CN109827507A - 基于定焦距相机的视觉定位换电方法及换电*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及充换电技术领域，具体涉及一种基于定焦距相机的视觉定位换电方法及换电***。本发明旨在解决现有的视觉定位方法存在的精度低的问题。为此目的，本发明的视觉定位换电方法包括：定焦距相机从待换电车辆的下方获取基准点的实际图像；定焦距相机获取含有基准点的实际图像；基于基准点的标准图像和实际图像，确定待换电车辆的偏移类型；基于偏移类型，计算待换电车辆需要调整的移动距离；基于移动距离，调整待换电车辆的位置；为待换电车辆更换动力电池。通过上述控制方式，本发明能够在不增加成本的基础上，提高定位精度，提升换电效率和换电稳定性。

Description

基于定焦距相机的视觉定位换电方法及换电***

技术领域

本发明涉及充换电技术领域，具体涉及一种基于定焦距相机的视觉定位换电方法及换电***。

背景技术

随着新能源汽车的推广，如何快速有效地为新能源汽车补能成为各大厂商和车主关心的问题。以电动汽车为例，为电动汽车更换动力电池是解决上述问题的一种有效的方法，这种方法由于可以在短时间内为电动汽车更换动力电池，所以备受广大服务商和车主的推崇。通常更换动力电池由充换电站中的换电机器人完成，换电机器人通过在换电平台和电池仓之间的往复移动实现将处于亏电状态的动力电池卸下以及将处于满电池状态的动力电池固定在电动汽车的动作。换电过程中，待换电车辆的定位是实现快速换电的关键步骤之一，定位的精度和成功率直接决定了换电的效率和服务商的服务质量。

当前常用的定位方法有机械定位、激光定位、视觉定位等。其中，视觉定位以其信息量丰富、可视化程度高等优势具有一定的应用前景。为了达到较高的定位精度，视觉定位一般选用工业相机对车底的定位孔进行拍照定位，然后通过调整机构对车身进行调整。但是工业相机往往是定焦的，视野范围也有一定的限制，而待换电车辆由于制造精度、悬架高度、轮胎胎压等不同往往底盘高度也不同，这就使得工业相机的工作距离经常发生变化，进而导致相机与标准基准点的偏移精度不够而影响待换电车辆在换电平台的定位精度。为解决上述问题，以往的方案都是用电子变焦的相机，但是电子变焦的相机基本都是消费类相机，其不具有工业相机防护等级高、易安装等优势，而且电子变焦的相机成本较高，因此并不适合更换动力电池的应用场景。

相应地，本领域需要一种新的基于定焦距相机的视觉定位换电方法来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的视觉定位方法存在的精度低的问题，本发明提供了一种基于定焦距相机的视觉定位换电方法，所述视觉定位换电方法包括：

定焦距相机获取含有基准点的实际图像；

基于所述基准点的标准图像和所述实际图像，确定待换电车辆的偏移类型；

基于所述偏移类型，计算所述待换电车辆需要调整的移动距离；

基于所述移动距离，调整所述待换电车辆的位置；

为所述待换电车辆更换动力电池；

其中，所述基准点设置于所述待换电车辆；所述标准图像是预先获得的；所述偏移类型包括水平偏移和高度偏移。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电方法的优选技术方案中，所述待换电车辆上的底盘上设置有两个所述基准点，每个所述基准点对应地配置有一个所述定焦距相机。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电方法的优选技术方案中，所述两个基准点相对于所述待换电车辆的长度方向的对称轴对称设置。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电方法的优选技术方案中，“基于所述基准点的标准图像和所述实际图像，确定所述待换电车辆的偏移类型”的步骤进一步包括：

基于所述标准图像和所述实际图像，确定每个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置的相对位置关系；

当两个所述基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上都位于对应的标准位置的同一侧时，确定所述待换电车辆的偏移类型为水平偏移；

否则，确定所述待换电车辆的偏移类型为高度偏移。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电方法的优选技术方案中，“基于所述偏移类型，计算所述待换电车辆需要调整的移动距离”的步骤进一步包括：

当所述偏移类型为水平偏移时，采用以下公式所示的方法计算所述移动距离：

其中，代表偏移类型为水平偏移时所述待换电车辆需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离；并且/或者

当所述偏移类型为高度偏移时，采用以下公式所示的方法计算所述移动距离：

其中，代表偏移类型为高度偏移时所述待换电车辆需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电方法的优选技术方案中，“基于所述移动距离，调整所述待换电车辆的位置”的步骤进一步包括：

基于所述移动距离，调整所述待换电车辆在所述宽度方向上的位置。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电方法的优选技术方案中，在“为所述待换电车辆更换动力电池”的步骤之前，所述视觉定位换电方法还包括：

抬升所述待换电车辆；

在抬升过程中，获取抬升高度和所述基准点的实际图像；

基于所述实际图像、所述标准图像以及所述抬升高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移；

在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，停止换电。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电方法的优选技术方案中，“基于所述实际图像、所述标准图像以及所述抬升高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移”的步骤进一步包括：

基于所述标准图像和所述实际图像，分别计算两个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上的实际距离；

分别计算两个所述实际距离与所述抬升高度的比值；

将两个所述比值进行比较；

当两个所述比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电方法的优选技术方案中，在“为所述待换电车辆更换动力电池”的步骤之后，所述视觉定位换电方法还包括：

使所述待换电车辆下降；

在下降过程中，获取下降高度和所述基准点的实际图像；

基于所述实际图像、所述标准图像和所述下降高度，判断所述定焦距相机的位置是否偏移；

在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，停止换电。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电方法的优选技术方案中，“基于所述实际图像、所述标准图像以及所述下降高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移”的步骤进一步包括：

基于所述标准图像和所述实际图像，分别计算两个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上的实际距离；

分别计算两个所述实际距离与所述下降高度的比值；

将两个所述比值进行比较；

当两个所述比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电方法的优选技术方案中，在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，所述视觉定位换电方法还包括：

