[发明专利]一种高精度抓斗定位方法及系统

说明书

本发明属于港口工程机械自动化领域，一种高精度抓斗定位方法及系统，包括：通过冗余配置的3D激光雷达扫描装置，对抓斗和船体位置进行实时捕获，获得点云数据；对所述点云数据进行过滤处理、降噪处理和偏差校核，所述偏差校核为判定数据偏差大于设定值，进行扫描故障报警，判定数据偏差小于设定值时，生成抓斗运行轨迹并建模；生成相对于卸船机定位系统的抓斗位置三维坐标；将所述抓斗位置三维坐标，进行特征区域的高精度分割，计算出抓斗高精度的坐标；实现针对不同黏性的散货物料进行不同飞行卸料操作，提升作业效率。提高企业的生产效率提供保障。

技术领域

本发明属于港口工程机械自动化领域，具体涉及一种高精度抓斗定位方法及系统。

背景技术

在贸易中，货物转运往往是通过港口进行的。在转运的货物中，除集装箱外，散货物料(大豆、煤、沙子等)也是重要的一部分。这些散货物料具有不同黏性，即在相同的抓斗抓力下，散货物料由于受到摩擦阻力和压差阻力的差异，导致抓斗抓取过程的稳定性存在差异。

如果抓斗抓取过程的稳定性过差，不仅会造成撒料，还可能会造成设备和船体相碰撞等安全风险。

然而，在抓斗抓取过程中，对抓斗的实时定位精度的不足和抓斗防摇晃反馈周期过长是导致抓斗控制过程不够完善、抓斗抓取过程的稳定性过差的主要原因。

上述问题是由于现有的抓斗定位系统无法做到对抓斗和船体的高精度实时冗余扫描，从而获得更新周期小于等于250毫秒并经过偏差校核的准确的抓斗定位数据，以满足抓斗防摇晃的闭环控制要求。

因此，如何解决抓斗的实时定位精度不足、定位数据更新周期过长和缺少偏差校核是目前有待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提供一种高精度实时抓斗定位方法及系统，所述方法包括：

通过冗余配置的3D激光雷达扫描装置，对抓斗和船体位置进行实时捕获，获得点云数据；

对所述点云数据进行过滤处理、降噪处理和偏差校核，所述偏差校核为判定数据偏差大于设定值，进行扫描故障报警，判定数据偏差小于设定值时，生成抓斗运行轨迹并建模；

生成相对于卸船机基准点的抓斗位置三维坐标；

将所述抓斗位置三维坐标，进行特征区域的高精度分割，计算出抓斗高精度的三维坐标。

优选地，所述过滤处理为卡尔曼滤波算法，所述降噪处理为去除正态分布的中心值加上正负3倍正太分布方差的范围之外的值，所述正态分布的中心值为前大梁下方的3D激光雷达扫描装置的点云数据，经过卡尔曼滤波算法后的数据，所述偏差校核的设定值为多个3D激光雷达扫描装置对同一抓斗的点云数据的相互偏差的最大允许值。

本发明还提供一种高精度抓斗定位方法系统，包括：

所述3D激光雷达扫描装置冗余配置于卸船机前大梁下方，用于对抓斗和船体位置进行实时捕获，生成点云数据；

所述工业以太网总线，用于3D激光雷达扫描装置和系统数据处理服务器的以太网通讯；

所述系统数据处理服务器，用于对所述点云数据进行过滤处理、降噪处理和偏差校核，所述偏差校核为判定数据偏差大于设定值，进行扫描故障报警，判定数据偏差小于设定值时，生成抓斗运行轨迹并建模，生成相对于卸船机定位系统的抓斗位置三维坐标，将所述抓斗位置三维坐标，进行特征区域的高精度分割，计算出抓斗高精度的坐标。

优选地，所述对船体的3D激光雷达扫描仪，设置于前大梁下方，所述冗余配置为前大梁下方设置的多个3D激光雷达扫描装置同时扫描抓斗和船体，所述3D激光雷达扫描装置的捕获周期为单次回波大于等于75万点每秒，或者多次回波大于等于150万点每秒。