[发明专利]一种装船机船舱舱口识别方法

说明书

本发明公开了一种装船机船舱舱口识别方法，解决现有技术不能正确识别船体和煤的问题。方法包括获取两台激光扫描仪点云，计算出坐标系间的转换矩阵，以激光扫描仪获取的每一条扫描线为基本单位进行滑窗检测提取出边界点，对边界点进行聚类选出最终边界点云集合，将最终边界点云集合转换到轨道坐标下，对最终边界点云集合拟合出轮廓线，计算船舱深度及船舱倾斜度。本发明采用点云数据的坐标数据对点云进行坐标转换、剔除和轮廓线提取，消除了因点云反射率强度相近而无法区分船体和煤的情况。利用滑窗检测法，提高了确定舱口边界点的精度。利用舱口识别处理结果，可计算船舱的深度、船舱的倾斜度，为装船过程控制软件提供实时监测数据。

技术领域

本发明涉及位置识别技术领域，尤其是涉及一种装船机船舱舱口识别方法。

背景技术

全球贸易一体化的发展促进了全球范围内对煤炭运输的需求。从大类商品来看，铁矿石、煤炭、粮食等散货的海运量上升呈快速增长的态势。伴随这一发展的是远洋散货运输船舶的不断更新，以及能够停靠和接卸这些大型船舶的超级大港使用的散货装卸船设备的更新。散货装卸自动化是必然的发展趋势。

目前，散货装船系统自动化程度较低，装船作业均采用人工操作方式，装船作业的范围以及装船机各个机构运动均由司机通过操作台控制。通常在装船作业时，需在船上设置一名观测人员，与司机通话交流，配合实现装船作业。

随着自动控制、测绘、检测技术的进步，国内已经开展装船机全自动控制的研究。实现装船机全自动控制，其中的一个关键技术是在溜筒初次进入船舱以及在移舱过程中对船舱的识别，包括船舱舱口识别、船舱宽度、深度、倾斜角度的测绘和分析。测绘和分析结果可用于装船机机构的作业过程控制，并避免溜筒与舱口、舱壁发生碰撞事故。

现有的船舱舱口识别方法中，有公开号为CN112529958的专利，对获取的船舱、舱内煤等物体的激光雷达数据进行聚类、筛选，以及利用图像处理方法，对轮廓点云和边的提取、并转换到三维坐标下，形成舱口四壁平面，达到舱口识别的目的。该方法采用点云反射率强度作为船体与煤的筛选标准，在现场运行时可能会发生无法识别船体和煤界限的情况，一种情况是部分煤种和部分/或全部船体的激光发射率强度相近而无法区分船体和煤；二种情况是部分较小吨位船舶的船舱之间采用较低的格挡，格挡上容易积煤，积煤的存在将导致该格挡被错判为船舱中的煤，因而不能正确地识别出这类船舱结构的舱口；此外，图像处理方法得到的轮廓边界，存在误差较大的结果。

发明内容

本发明主要是解决现有技术不能正确识别船体和煤的问题，提供了一种装船机船舱舱口识别方法。

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：一种装船机船舱舱口识别方法，装船机包括沿轨道移动的大车、转动设置在大车上的悬臂，设置在悬臂前端的溜筒平台，在溜筒平台两侧分别安装有激光扫描仪，其特征在于：包括以下步骤：

S1.开启工作，两台激光扫描仪各自获取点云；

S2.根据激光扫描仪、轨道工况分别建立激光扫描仪极坐标系、激光扫描仪直角坐标系、轨道坐标系，计算坐标系之间转换矩阵；其中激光扫描仪直角坐标系以扫描仪光点为原点，激光扫描仪旋转0°位置方向向量投影到水平面为x轴，z轴与重力方向相反，y轴方向由右手定则决定，xoy为水平面；

S3.将点云数据进行预处理，根据转换矩阵将点云数据转换成激光扫描仪直角坐标系和轨道坐标系下的坐标；

S4.以激光扫描仪获取的在激光扫描仪直角坐标系内的每一条扫描线为基本单位进行滑窗检测，提取出边界点；

S41.设定滑窗长度为L个点，步长为S个点，点云数据每个点为P_ij=(x，0，z)，(i=n，j=m)，n为具有n条扫描线，m为每条扫描线上具有m个点；其中长度L、步长S都是表示点数量，一个步长S为一个点或是多个点，滑窗以覆盖L个点为一个滑窗，滑窗形状不是固定矩形，而是随所覆盖的点构成的形状。