[發明專利]基于結構光視覺傳感器的集裝箱位置姿態測量方法

有效

• 申請號: 201210319315.3
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102829769A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 于起峰;張紅良;曹動;張躍強;尚洋;劉曉春
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

技術領域

本發明涉及攝像測量、機械自動化領域，特別是一種利用結構光視覺傳感器實現集裝箱吊裝過程中吊具與集裝箱相對位置姿態的測量方法。

技術背景

在集裝箱的移動運輸過程中，需要利用吊具進行集裝箱的吊裝作業。目前吊裝作業均由人工操作，對操作人員技術及經驗要求較高，特別是吊具的對銷過程需將轉鎖連接集裝箱的角件，作業難度較高，作業效率較低。為了提高集裝箱移動、運輸的作業效率，降低工作人員的勞動強度，促進吊裝作業的自動化水平，需要自動測量集裝箱相對吊具的位置姿態關系，進而實現吊具的自動控制。

本發明提出了一種基于結構光視覺傳感器的集裝箱位置姿態測量方法，用于吊裝作業中集裝箱相對吊具的位置、姿態關系的測量，為吊裝自動控制提供測量信息。本發明的原理和方法也可應用于其他物體的位置姿態測量場合。

發明內容

本發明是：在集裝箱吊裝設備(正面吊、堆高機或門式起重機等)的吊具上安裝能夠敏感集裝箱邊緣和/或角孔信息的結構光視覺傳感器，該傳感器包含一個或多個結構光投射器（點陣、線陣、網格結構光或其組合等）、一個或多個攝像機和數據處理器，吊裝過程中，結構光視覺傳感器向集裝箱表面投射結構光，同時拍攝圖像，通過處理圖像獲取集裝箱邊緣、角孔和/或頂點結構特征，測量結構特征的坐標，進而計算集裝箱相對吊具的位置、姿態關系。

1?本發明的基于結構光視覺傳感器的集裝箱位置姿態測量方法的實施過程為：

（1）構建能夠敏感集裝箱邊緣和/或角孔信息的結構光視覺傳感器，包含一個或多個結構光投射器（點陣、線陣、網格結構光或其組合等）、一個或多個攝像機、數據處理器等。將結構光視覺傳感器安裝在吊具上，使吊裝過程中可對集裝箱表面投射結構光并成像；?

（2）標定結構光視覺傳感器與吊具的相對位置姿態關系，如附圖2所示；

（3）吊裝過程中結構光視覺傳感器向集裝箱表面投射結構光并拍攝圖像；?

（4）處理圖像，利用結構光的點、線、面等信息獲取集裝箱幾何結構特征（如集裝箱的邊緣、頂點、角孔等）；

（5）根據集裝箱結構特征的圖像坐標，計算其在結構光視覺傳感器坐標系的坐標方程表示，并轉換到吊具坐標系；

（6）根據集裝箱結構特征的測量結果計算集裝箱相對吊具的位置、姿態關系，用于吊裝控制。

2?本發明的基于結構光視覺傳感器的集裝箱位置姿態測量方法

（1）集裝箱結構特征坐標方程計算方法

處理圖像，提取集裝箱的結構特征的圖像坐標方程，根據攝像測量原理建立結構特征在結構光視覺傳感器坐標系內的表示。設去除像差后集裝箱某特征點圖像坐標為（x_i,y_i），則其坐標(X_i,Y_i,Z_i)滿足共線方程