基于多个单线2D激光雷达融合的双箱吊具抓箱对位方法技术

本发明专利技术公开一种基于多个单线2D激光雷达融合的双箱吊具抓箱对位方法，是通过在双箱吊具上安装九个单线2D激光雷达，在抓箱前，获取双箱吊具与集装箱在长边与短边的偏差、角度偏差以及两个20尺集装箱之间的距离等数据，然后根据偏差、角度偏差等数据，控制吊具旋转等动作，实现吊具的锁头与集装箱上的对应锁孔能对位，实现对双箱的自动抓箱。本发明专利技术可以准确的计算双箱吊具和即将被抓取的两个20尺集装箱相对位置，并控制机构动作从而完成双箱自动抓箱。箱。箱。

【技术实现步骤摘要】
基于多个单线2D激光雷达融合的双箱吊具抓箱对位方法


[0001]本专利技术涉及双箱吊具抓箱对位
，特别是涉及一种基于多个单线2D激光雷达融合的双箱吊具抓箱对位方法。

技术介绍

[0002]港口RMG(轨道吊)或者RTG(轮胎式集装箱门式起重机)自动化实施或者改造过程中，当完成了大车(龙门吊行走机构，控制龙门吊整体位置，一般沿着大小贝方向运动)、小车(司机室行走机构，控制司机室及其正下方吊具位置，一般沿着海陆侧方向运动)、起升的基础定位后，最终环节需要控制吊具与集装箱进行精确对位，使吊具上的锁头能够准确的插入集装箱的箱孔中从而完成抓箱操作。传统方式是通过人工来实现吊具和集装箱的精确对位的，不能实现自动化的定位控制，不能满足生产的需要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于多个单线2D激光雷达融合的双箱吊具抓箱对位方法，是一种可以准确的计算双箱吊具和即将被抓取的两个20尺集装箱相对位置，并控制机构动作从而完成双箱自动抓箱方法。
[0004]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0005]一种基于多个单线2D激光雷达融合的双箱吊具抓箱对位方法，包括：
[0006]将双箱吊具和要抓的集装箱对正，确保双箱吊具的八个锁头能放入两个集装箱的八个角上的箱孔中；
[0007]将双箱吊具上升到离集装箱一定高度位置,记录九个单线2D激光雷达扫描仪到集装箱边缘的点的XY平面坐标系下的坐标并将坐标为标准点；
[0008]九个单线2D激光雷达扫描仪分别用于测量两个要抓取的20尺集装箱在大车方向的间距、两个要抓取的20尺集装箱在小车方向的偏差和角度偏差，双箱吊具与要抓取的集装箱在大车方向的偏差；
[0009]根据所述标准点，选择确定每个单线2D激光雷达扫描仪在各自坐标系下对应的搜索区域；
[0010]抓箱前，将各个扫描仪在搜索区域内的扫描点聚合和过滤，根据位置关系得到每个单线2D激光雷达扫描仪扫描到集装箱的边缘在各自雷达坐标系下的实时坐标，并计算X方向上每个实时坐标与对应的标准点间的相对偏差；
[0011]根据所述相对偏差判断出双箱吊具和集装箱的位置存在角度偏差时，计算出双箱吊具和要抓取的集装箱的角度偏差，根据所述角度偏差，控制机构旋转消除双向吊具和要抓取的集装箱间的角度偏差；
[0012]消除角度偏差后，再扫描得到集装箱的两短边与标准点在X方向的偏差，计算小车方向的偏差与大车方向的偏差，通过吊具机构控制双箱吊具按照小车方向的偏差与大车方向的偏差移动，使双箱吊具和要抓取的集装箱在角度方向和小车方向对齐；
[0013]测量双箱吊具下的两个集装箱的当前距离并与标准距离相减，得到吊具中锁需要调节的距离，并根据需要调节的距离对吊具中锁的距离调节；
[0014]验证中锁在小车方向上是否和双箱吊具下方被抓的两个集装箱之间的偏差是否在允许的范围内，如在则抓箱，否则转手工或单箱操作。
[0015]其中，所述九个单线2D激光雷达扫描仪中的1号扫描仪、4号扫描仪对称安装于双箱吊具的相对布置一个短边的内侧，2号扫描仪、3号扫描仪对称安装于双箱吊具的相对布置另一个短边的内侧，每个短边上所布置两个扫描仪是以长度方向的连接板的轴线对称且以双箱吊具沿宽度方向的对称线对称，5号扫描仪、6号扫描仪布置在短边的外侧居中位置，7号扫描仪、8号扫描仪中心对称且分别布置于1号扫描仪与2号扫描仪之间近双箱吊具沿宽度方向的对称线的两侧，且分别位于双箱吊具长宽度方向的对称线的外侧，9号扫描仪与7号扫描仪位于双箱吊具长宽度方向的同一侧且分别位于双箱吊具沿宽度方向的对称线的两侧。
[0016]其中，根据7号扫描仪、8号扫描仪采集的数据与标准点对应的数据，计算双箱吊具右边与集装箱的位置偏差，验证中锁在小车方向上是否和吊具下方将被抓的两个集装箱之间的偏差是否在允许的范围内。
[0017]其中，根据9号扫描仪计算测量双箱吊具下的两个集装箱的当前距离，得到吊具中锁需要调节的距离，并根据需要调节的距离对吊具中锁的距离调节。
[0018]其中，根据5号扫描仪、6号扫描测量大车方向的偏差，吊具消除角度偏差后大车方向的偏差为Diffb＝(D5
’
+D6
’
)/2，D5
’
、D6
’
为控制机构旋转，消除双箱吊具和要抓取的集装箱的角度偏差后，5号扫描仪、6号扫描测量扫描到的双向吊具及要抓取的集装箱与标准点的偏差。
