一种基于计算机视觉的无人装载机标定装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于计算机视觉的无人装载机标定装置和方法，目的在于，使无人装载机进行自主操作，从而提高工作效率，装置所采用的技术方案为：包括设置在工作场地内的若干个荧光柱，若干个荧光柱构成工作场地的X和Y坐标，无人装载机上设置有能够获取无人装载机位置信息的摄像头，摄像头连接至无人装载机的控制系统；工作场地的卸料平台处设置有若干标杆，标杆上设置有激光发射器，无人装载机上设置有激光接收器，激光接收器连接至所述控制系统；无人装载机的前轴上设置有用于检测铲斗压力信息的压力应变片，压力应变片连接至所述控制系统，控制系统连接铲斗的支撑液压缸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工程机械领域，具体涉及一种基于计算机视觉的无人装载机标定装置和方法。
技术介绍
随着科技的发展，无人化机械由于综合成本低、效率高、风险小而逐渐受到了厂家和用户的追捧，而在工程机械领域，由于工程机械面对的工况非常的复杂，所以目前无人化的工程机械非常之少。所以根据装载机简单的、重复性的工况，需要无人装载机进行自动标定操作，使无人装载机不仅可以完全进行无人自主操作，无需进行人工的远程操控，而且可以在夜间工作，提高了其工作效率。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提出一种能够使无人装载机进行自主操作，提高工作效率的基于计算机视觉的无人装载机标定装置和方法。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于计算机视觉的无人装载机标定装置，包括设置在工作场地内的若干个荧光柱，若干个荧光柱构成工作场地的X和Y坐标，无人装载机上设置有能够获取无人装载机位置信息的摄像头，摄像头连接至无人装载机的控制系统；工作场地的卸料平台处设置有若干标杆，标杆上设置有激光发射器，无人装载机上设置有激光接收器，激光接收器连接至所述控制系统；无人装载机的前轴上设置有用于检测铲斗压力信息的压力应变片，压力应变片连接至所述控制系统，控制系统连接铲斗的支撑液压缸。所述若干个荧光柱包括第一红色柱、第二红色柱、第一绿色柱和第二绿色柱，四个色柱呈矩形分布，第一红色柱和第一绿色柱所在的直线为X坐标，第一红色柱和第二红色柱所在的
直线为Y坐标。所述无人装载机上水平设置有两个摄像头，两个摄像头连接有用于带动摄像头水平旋转的电机。所述两个摄像头的底座固定连接有竖直设置的液压缸。所述两个摄像头的底座固连有三个液压缸。所述两个摄像头内设置有陀螺仪，陀螺仪连接至控制系统。所述两个摄像头内设置有水平仪，水平仪连接至控制系统。所述两个摄像头的拍摄方向连线平行于第一红色柱和第二红色柱所在的直线。所述卸料平台的一侧设置有第一标杆，第一标杆上设置有第一激光发射器；另一侧设置有第二标杆，第二标杆上设置有第二激光发射器，所述无人装载机的车身两侧均设置有激光接收器。所述卸料平台上设置有用于检测卸料平台压力变化的压力传感器，压力传感器连接至控制系统。一种基于计算机视觉的无人装载机标定方法，包括通过荧光柱建立矩形的工作场地，通过无人装载机上的摄像头拍摄荧光柱，并将照片信息传送给控制系统，控制系统根据照片信息得到无人装载机在工作场地内的位置信息并控制无人装载机的行走方向；通过无人装载机上的激光接收器采集激光发射器发射的激光信号，并传送给控制系统，控制系统判断无人装载机距离卸料平台的位置信息后调整无人装载机的位置；通过压力应变片采集铲斗的压力信号，并传送给控制系统，控制系统判断铲斗的压力信号后通过支撑液压缸控制铲斗的动作。与现有技术相比，本专利技术的装置通过荧光柱建立矩形的工作场地，通过无人装载机上的摄像头拍摄荧光柱，并将照片信息传送给控制系统，控制系统根据照片信息得到无人装载机在工作场地内的位置信息并控制无人装载机的行走方向；通过无人装载机上的激光接收器采集激光
发射器发射的激光信号，并传送给控制系统，控制系统判断无人装载机距离卸料平台的位置信息后调整无人装载机的位置；通过压力应变片采集铲斗的压力信号，并传送给控制系统，控制系统判断铲斗的压力信号后通过支撑液压缸控制铲斗的动作，本专利技术装置使无人装载机不仅能够完全进行无人自主操作，无需进行人工的远程操控，而且能够在夜间工作，大大提高了其工作效率。进一步，通过两个红色柱和两个绿色柱建立二位坐标，通过摄像头拍摄不同颜色的荧光柱从而是控制系统容易判断无人装载机的位置，位置判断准确，提高了控制了精准度。更进一步，通过陀螺仪可以获取摄像头及无人装载机所处的方向位置，摄像头通过电机控制实现水平旋转，以保证在车辆行走时摄像头拍照时始终处于某一方向，，相机的底座由三个液压缸支撑，摄像头在车辆行驶过程中液压缸通过水平仪反馈信息动态调整，确保相机保持水平。无人装载机工作前标定之后，在工作时通过两边摄像头获取的照片信息迅速查找到无人装载机现在对应的位置，而陀螺仪能够确定无人装载机目前所处的方向位姿。摄像头在拍照的同时，摄像头的水平仪的测量信息也会作为照片的信任指标被记录并与照片信息储存在一起。进一步，在无人装载机向卸料平台靠近的过程中，两侧的激光接收器通过接收标杆上两排不同波段的激光发射器的信号来确定相对于卸料平台的位置和距离，以精确的调整自己的行走。当接收到激光信号的传感器均靠右，此时控制系统判定无人装载机位置偏左，当无人装载机上的接收到激光信号的传感器均靠左，此时控制系统可判定无人装载机位置偏右，又当只有左侧传感器接收到激光信号时，控制系统会根据激光信号的波段来辨识是第一激光发射器还是第二激光发射器发出的信号，如果是第一激光发射器发出的，那么确定无人装载机位置严重靠左，如果是第二激光发射器发出的信号，则确定无人装载机严重靠右。从而无人装载机能够评价自身位置是否准确从而做出调整，最后精准的停泊在卸料平台正中间的方向上，当控制系统测得无人装载机与平台的距离处于卸料距离范围内时，放下铲斗，物料倾泻在停靠在平台上的
