[發明專利]一種基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測系統及方法

在審

• 申請號: 202011519503.1
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112581451A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（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

本發明提供一種基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測系統及方法，庫區內放置有標定板，單線激光雷達動態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；單線激光雷達動態掃描庫區，結合無人天車坐標進行位姿變換，生成庫區三維點云；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，將線卷在世界坐標系下的坐標傳遞給庫區管理系統。由實驗證明，本實施例的檢測方法可以較為準確的生成線卷點云，準確地的檢測出線卷的形狀和位置，誤差較小。

技術領域

本發明涉及智能倉儲物流技術領域，特別是指一種基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測方法及裝置。

背景技術

庫區作為鋼鐵生產流程中物流銜接和生產節奏控制的重要樞紐，是工廠無人化和智能化建設的基礎，而起重機則是庫區最重要的執行單元。傳統的軋鋼生產車間庫區，起重機操作主要依靠人工完成，工人勞動強度大，庫區運行效率低，且容易導致人員、設備安全和數據信息丟失等問題。研究與應用無人起重機與智能庫管技術，將從根本上改變了庫區的作業模式，實現起重機無人化運行和庫區智能調度，對于提高生產效率，降低生產成本，改善產品質量具有重要的意義。

目前獲取庫區線卷位置信息主要依靠激光點云對于庫區環境的三維重建技術，隨著激光雷達技術的飛速發展，其制造和研發成本逐漸降低，愈加廣泛地應用在了工業現場中。如專利一(車間鋼卷激光雷達三維定位測量系統，CN109782300A)利用二維激光雷達截面掃描輔以激光測距儀定位進行空間切片重構，有效完成了使用二維激光雷達的進行三維重建的任務，并且結合梯度下降平滑、連通域聚類法、徑向失真校正算法實現了鋼卷點云的目標定位分類，但需要實驗中的軌道配合，不適合現有庫區的智能化改造；文獻一(張明，王鉉，陳柯穎.基于激光雷達的室內場景三維重建系統設計[J].電子設計工程，2019.)針對室內場景的三維重建問題，采用激光測距的方法并結合傳感器及電機控制等技術設計了三維重建系統，將激光雷達、慣性原件和測速碼盤數據通過卡爾曼濾波融合起來，計算機器人的位置信息，得到室內場景的三維點云地圖，但沒有涉及到掃描精度和目標識別問題，庫區內線卷掃描需要在三維重建的基礎上進行特征提取和目標識別。專利二(基于2D激光雷達的三維激光SLAM系統及控制方法，CN109358342A)提出一種基于2D激光雷達的實時三維激光SLAM系統及控制方法，通過一種連續勻速旋轉的2D激光雷達裝置同時獲取深度信息和旋轉角度信息，將二者進行同步融合生成三維點云，不僅實時建立三維重建地圖，而且通過SLAM算法計算出傳感器的位姿，實現實時定位功能，但只適合小場景區域，且文中所用的ICP算法對初值較為敏感。

發明內容

本發明提供了一種基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測系統及方法，現有的線卷檢測具有以下問題，掃描精度和目標識別精度不高，不適合現有庫區的智能化改造，檢測只適合小場景區域，ICP算法對初值較為敏感等

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供如下方案：

一種基于激光雷達的倉庫線卷位置檢測系統，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掃描庫區，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據處理后傳輸給庫區管理系統，庫區管理系統與無人天車工控機連接，實現庫區管理系統、無人天車PLC和單線激光雷達三方通訊；

庫區內放置有標定板，單線激光雷達動態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；單線激光雷達動態掃描庫區，結合無人天車坐標進行位姿變換，生成庫區三維點云；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管理系統。

其中，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。