煤场巡检机器人和煤场巡检机器人的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种煤场巡检机器人和煤场巡检机器人的控制方法，煤场巡检机器人包括：壳体；三维激光雷达，其设置在壳体内，三维激光雷达上形成有第一通信接口；红外热像模组，其设置在壳体内，红外热像模组上形成有第二通信接口；主控板，其设置在壳体内，主控板上形成有第三通信接口、第四通信接口和第三通信接口，第三通信接口与第一通信接口相连，第四通信接口与第二通信接口相连，第三通信接口适于与上位机相连。本发明专利技术的煤场巡检机器人既不会造成线缆、载重云台、施工等多方面的重复投资，又允许了操作者在软件上同时对位置信息和温度信息进行监测，操作更加方便。本发明专利技术的煤场巡检机器人结构简单，制造容易，便于实施推广应用。便于实施推广应用。便于实施推广应用。

【技术实现步骤摘要】
煤场巡检机器人和煤场巡检机器人的控制方法


[0001]本专利技术涉及巡检设备
，具体涉及一种煤场巡检机器人和煤场巡检机器人的控制方法。

技术介绍

[0002]传统煤场管理模式粗放，经营效率低下，人力资源冗余严重，不能有效控制发电成本，主要生产要素成本高，经济效益低，缺乏燃料系统管理理念。因此，对煤场存煤的精细、准确性盘点是电力产业经济发展的趋势和必然选择。
[0003]现有技术中的煤场一般通过安装三维激光雷达和红外热像模组来进行盘煤。三维激光雷达安装在煤场顶棚检修栈道上，配套旋转云台使用。在盘点过程中获取大量的点云数据。通过以太网接口将这些数据传输到数据库服务器进行存储、缩减和滤波处理。然后，通过建立料场统一的三维空间坐标系，实现多扫描仪数据的坐标纠正和拼接匹配。最后构建料场存煤的三维空间模型，对煤场的三维模型和盘存数据进行自动更新。
[0004]红外热像模组也配套旋转云台使用，红外热像模组是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度，它存储的温度数据都是没有空间坐标位置的。由于三维激光雷达采集的点云数据和红外热像模组采集的温度数据，在数据属性、解析和建模方面存在较大技术差距，目前的煤场内一般单独设置红外热像模组和三维激光雷达，除了会造成线缆、载重云台、施工等多方面的重复投资外，对于用户使用来说，也要针对两个系统进行监控操作，造成不便。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的煤场巡检设备成本高昂，且监控操作不便的缺陷，从而提供一种成本较低且操作方便的煤场巡检机器人和煤场巡检机器人的控制方法。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术第一方面提供了一种煤场巡检机器人，包括：壳体；三维激光雷达，其设置在壳体内，三维激光雷达上形成有第一通信接口；红外热像模组，其设置在壳体内，红外热像模组上形成有第二通信接口；主控板，其设置在壳体内，主控板上形成有第三通信接口、第四通信接口和第三通信接口，第三通信接口与第一通信接口相连，第四通信接口与第二通信接口相连，第三通信接口适于与上位机相连。
[0007]进一步地，煤场巡检机器人还包括设置在煤场的棚顶上的载重云台，载重云台与壳体相连。
[0008]进一步地，煤场巡检机器人还包括线槽，其设置在壳体内并位于红外热像模组和三维激光雷达的同一侧。
[0009]进一步地，壳体包括罩体和设置在罩体的底部的底座，三维激光雷达和红外热像模组均设置在罩体内。
[0010]进一步地，罩体的两个相对的侧壁上形成有安装豁口，三维激光雷达嵌入在安装
豁口中；和/或，
[0011]罩体的前壁上形成有避让口，红外热像模组的镜头穿过避让口，红外热像模组位于三维激光雷达的上方。
[0012]本专利技术第二方面涉及了一种煤场巡检机器人的控制方法，其中，煤场巡检机器人包括：壳体；三维激光雷达，其设置在壳体内，三维激光雷达上形成有第一通信接口；红外热像模组，其设置在壳体内，红外热像模组上形成有第二通信接口；主控板，其设置在壳体内，主控板上形成有第三通信接口、第四通信接口和第三通信接口，第三通信接口与第一通信接口相连，第四通信接口与第二通信接口相连，第三通信接口适于与上位机相连；
[0013]控制方法包括：
[0014]获取三维激光雷达采集的点云数据和红外热像模组采集的热像图；
[0015]计算单帧热像图投射点的坐标区域范围；
[0016]计算点云数据投射点坐标；
[0017]通过热像图确定点云数据在煤堆实际点坐标；
[0018]热像图分割区域计算平均温度值以获取煤堆表面点云温度。
[0019]进一步地，煤场巡检机器人还包括设置在煤场的棚顶上的载重云台，载重云台与壳体相连；
[0020]计算单帧热像图投射点的坐标区域范围，主要包括：通过红外热像模组在载重云台的带动下扫描的单帧热像图的坐标区域范围，所处的坐标系和三维激光雷达所处的坐标系是同一个，计算a,b,c,d四个点的x,y坐标值，从而确定单帧热像图的区域范围；
[0021]y＝L*tan(α)；
[0022]y
’
＝L*tan(α
‑
β/2)；
[0023]L1＝L/cos(α)；
[0024]x＝L1*tan(γ/2)；
[0025]a(x1,y1)＝a((s
‑
x),(2y
‑
y'))；
[0026]b(x2,y2)＝b((s+x),(2y
‑
y'))；
[0027]c(x3,y3)＝c((s+x),(y
‑
y'))；
