[發(fā)明專利]一種基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011519503.1
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112581451A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 徐冬;張達;江敏;何安瑞;楊荃;王曉晨;劉洋
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/10;G06T7/80;G01S17/42;G01S17/89
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括單線激光雷達，單線激光雷達安裝在激光雷達調整平臺上，激光雷達調整平臺安裝在無人天車檢修平臺的正下方，單線激光雷達隨著無人天車檢修平臺運動動態(tài)掃描庫區(qū)，將掃描獲得的倉庫點云信息傳遞給無人天車工控機，無人天車工控機將上述倉庫點云信息進行數(shù)據(jù)處理后傳輸給庫區(qū)管理系統(tǒng)，庫區(qū)管理系統(tǒng)與無人天車工控機連接，實現(xiàn)庫區(qū)管理系統(tǒng)、無人天車PLC和單線激光雷達三方通訊；

庫區(qū)內放置有標定板，單線激光雷達動態(tài)掃描標定板進行標定，獲取單線激光雷達相對于世界坐標系的外參，進行位姿變換將單線激光雷達坐標系的點云轉換到世界坐標系；單線激光雷達動態(tài)掃描庫區(qū)，結合無人天車坐標進行位姿變換，生成庫區(qū)三維點云；通過點云處理和特征提取得到線卷點云特征，對目標點云進行擬合，計算線卷長度、外徑等尺寸信息，將計算線卷在世界坐標系下的坐標傳遞給庫區(qū)管理系統(tǒng)。

2.如權利要求1所述的基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測系統(tǒng)，其特征在于，標定板斜向放置在地面上，其平面法線方向為無人天車前進方向。

3.如權利要求1所述的基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測系統(tǒng)，其特征在于，激光雷達調整平臺包括上支撐部分，在所述上支撐部的下方設置有旋轉平臺，所述旋轉平臺可繞著回轉中心旋轉。

4.如權利要求1所述的基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括平板觸摸屏，平板觸摸屏與庫區(qū)管理系統(tǒng)連接，用于單線激光雷達掃描任務的發(fā)布與掃描結果的確認。

5.如權利要求1所述的基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測系統(tǒng)，其特征在于，庫區(qū)管理系統(tǒng)與無人天車工控機通過以太網連接。

6.一種基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：雷達標定，將權利要求1-4任意一項所述的基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測系統(tǒng)安裝完成，調整好單線激光雷達，將標定板斜向放置在倉庫線卷區(qū)域中，通過單線激光雷達隨無人天車運動掃描標定板，結合天車位姿生成三維點云，進行數(shù)據(jù)處理后得到單線激光雷達坐標系相對于庫區(qū)世界坐標系的外參；

步驟2：線卷位置檢測，操作人員按下用戶觸摸平板內開始掃描按鈕，單線激光雷達根據(jù)用戶觸摸平板內按鈕發(fā)出的掃描信號，在隨著無人天車運動的同時采集一組點云數(shù)據(jù)，將點云數(shù)據(jù)信息通過以太網傳送給信息處理服務器，經過點云處理和數(shù)據(jù)計算后得到庫區(qū)線卷位置信息，將庫區(qū)線卷位置信息發(fā)送到庫區(qū)管理系統(tǒng)并顯示在用戶觸摸平板上。

7.如權利要求6所述的基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測方法，其特征在于，雷達標定包括以下步驟：

步驟1.1：倉庫周圍環(huán)境中的三維點云生成，將單線激光雷達坐標系與無人天車PLC輸出的無人天車運動位姿坐標結合，引入齊次坐標，進行位移變換，組成倉庫環(huán)境中的三維點云；

步驟1.2：初始標定的變換矩陣計算，將上述倉庫周圍環(huán)境中的三維點云進行篩選，獲得地面點云并擬合出地平面，根據(jù)地平面計算單線激光雷達坐標系與庫區(qū)世界坐標系的相對變量，引入齊次坐標，得到初始標定的變換矩陣，將激光雷達坐標系的與Z軸垂直的平面變換到與世界坐標系的水平面重合，得到初始標定后的坐標系；

步驟1.3：二次標定后的變換矩陣計算，將上述倉庫周圍環(huán)境中的三維點云進行篩選，獲得標定板點云，對標定板點云進行去噪處理后擬合獲得標定板平面，根據(jù)標定板平面計算初始標定后的坐標系與庫區(qū)世界坐標系的相對變量，得到二次標定后的變換矩陣；

步驟1.4：變換矩陣計算，將所述初始標定的變換矩陣與二次標定后的變換矩陣計算獲得變換矩陣，并將所述變換矩陣儲存，利用所述變換矩陣將單線激光雷達坐標系下的點云據(jù)變換到世界坐標系下的點云。