[發明專利]基于物體輪廓跟蹤的集裝箱碼頭場橋防撞控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710008753.0
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106516990B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 臧雪聰;陳福興;鄭英美;林凡雨
• 申請（專利權）人: 北京國泰星云科技有限公司
• 主分類號: B66C15/04
• 分類號: B66C15/04;B66C17/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于物體輪廓跟蹤的集裝箱碼頭場橋防撞控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、初始化激光掃描儀安裝參數和場橋結構參數：

激光掃描儀安裝參數包括安裝高度、安裝傾角、激光到吊具中心距離；場橋結構參數包括場橋高度和場橋跨距；

步驟二、確定占用概率柵格圖邊界及激光初始位置：

利用場橋高度h、場橋跨距w，分別乘以2，作為占用概率柵格圖的大??；激光初始位置作為平面坐標系原點, 位于柵格覆蓋區域的橫向中心、縱向7/10處，由此確定柵格左上角對應平面坐標為（-w, 0.6h），柵格右下角對應平面坐標為(w, -1.4h)；

步驟三、利用激光掃描儀的安裝參數，以激光掃描儀的安裝位置為坐標系原點，將激光掃描極坐標數據轉換到激光直角坐標系；

步驟四、利用已有物體輪廓與當前激光掃描數據進行匹配，求得激光相對于開機時所處位置的位移OffsetX，將激光直角坐標數據平移轉換到地面直角坐標系；

步驟五、根據吊具特征識別出吊具在地面直角坐標系中的位置；

步驟六、防撞控制：當障礙物與吊具之間的距離小于設定的安全距離時，進行減速或停車控制。

2.根據權利要求1所述的基于物體輪廓跟蹤的集裝箱碼頭場橋防撞控制方法，其特征在于：步驟三所述將激光掃描極坐標數據轉換到激光直角坐標系的方法為：

x= radial* cos(angle-AngleOffset)；

y= radial* sin(angle-AngleOffset)；

其中，x、y表示激光直角坐標系中激光掃描點位置，radial、angle分別表示極坐標下掃描點到激光掃描儀的距離和角度，AngleOffset表示激光安裝角度補償值。

3.根據權利要求1所述的基于物體輪廓跟蹤的集裝箱碼頭場橋防撞控制方法，其特征在于：步驟四所述利用已有物體輪廓與當前激光掃描數據進行匹配，求取激光相對于開機時所處位置的位移OffsetX的方法如下：

（1）tempOffsetX=LastOffsetX-0.2，其中LastOffsetX表示激光上次掃描時的位置與開機初始化時的位置距離；

（2）將激光掃描輪廓平移tempOffsetX；

（3）計算此時所有激光掃描點所在柵格的概率和，記為sumP；

（4）重復步驟（1）至（3），直到tempOffsetX= LastOffsetX+0.2；

（5）找到sumP最大時，tempOffsetX的值；

（6）OffsetX=tempOffsetX。

4.根據權利要求3所述的基于物體輪廓跟蹤的集裝箱碼頭場橋防撞控制方法，其特征在于：所述柵格的概率采用如下方法進行更新：設柵格初始化占用概率為0.5，表示環境中任意位置存在障礙物的概率為0.5，經過每一次激光掃描后，反射點所在柵格的概率乘以1.5，概率的極限值為0.95，激光傳播路徑經過的柵格的概率乘以0.4，概率的極限值為0.01。

5.根據權利要求1所述的基于物體輪廓跟蹤的集裝箱碼頭場橋防撞控制方法，其特征在于：步驟五所述根據吊具特征識別出吊具在地面直角坐標系中位置的方法為：

依激光掃描儀與小車安裝幾何位置，確定吊具中心相對于激光掃描儀的水平位置SpreaderXcenter；吊具寬度取固定值2.5米，以吊具中心水平位置SpreaderXcenter前后2米作為吊具工作區域，對落入吊具工作區域的激光掃描點進行點的聚合，根據所有聚合子區域的落入點數、區域縱橫比、幾何形心數據和吊具經驗區域模型數據，剔除無效子區域，即得到吊具所在位置的真實子區域的點數據；最后，對吊具子區域的所有點數據做幾何質心計算，得到吊具在激光直角坐標系中的位置；根據OffsetX和激光到吊具中心的距離，計算出吊具在地面直角坐標系中的位置。

6.根據權利要求5所述的基于物體輪廓跟蹤的集裝箱碼頭場橋防撞控制方法，其特征在于：所述吊具經驗區域模型數據包括吊具寬度、吊具高度和吊具寬度高度的縱橫比。