[0028]d(x4,y4)＝d((s
‑
x),(y
‑
y'))；
[0029]其中s表示载重云台在轨道上行进的距离；α为云台角度，表示控制红外热像模组旋转的云台角度；γ为水平视场角，表示红外热像模组在水平方向上的视场角度，β为垂直视场角，表示红外热像模组在垂直方向上的视场角度范围；L表示红外热像模组距离扫描的煤堆表面的高度，L1表示红外热像模组到扫描煤堆区域中心点的物理距离。
[0030]进一步地，计算点云数据投射点坐标，包括：
[0031]在点云P坐标值(x,y,z)确定的情况下，通过等比计算公式计算如下，可以得到P
’
的y坐标，P
’
的坐标x'值和P的坐标x值相等，最终确定P'的x',y',z'坐标。
[0032]进一步地，通过热像图确定点云数据在煤堆实际点坐标包括：建立红外热像模组在煤堆表面的扫描区域范围与三维激光雷达在煤堆表面的扫描区域的一一对应关系，过程如下：
[0033]P1点同P',即为点云数据投射到地面的点，同理可以计算出P2,P3,P4点的坐标；Q1,Q2,Q3,Q4表示热像仪扫描煤堆的图像矩形区域A3的四个顶点投射到地面的对应点；在
P1,P2,P3,P4四个点坐标值和Q1点坐标值确定的情况下，通过两点距离计算公式计算L1，L2，L3，L4的值，在L1值最小的情况下，可以认为红外热像模组扫描的Q1点在煤堆表面上的点云为P1'，同理可以确定红外热像模组Q2，Q3，Q4三个点对应的点云数据P2',p3',p4'，从而可以建立红外热像模组在煤堆表面的扫描区域范围A3与点云确定的四个点涵盖的区域A1的对应关系。
[0034]进一步地，热像图分割区域计算平均温度值以获取煤堆表面点云温度：
[0035]若判断到红外热像模组扫描精度大于三维激光雷达扫描精度，则通过对比红外热像模组和三维激光雷达的扫描精度确定热像图分割区域，然后计算热像图分割的网格区域M范围内的所有点的像素温度取平均值的方式得到一个温度值T；若红外热像模组扫描精度小于三维激光雷达扫描精度，通过三维激光雷达确定的分割的网格区域M范围内的所有点云数据得到相同的红外热像模组温度值T；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤场巡检机器人，其特征在于，包括：壳体(1)；三维激光雷达(2)，其设置在所述壳体(1)内，所述三维激光雷达(2)上形成有第一通信接口；红外热像模组(3)，其设置在所述壳体(1)内，所述红外热像模组(3)上形成有第二通信接口；主控板(4)，其设置在所述壳体(1)内，所述主控板(4)上形成有第三通信接口、第四通信接口和第三通信接口，所述第三通信接口与所述第一通信接口相连，所述第四通信接口与所述第二通信接口相连，所述第三通信接口适于与上位机相连。2.根据权利要求1所述的煤场巡检机器人，其特征在于，所述煤场巡检机器人还包括设置在所述煤场的棚顶上的载重云台，所述载重云台与所述壳体(1)相连。3.根据权利要求1所述的煤场巡检机器人，其特征在于，还包括线槽(5)，其设置在所述壳体(1)内并位于所述红外热像模组(3)和三维激光雷达(2)的同一侧。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的煤场巡检机器人，其特征在于，所述壳体(1)包括罩体(11)和设置在所述罩体(11)的底部的底座(12)，所述三维激光雷达(2)和红外热像模组(3)均设置在所述罩体(11)内。5.根据权利要求4所述的煤场巡检机器人，其特征在于，所述罩体(11)的两个相对的侧壁上形成有安装豁口，所述三维激光雷达(2)嵌入在所述安装豁口中；和/或，所述罩体(11)的前壁上形成有避让口，所述红外热像模组(3)的镜头穿过所述避让口，所述红外热像模组(3)位于所述三维激光雷达(2)的上方。6.一种煤场巡检机器人的控制方法，其特征在于，所述煤场巡检机器人包括：壳体(1)；三维激光雷达(2)，其设置在所述壳体(1)内，所述三维激光雷达(2)上形成有第一通信接口；红外热像模组(3)，其设置在所述壳体(1)内，所述红外热像模组(3)上形成有第二通信接口；主控板(4)，其设置在所述壳体(1)内，所述主控板(4)上形成有第三通信接口、第四通信接口和第三通信接口，所述第三通信接口与所述第一通信接口相连，所述第四通信接口与所述第二通信接口相连，所述第三通信接口适于与上位机相连；所述控制方法包括：获取所述三维激光雷达(2)采集的点云数据和所述红外热像模组(3)采集的热像图；计算单帧热像图投射点的坐标区域范围；计算点云数据投射点坐标；通过热像图确定点云数据在煤堆实际点坐标；热像图分割区域计算平均温度值以获取煤堆表面点云温度。7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述煤场巡检机器人还包括设置在所述煤场的棚顶上的载重云台，所述载重云台与所述壳体(1)相连；所述计算单帧热像图投射点的坐标区域范围，主要包括：通过红外热像模组(3)在载重云台的带动下扫描的单帧热像图的坐标区域范围，所处的坐标系和三维激光雷达(2)所处的坐标系是同一个，计算a,b,c,d四个点的x,y坐标值，从而确定单帧热像图的区域范围；
y＝L*tan(α)；y
’
＝L*tan(α

【专利技术属性】
技术研发人员：穆慧灵，石峥嵘，麻粒群，刘晓朋，冯新强，谢芳，
申请(专利权)人：华电重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：