[发明专利]一种基于激光点云的开挖机器人3D仿真系统

说明书

本发明涉及一种3D仿真系统，属于工程机械领域，具体是涉及一种基于激光点云的开挖机器人3D仿真系统。本发金额远程操作时，不同于传统需要肉眼来观察机器，只需要通过观察屏幕就可以清晰的得到开挖机器人的工作状况和周围环境，避免误操作；本发明创造性的将3D仿真系统和三维激光扫描系统结合起来，让操作者可以更加直观的操作机器，使其有身临其境的感受。

技术领域

本发明涉及一种3D仿真系统，属于工程机械领域，具体是涉及一种基于激光点云的开挖机器人3D仿真系统。

背景技术

传统的挖掘机需要操作人员在司机室通过眼睛来观察机器的工作状态，这种工作方式存在的问题有：在工作空间有限或隧道等危险环境中需要对开挖机器人进行远程操作时，若仅靠肉眼来观察开挖机器人工作状态，就很有可能进行误操作，给工作带来困难。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种基于激光点云的开挖机器人3D仿真系统。本发明可实时远程模拟机器人的工作状态，对开挖机器人的机臂、机身和履带的动作进行完全的仿真，使操作人员在远程操作时也可清楚的在显示屏上得到机器人真实的工作状态，防止误操作。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于激光点云的开挖机器人3D仿真系统，包括：

机器人工况仿真系统，用于根据采集的机器人工况参数模拟机器人的动作；

环境模拟系统，用于根据安装于开挖机器人上的激光测距仪测量得到开挖机器人所在环境目标的点云数据，根据所述点云数据模拟开挖机器人所处环境。

在本发明的至少一个实施例中，根据安装于开挖机器人上的激光测距仪测量得到开挖机器人所在环境目标的点云数据包括：以开挖机器人为测站，测量测站至扫描点的斜距，配合扫描的水平和垂直方向角得到每一扫描点与测站的空间相对坐标，根据测站的空间坐标求得每一个扫描点的三维坐标。

在本发明的至少一个实施例中，所述点云数据的处理包括：

去噪步骤，用于除去点云数据中扫描对象之外的数据；

对齐步骤，用于将从不同位置、多视角多次扫描得到的点云数据进行对齐和拼接；

精简步骤，用于在不影响曲面重构和保持精度的情况下对数据进行精简；

重构步骤，用于将扫描数据以曲面表示；

建模步骤，用于根据所述曲面还原扫描目标。

在本发明的至少一个实施例中，所述对齐步骤中，点云对齐、拼接通过在物体表面布设同名控制点来实现。

在本发明的至少一个实施例中，精简步骤中按原点云中每n个点保留1个来精简。

在本发明的至少一个实施例中，机器人工况仿真系统包括：

数据变量库，用于建立程序中需要的数据变量，所述数据变量包括来自PLC中机臂油缸的伸缩长度、机身的旋转角度，以及编程过程中各种逻辑处理的中间结果；

通讯模块，用于使变量库中的变量与PLC之间经过计算机的各种通信接口进行通信连接和数据交换；

仿真模块，用于在操作台对开挖机器人操作时使3D模型进行动画仿真，呈现出机器的工作状态。

因此，本发明具有如下优点：(1)开挖机器人远程操作时，不同于传统需要肉眼来观察机器，只需要通过观察屏幕就可以清晰的得到开挖机器人的工作状况和周围环境，避免误操作。

(2)创造性的将3D仿真系统和三维激光扫描系统结合起来，让操作者可以更加直观的操作机器，使其有身临其境的感受。

附图说明