[發(fā)明專利]基于DEM的無人行車抓取安全與抓取效果檢測算法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010435149.8 | 申請日： | 2020-05-21 |
| 公開（公告）號： | CN111639424B | 公開（公告）日： | 2022-05-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 于繼明;張燕 | 申請（專利權(quán)）人： | 金陵科技學院 |
| 主分類號： | G06F30/20 | 分類號： | G06F30/20;G06T7/00;G06T17/00 |
| 代理公司： | 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206 | 代理人： | 蔣昱 |
| 地址： | 210000 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 dem 無人 行車 抓取 安全 效果 檢測 算法 | ||
本申請?zhí)峁┗贒EM的無人行車抓取安全與抓取效果檢測算法，具體步驟如下；步驟一，業(yè)務(wù)場景與基本定義；步驟二，抓取效果與質(zhì)量分布模型；步驟三，質(zhì)量分布向心度與抓取安全性因素分析。本發(fā)明提供基于DEM的無人行車抓取安全與抓取效果檢測算法，本發(fā)明通過分析細顆粒干散料基于DEM的三維質(zhì)量分布特征與抓取安全特征，建立兼顧三維質(zhì)量分布特征模型與安全模型，提供干散料無人值守系統(tǒng)安全、高效抓取的理論與檢測方法。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于無人行車抓取安全與抓取檢測領(lǐng)域，特別是涉及基于DEM的無人行車抓取安全與抓取效果檢測算法。
背景技術(shù)
在干散堆料發(fā)貨無人化是干散料發(fā)貨行業(yè)的趨勢，當前寶鋼、江西銅業(yè)等企業(yè)做了一些嘗試，在在自動化、智能任務(wù)交互等方面取得一些成果。但是系統(tǒng)的安全性及發(fā)貨業(yè)務(wù)穩(wěn)定性是干散料發(fā)貨無人值守應(yīng)用需要解決的關(guān)鍵問題，安全、穩(wěn)定性問題直接關(guān)系著無人系統(tǒng)能否達到工業(yè)應(yīng)用要求。在抓取安全方面，堆料分布極端情況容易引起抓斗開閉繩脫槽、抓斗翻斗事故；當抓取中心凹陷或離心分布程度較高時，抓取量較少，無法穩(wěn)定抓取效果，達不到工業(yè)發(fā)貨效率要求。李鵬宇等研究了三維掃描與體積測量技術(shù)，閆騰飛等研究了激光掃描與坐標定位的方法，韓亞研究了基于DEM的坡度、坡度誤差及應(yīng)用，為干散料的三維特征分布提供了思路。在干散料的三維分布特征與安全抓取關(guān)系方面，還沒見到相關(guān)的研究，這正是業(yè)務(wù)安全、穩(wěn)定工作的關(guān)鍵，因此申請人提供基于DEM的無人行車抓取安全與抓取效果檢測算法。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上問題，本發(fā)明提供基于DEM的無人行車抓取安全與抓取效果檢測算法，本發(fā)明通過分析細顆粒干散料基于DEM的三維質(zhì)量分布特征與抓取安全特征，建立兼顧三維質(zhì)量分布特征模型與安全模型，提供干散料無人值守系統(tǒng)安全、高效抓取的理論與檢測方法，為達此目的，本發(fā)明提供基于DEM的無人行車抓取安全與抓取效果檢測算法，具體步驟如下；
步驟一，業(yè)務(wù)場景與基本定義；
在干散料碼頭、倉庫中，散料的堆放為傾倒或抓斗拋放形成，其分布既連續(xù)又極不規(guī)則，根據(jù)現(xiàn)場抓斗抓取與堆料分布情況，建立三維分布與安全關(guān)系模型，在安全的情況下方可抓取；在抓取質(zhì)量方面，對每一次抓取位的堆料分布情況，建立特征分析模型，為抓取質(zhì)量提供理論指導(dǎo)；
根據(jù)建模需要，做如下基本定義：
1)單元窗口：整個堆料區(qū)域劃分為M×N個基本方格，稱為單元窗口，每個單元窗口的邊長為l的正文形，整個區(qū)域可視作一個矩陣Amn，每單元窗口Amn的平均高度為Hmn(m∈(1…M))，n∈(1…N))；
2)抓取窗口：在抓取時，抓斗完全張開時抓取范圍大小稱為抓取窗口，假設(shè)堆料區(qū)域Amn分成個抓取窗口，對于任何抓取窗口其包含P×Q個單元窗口；
3)抓取子窗口：為表示三維分布特征，將任何一個抓取窗口Wpq劃分為多個子窗口，每個子窗口包含U×V個單元窗口，稱為抓取子窗口Wuv。位于抓取窗口中心位置的虛擬子窗口Wc稱為中心子窗口；
4)質(zhì)量分布向心度(AFFuv)：表示任何一個子窗口Wuv堆料量以及離抓取窗口中心靠近的程度，如果抓取窗口高度越高、離中心點越近，其向心度越高。
步驟二，抓取效果與質(zhì)量分布模型；
對于任何一個抓取窗口，其包含P×Q個子窗口，窗口Wpq可表示為：
在Wpq窗口抓取作業(yè)時，其抓取方式的物料集中在中心部位最有利，如果抓取窗口的物料分布為中間凹或大斜坡，抓取的量較少，達不到抓取效果與效率要求，當大斜坡方向與抓斗長邊方向一致時，還會產(chǎn)生動滑輪脫槽的安全風險；
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