发出报警信息。

本发明还提供了一种基于定焦距相机的视觉定位换电***，所述视觉定位换电***包括：

定焦距相机，所述定焦距相机用于获取含有基准点的实际图像；

分类模块，所述分类模块用于基于所述基准点的标准图像和所述实际图像，确定待换电车辆的偏移类型；

计算模块，所述计算模块用于基于所述偏移类型，计算所述待换电车辆需要调整的移动距离；

调整模块，所述调整模块用于基于所述移动距离，调整所述待换电车辆的位置；

执行模块，所述执行模块用于为所述待换电车辆更换动力电池；

其中，所述基准点设置于所述待换电车辆；所述标准图像是预先获得的；所述偏移类型包括水平偏移和高度偏移。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电***的优选技术方案中，所述待换电车辆上的底盘上设置有两个所述基准点，每个所述基准点对应地配置有一个所述定焦距相机。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电***的优选技术方案中，所述两个基准点相对于所述待换电车辆的长度方向的对称轴对称设置。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电***的优选技术方案中，所述分类模块通过下列方式来基于所述基准点的标准图像和所述实际图像，确定所述待换电车辆的偏移类型：

基于所述标准图像和所述实际图像，确定每个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置的相对位置关系；

当两个所述基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上都位于对应的标准位置的同一侧时，确定所述待换电车辆的偏移类型为水平偏移；

否则，确定所述待换电车辆的偏移类型为高度偏移。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电***的优选技术方案中，所述计算模块通过下列方式来基于所述偏移类型，计算所述待换电车辆需要调整的移动距离：

当所述偏移类型为水平偏移时，采用以下公式所示的方法计算所述移动距离：

其中，代表偏移类型为水平偏移时所述待换电车辆需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离；并且/或者

当所述偏移类型为高度偏移时，采用以下公式所示的方法计算所述移动距离：

其中，代表偏移类型为高度偏移时所述待换电车辆需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电***的优选技术方案中，所述调整模块通过下列方式来基于所述移动距离，调整所述待换电车辆的位置：

基于所述移动距离，调整所述待换电车辆在所述宽度方向上的位置。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电***的优选技术方案中，所述视觉定位换电***还包括：

抬升模块，所述抬升模块用于在所述执行模块为所述待换电车辆更换动力电池之前抬升所述待换电车辆；

采集模块，所述采集模块用于在抬升过程中，获取所述抬升模块的抬升高度；

所述定焦距相机还用于在抬升过程中，获取所述基准点的实际图像；

判断模块，所述判断模块用于基于所述实际图像、所述标准图像以及所述抬升高度，判断所述定焦距相机的位置是否偏移；

控制模块，所述控制模块用于在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，控制所述视觉定位换电***停止换电。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电***的优选技术方案中，所述判断模块通过下列方式来基于所述实际图像、所述标准图像以及所述抬升高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移：

基于所述标准图像和所述实际图像，分别计算两个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上的实际距离；

分别计算两个所述实际距离与所述抬升高度的比值；

将两个所述比值进行比较；

当两个所述比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电***的优选技术方案中，所述抬升模块还用于在所述执行模块为所述待换电车辆更换动力电池之后使所述待换电车辆下降；

所述采集模块还用于在下降过程中，获取所述抬升模块的下降高度；

所述定焦距相机还用于在下降过程中，获取所述基准点的实际图像；

所述判断模块还用于基于所述实际图像，判断所述定焦距相机的位置是否偏移；

所述控制模块还用于在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，控制所述视觉定位换电***停止换电。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电***的优选技术方案中，所述判断模块通过下列方式来基于所述实际图像、所述标准图像以及所述下降高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移：

基于所述标准图像和所述实际图像，分别计算两个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上的实际距离；

分别计算两个所述实际距离与所述下降高度的比值；

将两个所述比值进行比较；

当两个所述比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移。

在上述基于定焦距相机的视觉定位换电***的优选技术方案中，所述视觉定位换电***还包括：

报警模块，所述报警模块用于在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，发出报警信息。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，基于定焦距相机的视觉定位换电方法包括：定焦距相机获取含有基准点的实际图像；基于基准点的标准图像和实际图像，确定待换电车辆的偏移类型；基于偏移类型，计算待换电车辆需要调整的移动距离；基于移动距离，调整待换电车辆的位置；为待换电车辆更换动力电池；其中，基准点设置于待换电车辆；标准图像是预先获得的；偏移类型包括水平偏移和高度偏移。

通过上述控制方式，本发明能够在不增加成本的基础上，提高定位精度，提升换电效率和换电稳定性，解决了定焦距相机由于视野局限性造成的偏差过大的问题。具体而言，通过获取基准点的实际图像，然后基于实际图像和标准图像确定待换电车辆的偏移类型是水平偏移还是高度偏移，从而基于不同的偏移类型，计算需要调整的移动距离，然后基于该移动距离调整车辆的位置，本发明的视觉定位换电方法充分考虑了车辆底盘的高度变化对定位精度的影响，并且通过在偏移类型为高度偏移时有针对性地计算车辆需要调整的移动距离，能够大大减小定位偏差，提高车辆的定位精度，增加换电过程的稳定性。并且由于该控制方式的实现完全基于现有的元器件，不用对设备进行升级改造，因此还有效地控制了升级成本。

进一步地，通过在抬升车辆的过程中，基于实际图像、标准图像以及抬升高度判断定焦距相机是否出现位置上的偏移，本发明的视觉定位换电方法还能够有效判地校核视觉定位的结果，以及判断定焦距相机的状态是否正常，并且在相机出现物理位置偏移时能够及时报警，以快速通知工作人员进行检修，避免换电事故的发生。

方案1、一种基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，所述视觉定位换电方法包括：

定焦距相机获取含有基准点的实际图像；

基于所述基准点的标准图像和所述实际图像，确定待换电车辆的偏移类型；

基于所述偏移类型，计算所述待换电车辆需要调整的移动距离；

基于所述移动距离，调整所述待换电车辆的位置；

为所述待换电车辆更换动力电池；

其中，所述基准点设置于所述待换电车辆；所述标准图像是预先获得的；所述偏移类型包括水平偏移和高度偏移。

方案2、根据权利要求1所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，所述待换电车辆上的底盘上设置有两个所述基准点，每个所述基准点对应地配置有一个所述定焦距相机。

