[发明专利]一种基于激光雷达的挖掘作业面检测装置

权利要求书

1.一种基于激光雷达的挖掘作业面检测装置，其特征在于：所述的检测装置含有一线激光雷达（5）、控制器、步进电机（12）、电机驱动器（13）、减速器（8）、矩形架（6）、接近开关（25）、限位块（23）、壳体（9）、联轴器（10）、电源转换板（18）、计算机主板 （20）及控制程序；一线激光雷达（5）安装在矩形架（6）内，矩形架（6）、减速器（8）、联轴器（10）、步进电机（12）、电机驱动器（13）依次连接，并通过电机固定法兰（7）和电机固定法兰（11）固定在壳体（9）内；电源转换板（18）通过安装螺柱固定在壳体（9）内部，与壳体（9）之间衬有导热垫（21），利用壳体（9）表面进行散热；计算机扩展底板（19）通过安装螺柱固定在电源转换板（18）下方，计算机主板（20）安装在扩展底板上，用于一线激光雷达（5）的运动控制，数据的采集与处理；限位块（23）嵌入到橡胶垫（22）中，通过螺钉固定到壳体内侧壁；接近开关（25）安装在接近开关固定架（26）上，通过螺钉固定到壳体内侧壁；遮光板（24）一端在两个接近开关之间，遮光板（24）另一端在两个限位块之间。

2.根据权利要求书1所述的挖掘作业面检测装置，其特征在于：所述的控制程序包括如下步骤：

（1）使用接近开关反馈信息确定一线激光雷达在俯仰方向运动的起始位置，控制器控制步进电机寻找原点，使一线激光雷达回到原点位置；

（2）接收挖掘机器人主控计算机输出信息，确定挖掘作业面检测装置在挖掘机坐标系下的位置；

（3）通过控制器控制一线激光雷达的俯仰运动，进行挖掘面扫描，采集扫描数据，并记录扫描位置；

（4）对扫描数据进行滤波去噪；

（5）利用一线激光雷达扫描数据结合检测装置在俯仰方向上的转角，进行采样数据坐标变换，先将其转换为挖掘面检测装置坐标系下的坐标值，再将其转换为挖掘机器人坐标系下的坐标值；

（6）判断检测过程是否完成，如果完成，则进行三维重构，否则继续进行扫描；

（7）利用挖掘作业面检测得到的挖掘作业面三维点云数据进行三维重构，采用三角剖分法构建挖掘作业面三维物理模型；

（8）对挖掘作业面三维物理模型进行六面分割；

（9）对分割出的挖掘作业面物理模型进行六面体拟合；

（10）计算拟合六面体的参数，求取挖掘面的相应尺寸；

（11）进行数据输出。