基于散料三维特征分布的空间坐标寻位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于散料三维特征分布的抓取方法，包括如下步骤：建立质量特征分布及抓取效果关系模型；根据质量特征分布及抓取效果关系模型获取散料抓取时的抓取效果；筛选出所有达到抓取效果要求的抓取点；将达到抓取效果要求的抓取点中有面积重合的非优化抓取点从队列中删除，获取优化的抓取点；将优化的抓取点按方向进行路径规划，生成业务抓取点队列；根据业务抓取点队列完成散料抓取。本发明专利技术有效的给出每一位置的高效抓取点，发货效率上相较于人工规划抓取方法有大幅提升。相较于人工规划抓取方法有大幅提升。相较于人工规划抓取方法有大幅提升。

【技术实现步骤摘要】
基于散料三维特征分布的空间坐标寻位方法


[0001]本专利技术属于散料运输领域，具体涉及一种基于散料三维特征分布的抓取方法。

技术介绍

[0002]在铁精粉无人值守系统的抓取发料工作中，因发货时间窗口限制的原因，对抓取效率有较高要求。散料表面分布具有极不规则、分布连续的特征，且抓取过程中会动态变化。抓斗抓取点位的选择，关系到抓取的效果与效率。抓取点位选择不当，除存在安全风险外，抓取效率达不到要求，则无法适应发货业务需求。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于散料三维特征分布的抓取方法，以解决现有技术中存在的抓取效率低的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种基于散料三维特征分布的抓取方法，包括如下步骤：
[0006]建立质量特征分布及抓取效果关系模型；
[0007]根据质量特征分布及抓取效果关系模型获取散料抓取时的抓取效果；
[0008]筛选出所有达到抓取效果要求的抓取点；
[0009]将达到抓取效果要求的抓取点中有面积重合的非优化抓取点从队列中删除，获取优化的抓取点；
[0010]将优化的抓取点按方向进行路径规划，生成业务抓取点队列；
[0011]根据业务抓取点队列完成散料抓取。
[0012]进一步的，所述质量特征分布及抓取效果关系模型为：
[0013][0014]其中，AFF
pq
为整个抓取窗口的质量分布向心度；AFF
uv
为子窗口的质量分布向心度。
[0015]进一步的，所述子窗口的质量分布向心度计算方法如下：
[0016]AFF
uv
＝α*HS
z
*D
uv
ꢀꢀ
(2)
[0017]其中，
[0018][0019]其中，α值为中心区域范围：P
x
∈[l1,l2]为物料分布中心带；P
x
∈([1,l1]∪[l2,P])为设定[l1,l2]范围为中心带，在其内为正向参数；HS
z
为中心带的平均高度；D
uv
为特征值。
[0020]进一步的，所述优化的抓取点获取方法包括；对所有抓取效果好的窗口根据其重合程度及向心度，进一步选择相近区域中位置最优抓取点并保留在抓取点位置队列中，非最优点位从点位队列中删除。
[0021]进一步的，所述抓取点位保留条件如下：
[0022]假设有可抓取点位队列Pos
k
，对于任意两个相交的抓取窗口，假设其相交的面积S
K
小于抓取窗口S
zd
的r
s
，当点位Pos
K
其向心度在与其相交的抓取窗口面积超过S0的抓取窗口中向心度最高则被保留，其中，r
s
表示两个窗口之间的重合部分占抓取窗口的比例。
[0023]进一步的，所述抓取点位保留公式如下：
[0024][0025]其中，为任意一个找出符合条件的向心度窗口与其它与之相交的符合条件的窗口进行比较,只留下一个身心度最大的窗口。
[0026]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0027]本专利技术通过质量特征分布及抓取效果关系模型建立的基础上，结合分析散料的分布特征，提出三维特征分布的抓取点检测方法及路径规划，根据物料的分布情况进行检测、分析，规划整个发货区域的抓取点及路径，保证抓取的效果与发货的效率，有效的给出每一位置的高效抓取点，发货效率上相较于人工规划抓取方法有大幅提升。
附图说明
[0028]图1为散料三维采集及模型图。
[0029]图2为抓取窗口分布图及中心子窗口图，其中，图2(a)为抓取窗口分布图，图2(b)为中心子窗口图。