方案3、根据权利要求2所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，所述两个基准点相对于所述待换电车辆的长度方向的对称轴对称设置。

方案4、根据权利要求2或3所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，“基于所述基准点的标准图像和所述实际图像，确定所述待换电车辆的偏移类型”的步骤进一步包括：

基于所述标准图像和所述实际图像，确定每个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置的相对位置关系；

当两个所述基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上都位于对应的标准位置的同一侧时，确定所述待换电车辆的偏移类型为水平偏移；

否则，确定所述待换电车辆的偏移类型为高度偏移。

方案5、根据权利要求4所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，“基于所述偏移类型，计算所述待换电车辆需要调整的移动距离”的步骤进一步包括：

当所述偏移类型为水平偏移时，采用以下公式所示的方法计算所述移动距离：

其中，代表偏移类型为水平偏移时所述待换电车辆需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离；并且/或者

当所述偏移类型为高度偏移时，采用以下公式所示的方法计算所述移动距离：

其中，代表偏移类型为高度偏移时所述待换电车辆需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离。

方案6、根据权利要求5所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，“基于所述移动距离，调整所述待换电车辆的位置”的步骤进一步包括：

基于所述移动距离，调整所述待换电车辆在所述宽度方向上的位置。

方案7、根据权利要求2或3所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，在“为所述待换电车辆更换动力电池”的步骤之前，所述视觉定位换电方法还包括：

抬升所述待换电车辆；

在抬升过程中，获取抬升高度和所述基准点的实际图像；

基于所述实际图像、所述标准图像以及所述抬升高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移；

在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，停止换电。

方案8、根据权利要求7所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，“基于所述实际图像、所述标准图像以及所述抬升高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移”的步骤进一步包括：

基于所述标准图像和所述实际图像，分别计算两个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上的实际距离；

分别计算两个所述实际距离与所述抬升高度的比值；

将两个所述比值进行比较；

当两个所述比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移。

方案9、根据权利要求7所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，在“为所述待换电车辆更换动力电池”的步骤之后，所述视觉定位换电方法还包括：

使所述待换电车辆下降；

在下降过程中，获取下降高度和所述基准点的实际图像；

基于所述实际图像、所述标准图像和所述下降高度，判断所述定焦距相机的位置是否偏移；

在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，停止换电。

方案10、根据权利要求9所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，“基于所述实际图像、所述标准图像以及所述下降高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移”的步骤进一步包括：

基于所述标准图像和所述实际图像，分别计算两个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上的实际距离；

分别计算两个所述实际距离与所述下降高度的比值；

将两个所述比值进行比较；

当两个所述比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移。

方案11、根据权利要求7所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，所述视觉定位换电方法还包括：

发出报警信息。

方案12、一种基于定焦距相机的视觉定位换电***，其特征在于，所述视觉定位换电***包括：

定焦距相机，所述定焦距相机用于获取含有基准点的实际图像；

分类模块，所述分类模块用于基于所述基准点的标准图像和所述实际图像，确定待换电车辆的偏移类型；

计算模块，所述计算模块用于基于所述偏移类型，计算所述待换电车辆需要调整的移动距离；

调整模块，所述调整模块用于基于所述移动距离，调整所述待换电车辆的位置；

执行模块，所述执行模块用于为所述待换电车辆更换动力电池；

其中，所述基准点设置于所述待换电车辆；所述标准图像是预先获得的；所述偏移类型包括水平偏移和高度偏移。

方案13、根据权利要求12所述的基于定焦距相机的视觉定位换电***，其特征在于，所述待换电车辆上的底盘上设置有两个所述基准点，每个所述基准点对应地配置有一个所述定焦距相机。

方案14、根据权利要求13所述的基于定焦距相机的视觉定位换电***，其特征在于，所述两个基准点相对于所述待换电车辆的长度方向的对称轴对称设置。

方案15、根据权利要求13或14所述的基于定焦距相机的视觉定位换电***，其特征在于，所述分类模块通过下列方式来基于所述基准点的标准图像和所述实际图像，确定所述待换电车辆的偏移类型：

基于所述标准图像和所述实际图像，确定每个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置的相对位置关系；

当两个所述基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上都位于对应的标准位置的同一侧时，确定所述待换电车辆的偏移类型为水平偏移；

否则，确定所述待换电车辆的偏移类型为高度偏移。

方案16、根据权利要求15所述的基于定焦距相机的视觉定位换电***，其特征在于，所述计算模块通过下列方式来基于所述偏移类型，计算所述待换电车辆需要调整的移动距离：

当所述偏移类型为水平偏移时，采用以下公式所示的方法计算所述移动距离：

其中，代表偏移类型为水平偏移时所述待换电车辆需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离；并且/或者

当所述偏移类型为高度偏移时，采用以下公式所示的方法计算所述移动距离：

其中，代表偏移类型为高度偏移时所述待换电车辆需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离。

方案17、根据权利要求16所述的基于定焦距相机的视觉定位换电***，其特征在于，所述调整模块通过下列方式来基于所述移动距离，调整所述待换电车辆的位置：

基于所述移动距离，调整所述待换电车辆在所述宽度方向上的位置。

方案18、根据权利要求13或14所述的基于定焦距相机的视觉定位换电***，其特征在于，所述视觉定位换电***还包括：

抬升模块，所述抬升模块用于在所述执行模块为所述待换电车辆更换动力电池之前抬升所述待换电车辆；

采集模块，所述采集模块用于在抬升过程中，获取所述抬升模块的抬升高度；

所述定焦距相机还用于在抬升过程中，获取所述基准点的实际图像；

判断模块，所述判断模块用于基于所述实际图像、所述标准图像以及所述抬升高度，判断所述定焦距相机的位置是否偏移；

控制模块，所述控制模块用于在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，控制所述视觉定位换电***停止换电。

