[发明专利]一种钢厂行车调度用三维激光扫描可见光确认方法

权利要求书

1.一种钢厂行车调度用三维激光扫描可见光确认方法，其特征在于该方法用三维激光扫描装置驱动可见光进行位置标定，通过可见光确认规则进行位置关系的比对和微调，主要包括：二维激光扫描仪(1)、伺服旋转电机(2)、绝对值编码器(3)、PLC控制器(4)、可见激光设备(5)、摄像头(6)、上位机(7)；二维激光扫描仪(1)用于采集目标物体表面轮廓的深度数据，伺服旋转电机(2)用于带动二维激光扫描仪(1)Y向旋转，从而获取卡车车厢的三维深度数据；绝对值编码器(3)用来获取伺服旋转电机(2)的旋转圈数，进而计算旋转角度，PLC控制器(4)进行伺服旋转电机(2)的逻辑控制以及与上位机(7)进行数据交互；伺服旋转电机(2)、绝对值编码器(3)和PLC控制器(4)共同组成旋转云台，旋转云台承载二维激光扫描仪(1)组成三维激光扫描装置，固定安装在库区停车位上方，进行卡车车厢三维数据的扫描；可见激光设备(5)安装在旋转云台侧面，用于识别位置的标定，由PLC控制器(4)控制开断；摄像头(6)固定在停车位侧面，用于可见光与识别目标的位置采集，与上位机(7)连接；上位机(7)用于三维数据的识别和处理,以上设备共同组成钢厂用于库区装卸车的三维激光扫描系统；

所述三维激光扫描装置按照以下步骤驱动可见激光设备(5)依次照射到目标位置处，通过提出的可见光确认步骤进行位置关系的比对和微调，从而实现目标位置的精确确定，假设待确认的n个位置的三维坐标分别为P₁(x₁,y₁,z₁),..P_n.(,x_n,y_n,z_n)，可见光确认步骤如下：

步骤1：开始确认前，上位机检查旋转云台的连接和位置状态是否就绪，若就绪则进入步骤2，否则由人工调节旋转云台到就绪状态；

步骤2：PLC控制旋转电机带动可见光旋转至第i个待确认的极坐标位置P_i(x_i,y_i,z_i)处，其中i＝1,...,n；

步骤3：摄像头拍摄当前可见光的位置图像，上位机识别图像中可见光与目标位置的偏差Δ，如果误差满足设定的偏差要求，则位置准确，进入步骤6，否则进入步骤4进行位置微调；

步骤4：位置微调，上位机根据如下可见光确认规则对现有的位置偏差Δ进行调整，设定可见光相对目标位置的角度偏差程度有七种：正大PS、正中PM、正小PS、零ZE、负小NS、负中NM、负大NB，对每种程度的偏差，上位机自适应地调整微调系数K：

K_b为较大偏差系数，K_m为中等偏差系数，K_s为较小偏差系数，得到旋转电机的微调角速度v：

v＝-Kv₀

其中，v₀是三维激光扫描装置扫描时的标定角速度，微调时PLC控制旋转电机以角速度v旋转的微调时间t₀，上位机检测微调后的角度偏差，如果满足设定精度要求则进入步骤5，否则重复该步骤，直至Δ满足要求；

步骤5：坐标修正，对于当前第i个确认目标，为保证测量准确性，上位机采集m次当前距离，去掉最大值和最小值，剩余的L_i1,...L_i(m-2)为有效距离值，对有效距离L_ij j＝1,…,m-2，设微调后激光扫描角度为θ_i1，旋转云台角度为θ_i2，当确认目标为垛位时：

当确认目标为钢卷时，设钢卷半径为R_i：

计算出m-2个对应的坐标(x_i1,y_i1,z_i1),...,(x_i(m-2),y_i(m-2),z_i(m-2))，其平均值即为当前第i个目标的修正坐标(x_i,y_i,z_i)：

步骤6：判断所识别的位置是否全部确认完毕，如果确认完成进入步骤7，否则取下一个位置，进入步骤2，直至所有的位置都确认完毕；

步骤7：数据更新上传，将所有确认完成的目标位置更新上传到数据库；

步骤8：按照避免负向回零的方法进行旋转云台归位，确认并上传所有确认的坐标后，旋转云台正向回零，确认环节结束。

2.根据权利要求1所述的一种钢厂行车调度用三维激光扫描可见光确认方法，其特征在于步骤8所述的避免负向回零的方法进行旋转云台归位，解决旋转云台归位功能受正向回零限制，具体的旋转云台归位周期如下，设顺时针旋转为正向，逆时针旋转为负向：

步骤81：扫描前，旋转云台初始状态为绝对零位θ₀，收到扫描信号后，旋转云台负向旋转至上位机设定的起始角θ_start，此阶段旋转云台就位，激光扫描仪不采集数据；

步骤82：开始扫描，旋转云台从起始角θ_start正向转动到终止角θ_end，同时激光扫描仪采集三维深度点云数据；

步骤83：旋转云台角度到达终止角θ_end后，扫描结束，上位机进行点云数据识别处理，得到识别的多个目标位置{P₁,P₂,...,P_n}；

步骤84：可见光确认环节，旋转云台从终止角依次负向旋转到n个识别坐标P₁,P₂,...,P_n处，上位机对各个坐标进行确认，直至确认完所有目标位置坐标；

步骤85：确认完毕后，旋转云台负向旋转到起始角θ_start，确保旋转云台能进行正向回零；

步骤86：旋转云台正向回零，一个三维扫描工作周期T结束。