[發明專利]一種集裝箱對準系統及對準方法

有效

• 申請號: 201110263679.X
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102431895A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 唐琎;蔡自興;余伶俐;梁雄;梁珊
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B66C13/08
• 分類號: B66C13/08;B66C13/16
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

1.一種集裝箱對準方法，其特征在于，采用以下3種方法中的任一種方法實現：

方法1：采用2個激光雷達以及至少1個單目攝像機測量并對準：

步驟1：方向對齊：

通過分別安裝在吊具左右側支架上的2臺激光雷達分別對集裝箱的左右兩側掃描，從而測得激光雷達到吊具上的集裝箱的兩側的水平距離b1和b2，以及測得激光雷達到已堆垛好的集裝箱的水平距離b3和b4，采用以下公式：

b_i＝l_i·cos(α_i)，其中i＝1，2，3，4；l_i為激光雷達到集裝箱上某一點的直線距離，b_i與b1、b2、b3和b4對應，α_i為l_i與水平面的夾角；

通過吊具移動，使得b1＝b2，即消除了吊具上的集裝箱與已經堆垛好的集裝箱之間的角度差；

步驟2：左右對齊：

使用安裝在吊具支架上的單目攝像機對吊具上的集裝箱的左端或右端進行拍照，在所得圖像中檢測出其中的2條邊緣線，一條邊緣線為吊具上的集裝箱的一側的邊緣線，另一條邊緣線為已堆垛好的集裝箱的側邊緣線，根據所述2條邊緣線在圖像之間的距離，再結合攝像機的標定，得到吊具上的集裝箱與已堆垛好的集裝箱左右方向上的實際距離f；

通過吊具移動吊具上的集裝箱，使得f＝0，即消除集裝箱的左右位置差；

步驟3：前后對齊：

使用步驟1中的測量方法，得到上下集裝箱的前后位置差，將集裝箱移動，使得前后位置差為零，即使得吊具上的集裝箱與已堆垛好的集裝箱前后對齊，完成集裝箱的對準；

最后讓吊具下降，把吊具上的集裝箱放置在已經堆垛好的集裝箱上；

方法2：采用2個立體攝像機測量并對準：

步驟a：方向對齊：

在吊具兩側各設置1個立體攝像機，每一個立體攝像機包括兩個單目攝像機L和R；

每一個立體攝像機測量集裝箱上的某一點到立體攝像機基線即LR連線的方法如下：

對于任一個立體攝像機包含的單目攝像機L和R，在吊具上的集裝箱或下面已經堆垛好的集裝箱上選擇某一標志點記為O，兩個單目攝像機L和R的焦距均為w，兩個單目攝像機L和R之間距離為b，L0為L拍攝到的圖像即左邊圖像的中心，Lx為點O在左邊圖像上的成像，R0為R拍攝到的圖像即右邊圖像的中心，Rx為點O在右邊圖像上的成像，則O點到LR連線的垂直距離為z＝bw/|x_L-x_R|，其中x_L為點Lx在左邊圖像中的橫坐標，x_R為點Rx在右邊圖像中的橫坐標；

對于同一臺立體攝像機，分別在吊具上的集裝箱和下面已經堆垛好的集裝箱上各選取一個標志點，求得的每一個標志點到該臺立體攝像機的距離z，2個z值的差值即為該立體攝像機處前后方向的位置差d；比較兩個立體攝像機處的位置差，結合兩個立體攝像機之間的距離，求出上下集裝箱的角度差θ；

通過吊具移動，使得上集裝箱與下集裝箱的角度差θ得以消除；

步驟b：左右對齊：

使用任一立體攝像機包含的任一個單目攝像機對吊具上的集裝箱的左端或右端進行拍照，所得圖像中包含有2條邊緣線，一條邊緣線為吊具上的集裝箱的一側的邊緣線，另一條邊緣線為已堆垛好的集裝箱的側邊緣線，根據所述2條邊緣線在圖像之間的距離，再結合攝像機的標定，得到吊具上的集裝箱與已堆垛好的集裝箱左右方向上的實際距離f；

通過吊具移動吊具上的集裝箱，使得f＝0，即消除集裝箱的左右位置差；

步驟c：前后對齊：

使用步驟a中的測量方法，得到上下集裝箱的前后位置差，移動吊具，將集裝箱往后方移動，使得前后位置差為零，即完成集裝箱的對準；

最后讓吊具下降，把吊具上的集裝箱放置在已經堆垛好的集裝箱上。

方法3：方法1和方法2的融合使集裝箱對準，方法1中的攝像頭采用立體攝像機中兩個攝像頭中的任意一個攝像頭，包括以下步驟：

步驟I：方向對齊：

將方法1中步驟1中測得的b_i與方法2中步驟a中測得的兩個z值通過冗余數據的融合方法取加權平均以增強測量的精度，再移動吊具移動實現集裝箱的方向對齊；

步驟II：按照方法2的步驟b實現左右對齊。

步驟III：按照步驟I的方法通過冗余數據融合方法得到上下集裝箱的前后位置差，移動集裝箱以消除此位置差。