一种料堆残垛层高计算方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种料堆残垛层高计算方法及系统，方法包括：获取取料机预扫描过程的雷达探测料堆的二维点云数据；根据取料机悬臂的回转角度，将二维点云数据转化为三维点云数据；对三维点云数据进行预处理，得到处理后的三维点云数据；对处理后的三维点云数据进行RANSAC算法平面识别提取处理，得到当前残垛点云的取料平台平面；计算取料平台平面中点云集合的Z轴坐标均值，并将Z轴坐标均值标记为取料平台高度值；判断取料平台平面的数量与残垛实际分层数量是否相等；不相等则重复获取取料平台平面，相等时则计算各个取料平台平面之间的高度差，即料堆残垛层高，可有效提高料堆残垛层高的计算精度，提升取料机的取料效率。提升取料机的取料效率。提升取料机的取料效率。

【技术实现步骤摘要】
一种料堆残垛层高计算方法及系统


[0001]本专利技术涉及计算机视觉检测及运算领域，特别是涉及一种料堆残垛层高计算方法及系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，新型检测技术不断融入传统工业设备，料场管理也逐渐要求信息化和精细化。目前已有个别港口散料堆场引入数字化堆场技术，其堆取料机通过料堆三维模型、卫星定位、雷达系统等实现无人化作业。主流的数字化堆场解决方案仍是通过激光雷达进行三维点云的模型重建，在取料过程中通过取料机姿态感知对取过的料堆点云模型进行删减。但是和堆场面积相比激光扫描范围很小，堆场扫描点云更新较慢，当料堆取料后或者有塌垛现象发生时，已有料场点云模型会出现误差。对取料机自动化运行影响很大，比如取料量达不到策略计算要求，甚至由于点云模型和实际料堆误差较大引起取料机碰撞残垛取料平台和取不到散料的现象。因此，在无人化堆场对料堆残垛二次取料前需要对目标料堆进行扫描，以此计算切削面层高、修正已有料场点云模型以及制定二次取料策略。
[0003]因此，目前亟需一种料堆残垛层高计算方法，以解决残垛取料前或者点云模型生成时存在的误差造成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种料堆残垛层高计算方法，其特征在于，所述方法包括：获取取料机预扫描过程的雷达探测料堆的二维点云数据；根据取料机悬臂的回转角度，将所述二维点云数据转化为三维点云数据；对所述三维点云数据进行预处理，得到处理后的三维点云数据；对所述处理后的三维点云数据进行RANSAC算法平面识别提取处理，得到当前残垛点云的取料平台平面；计算所述取料平台平面中点云集合的Z轴坐标均值，并将所述Z轴坐标均值标记为取料平台高度值；判断所述取料平台平面的数量与残垛实际分层数量是否相等；当所述取料平台平面的数量与所述残垛实际分层数量不相等时，则返回至“对所述处理后的三维点云数据进行RANSAC算法平面识别提取处理，得到当前残垛点云的取料平台平面”的步骤；当所述取料平台平面的数量与所述残垛实际分层数量相等时，则计算各个所述取料平台平面高度值之间的高度差，所述高度差为料堆残垛层高。2.如权利要求1所述的料堆残垛层高计算方法，其特征在于，所述获取取料机预扫描过程的雷达探测料堆的二维点云数据，具体包括：在所述预扫描过程中，当取料机悬臂的回转方向为逆时针旋转时，获取第一雷达探测的料堆切削面的二维点云数据；所述雷达包括第一雷达和第二雷达，所述第一雷达固定安装于所述取料机悬臂的右侧；当所述取料机悬臂的回转方向为顺时针旋转时，获取第二雷达探测的料堆切削面的二维点云数据；所述第二雷达固定安装于所述取料机悬臂的左侧；所述预扫描过程指对目标料堆进行取料前，根据已有点云模型指示所述取料机行进至指定位置，确定取料起始坐标点后，所述取料机的悬臂回转至预定位置。3.