方案19、根据权利要求18所述的基于定焦距相机的视觉定位换电***，其特征在于，所述判断模块通过下列方式来基于所述实际图像、所述标准图像以及所述抬升高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移：

基于所述标准图像和所述实际图像，分别计算两个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上的实际距离；

分别计算两个所述实际距离与所述抬升高度的比值；

将两个所述比值进行比较；

当两个所述比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移。

方案20、根据权利要求18所述的基于定焦距相机的视觉定位换电***，其特征在于，

所述抬升模块还用于在所述执行模块为所述待换电车辆更换动力电池之后使所述待换电车辆下降；

所述采集模块还用于在下降过程中，获取所述抬升模块的下降高度；

所述定焦距相机还用于在下降过程中，获取所述基准点的实际图像；

所述判断模块还用于基于所述实际图像，判断所述定焦距相机的位置是否偏移；

所述控制模块还用于在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，控制所述视觉定位换电***停止换电。

方案21、根据权利要求20所述的基于定焦距相机的视觉定位换电***，其特征在于，所述判断模块通过下列方式来基于所述实际图像、所述标准图像以及所述下降高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移：

基于所述标准图像和所述实际图像，分别计算两个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上的实际距离；

分别计算两个所述实际距离与所述下降高度的比值；

将两个所述比值进行比较；

当两个所述比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移。

方案22、根据权利要求18所述的基于定焦距相机的视觉定位换电***，其特征在于，所述视觉定位换电***还包括：

报警模块，所述报警模块用于在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，发出报警信息。

附图说明

下面参照附图并结合电动汽车来描述本发明的基于定焦距相机的视觉定位换电方法及换电***。附图中：

图1为本发明的一种实施方式中基于定焦距相机的视觉定位换电方法的流程图；

图2为本发明的电动汽车的仰视图；

图3为本发明的定焦距相机的布置方式示意图；

图4为本发明的一种实施方式中基准点的标准位置示意图；

图5A为本发明的一种实施方式中电动汽车处于水平偏移时基准点的实际位置的示意图；

图5B为本发明的电动汽车的位置调整后基准点的实际位置示意图；

图6为本发明的一种实施方式中电动汽车处于高度偏移时基准点的实际位置示意图；

图7为本发明的另一种实施方式中电动汽车处于高度偏移时基准点的实际位置示意图；

图8为本发明的另一种实施方式中基于定焦距相机的视觉定位换电方法的流程图；

图9为本发明的再一种实施方式中基于定焦距相机的视觉定位换电方法的流程图。

附图标记列表

1、停车平台；21、第一工业相机；22、第二工业相机；3、电动汽车；31、第一基准点；32、第二基准点；4、动力电池。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然本发明是结合电动汽车进行描述的，但是这种应用场景并非一成不变，本领域技术人员可以对其进行调整，如本发明还可以应用于混合动力汽车等需要更换动力电池的车辆。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

首先参照图1至图3，对本发明的基于定焦距相机的视觉定位换电方法进行描述。其中，图1为本发明的一种实施方式中基于定焦距相机的视觉定位换电方法的流程图；图2为本发明的电动汽车3的仰视图；图3为本发明的定焦距相机的布置方式示意图。

如图1所示，为了解决现有的视觉定位方法存在的精度低的问题，本发明的基于定焦距相机的视觉定位换电方法主要包括如下步骤：

S101、定焦距相机获取含有基准点的实际图像；例如，参照图2，在一种可能的实施方式中，电动汽车3的底盘上设置有两个圆孔形状的基准点，分别为第一基准点31和第二基准点32，两个基准点相对于电动汽车3的长度方向的对称轴(即图2中的纵轴)对称设置于电动汽车3底盘上；参照图3，定焦距相机为定焦距工业相机(以下或简称工业相机或相机)，其具有成本低、易安装、防护等级高等优点。工业相机设置有两个，分别为第一工业相机21和第二工业相机22，两个工业相机相对于停车平台1的长度方向的对称轴(即图3中停车平台1的坐标系中的X轴)对称设置，从而每个工业相机能够通过拍照的方式获取与其对应的基准点的实际图像。

S102、基于基准点的标准图像和实际图像，确定电动汽车3的偏移类型；例如，通过比较基准点在实际图像中的位置与标准图像中的位置之间的相对位置关系，确定电动汽车3的偏移类型。其中，偏移类型包括水平偏移和高度偏移，水平偏移在本申请中指的是电动汽车3的偏移主要是水平方向上产生的偏移量，该情况下高度方向上的偏移量可以为零，也可以不为零，但是高度方向上产生的偏移量带来的影响远小于水平方向。类似地，高度偏移在本申请中指的是电动汽车3的偏移主要是高度方向上产生的偏移量，该情况下水平方向上的偏移量可以为零也可以不为零，但是水平方向上产生的偏移量带来的影响远小于高度方向。其中，标准图像可以为电动汽车3处于标准位置时，两个工业相机获取的基准点的图像，也可以为通过其他方式获取的基准点的图像，如通过计算机理论计算后合成出的基准点的图像等。其中，车辆在处于标准位置时，每个工业相机可以位于对应的基准点的正下方，也可以不位于其正下方，只要保证该相机拍摄到的图像中包括对应的基准点即可。其中，标准位置在本申请中指的是电动汽车3在理想定位状态下的换电位置，如标准位置可以为电动汽车3的长度方向的对称轴和宽度方向的对称轴分别与停车平台1坐标系中的X轴和Y轴重合、且第一工业相机21和第二工业相机22与车底盘之间的高度相等时的位置。当然，标准位置也可以为其他任意可能的换电位置，如只是电动汽车3的长度方向的对称轴与停车平台1坐标系中的Y轴重合的位置等。

S103、基于偏移类型，计算电动汽车3需要调整的移动距离；例如，在偏移类型确定后，通过计算该偏移类型下基准点的实际位置与标准位置之间的距离，获得电动汽车3在X轴方向和/或Y轴方向上需要调整的移动距离。

