基于视觉传感器的识别定位定姿系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于视觉传感器的识别定位定姿系统，该系统包括切换模块，用于生成并发送第一切换指令或第二切换指令至第一视觉识别模块或第二视觉识别模块；第一视觉识别模块，用于在第一切换指令的触发下实时识别定位目标法兰的位姿；第二视觉识别模块，用于在第二切换指令的触发下实时识别定位目标法兰的位姿。本发明专利技术的用于装卸臂自动对接的视觉识别系统，采用两重定位的目标识别模式，根据距离信息切换不同的目标识别模块直至完成对接过程，能实现远距离、大范围、广视角的浮动目标法兰动态识别与定位。此外，每一重定位的原理并不相同，根据距离设置不同定位精度的模块，保证精度的同时避免了资源浪费。

【技术实现步骤摘要】
基于视觉传感器的识别定位定姿系统
本专利技术属于目标识别领域，特别涉及一种基于视觉传感器的识别定位定姿系统。
技术介绍
装卸臂(LoadingArm)是实现运输船和接收站之间流体介质输送的连接装置，是接收站的核心设备之一。当前，装卸臂与运输船的对接主要依靠人工操作来实现的，而装卸臂自身重量大、管道长而导致结构刚性欠佳，其采用的液压缸和钢丝绳驱动方式难以精准完成指定动作，更为重要的是运输船受海风、海浪等的影响，对接时也存在一定的浮动。这造成了人工对接难度很大，并且若操作不当易破坏密封面，甚至造成人员伤亡。因此，自动对接技术应运而生，而为装卸臂自动对接提供运输船法兰位姿信息的视觉识别系统就显得尤为重要。针对传统手动对接存在劳动强度大、自动化水平低等问题，结合装卸臂自动对接系统技术要求，综合分析船舶浮动情况、视觉可视范围、障碍物遮挡等工况，研究一种用于装卸臂自动对接的视觉识别系统，提供船舶集管法兰的精确位姿，以提高装卸臂自动对接成功率具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于视觉传感器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于视觉传感器的识别定位定姿系统，其特征在于，所述系统包括：/n切换模块，用于生成并发送第一切换指令或第二切换指令至第一视觉识别模块或第二视觉识别模块；/n第一视觉识别模块，用于在所述第一切换指令的触发下实时识别定位目标法兰的位姿；/n第二视觉识别模块，用于在所述第二切换指令的触发下实时识别定位目标法兰的位姿。/n

【技术特征摘要】
1.基于视觉传感器的识别定位定姿系统，其特征在于，所述系统包括：
切换模块，用于生成并发送第一切换指令或第二切换指令至第一视觉识别模块或第二视觉识别模块；
第一视觉识别模块，用于在所述第一切换指令的触发下实时识别定位目标法兰的位姿；
第二视觉识别模块，用于在所述第二切换指令的触发下实时识别定位目标法兰的位姿。


2.根据权利要求1所述的基于视觉传感器的识别定位定姿系统，其特征在于，所述视觉识别系统还包括：通讯模块，用于将目标法兰位姿信息传输至上位机。


3.根据权利要求1所述的基于视觉传感器的识别定位定姿系统，其特征在于，所述切换模块包括：
切换条件测量单元，用于实时测量装卸臂末端与目标法兰所在目标区域的距离；
指令生成单元，用于实时判别所述距离与预设阈值的关系，若所述距离大于预设阈值，则生成第一切换指令，否则生成第二切换指令；
指令发送单元，用于将所述第一切换指令、第二切换指令分别发送至第一视觉识别模块、第二视觉识别模块。


4.根据权利要求1所述的基于视觉传感器的识别定位定姿系统，其特征在于，所述第一视觉识别模块包括防爆壳(1-1)，以及设置在防爆壳(1-1)内的激光接收器(1-2)、第一驱动装置(1-3)、反射器(1-4)、第二驱动装置(1-5)、激光发射器(1-6)以及第一控制处理模块；所述防爆壳(1-1)上设有出光窗口，所述激光接收器(1-2)、反射器(1-4)的角度均可调，分别通过第一驱动装置(1-3)、第二驱动装置(1-5)控制；所述激光发射器(1-6)的出射激光经反射器(1-4)反射后通过所述出光窗口入射至目标区域，经目标区域内的物体反射后入射至所述激光接收器(1-2)；所述第一控制处理模块控制所述第二驱动装置(1-5)驱动反射器(1-4)按照预设轨迹运动，同时控制所述第一驱动装置(1-3)驱动激光接收器(1-2)运动以接收经物体反射的激光，对目标区域进行扫描及成像；所述第一控制处理模块采集通过激光扫描形成的目标区域3D点云图像，从中提取目标法兰并确定其位姿。


5.根据权利要求4所述的基于视觉传感器的识别定位定姿系统，其特征在于，所述激光发射器(1-6)采用点激光器。


6.根据权利要求4所述的基于视觉传感器的识别定位定姿系统，其特征在于，所述第一控制处理模块包括依次执行的：
第一数据采集单元，用于采集从激光发射器发射光到激光接收器接收光的各个周期，根据每个周期计算当前周期所扫描的目标区域某一位置点与第一视觉识别模块的距离，对目标区域进行三维成像，形成3D点云图像；
第一处理单元，用于利用Kd-Tree算法对所述3D点云图像的点云数据进行分割；
第二处理单元，用于利用法向滤波算法过滤3D点云数据；
第三处理单元，用于利用圆心拟合滤波算法过滤非圆状的3D点云数据；
第四处理单元，用于将过滤后的3D点云数据投影至空间任意平面，并利用Hough变换检测所有圆状物体；
第五处理单元，用于建立目标评分体系，识别目标法兰的所有离散点；所述目标评分体系模型为：



式中，ε为评分函数，f1(x)为ε的第一个启发函数，其输入为法兰内外径预测值及实测值，输出为内外径预测值及实测值间的拟合程度，a、k1为其对应的权值，通过经验公式或内外径样本训练求得；f2(y)为ε的第二个启发函数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一鸣，刘志成，张彬，周鑫华，胡旭杰，孟祥慈，孟凡皓，陈睿，马文强，邵彦山，杨宁，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32