[0019]其中，根据1号扫描仪、2号扫描仪、3号扫描仪、4号扫描仪测量小车方向的偏差及角度偏差，通过Sinβ＝(Ds
‑
Db)*2/L计算出双箱吊具和要抓取的集装箱的角度偏差β，L为1号扫描仪和2号扫描仪的安装距离，即沿双箱吊具长度方向的距离，Ds＝(D1+D4)/2为双箱吊具的左边与集装箱左侧短边在吊具消除角度偏差前的位置偏差，Db＝(D2+D3)/2为双箱吊具的右边与集装箱右侧短边在吊具消除角度偏差前的位置偏差。
[0020]其中，所述双箱吊具消除角度偏后的小车偏差为Diffs＝(Ds
’
+Db
’
)/2，其中Ds
’
＝(D1
’
+D4
’
)/2，Db
’
＝(D2
’
+D3
’
)/2；D1
’
、D2
’
、D3
’
、D4
’
为控制机构旋转，消除双箱吊具和要抓取的集装箱的角度偏差后，1号扫描仪、2号扫描仪，3号扫描仪，4号扫描仪各自测量扫描到的双向吊具及要抓取的集装箱与标准点的偏差。
[0021]本专利技术能准确的计算双箱吊具和即将被抓取的两个20尺集装箱相对位置，并控制机构动作，从而完成双箱的自动抓箱。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的多个单线2D激光雷达(扫描仪)融合的双箱吊具抓箱对位方法的流程图。
[0023]图2是本专利技术的双箱吊具上扫描仪的安装位置示意图。
[0024]图3是本专利技术的双箱吊具上的扫描仪进行扫描测量对应数据的示意图。
[0025]图4是是本专利技术的双箱吊具上的扫描仪进行扫描测量对应数据的另一示意图。
具体实施方式
[0026]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]如图1所示，本专利技术实施例的基于多个单线2D激光雷达(扫描仪)融合的双箱吊具抓箱对位方法，是通过在双箱吊具上安装九个单线2D激光雷达，在抓箱前，获取双箱吊具与集装箱在长边、短边、角度偏差以及两个20尺集装箱之间的距离等数据，然后根据偏差，角度偏差等数据，控制吊具旋转等动作，实现吊具的锁头与集装箱上的对应锁孔能对位，实现对双箱的自动抓箱。
[0028]示例性的，为实现吊具与集装箱的对位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多个单线2D激光雷达融合的双箱吊具抓箱对位方法，其特征在于，包括：将双箱吊具和要抓的集装箱对正，确保双箱吊具的八个锁头能放入两个集装箱的八个角上的箱孔中；将双箱吊具上升到离集装箱一定高度位置,记录九个单线2D激光雷达扫描仪到集装箱边缘的点的XY平面坐标系下的坐标并将坐标为标准点；九个单线2D激光雷达扫描仪分别用于测量两个要抓取的20尺集装箱在大车方向的间距、两个要抓取的20尺集装箱在小车方向的偏差和角度偏差，双箱吊具与要抓取的集装箱在大车方向的偏差；根据所述标准点，选择确定每个单线2D激光雷达扫描仪在各自坐标系下对应的搜索区域；抓箱前，将各个扫描仪在搜索区域内的扫描点聚合和过滤，根据位置关系得到每个单线2D激光雷达扫描仪扫描到集装箱的边缘在各自雷达坐标系下的实时坐标，计算X方向上每个实时坐标与对应的标准点间的相对偏差；根据所述相对偏差判断出双箱吊具和集装箱的位置存在角度偏差时，计算出双箱吊具和要抓取的集装箱的角度偏差，根据所述角度偏差，控制机构旋转消除双向吊具和要抓取的集装箱间的角度偏差；消除角度偏差后，再扫描得到集装箱的两短边与标准点在X方向的偏差，计算小车方向的偏差与大车方向的偏差，通过吊具机构控制双箱吊具按照小车方向的偏差与大车方向的偏差移动，使双箱吊具和要抓取的集装箱在角度方向和小车方向对齐；测量双箱吊具下的两个集装箱的当前距离并与标准距离相减，得到吊具中锁需要调节的距离，并根据需要调节的距离对吊具中锁的距离调节；验证中锁在小车方向上是否和双箱吊具下方被抓的两个集装箱之间的偏差是否在允许的范围内，如在则抓箱，否则转手工或单箱操作。2.根据权利要求1所述基于多个单线2D激光雷达融合的双箱吊具抓箱对位方法，其特征在于，所述九个单线2D激光雷达扫描仪中的1号扫描仪、4号扫描仪对称安装于双箱吊具的相对布置一个短边的内侧，2号扫描仪、3号扫描仪对称安装于双箱吊具的相对布置另一个短边的内侧，每个短边上所布置两个扫描仪是以长度方向的连接板的轴线对称且以双箱吊具沿宽度方向的对称线对称，5号扫描仪、6号扫描仪布置在短边的外侧居中位置，7号扫描仪、8号扫描仪中心对称且分别布置于1号扫描仪与2号扫描仪之间近双箱吊具沿宽度方向的对称线的两侧，且分别位于双箱吊具长宽度方向的对称线的外侧，9号扫描仪与7号扫描仪位于双箱吊具长宽度方向的同一侧且分别位于双箱吊具沿宽度方向的对称线的两侧。3.根据权利要求2所述基于多个单线2D激光雷达融合的双箱吊具抓箱对位方法，其特征在于，根据7号扫描仪、8号扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：方胜，陈东辉，孙立，王勇，付佳，梅建奎，王晓磊，
申请(专利权)人：天津港联盟国际集装箱码头有限公司，
类型：发明
国别省市：