融合点云数据与机器视觉的精定位方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术提供了一种融合点云数据与机器视觉的精定位方法、系统及介质，包括：利用保障车上安装的24线激光雷达对保障车进行粗定位，并将保障车移动至战车的允许装填范围内；抓取装置利用16线激光雷达采用NDT算法检测移动目标的起始位置和终点位置以及起始位置和终点位置之间的障碍物；两个单线激光雷达判断16线激光雷达检测过程中产生的误差是否在预设范围内；两个单线激光校准抓取装置距离障碍物最近距离l3和l4，基于抓取装置距离障碍物最近距离l3和l4，装填系统上位机根据预设安全值判断此时是否安全；抓取装置上预设个工业相机捕捉靶标图像，通过对靶标图像进行阈值分割提取边缘特征，再进行靶标的识别并定位。再进行靶标的识别并定位。再进行靶标的识别并定位。

Precise positioning method, system and medium based on point cloud data and machine vision

【技术实现步骤摘要】
融合点云数据与机器视觉的精定位方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及应用方法领域，具体地，涉及融合点云数据与机器视觉的精定位方法、系统及介质，更为具体地，涉及融合两种定位方式的一种快速自动化的筒弹定位方法。

技术介绍

[0002]近年来，武器装备的自动化与高效化需求日益升高，也针对国际军工技术的发展，导弹装填速度的提高已成为各国军事实力发展的必然要求。传统的装填方式耗时，且安全性得不到保障，所以，为实现更加安全和便捷的操作，发展自动装填技术就显得越加重要和关键。
[0003]基于机器视觉的装填产品设备是产品智能化高效化的发展趋势，近年来各大学与研究机构针对基于机器视觉的自动装填的课题发表了诸多文章，足见对这一课题的重视，以及发展自动装填技术的必要性。而激光雷达，作为非常有效的距离测距与定位设备，广泛应用于许多装备的定位系统中。多线激光雷达在垂直方向上，将多线激光器定义为相同数量的通道，通道以某一规律分布于，垂直方向的角度范围，以一固定频率发射激光，水平方向上激光近似双曲线分布来采集点云数据。以扫描数据一点的形式记录三维坐标，点云数据可以对几何特征、颜色特征进行描述，输出信息包括激光测距值、回波反射率值、水平旋转角度值和时间戳，这些反馈给指控计算机的信息很大程度上完整的描述目标的特征。
[0004]点云数据侧重于描述目标距离与各个设备的相对位置，工业相机则侧重于识别特征，进而捕捉靶标。
[0005]专利文献CN111947647A(申请号：202010871685.2)公开了一种视觉与激光雷达融合的机器人精准定位方法，先通过相机获取作业点区域的第一图像，根据标记物分析第一图像是否满足预设要求；若满足预设要求，则根据第一图像分析机器人的中心在平行于墙面方向上向作业中心移动的第一距离；再通过激光雷达获取雷达中心到作业中心的第二距离，根据第二距离、雷达中心与机器人外壳边缘的第三距离以及预设安全距离分析机器人朝向作业中心移动的第四距离；根据预设范围对机器人的偏移量进行修正；同时机器人在修正过程中还通过自适应蒙特卡罗粒子滤波算法进行位置估计，提高了机器人定位的精度和效率。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种融合点云数据与机器视觉的精定位方法、系统及介质。
[0007]根据本专利技术提供的一种融合点云数据与机器视觉的精定位方法，包括：
[0008]步骤S1：利用保障车上安装的24线激光雷达对保障车进行粗定位，当保障车不在战车的允许装填范围内时，则将保障车移动至战车的允许装填范围内；
[0009]步骤S2：当保障车在战车的允许装填范围内时，抓取装置利用16线激光雷达采用NDT算法检测移动目标的起始位置和终点位置以及起始位置和终点位置之间的障碍物；
[0010]步骤S3：两个单线激光雷达判断16线激光雷达检测过程中产生的误差是否在预设范围内，当误差不在预设范围内时，则终止操作；
[0011]步骤S4：两个单线激光校准抓取装置距离障碍物最近距离l3和l4，基于抓取装置距离障碍物最近距离l3和l4，装填系统上位机根据预设安全值判断此时是否安全，当不安全时，则终止相应操作；
[0012]步骤S5：抓取装置上预设个工业相机捕捉靶标图像，通过对靶标图像进行阈值分割提取边缘特征，再进行靶标的识别并定位。
[0013]优选地，所述步骤S1包括：
[0014]步骤S1.1：利用保障车上安装的24线激光雷达扫描战车，获取战车的点云数据；
[0015]步骤S1.2：基于战车的点云数据利用NDT/ICP融合算法判断保障车与战车的相对位置，当保障车不在战车的允许填装范围内时，则将保障车进入预先设定的停车范围内。
