[发明专利]一种用于集装箱识别定位的3D数据采集系统及方法

摘要

本发明公开了一种用于集装箱识别定位的3D数据采集系统及方法，系统包括数据处理器和分别与数据处理器连接的2D激光扫描仪、电机驱动器、惯性器件和交换机。本发明结构相对简单，且易于实现，同时结合多传感器数据融合技术，对探测目标实现高精度和快速扫描。本发明以技术成熟的2D激光扫描仪和高精度伺服电机为基础，开发高精度转动云台。在2D激光扫描仪的基础上，增加一个转动轴向的转动量。通过对相关传感器数据的计算得到三维点云数据。本发明可解决轮胎式集装箱起重机自主识别目标集装箱位置的功能需求；也可解决轮胎式集装箱起重机在作业过程识别箱区轮廓及位置的需求。对提升起重机作业效率和安全性起到关键的作用。

主权项

1.一种用于集装箱识别定位的3D数据采集方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、利用2D激光扫描仪扫描获取点云数据，得到原始3D激光坐标系下的坐标值：设定2D扫描仪的扫描方向为水平方向，转动云台的转动方向为垂直方向；2D激光扫描仪每隔40ms收集一次激光扫描面的扫描信息；伺服电机以匀速带动云台从而带动2D激光扫描仪旋转，在每次收集激光数据的最后一个点的时刻通过读取一次电机编码器数据采集一次云台转动角度信息；步骤二、将原始3D激光坐标系下的坐标值变换到统一的大地坐标系下的坐标值：惯性器件以50Hz的频率向数据处理器发送2D激光扫描仪的位置变化信息和姿态变化信息，确保系统在每一个电机编码器数据刷新周期内获取一次位置变化和姿态变化周期；数据处理器通过具备RTK功能的GPS芯片模块在0.1秒周期后对位置信息进行矫正，获得空间位置相对于原点的变换位移量（∆ x，∆y，∆z）和姿态变化角度量（α，β，γ）；然后按如下公式计算三维点云数据（，，）：对于空间坐标系中的某一点n来说，为在获取该点数据时刻2D激光扫描仪内部电机相对于0位的转动角度，为在获取该点数据时刻云台的转动角度，为激光扫描仪测得的该点的距离；步骤三、将三维点云数据中点n的位置信息（，，）以PCD文件格式保存并输出给外部设备。