【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及货运码头作业自动化控制，更具体的，涉及一种基于激光雷达的船舶姿态检测系统及方法。
技术介绍
1、在智慧化码头快速发展与普及的背景下，自动化作业作为智慧化重中之重的一环在各大码头船舶领域得到重视，而在船舶货物装卸过程中船体发生倾斜也是常事。目前装卸船领域作业自动化水平在高速发展中，但在码头这种天气等各种自然因素复杂环境中，自动化作业过程也多了更多需要解决的问题。在散货码头或集装箱码头内，目前为防止装卸过程中船舶发生过度倾斜，都采用提前规划与制定装船货卸船策略，极大的减少船舶倾斜的可能性，但这种方式不能有效实时观测实际装船过程中的船舶姿态，只是提前预防而做不到及时补救。
2、现有技术有一种船载姿态与角度传感器检测方法，是基于船载姿态与角度传感器检测装置，将被检测仪器安置于检测装置上，按照检测流程和方法要求，通过检测装置上位机软件实现该装置和被检测仪器的同步运动，利用测试平台软件对测试参数值与检测仪器观测数据值进行对比分析，得出检测结果并输出检测报告。
3、然而现有技术仍存在不能有效实时观测实际装船过程中的船舶姿态的问题，如何专利技术一种能够实时观测船舶姿态的检测系统及方法，是本
亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术不能有效实时观测实际装船过程中的船舶姿态的问题，提供了一种基于激光雷达的船舶姿态检测系统及方法，其具有增大船舶装载作业的安全性与可靠性的特点。
2、为实现上述本专利技术目的，采用的技术方案如
3、一种基于激光雷达的船舶姿态检测系统，包括控制器、激光雷达、服务器；所述的激光雷达分别与服务器和控制器连接；所述的激光雷达可移动的设于装船机上；所述的激光雷达受控制器控制，用于观测船舶；所述的服务器用于基于船舶的位置和高度，构建三维坐标系并计算船舶姿态。
4、优选的，还包括摄像头；所述的摄像头分别与控制器和服务器连接，用于辅助激光雷达进行观测；摄像头的拍摄角度与雷达的观测角度相同，并受控制器联动控制。
5、进一步的，还包括无线模块；激光雷达、摄像头通过无线模块与服务器无线连接。
6、更进一步的，所述的激光雷达、摄像头可移动的设于装船机固定臂前段。
7、更进一步的，所述的控制器为可编辑逻辑控制器；船舶停靠码头后，可编辑逻辑控制器控制激光自动开始观测船舶的位置和高度。
8、一种基于激光雷达的船舶姿态检测方法，包括以下具体步骤：
9、s1、在码头的装船机上可移动的安装激光雷达；服务器构建三维坐标系；
10、s2、装船机进行作业，控制器控制激光雷达测量停泊中的船舶；
11、s3、服务器实时接收激光雷达头发送的船舶的观测数据，在三维坐标系中实时计算并观测船舶姿态。
12、优选的，所述的步骤s1中，构建三维坐标系，具体为：设装船机所在轨道的中点为原点，设z轴为垂直于码头面的高度值；设平行于装船机固定臂，穿过原点的轴为x轴，设同时垂直于和z轴和x轴，平行于码头沿岸，穿过原点的轴为y轴。
13、进一步的，所述的激光雷达可移动的设于装船机固定臂前段；工作时，所述的激光雷达以一定扫描范围向下方扫描。
14、更进一步的，所述的所述的船舶姿态包括船舶横滚角度和船舶俯仰角度。
15、更进一步的，所述的步骤s3中，在三维坐标系中实时计算并观测船舶姿态，具体步骤为：
16、激光雷达扫描船舶，设激光雷达扫描范围中的第1固定扫描点位为y1；设激光雷达扫描范围中的第2固定扫描点位为y2；通过激光雷达测量y1和y2分别对应的高度值z1和z2；构建以y1-y2为斜边、z2-z1为直角边的三角模型；计算三角模型除了直角外的2点的角度差，得到船舶当前横滚角度值；装船机作业时，装船机在x轴作业移动；分析多x坐标下的横滚角度值，根据装船机作业过程中的横滚值变化实时观测船舶姿态；