S104、基于移动距离，调整电动汽车3的位置；例如，在计算出电动汽车3在Y轴方向上需要调整的移动距离后，利用换电平台的对中机构(如对中推杆机构)推动电动汽车3的车轮移动的方式调整电动汽车3在Y轴方向上的位置。

S105、为电动汽车3更换动力电池4；例如，在调整好电动汽车3的位置后，证明定位已经完成，此时控制换电机器人为电动汽车3更换动力电池4。

通过上述控制方式，本发明能够在不增加成本的基础上，提高定位精度，提升换电效率和换电稳定性，解决了定焦距相机由于视野局限性造成的偏差过大的问题。具体而言，通过获取基准点的实际图像，然后基于实际图像和标准图像确定电动汽车3的偏移类型是水平偏移还是高度偏移，从而基于不同的偏移类型，计算需要调整的移动距离，然后基于该移动距离调整车辆的位置，本发明的视觉定位换电方法充分考虑了车辆底盘的高度变化对定位精度的影响，并且通过在偏移类型为高度偏移时有针对性地计算车辆需要调整的移动距离，能够大大减小定位偏差，提高车辆的定位精度，增加了换电过程的稳定性。并且由于该控制方式的实现完全基于现有的元器件，不用对设备进行升级改造，因此还有效地控制了升级成本。

需要说明的是，为保证测量结果准确，在测量之前，需要先对两个相机进行标定，并且由于两个工业相机设置在停车平台1上，两个相机之间的位置关系不变，因此可以基于两个工业相机与停车平台1的相对位置关系，建立相机与停车平台1之间的绝对坐标，以便于后续的移动距离的计算。如图3所示，已知两个相机之间的直线距离d，相机采用棋盘格标定的方法进行标定，将相机的坐标系和停车平台1的坐标系之间建立转换关系。其中停车平台1的坐标系中X轴方向对应电动汽车3的长度方向，Y轴方向对应电动汽车3的宽度方向。在建立好转换关系后，任何相机获取到的图像中的点均能够从相机坐标系中转换到停车平台1的坐标系中，从而得知其在该坐标系中的位置。

例如，参照图4，图4为本发明的一种实施方式中基准点的标准位置示意图；在车辆停于标准位置、也即车辆的长度方向的对称轴和宽度方向的对称轴分别与停车平台1的坐标系中的X轴和Y轴重合、且两个相机与车底盘之间的高度相等时，分别用棋盘格将两个相机与车底盘进行标定，可以得到该位置下的基准点的标准图像和比例尺。由此，相机每获取一张基准点的实际图像，便可将该基准点在相机坐标系中的坐标通过比例尺的放大，而得知该基准点在绝对坐标系下的实际位置和坐标，以及该基准点在X轴方向和Y轴方向上相对于标准位置的偏移距离，进而基于该偏移距离得到需要调整的移动距离。

下面参照图1至图7，并以电动汽车3在Y轴方向上的调整为例，对本发明的换电方法进行详细阐述。其中，图5A为本发明的一种实施方式中电动汽车3处于水平偏移时基准点的实际位置的示意图；图5B为本发明的电动汽车3的位置调整后基准点的实际位置示意图；图6为本发明的一种实施方式中电动汽车3处于高度偏移时基准点的实际位置示意图；图7为本发明的另一种实施方式中电动汽车3处于高度偏移时基准点的实际位置示意图。

如图4至图7所示，在一种可能的实施方式中，步骤S102可以进一步包括：基于标准图像和实际图像，确定每个基准点的标准位置与该基准点的实际位置的相对位置关系；当两个基准点的实际位置在Y轴方向上都位于对应的标准位置的同一侧时，确定电动汽车3的偏移类型为水平偏移；否则，确定电动汽车3的偏移类型为高度偏移。具体而言，在获取基准点的实际图像后，通过与标准图像中的基准点的坐标进行比对，可以知道在Y轴方向上两个基准点的实际位置与对应的标准位置之间的相对位置关系。如图4和图5A所示，A点和B点为两个基准点在换电站坐标系中的标准位置，A’点和B’点为两个基准点在换电站坐标系中的实际位置，由图5A可知，A’点和B’点在Y轴方向上分别位于A点和B点的左侧，此时确定电动汽车3的偏移类型为水平偏移，此种偏移类型主要由于电动汽车3在水平方向产生的偏移产生。参照图6和图7，两个基准点的实际位置A’点和B’点在Y轴方向上分别位于对应的标准位置A点和B点的外侧和内侧，这两种情况下确定电动汽车3的偏移类型为高度偏移，此种偏移类型主要由于电动汽车3的底盘高度发生变化而产生，其中图6对应的是电动汽车3的底盘降低时基准点外扩的情况，图7对应的是电动汽车3的底盘升高时基准点内缩的情况。

进一步参照图4至图7，在一种可能的实施方式中，步骤S103又可以进一步包括：

(i)当偏移类型为水平偏移时，采用以下公式所示的方法计算移动距离：

公式(1)中，代表偏移类型为水平偏移时电动汽车3需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在Y轴方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在Y轴方向上的实际距离。

举例而言，如图5A和图5B所示，在偏移类型为水平偏移时，通过分别计算A点与A’点的实际距离以及B点与B’点的实际距离并采用公式(1)求出需要调整的移动距离然后基于该移动距离调整电动汽车3在Y轴方向上的位置后，可以得到如图5B所示的坐标关系，此时A’点和B’点未完全与A点和B点重合，是由于电动汽车3的底盘在高度方向上也存在偏移，但是由于A点和B点在设置时相对于停车平台1坐标系的X轴对称，而A’点和B’点相对于A点和B点连线的中点对称，因此此时可以认为电动汽车3已经居中，即电动汽车3的长度方向的对称轴已经与X轴重合。

(ii)当偏移类型为高度偏移时，采用以下公式所示的方法计算移动距离：

公式(2)中，代表偏移类型为高度偏移时电动汽车3需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在Y轴方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在Y轴方向上的实际距离。

