动夹持座(12)前后移动的框架调节机构，所述框架调节机构包括丝杆减速电机(16)，所述丝杆减速电机(16)的输出端连接有丝杆(17)，所述丝杆(17)的两端设置于轴承座(18)内，所述夹持座(12)的侧部固定有丝杆螺母(19)，所述丝杆螺母(19)套设于丝杆(17)上。
5.如权利要求2所述的一种智能停车库，其特征在于：所述夹持小车本体(11)包括第一夹持小车车体(11.1)和第二夹持小车车体(11.2)，所述第一夹持小车车体(11.1)的一端与第二夹持小车车体(11.2)的一端通过铰链(25)连接，所述第一夹持小车车体(11.1)的底部四个转角处分别设有一个滚轮(20)，所述第二夹持小车车体(11.2)的底部四个转角处也分别设有一个滚轮(20)，所述第一夹持小车车体(11.1)和第二夹持小车车体(11.2)上分别设有两套车轮夹持机构，所述第一夹持小车车体(11.1)的左右两侧分别设有两个导向轮(21)，所述第二夹持小车车体(11.2)的左右两侧也分别设有两个导向轮(21)。
6.如权利要求1所述的一种智能停车库，其特征在于：所述旋转托盘小车(3)包括托盘小车车体(3.2)，所述托盘小车车体(3.2)的底部四个转角处分别设有一个行走轮(26)，所述托盘小车车体(3.2)内竖直固定有齿轮驱动电机(4)，所述齿轮驱动电机(4)的电机轴连接有旋转驱动齿轮(5)，所述托盘小车车体(3.2)的顶部竖直固定有齿轮轴(6)，所述齿轮轴(6)上设有与旋转驱动齿轮(5)啮合的托盘旋转齿轮(7)，所述旋转托盘(3.1)固定于托盘旋转齿轮(7)的顶部。
7.如权利要求1所述的一种智能停车库的停车方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：司机将车辆(22)开进存取车区，随意停放，下车关好车门后离开；
步骤二：位于车辆转存槽(2)内的旋转托盘小车(3)根据从识别***获取的车辆信息搭载车辆夹持小车(11)沿水平X轴移动，旋转托盘(3.1)旋转，使位于旋转托盘(3.1)上的车辆夹持小车(11)的轴线与车辆(22)的轴线对齐；
步骤三：车辆夹持小车(11)沿其轴线方向移动并钻入车辆(22)的底部，根据从识别***获取的车轮位置信息，调整车辆夹持小车(11)的夹持臂(13)位置，夹持车轮(24)，将车辆(22)托举起来后反向移动至旋转托盘(3.1)；
步骤四：旋转托盘(3.1)旋转，使车辆(22)的轴线与水平Y轴平行，若立体架空层(1)的一层有空余车位，则旋转托盘(3.1)小车沿水平X轴方向运动至指定空余车位前，车辆夹持小车(11)沿水平Y轴方向运动至空余车位内，夹持臂(13)旋转，松开车轮(24)，将车辆(22)放置在空余车位上，最后车辆夹持小车(11)反向运动至旋转托盘(3.1)上；
若立体架空层(1)一层没有空余车位，则旋转托盘小车(3)运动至升降电梯(23)前方，车辆夹持小车(11)沿水平Y轴方向运动，进入升降电梯(23)内，夹持臂(13)旋转，松开车轮(24)，将车辆(22)放置在升降电梯(23)内，车辆夹持小车(11)反向移动，回到旋转托盘(3.1)上，车辆(22)搭乘升降电梯(23)沿竖直Z轴方向运动至有空余车位的停车位层，同时该层的横移托盘(10)搭载车辆夹持小车(11)沿水平X轴方向运动至升降电梯(23)前方，车辆夹持小车(11)沿水平Y轴方向运动至升降电梯(23)内并钻入车辆(22)底部，根据从识别***获取的车轮位置信息，调整夹持臂(13)位置，夹持车轮(24)，将车辆(22)托举，车辆夹持小车(11)反向运动至横移托盘(10)上，横移托盘(10)搭载车辆夹持小车(11)及车辆(22)沿水平X轴方向运动至指定空余停车位前，车辆夹持小车(11)沿水平Y轴方向运动至空余停车位内，夹持臂(13)旋转，下放车辆(22)，完成停车后，车辆夹持小车(11)反向运动至横移托盘(10)上。
8.如权利要求7所述的一种智能停车库的停车方法，其特征在于：所述步骤二中的识别***为基于固定雷达的车辆识别***；驾驶员将待停车辆放驶入停车区(29)并任意停放，待停车辆驶入停车区(29)时，雷达扫描装置(31)扫描整个停车区域，获取点云数据，工控机提取该车辆的外轮廓并处理得到该车辆的位置坐标以及车位角；工控机将处理得到的该车辆位置坐标、车位角发送给上位机；上位机驱动旋转托盘小车(3)移动至待停车辆位置以及旋转相应的车位角，车辆夹持小车(11)夹持待停车辆。
9.如权利要求7所述的一种智能停车库的停车方法，其特征在于：所述步骤二中的识别***为基于光学图像的车辆识别***；驾驶员将待停车辆放驶入带***化图案的停车区(29)并任意停放，工业相机(32)拍摄停车区(29)内的待停车辆获取车辆图像尺寸并上传至上位机；上位机根据车辆图像尺寸×工业相机的成像比例得到车辆实物尺寸并得到车辆位于停车区域坐标系内的每个点的坐标值，对上述车辆实物尺寸和每个点的坐标值处理后得到待停车辆位于停车区(29)内的位置坐标以及车位角；工控机将处理得到的该车辆位置坐标、车位角发送给上位机；上位机驱动旋转托盘小车(3)移动至待停车辆位置以及旋转相应的车位角，车辆夹持小车(11)夹持待停车辆。
10.如权利要求7所述的一种智能停车库的停车方法，其特征在于：所述步骤二中的识别***为基于固定雷达和移动雷达的车辆识别***；驾驶员将待停车辆驶入停车区(29)并任意停放，雷达扫描装置(31)扫描整个停车区域，获取点云数据，工控机提取该车辆的外轮廓并处理得到该车辆的位置坐标以及车位角；工控机将处理得到的该车辆位置坐标、车位角发送给上位机；上位机驱动旋转托盘小车(3)移动至待停车辆位置以及旋转相应的车位角，车辆夹持小车(11)动作，移动的单线激光雷达同时对全车进行扫描、校核车辆夹持小车(11)的中心坐标与车辆中心坐标重合、车辆夹持小车(11)的角度与车位角一致且车宽未超出车辆夹持小车(11)的操作范围，车辆夹持小车(11)夹持待停车辆。
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Denomination of invention: An intelligent parking garage and its parking method

Effective date of registration: 20220304

Granted publication date: 20191227

Pledgee: Wuhan area branch of Hubei pilot free trade zone of Bank of China Ltd.

Pledgor: WUHAN ZHIXIANG ROBOT Co.,Ltd.

Registration number: Y2022420000051