17、同时，设激光雷达扫描的第3固定扫描点位为y3；设y3对应的高度为z3；当装船机作业移动，计算移动后的高度z4，计算z3-z4，得到该阶段作业流程造成的船舶俯仰角度变化率，形成船舶俯仰角度变化。
18、本专利技术的有益效果如下：
19、本专利技术介绍了一种基于激光雷达的船舶姿态检测系统，通过控制器控制激光雷达，将激光雷达可移动的设于装船机上，用于观测船舶；通过服务器构建三维坐标系，并基于船舶的观测数据计算船舶姿态；由此，本专利技术完成了对雷达数据进行简易数学建模，实现了快速有效判断船舶姿态，解决了现有技术不能有效实时观测实际装船过程中的船舶姿态的问题，增大船舶装载作业的安全性与可靠性。
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1.一种基于激光雷达的船舶姿态检测系统，其特征在于：包括控制器、激光雷达、服务器；所述的激光雷达分别与服务器和控制器连接；所述的激光雷达可移动的设于装船机上；所述的激光雷达受控制器控制，用于观测船舶；所述的服务器用于构建三维坐标系，并基于船舶的观测数据计算船舶姿态。
2.根据权利要求1所述的于激光雷达的船舶姿态检测系统，其特征在于：还包括摄像头；所述的摄像头分别与控制器和服务器连接，用于辅助激光雷达进行观测；
3.根据权利要求2所述的基于激光雷达的船舶姿态检测系统，其特征在于：还包括无线模块；激光雷达、摄像头通过无线模块与服务器无线连接。
4.根据权利要求2所述的于激光雷达的船舶姿态检测系统，其特征在于：所述的激光雷达、摄像头可移动的设于装船机固定臂前段。
5.根据权利要求1所述的于激光雷达的船舶姿态检测系统，其特征在于：所述的控制器为可编辑逻辑控制器；船舶停靠码头后，可编辑逻辑控制器控制激光自动开始观测船舶的位置和高度。
6.一种基于激光雷达的船舶姿态检测方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
7.根据权利要
8.根据权利要求7所述的于激光雷达的船舶姿态检测方法，其特征在于：所述的激光雷达可移动的设于装船机固定臂前段；工作时，所述的激光雷达以一定扫描范围向下方扫描。
9.根据权利要求8所述的于激光雷达的船舶姿态检测方法，其特征在于：所述的所述的船舶姿态包括船舶横滚角度和船舶俯仰角度。
10.根据权利要求9所述的于激光雷达的船舶姿态检测方法，其特征在于：所述的步骤S3中，在三维坐标系中实时计算并观测船舶姿态，具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的船舶姿态检测系统，其特征在于：包括控制器、激光雷达、服务器；所述的激光雷达分别与服务器和控制器连接；所述的激光雷达可移动的设于装船机上；所述的激光雷达受控制器控制，用于观测船舶；所述的服务器用于构建三维坐标系，并基于船舶的观测数据计算船舶姿态。
2.根据权利要求1所述的于激光雷达的船舶姿态检测系统，其特征在于：还包括摄像头；所述的摄像头分别与控制器和服务器连接，用于辅助激光雷达进行观测；
3.根据权利要求2所述的基于激光雷达的船舶姿态检测系统，其特征在于：还包括无线模块；激光雷达、摄像头通过无线模块与服务器无线连接。
4.根据权利要求2所述的于激光雷达的船舶姿态检测系统，其特征在于：所述的激光雷达、摄像头可移动的设于装船机固定臂前段。
5.根据权利要求1所述的于激光雷达的船舶姿态检测系统，其特征在于：所述的控制器为可编辑逻辑控制器；船舶停靠码头后，可编辑逻辑控制器控制激光自...
【专利技术属性】
技术研发人员：王昊丹，杨世豪，陈其，朱焕杰，陈明，谷永伟，吴超，王欣，刘瑾瑾，李少华，徐学众，任洪森，李伟航，叶子康，
申请(专利权)人：湛江港集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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