与(i)情况类似，在偏移类型为高度偏移时，通过分别计算A点与A’点的实际距离以及B点与B’点的实际距离并采用公式(2)求出需要调整的移动距离然后基于该移动距离调整电动汽车3在Y轴方向上的位置后，同样可以得到与图5B类似的坐标关系，此时也可以认为电动汽车3已经居中。

在计算出移动距离后，在一种可能的实施方式中，步骤S104又可以进一步包括：基于移动距离，调整电动汽车3在Y轴方向上的位置。例如，在计算出移动距离后，通过换电平台上设置的对中机构(如对中推杆)调节电动汽车3的车轮的方式，实现电动汽车3在Y轴方向上的位置调整。

这里需要说明的是，由于停车平台1上通常都设置有用于车辆在X轴方向定位的定位机构，如V型辊筒组等，因此X轴方向的定位精度通常足够，因此只需要对车辆在Y轴方向的偏移进行调整即可。当然，X轴方向上也可以不设置定位机构，在不设置定位机构时，电动汽车3在X轴方向上的调整方式与Y轴方向上的调整相似，如分别计算两个基准点的实际位置与标准位置沿X轴方向的距离，基于该距离分别调整两个基准点的位置等，在此不再赘述。

通过上述控制方式，本发明的基于定焦距相机的视觉定位换电方法能够在不增加成本的基础上，提高定位精度，提升换电效率和换电稳定性，解决了定焦距相机由于视野局限性造成的偏差过大的问题。具体而言，通过获取基准点的实际图像，然后基于实际图像和标准图像确定电动汽车3的偏移类型是水平偏移还是高度偏移，从而基于不同的偏移类型，计算需要调整的移动距离，然后基于该移动距离调整车辆的位置，本发明的视觉定位换电方法充分考虑了车辆底盘的高度变化对定位精度的影响，并且通过在偏移类型为高度偏移时有针对性地计算车辆需要调整的移动距离，能够大大减小定位偏差，提高车辆的定位精度，增加换电过程的稳定性。并且由于该控制方式的实现完全基于现有的元器件，不用对设备进行升级改造，因此还有效地控制了升级成本。基准点和工业相机采用对称设置的方式，还简化了运算过程，使得视觉定位方法简单可靠。

下面参照图8，对本发明的另一种实施方式进行描述。其中，图8为本发明的另一种实施方式中基于定焦距相机的视觉定位换电方法的流程图。

如图8所示，在一种可能的实施方式中，在步骤S105之前，基于定焦距相机的换电方法还包括：

S201、抬升电动汽车3；例如，换电平台上设置有抬升机构，抬升机构能够将定位好的电动汽车3抬升一定的高度，以方便换电机器人顺利进入电动汽车3底部进行换电。

S202、在抬升过程中，获取抬升高度和基准点的实际图像；如在抬升过程中，每抬升一定高度，获取一张包括基准点的实际图像，并记录该图像对应的抬升高度。

S203、基于实际图像、标准图像以及抬升高度，判断工业相机的位置是否出现偏移；例如，在获取实际图像和抬升高度后，基于实际图像、标准图像与抬升高度之间的特定关系，判断工业相机的位置是否出现偏移。

S204、在判断结果为工业相机的位置出现偏移时，停止换电并发出报警信息。例如，在判断出工业相机的位置出现偏移后，证明电动汽车3的定位实际上并不准确，因此需要停止换电动作，同时发出报警信息(如声光报警等)提示工作人员，以及时避免换电失败带来的问题。

其中，在一种可能的实施方式中，步骤203又可以进一步包括：

基于标准图像和实际图像，分别计算两个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在Y轴向上的实际距离；分别计算两个实际距离与抬升高度的比值；将两个比值进行比较；当两个比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为工业相机的位置出现偏移。具体而言，以图5B为例，假如图5B为抬升过程中获取的两个基准点的实际位置与标准位置之间的坐标关系，基于该坐标关系可以计算出A点与A’点之间的距离以及B点与B’点之间的距离，然后分别计算两个距离与抬升高度的比值。如前所述，在对中的情况下，A’点与B’点相对于X轴对称，因此在队中情况下计算出的两个比值应该是相等的，此处如果考虑到机械误差，则允许两个比值的差值在设定的阈值区间浮动。因此，如果两个比值相等或者二者之差处于一定阈值区间内时，则认为此时电动汽车3定位精度足够，并且两个工业相机也没有出现物理位置上的偏移，可继续进行换电；如果两个比值不相等或者二者之差未处于设定的阈值区间时，则认为电动汽车3的定位精度不足，并且此定位精度不足可能由于两个工业相机在物理位置上出现移动而导致，此事应该及时停止换电，并发出报警信息，以提示工作人员及时处理。

类似地，参照图9，图9为本发明的再一种实施方式中基于定焦距相机的视觉定位换电方法的流程图。在换电完成后，可以采用与上述抬升过程中相类似的校核方法对换电精度进行校核，其原理在此不再赘述。即在步骤S105之后，基于定焦距相机的视觉定位换电方法还包括：

S301、使电动汽车3下降；

S302、在下降过程中，获取下降高度和基准点的实际图像；

S303、基于实际图像、标准图像和下降高度，判断工业相机的位置是否偏移；

S304、在判断结果为工业相机的位置出现偏移时，停止换电并发出报警信息。

其中步骤S303进一步包括：

基于标准图像和实际图像，分别计算两个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在Y轴向上的实际距离；分别计算两个实际距离与下降高度的比值；将两个比值进行比较；当两个比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为工业相机的位置出现偏移。

通过在抬升车辆的过程中，基于实际图像、标准图像以及抬升高度判断工业相机是否出现位置上的偏移，本发明的视觉定位换电方法还能够有效判地校核视觉定位的结果，以及判断工业相机的状态是否正常，并且在相机出现物理位置偏移时能够及时报警，以快速通知工作人员进行检修，避免换电事故的发生。通过在下降过程中以相同的方式再次判断工业相机是否出现位置上的偏移，还能够对判断结果进行进一步校核，双重保证了换电过程的稳定性。基准点与工业相机采用对称设置的方式，还简化了校核过程的复杂程度，使得校核过程简单可靠。

