[發(fā)明專利]一種料堆殘垛層高計(jì)算方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110116010.1
• 申請(qǐng)日: 2021-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN112669376B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔德明;張鈺;姜波;閆海龍;劉志明;王偉;申禹;沈閱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué);唐山曹妃甸煤炭港務(wù)有限公司;河北燕大燕軟信息系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/70
• 分類號(hào): G06T7/70;G06T17/05
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 楊媛媛

1.一種料堆殘垛層高計(jì)算方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取取料機(jī)預(yù)掃描過(guò)程的雷達(dá)探測(cè)料堆的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，具體包括：

在所述預(yù)掃描過(guò)程中，當(dāng)取料機(jī)懸臂的回轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，獲取第一雷達(dá)探測(cè)的料堆切削面的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；所述雷達(dá)包括第一雷達(dá)和第二雷達(dá)，所述第一雷達(dá)固定安裝于所述取料機(jī)懸臂的右側(cè)；

當(dāng)所述取料機(jī)懸臂的回轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，獲取第二雷達(dá)探測(cè)的料堆切削面的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；所述第二雷達(dá)固定安裝于所述取料機(jī)懸臂的左側(cè)；

所述預(yù)掃描過(guò)程指對(duì)目標(biāo)料堆進(jìn)行取料前，根據(jù)已有點(diǎn)云模型指示所述取料機(jī)行進(jìn)至指定位置，確定取料起始坐標(biāo)點(diǎn)后，所述取料機(jī)的懸臂回轉(zhuǎn)至預(yù)定位置；

根據(jù)取料機(jī)懸臂的回轉(zhuǎn)角度，將所述二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

對(duì)所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到處理后的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

對(duì)所述處理后的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行RANSAC算法平面識(shí)別提取處理，得到當(dāng)前殘垛點(diǎn)云的取料平臺(tái)平面；

計(jì)算所述取料平臺(tái)平面中點(diǎn)云集合的Z軸坐標(biāo)均值，并將所述Z軸坐標(biāo)均值標(biāo)記為取料平臺(tái)高度值；

判斷所述取料平臺(tái)平面的數(shù)量與殘垛實(shí)際分層數(shù)量是否相等；

當(dāng)所述取料平臺(tái)平面的數(shù)量與所述殘垛實(shí)際分層數(shù)量不相等時(shí)，則返回至“對(duì)所述處理后的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行RANSAC算法平面識(shí)別提取處理，得到當(dāng)前殘垛點(diǎn)云的取料平臺(tái)平面”的步驟；

當(dāng)所述取料平臺(tái)平面的數(shù)量與所述殘垛實(shí)際分層數(shù)量相等時(shí)，則計(jì)算各個(gè)所述取料平臺(tái)平面高度值之間的高度差，所述高度差為料堆殘垛層高。

2.如權(quán)利要求1所述的料堆殘垛層高計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)取料機(jī)懸臂的回轉(zhuǎn)角度，將所述二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，具體包括：

建立雷達(dá)的二維直角坐標(biāo)系xoy；其中，所述二維直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)(0,0)為所述雷達(dá)的中心，所述二維直角坐標(biāo)系的第一坐標(biāo)軸與雷達(dá)平面垂直，所述二維直角坐標(biāo)系的第二坐標(biāo)軸與所述第一坐標(biāo)軸垂直，并與雷達(dá)掃描面、雷達(dá)平面均共面，所述雷達(dá)掃描面為所述取料機(jī)懸臂回轉(zhuǎn)過(guò)程中，所述雷達(dá)沿著回轉(zhuǎn)軌跡移動(dòng)時(shí)掃描的平面；所述二維直角坐標(biāo)系的第一坐標(biāo)軸為x軸或者y軸，所述二維直角坐標(biāo)系的第二坐標(biāo)軸則對(duì)應(yīng)為y軸或者x軸；

確定所述二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)(x,y)在所述二維直角坐標(biāo)系中的二維坐標(biāo)；

根據(jù)所述取料機(jī)懸臂的回轉(zhuǎn)方向，利用堆場(chǎng)平面的短邊方向和長(zhǎng)邊方向構(gòu)建三維直角坐標(biāo)系XYZ；其中，所述三維直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)(0,0,0)為所述取料機(jī)懸臂開始回轉(zhuǎn)時(shí)所述雷達(dá)的中心，所述三維直角坐標(biāo)系的第一坐標(biāo)軸為所述堆場(chǎng)長(zhǎng)方形平面短邊方向，所述三維直角坐標(biāo)系的第二坐標(biāo)軸為所述堆場(chǎng)平面長(zhǎng)方形長(zhǎng)邊方向；所述三維直角坐標(biāo)系的第一坐標(biāo)軸為X軸或者Y軸，所述三維直角坐標(biāo)系的第二坐標(biāo)軸則對(duì)應(yīng)為Y軸或者X軸，所述三維直角坐標(biāo)系的Z軸為垂直于所述三維直角坐標(biāo)系的第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸的坐標(biāo)軸；所述堆場(chǎng)平面為所述取料機(jī)進(jìn)行取料操作且呈長(zhǎng)方形的堆場(chǎng)所在的平面；

根據(jù)所述取料機(jī)懸臂的回轉(zhuǎn)角度Δ，確定所述二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)(x,y)中每一個(gè)點(diǎn)在所述三維直角坐標(biāo)系上的坐標(biāo)值(X,Y,Z)，得到所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

3.如權(quán)利要求2所述的料堆殘垛層高計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述取料機(jī)懸臂的回轉(zhuǎn)角度Δ，確定所述二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)(x,y)中每一個(gè)點(diǎn)在所述三維直角坐標(biāo)系上的坐標(biāo)值(X,Y,Z)，得到所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，具體包括：

計(jì)算每一個(gè)所述二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)(x,y)在所述三維直角坐標(biāo)系上的坐標(biāo)值(X,Y,Z)：

其中，x和y分別表示所述二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)在所述二維直角坐標(biāo)系的x軸和y軸的坐標(biāo)值，X、Y和Z分別表示所述二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)在所述三維直角坐標(biāo)系的X軸、Y軸和Z軸的坐標(biāo)值，Δ表示所述取料機(jī)懸臂的回轉(zhuǎn)角度，從所述取料機(jī)的OPC_Client中直接讀取獲得。