运输车上。本专利技术方法通过荧光柱建立矩形的工作场地，通过无人装载机上的摄像头拍摄荧光柱，并将照片信息传送给控制系统，控制系统根据照片信息得到无人装载机在工作场地内的位置信息并控制无人装载机的行走方向；通过无人装载机上的激光接收器采集激光发射器发射的激光信号，并传送给控制系统，控制系统判断无人装载机距离卸料平台的位置信息后调整无人装载机的位置；通过压力应变片采集铲斗的压力信号，并传送给控制系统，控制系统判断铲斗的压力信号后通过支撑液压缸控制铲斗的动作，本专利技术方法使无人装载机不仅能够完全进行无人自主操作，无需进行人工的远程操控，而且能够在夜间工作，大大提高了其工作效率。附图说明图1为无人装载机的工作场地示意图；图2为无人装载机的示意图；图3为无人装载机的工作流程图；图4为无人装载机的行走模式图；图5为无人装载机边界中断子程序流程图；图6为无人装载机装料中断子程序流程图；图7为卸料平台的布置示意图；图8为无人装载机卸料中断子程序流程图；图9为无人装载机警告中断子程序流程图；其中，1-第一红色柱、2-第二红色柱、3-第一绿色柱、4-第二绿色柱、5-摄像头、6-电机、7-边界区域、8-压力应变片、9-支撑液压缸、10-卸料平台、11-激光接收器、12-第一标杆、13-第二标杆、14-第一激光发射器、15-第二激光发射器、16-液压缸。具体实施方式下面结合具体的实施例和说明书附图对本专利技术作进一步的解释说明。参见图1，本专利技术装置包括设置在工作场地内的若干个荧光柱，若干个荧光柱构成工作场地的X和Y坐标，若干个荧光柱包括第一红色柱1、第二红色柱2、第一绿色柱3和第二绿色柱4，四个色柱呈矩形分布，第一红色柱1和第一绿色柱3所在的直线为X坐标，第一红色柱1和第二红色柱2所在的直线为Y坐标。参见图2，无人装载机上设置有能够获取无人装载机位置信息的摄像头5，摄像头5连接至无人装载机的控制系统；工作场地的卸料平台10处设置有若干标杆，标杆上设置有激光发射器，无人装载机上设置有激光接收器11，激光接收器11连接至所述控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于计算机视觉的无人装载机标定装置，其特征在于，包括设置在工作场地内的若干个荧光柱，若干个荧光柱构成工作场地的X和Y坐标，无人装载机上设置有能够获取无人装载机位置信息的摄像头(5)，摄像头(5)连接至无人装载机的控制系统；工作场地的卸料平台(10)处设置有若干标杆，标杆上设置有激光发射器，无人装载机上设置有激光接收器(11)，激光接收器(11)连接至所述控制系统；无人装载机的前轴上设置有用于检测铲斗压力信息的压力应变片(8)，压力应变片(8)连接至所述控制系统，控制系统连接铲斗的支撑液压缸(9)。

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉的无人装载机标定装置，其特征在于，包括设置在工作场地内的若干个荧光柱，若干个荧光柱构成工作场地的X和Y坐标，无人装载机上设置有能够获取无人装载机位置信息的摄像头(5)，摄像头(5)连接至无人装载机的控制系统；工作场地的卸料平台(10)处设置有若干标杆，标杆上设置有激光发射器，无人装载机上设置有激光接收器(11)，激光接收器(11)连接至所述控制系统；无人装载机的前轴上设置有用于检测铲斗压力信息的压力应变片(8)，压力应变片(8)连接至所述控制系统，控制系统连接铲斗的支撑液压缸(9)。2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的无人装载机标定装置，其特征在于，所述若干个荧光柱包括第一红色柱(1)、第二红色柱(2)、第一绿色柱(3)和第二绿色柱(4)，四个色柱呈矩形分布，第一红色柱(1)和第一绿色柱(3)所在的直线为X坐标，第一红色柱(1)和第二红色柱(2)所在的直线为Y坐标。3.根据权利要求2所述的一种基于计算机视觉的无人装载机标定装置，其特征在于，所述无人装载机上水平设置有两个摄像头(5)，两个摄像头(5)连接有用于带动摄像头水平旋转的电机(6)。4.根据权利要求3所述的一种基于计算机视觉的无人装载机标定装置，其特征在于，所述两个摄像头(5)的底座固定连接有竖直设置的液压缸(16)。5.根据权利要求4所述的一种基于计算机视觉的无人装载机标定装置，其特征在于，所述两个摄像头(5)的底座固连有三个液压缸(16)。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭辉，吕水明，李嘉波，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61