需要说明的是，上述优选的实施方式仅仅用于阐述本发明的原理，并非旨在于限制本发明的保护范围。在不偏离本发明原理的前提下，本领域技术人员可以对上述设置方式进行调整，以便本发明能够适用于更加具体的应用场景。

例如，在一种可替换的实施方式中，移动距离的获取方式并非一成不变，在能够计算出移动距离的前提下，本领域技术人员可以采用任何计算方式计算；如先基于相机坐标系计算出记住点需要移动的距离值，再乘以相机坐标系和换电平台坐标系之间的比例尺从而得到在换电平台坐标系下电动汽车3需要调整的移动距离。

再如，在另一种可替换的实施方式中，基准点和工业相机的设置位置并非唯一，只要保证该工业相机能够采集到基准点的图像并计算出相应的移动距离即可。如，工业相机和基准点可以不对称设置，只要获取基准点和工业相机之间的相对位置关系，同样可以计算出移动距离。

再如，在另一种可替换的实施方式中，基于实际图像、标准图像以及抬升高度，判断工业相机的位置是否出现偏移的计算和比较方式也并非唯一，本领域技术人员可以对其进行调整。如在一种可能的实施方式中，可以提前对电动汽车3的不同底盘高度和抬升距离进行标定，获取在不同底盘高度进行抬升时，基准点的实际位置与标准位置之间的实际距离与抬升高度的二维对照表，从而在抬升过程中，通过将两个比值分别与对照表中的值进行比对，可以快速确认定位精度以及具体哪个相机出现物理位置偏差。

再如，在另一种可替换的实施方式中，在抬升和下降过程中，也可以没有校核步骤，或者在相机出现物理偏移的情况下，也可以不发出报警信息，而是通过移动终端(平板电脑、手机等)通知工作人员。上述调整并未偏离本发明的原理，因此理应落入本发明的保护范围。

下面结合图1至图7，对电动汽车3的一种可能的换电过程做简要说明。

在一种可能的实施方式中，电动汽车3停于换电平台后，通过换电平台上设置的V型辊筒组实现在X轴方向上的定位→两个工业相机分别拍照电动汽车3底盘上的一个基准点并生成含有两个基准点的实际图像→将实际图像与标准图像进行比较，获得电动汽车3的偏移类型→基于偏移类型，根据公式(1)或(2)计算在电动汽车3的Y轴方向上需要调整的移动距离→基于该移动距离，对中机构调整电动汽车3的位置→调整好后抬升机构抬升电动汽车3→在抬升过程中获取两个基准点的实际图像，并按照公式(3)或(4)，分别计算两个基准点的标准位置与实际位置在Y轴方向上的实际距离与抬升距离的比值→比较两个比值是否相等→在相等时，继续执行换电过程→换电完成后，抬升机构带动车辆下降，下降过程中获取两个基准点的实际图像，并按照公式(3)或(4)，分别计算两个基准点的标准位置与实际位置在Y轴方向上的实际距离与下降距离的比值→比较两个比值是否相等→在相等时，将车辆下降至换电平台→车辆驶出换电平台，换电完成。

实施例二

与上述视觉定位换电方法相对应地，本发明还提供了一种基于定焦距相机的视觉定位换电***，视觉定位换电***包括：

定焦距相机，定焦距相机用于获取含有基准点的实际图像，如上述方法中，基准点有两个，相对于电动汽车3的长度方向的对称轴对称设置于电动汽车3底盘上，定焦距相机为定焦距工业相机，其设置有两个，两个工业相机相对于停车平台1的坐标系对称设置，每个相机能够对应地采集一个基准点的实际图像，在电动汽车3停于换电平台时，每个工业相机位于对应的基准点的下方。

分类模块，分类模块用于基于基准点的标准图像和实际图像，确定电动汽车3的偏移类型；如分类模块可以是任何能够进行图像处理的设备，如上位机或者计算机等，上位机或计算机能够基于基准点的标准图像和实际图像对基准点的实际位置与标准位置之间的相对位置关系进行分析，最后得出电动汽车3的偏移类型。其中，标准图像是预先使用工业相机对处于标准位置的电动汽车3进行标定获得的，该标定过程在前述方法中已介绍，在此不再赘述。

计算模块，计算模块用于基于偏移类型，计算电动汽车3需要调整的移动距离，如计算模块同样可以是上位机或者计算机等，该上位机和计算机中存储有预先设置好的计算公式，在分类模块确定出偏移类型后，计算模块能够基于设置好的公式计算出电动汽车3需要调整的移动距离。

调整模块，调整模块用于基于移动距离，调整电动汽车3的位置，如调整模块为对中推杆机构，对中推杆机构能够基于计算出的移动距离，通过推动电动汽车3的车轮的方式调整电动汽车3在Y轴方向的位置。

执行模块，执行模块用于为电动汽车3更换动力电池4，如执行模块为自动导引型换电机器人或轨道导引型换电机器人，换电机器人能够在电动汽车3下方和电池仓之间往复移动，从而实现为电动汽车3更换动力电池4的动作。

其中，分类模块通过下列方式来基于基准点的标准图像和实际图像，确定电动汽车3的偏移类型：

基于标准图像和实际图像，确定每个基准点的标准位置与该基准点的实际位置的相对位置关系；

当两个基准点的实际位置在电动汽车3的宽度方向上都位于对应的标准位置的同一侧时，确定电动汽车3的偏移类型为水平偏移；

否则，确定电动汽车3的偏移类型为高度偏移。

其中，计算模块通过下列方式来基于偏移类型，计算电动汽车3需要调整的移动距离：

当偏移类型为水平偏移时，采用以下公式所示的方法计算移动距离：

公式(3)中，代表偏移类型为水平偏移时电动汽车3需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在宽度方向上的实际距离。