如权利要求1所述的料堆残垛层高计算方法，其特征在于，所述根据所述取料机悬臂的回转角度，将所述二维点云数据转化为三维点云数据，具体包括：建立雷达的二维直角坐标系xoy；其中，所述二维直角坐标系的原点(0,0)为所述雷达的中心，所述二维直角坐标系的第一坐标轴与雷达平面垂直，所述二维直角坐标系的第二坐标轴与所述第一坐标轴垂直，并与雷达扫描面、雷达平面均共面，所述雷达扫描面为所述取料机悬臂回转过程中，所述雷达沿着回转轨迹移动时扫描的平面；所述二维直角坐标系的第一坐标轴为x轴或者y轴，所述二维直角坐标系的第二坐标轴则对应为y轴或者x轴；确定所述二维点云数据(x,y)在所述二维直角坐标系中的二维坐标；根据所述取料机悬臂的回转方向，利用堆场平面的短边方向和长边方向构建三维直角坐标系XYZ；其中，所述三维直角坐标系的原点(0,0,0)为所述取料机悬臂开始回转时所述雷达的中心，所述三维直角坐标系的第一坐标轴为所述堆场长方形平面短边方向，所述三维直角坐标系的第二坐标轴为所述堆场平面长方形长边方向；所述三维直角坐标系的第一坐标轴为X轴或者Y轴，所述三维直角坐标系的第二坐标轴则对应为Y轴或者X轴，所述三维直角坐标系的Z轴为垂直于所述三维直角坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴的坐标轴；所述堆场平面为所述取料机进行取料操作且呈长方形的堆场所在的平面；根据所述取料机悬臂的回转角度Δ，确定所述二维点云数据(x,y)中每一个点在所述
三维直角坐标系上的坐标值(X,Y,Z)，得到所述三维点云数据。4.如权利要求3所述的料堆残垛层高计算方法，其特征在于，所述根据所述取料机悬臂的回转角度Δ，确定所述二维点云数据(x,y)中每一个点在所述三维直角坐标系上的坐标值(X,Y,Z)，得到所述三维点云数据，具体包括：计算每一个所述二维点云数据(x,y)在所述三维直角坐标系上的坐标值(X,Y,Z)：其中，x和y分别表示所述二维点云数据在所述二维直角坐标系的x轴和y轴的坐标值，X、Y和Z分别表示所述二维点云数据在所述三维直角坐标系的X轴、Y轴和Z轴的坐标值，Δ表示所述取料机悬臂的回转角度，从所述取料机的OPC_Client中直接读取获得。5.如权利要求1所述的料堆残垛层高计算方法，其特征在于，所述对所述三维点云数据进行预处理，得到处理后的三维点云数据，具体包括：筛选所述三维点云数据中处于限定坐标范围内的点，得到筛选后的三维点云数据；所述限定坐标范围为三维坐标值中第一坐标值处于第一限定范围内且第二坐标值处于第二限定范围内；剔除所述筛选后的三维点云数据中的伪影点，得到剔除后的三维点云数据；采用统计滤波器，过滤所述剔除后的三维点云数据中的异常点，得到所述处理后的三维点云数据。6.如权利要求1所述的料堆残垛层高计算方法，其特征在于，所述对所述处理后的三维点云数据进行RANSAC算法平面识别提取处理，得到当前残垛点云的取料平台平面，具体包括：对所述处理后的三维点云数据进行RANSAC平面拟合求解，将所述处理后的三维点云数据形成的三维点云集合记为PCD，并在三维点云集合PCD中随机抽取N组样本点，N等于所述三维点云集合PCD中点云数量的三分之一并取整后的整数，每组样本点包含三个采样点；根据每组所述样本点中的三个所述采样点，确定每组所述样本点所在的唯一平面，得到N个所述唯一平面；利用求解平面法向量的方法，对N个所述唯一平面的平面方程进行求解；具体包括：假设三维点云数据的求解平面方程为ax
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【专利技术属性】
技术研发人员：张钰，姜波，闫海龙，刘志明，王伟，申禹，沈阅，
申请(专利权)人：唐山曹妃甸煤炭港务有限公司河北燕大燕软信息系统有限公司，
类型：发明
国别省市：