一种装船机船舱舱口识别方法技术

本发明专利技术公开了一种装船机船舱舱口识别方法，解决现有技术不能正确识别船体和煤的问题。方法包括获取两台激光扫描仪点云，计算出坐标系间的转换矩阵，以激光扫描仪获取的每一条扫描线为基本单位进行滑窗检测提取出边界点，对边界点进行聚类选出最终边界点云集合，将最终边界点云集合转换到轨道坐标下，对最终边界点云集合拟合出轮廓线，计算船舱深度及船舱倾斜度。本发明专利技术采用点云数据的坐标数据对点云进行坐标转换、剔除和轮廓线提取，消除了因点云反射率强度相近而无法区分船体和煤的情况。利用滑窗检测法，提高了确定舱口边界点的精度。利用舱口识别处理结果，可计算船舱的深度、船舱的倾斜度，为装船过程控制软件提供实时监测数据。时监测数据。时监测数据。

【技术实现步骤摘要】
一种装船机船舱舱口识别方法


[0001]本专利技术涉及位置识别
，尤其是涉及一种装船机船舱舱口识别方法。

技术介绍

[0002]全球贸易一体化的发展促进了全球范围内对煤炭运输的需求。从大类商品来看，铁矿石、煤炭、粮食等散货的海运量上升呈快速增长的态势。伴随这一发展的是远洋散货运输船舶的不断更新，以及能够停靠和接卸这些大型船舶的超级大港使用的散货装卸船设备的更新。散货装卸自动化是必然的发展趋势。
[0003]目前，散货装船系统自动化程度较低，装船作业均采用人工操作方式，装船作业的范围以及装船机各个机构运动均由司机通过操作台控制。通常在装船作业时，需在船上设置一名观测人员，与司机通话交流，配合实现装船作业。
[0004]随着自动控制、测绘、检测技术的进步，国内已经开展装船机全自动控制的研究。实现装船机全自动控制，其中的一个关键技术是在溜筒初次进入船舱以及在移舱过程中对船舱的识别，包括船舱舱口识别、船舱宽度、深度、倾斜角度的测绘和分析。测绘和分析结果可用于装船机机构的作业过程控制，并避免溜筒与舱口、舱壁发生碰撞事故。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装船机船舱舱口识别方法，装船机包括沿轨道移动的大车、转动设置在大车上的悬臂，设置在悬臂前端的溜筒平台，在溜筒平台两侧分别安装有激光扫描仪，其特征在于：包括以下步骤：S1.开启工作，两台激光扫描仪各自获取点云；S2.根据激光扫描仪、轨道工况分别建立激光扫描仪极坐标系、激光扫描仪直角坐标系、轨道坐标系，计算坐标系之间转换矩阵；S3. 将点云数据进行预处理，根据转换矩阵将点云数据转换成激光扫描仪直角坐标系和轨道坐标系下的坐标；S4.以激光扫描仪获取的在激光扫描仪直角坐标系内的每一条扫描线为基本单位进行滑窗检测，提取出边界点；S41.设定滑窗长度为L个点，步长为S个点，点云数据每个点为P
ij
=(x，0，z)，(i<=n，j<=m)，n为具有n条扫描线，m为每条扫描线上具有m个点；S42.获取滑窗内的点，编号为W0、W1、
……
、W
L
‑1，设定比较间隔k；S43.进行竖直面判断，选取W
k
及之后选取p个点，W
k
、W
k+1
、
……
、W
k+p
，分别判断这些点与W0连线和X轴的角度是否都大于设定阈值α0，若是认为W0位于某个竖直面上；S44.若W0位于某个竖直面上，进行水平面判断，选取W
k+p+1
、
……
、W
L
‑1，分别判断这些点与W0连线和X轴的角度是否都小于设定阈值β0，若是认为W0位于某个水平面上，当W0既位于竖直面又位于水平面认为该点为舱口边界点，保存该点；S45.将滑窗前进一个步长S再进行步骤S42
‑
S44，直到滑窗滑动到一条扫描线尾部，获得一系列边界点云集合G
B
；S5.对边界点云集合G
B
根据高程进行聚类，筛选出最终边界点云集合；S6.将最终边界点云集合根据转换矩阵转换到轨道坐标系下；S7.采用Ransac算法对轨道坐标系下最终边界点云集合进行直线拟合，获取4条轮廓线L
Left
、L
Right
、L
Front
、L
Back
；S8.通过任意相交两条轮廓线的单位方向向量及长度，计算船舱深度和船舱倾斜度。2.根据权利要求1所述的一种装船机船舱舱口识别方法，其特征是步骤S43中竖直面判断具体过程为：选取W
k
及之后选取p个点，W
k
、W
k+1
、
……
、W
k+p
；其中W0=（x0，0，z0）、W
k
=（x
k
，0，z
k
）、W
k+1
=（x
k+1
，0，z
k+1
）、
……
、W
k+p
=（x
k+p
，0，z
k+p
）；将W0作为待定点，循环计算W0与W
k
、W
k+1
、
……
、W
k+p
连线和X轴的斜率tanα
t1
，t1=0，1
……
p，根据斜率分别计算出W0与W
k
、W
k+1
、
……
、W
k+p
连线和X轴的角度α
t1
，t1=0，1
……
p；判断α
t1
，t1=0，1
……
p是否都大于设定阈值α0，若是认为W0位于某个竖直面上。3.根据权利要求1所述的一种装船机船舱舱口识别方法，其特征是步骤S44中水平面判断具体过程为：选取剩余的点W
k+p+1
、
……
、W
L
‑1；其中W0=（x0，0，z0）、W
k+p+1
=（x
k+p+1
，0，z
k+p+1
）、
……
、W
L
‑1=（x
L
‑1，0，z
L
‑1）；将W0作为待定点，循环计算W0与W
k+p+1
、
……
、W
L
‑1的连线和X轴的斜率tanβ
t2
，t2=p+1，p+2
……
L
‑
1，根据斜率分别计算出W0与W
k+p+1
、
……
、W
L
‑1连线和X轴的角度β
t2
，t2=p+1，p+2
……
L
‑
1；
判断β
t2
，t2=p+1，p+2
……
L
‑
1是否都小于设定阈值β0，若是认为W0位于某个水平面上。4.根据权利要求1所述的一种装船机船舱舱口识别方法，其特征是步骤S2中具体过程包括：建立坐标系（1）轨道坐标系轨道位于码头上，以轨道一侧终点O为原点建立轨道坐标系；码头包括码头面，码头面为矩形位于轨道坐标系内；（2）激光扫描仪极坐标系激光扫描仪得到点云数据为极坐标系数据（d，α），d为离扫描中心的距离，α为激光束初始发射位置与当前发射激光束位置夹角；（3）激光扫描仪直角坐标系以扫描仪光点为原点，激光扫描仪旋转0
°
位置方向向量投影到水平面为x轴，z轴与重力方向相反，y轴方向由右手定则决定，xoy为水平面，建立激光扫描仪直角坐标系；计算转换矩阵1）激光扫描仪极坐标至激光扫描仪直角坐标系的转换公式PSC2
n
=（dcosα，0，
‑
dsinα，1）其中PSC2
n
...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏勇，李楠，王宇聪，江学文，叶君辉，金凌，赵志军，李小兰，
申请(专利权)人：杭州集益科技有限公司，
类型：发明
国别省市：