当偏移类型为高度偏移时，采用以下公式所示的方法计算移动距离：

公式(4)中，代表偏移类型为高度偏移时电动汽车3需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在宽度方向上的实际距离。

其中，调整模块通过下列方式来基于移动距离，调整电动汽车3的位置：

基于移动距离，调整电动汽车3在Y轴方向上的位置。

其中，视觉定位换电***还包括：

抬升模块，抬升模块用于在执行模块为电动汽车3更换动力电池4之前抬升电动汽车3，或在执行模块为电动汽车3更换动力电池4之后使电动汽车3下降，如抬升模块为设置于停车平台1周围的多个链条抬升机构，通过链条抬升机构将电动汽车3抬升置固定高度后，换电机器人得以进入电动汽车3下方实现更换动力电池4的动作；在换电完成时，通过链条抬升机构使电动汽车3下降至停车平台1，以便电动汽车3驶出。

采集模块，采集模块用于在抬升或下降过程中，获取抬升模块的抬升高度或下降高度；如采集模块为距离传感器或红外传感器，通过距离传感器或红外传感器采集抬升模块的抬升高度。

工业相机还用于在抬升或下降过程中，获取基准点的实际图像。

判断模块，判断模块用于基于实际图像、标准图像以及抬升/下降高度，判断工业相机的位置是否偏移，如判断模块可以与上述计算模块共用，也可以为单独设置的计算机或工控机等。

控制模块，控制模块用于在判断结果为工业相机的位置出现偏移时，控制视觉定位换电***停止换电。如控制模块分别与上述各模块有线连接或无线连接，用以控制上述各个模块执行相应的动作。控制模块物理上可以是专门用于执行本发明的方法的控制器，也可以是换电站的控制***中的一个功能模块或功能单元。

其中，判断模块通过下列方式来基于实际图像、标准图像以及抬升/下降高度，判断工业相机的位置是否偏移：

基于标准图像和实际图像，分别计算两个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在Y轴方向上的实际距离；

分别计算两个实际距离与电动汽车3的抬升距离或下降距离的比值；

将两个比值进行比较；

当两个比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为工业相机的位置出现偏移。

其中，视觉定位换电***还包括：

报警模块，报警模块用于在判断结果为工业相机的位置出现偏移时发出报警信息。如报警模块为声光报警元件，通过声光报警元件发出报警信息的方式提示用户或工作人员换电故障。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，所述视觉定位换电方法包括：

定焦距相机获取含有基准点的实际图像；

基于所述基准点的标准图像和所述实际图像，确定待换电车辆的偏移类型；

基于所述偏移类型，计算所述待换电车辆需要调整的移动距离；

基于所述移动距离，调整所述待换电车辆的位置；

为所述待换电车辆更换动力电池；

其中，所述基准点设置于所述待换电车辆；所述标准图像是预先获得的；所述偏移类型包括水平偏移和高度偏移。

2.根据权利要求1所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，所述待换电车辆上的底盘上设置有两个所述基准点，每个所述基准点对应地配置有一个所述定焦距相机。

3.根据权利要求2所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，所述两个基准点相对于所述待换电车辆的长度方向的对称轴对称设置。

4.根据权利要求2或3所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，“基于所述基准点的标准图像和所述实际图像，确定所述待换电车辆的偏移类型”的步骤进一步包括：

基于所述标准图像和所述实际图像，确定每个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置的相对位置关系；

当两个所述基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上都位于对应的标准位置的同一侧时，确定所述待换电车辆的偏移类型为水平偏移；

否则，确定所述待换电车辆的偏移类型为高度偏移。

5.根据权利要求4所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，“基于所述偏移类型，计算所述待换电车辆需要调整的移动距离”的步骤进一步包括：

当所述偏移类型为水平偏移时，采用以下公式所示的方法计算所述移动距离：

其中，代表偏移类型为水平偏移时所述待换电车辆需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离；并且/或者

当所述偏移类型为高度偏移时，采用以下公式所示的方法计算所述移动距离：

其中，代表偏移类型为高度偏移时所述待换电车辆需要调整的移动距离，代表一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离，代表另一个基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述宽度方向上的实际距离。

6.根据权利要求5所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，“基于所述移动距离，调整所述待换电车辆的位置”的步骤进一步包括：

基于所述移动距离，调整所述待换电车辆在所述宽度方向上的位置。

7.根据权利要求2或3所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，在“为所述待换电车辆更换动力电池”的步骤之前，所述视觉定位换电方法还包括：

抬升所述待换电车辆；

在抬升过程中，获取抬升高度和所述基准点的实际图像；

基于所述实际图像、所述标准图像以及所述抬升高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移；

在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，停止换电。

8.根据权利要求7所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，“基于所述实际图像、所述标准图像以及所述抬升高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移”的步骤进一步包括：

基于所述标准图像和所述实际图像，分别计算两个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上的实际距离；

分别计算两个所述实际距离与所述抬升高度的比值；

将两个所述比值进行比较；

当两个所述比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移。

9.根据权利要求7所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，在“为所述待换电车辆更换动力电池”的步骤之后，所述视觉定位换电方法还包括：

使所述待换电车辆下降；

在下降过程中，获取下降高度和所述基准点的实际图像；

基于所述实际图像、所述标准图像和所述下降高度，判断所述定焦距相机的位置是否偏移；

在判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移时，停止换电。

10.根据权利要求9所述的基于定焦距相机的视觉定位换电方法，其特征在于，“基于所述实际图像、所述标准图像以及所述下降高度，判断所述定焦距相机的位置是否出现偏移”的步骤进一步包括：

基于所述标准图像和所述实际图像，分别计算两个所述基准点的标准位置与该基准点的实际位置在所述待换电车辆的宽度方向上的实际距离；

分别计算两个所述实际距离与所述下降高度的比值；

将两个所述比值进行比较；

当两个所述比值不相等或二者之差未处于设定的阈值区间时，判断结果为所述定焦距相机的位置出现偏移。