[0016]优选地，还包括：反馈移动目标相对相机的位姿，上位机在转换至系统坐标系下作为初始值，抓取装置基于坐标系下的初始值进行相应操作。
[0017]根据本专利技术提供的一种融合点云数据与机器视觉的精定位系统，包括：
[0018]模块M1：利用保障车上安装的24线激光雷达对保障车进行粗定位，当保障车不在战车的允许装填范围内时，则将保障车移动至战车的允许装填范围内；
[0019]模块M2：当保障车在战车的允许装填范围内时，抓取装置利用16线激光雷达采用NDT算法检测移动目标的起始位置和终点位置以及起始位置和终点位置之间的障碍物；
[0020]模块M3：两个单线激光雷达判断16线激光雷达检测过程中产生的误差是否在预设范围内，当误差不在预设范围内时，则终止操作；
[0021]模块M4：两个单线激光校准抓取装置距离障碍物最近距离l3和l4，基于抓取装置距离障碍物最近距离l3和l4，装填系统上位机根据预设安全值判断此时是否安全，当不安全时，则终止相应操作；
[0022]模块M5：抓取装置上预设个工业相机捕捉靶标图像，通过对靶标图像进行阈值分割提取边缘特征，再进行靶标的识别并定位。
[0023]优选地，所述模块M1包括：
[0024]模块M1.1：利用保障车上安装的24线激光雷达扫描战车，获取战车的点云数据；
[0025]模块M1.2：基于战车的点云数据利用NDT/ICP融合算法判断保障车与战车的相对位置，当保障车不在战车的允许填装范围内时，则将保障车进入预先设定的停车范围内。
[0026]优选地，还包括：反馈移动目标相对相机的位姿，上位机在转换至系统坐标系下作为初始值，抓取装置基于坐标系下的初始值进行相应操作。
[0027]根据本专利技术提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的方法的步骤。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0029]1、操作简单安全可靠，能够正常发挥设备效能，并尽可能减少导致人的能力降低和错误增加的因素；
[0030]2、使操作人员在工作负荷、准确性、时间、心理及通信等方面的要求不超出其能力范围；
[0031]3、在时间、费用与性能的相互权衡中应尽量减少对人员及其训练的要求。
附图说明
[0032]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0033]图1为本专利技术方法流程图；
[0034]图2为融合点云算法流程图；
[0035]图3为24线激光车轮检测定位；
[0036]图4为24线激光雷达车身侧拟合姿态偏移；
[0037]图5为靶标定位1；
[0038]图6为靶标定位2；
[0039]图7为融合点云数据与机器视觉的精定位系统示意图；
[0040]图8为融合点云数据与机器视觉的精定位系统示意图；
[0041]图9为融合点云数据与机器视觉的精定位系统示意图。
具体实施方式
[0042]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合点云数据与机器视觉的精定位方法，其特征在于，包括：步骤S1：利用保障车上安装的24线激光雷达对保障车进行粗定位，当保障车不在战车的允许装填范围内时，则将保障车移动至战车的允许装填范围内；步骤S2：当保障车在战车的允许装填范围内时，抓取装置利用16线激光雷达采用NDT算法检测移动目标的起始位置和终点位置以及起始位置和终点位置之间的障碍物；步骤S3：两个单线激光雷达判断16线激光雷达检测过程中产生的误差是否在预设范围内，当误差不在预设范围内时，则终止操作；步骤S4：两个单线激光校准抓取装置距离障碍物最近距离l3和l4，基于抓取装置距离障碍物最近距离l3和l4，装填系统上位机根据预设安全值判断此时是否安全，当不安全时，则终止相应操作；步骤S5：抓取装置上预设个工业相机捕捉靶标图像，通过对靶标图像进行阈值分割提取边缘特征，再进行靶标的识别并定位。2.根据权利要求1所述的融合点云数据与机器视觉的精定位方法，其特征在于，所述步骤S1包括：步骤S1.1：利用保障车上安装的24线激光雷达扫描战车，获取战车的点云数据；步骤S1.2：基于战车的点云数据利用NDT/ICP融合算法判断保障车与战车的相对位置，当保障车不在战车的允许填装范围内时，则将保障车进入预先设定的停车范围内。3.根据权利要求1所述的融合点云数据与机器视觉的精定位方法，其特征在于，还包括：反馈移动目标相对相机的位姿，上位机在转换至系统坐标系下作为初始值，抓取装置基于坐标系下的初始值进行相应操作。4.一种融合点云数据与机器视觉的精定位系统，其特征在于，包括：模块M1：利用保...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙棪伊，丁立平，唐晓峰，干兴业，韩锐，汤日佳，张帅，
申请(专利权)人：上海机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：