[0030]图3为散料三维分布与抓取效果关系示意图。
[0031]图4为散料三维采集装备安装示意图。
[0032]图5为铁精矿仓及铁精矿散料区域模型图，其中，图5(a)为梅山铁精矿仓三维模型原，图5(b)为铁精矿散料区域三维模型。
[0033]图6为梅山铁精矿仓部分抓取点寻找示意图。
[0034]图7为梅山铁精矿仓最优抓取点队列及路径规划图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0036]目前，散料无人值守机器人系统已开始应用，能代替人工进行全自动的发料。由于城市类型的矿山，受城市交通货时间要求，水陆联运的时间窗口较小，对散料发货的效率要求较高。而干散料的表面极不规则、动态变化快，抓取区域的抓取点的选择及整个区域的发货路径规划，直接决定了每一斗的抓取效果及装车的发货效率，关系到系统的可用性。提升系统的抓取点选择方法及路径规划，是发货业务的关键技术。三维图像的检测、生成及分割等技术已经应用于生产、安全预警等各个方面。如应用检测技术获得DEM三维模型，应用DEM三维特征检测与分割路面裂缝区域，或通过目标图像比对报警，或用于坡度误差、地形分析建图等应用。在采集三维散料表面基础上进行三维建模，提取三维特征及分布，建立三维特征分布与抓取效果的关系模型，并通过仿真实验，解决散料发货机器人的效率问题。
[0037]散料无人值守机器人系统发料工作中，抓取的效率是业务考核的关键。散料的分布连续且表面极不规则，动态变化大，是高效抓取工作的难题。根据梅山铁精矿粉仓库发料作业抓取效果的实际要求，从解决发料效果的目标出发，定义了抓取窗口、质量分布向心度等概念，在对现场三维数据网格化的基础上，建立了质量分布向心度的滑动窗口最优抓取点位检测方法，根据抓取效果要求检测符合要求的抓取窗口分布点位。以梅山当前铁精矿仓的实际环境进行实验采集，生成了铁精矿三维模型，并对全仓的三维特征分布通过滑动窗口寻位方法进行分析，得到了优化后的最终抓取点位队列，相较人工观测抓取，本方法得到结果更优，解决了散料无人值守机器人抓取业务抓取点位队列的关键问题，该方法已用于梅山矿业散料无人值守机器人系统发料工作中，取得良好效果。
[0038]一种基于散料三维特征分布的抓取方法，包括如下步骤
[0039]建立质量特征分布及抓取效果关系模型；
[0040]根据质量特征分布及抓取效果关系模型获取散料抓取时的抓取效果；
[0041]筛选出所有达到抓取效果要求的抓取点；
[0042]将达到抓取效果要求的抓取点中有面积重合的非优化抓取点从队列中删除，获取优化的抓取点；
[0043]将优化的抓取点按方向进行路径规划，生成业务抓取点队列；
[0044]根据业务抓取点队列完成散料抓取。
[0045]具体步骤如下：
[0046]一、定义散料业务场景
[0047]在散料码头、仓库中，散料的堆放通常为倾倒或抓斗抛放形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于散料三维特征分布的抓取方法，其特征在于，包括如下步骤：建立质量特征分布及抓取效果关系模型；根据质量特征分布及抓取效果关系模型获取散料抓取时的抓取效果；筛选出所有达到抓取效果要求的抓取点；将达到抓取效果要求的抓取点中有面积重合的非优化抓取点从队列中删除，获取优化的抓取点；将优化的抓取点按方向进行路径规划，生成业务抓取点队列；根据业务抓取点队列完成散料抓取。2.根据权利要求1所述的一种基于散料三维特征分布的抓取方法，其特征在于，所述质量特征分布及抓取效果关系模型为：其中，AFF
pq
为整个抓取窗口的质量分布向心度；AFF
uv
为子窗口的质量分布向心度。3.根据权利要求2所述的一种基于散料三维特征分布的抓取方法，其特征在于，所述子窗口的质量分布向心度计算方法如下：AFF
uv
＝α*HS
z
*D
uv
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，其中，α值为中心区域范围：P
x∈
[l1,l2]为物料分布中心带；P
x∈
([1,l1]∪[l2,P])为设定[l1,l2]范围为中心带，在其内...

【专利技术属性】
技术研发人员：于继明，张燕，刘国榜，王延红，陈淼，张明明，叶飏，成锦，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：