[发明专利]一种无人装卸物流装备系统激光雷达标定系统及标定方法

说明书

本发明公开了一种无人装卸物流装备系统激光雷达标定系统及标定方法，该标定方法包括以下步骤：使所述激光雷达在龙门桁架上指定的位置原地旋转，获取激光雷达的扫描数据，即获得激光雷达坐标系S₁下的周围环境数据；操作机械臂获得机械坐标系S₂下标定板中心点坐标；利用改进的RANSAC算法提取激光雷达坐标系S₁下标定板中心点坐标；计算激光雷达坐标系S₁和机械坐标系S₂之间的旋转矩阵R和平移矩阵T。本发明公开的标定系统及标定方法能实现大场景下激光雷达的标定，且标定效率高，标定速度快。

技术领域

本发明涉及激光探测领域，特别涉及一种无人装卸物流装备系统激光雷达标定系统及标定方法。

背景技术

激光雷达是以发射激光光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。在工业环境下，利用激光雷达可以有效获取空间周围信息。为了实现对目标物体精确定位，需对激光雷达进行精确的标定，从而提高雷达的测距精度以及确保激光雷达在实际工作中的可靠性。

但由于目前市场上的激光雷达单圈扫描采集的点较为稀疏，在无人装卸场景下，通过传统方法标定得到的精度较低，无法满足实际应用需求，因此本发明提出一种基于龙门桁架的无人装卸物流装备系统激光雷达标定方法，以适应在工业环境下的激光雷达标定，使得标定精度更高，效率更快。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无人装卸物流装备系统激光雷达标定系统及标定方法，以达到能够实现大场景下激光雷达的标定，并提高激光雷达的标定精度的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种无人装卸物流装备系统激光雷达标定系统，包括位于龙门桁架上的激光雷达和机械臂，所述龙门桁架下方设置标定板，所述激光雷达分别通过数据传输单元和调节单元与上位机连接，所述调节单元包括角度编码器和带动激光雷达旋转的转台，所述激光雷达安装于所述转台上，所述上位机通过机械控制单元与所述机械臂连接，所述机械臂包括可在龙门桁架上移动的吸盘和固定于吸盘下表面的十字激光器。

一种无人装卸物流装备系统激光雷达标定方法，采用上述的标定系统，包括以下步骤：

(1)使所述激光雷达在龙门桁架上指定的位置原地旋转，获取激光雷达的扫描数据，即获得激光雷达坐标系S₁下的周围环境数据；

(2)操作机械臂获得机械坐标系S₂下标定板中心点坐标；

(3)利用改进的RANSAC算法提取激光雷达坐标系S₁下标定板中心点坐标；

(4)计算激光雷达坐标系S₁和机械坐标系S₂之间的旋转矩阵R和平移矩阵T。

进一步的技术方案中，所述步骤(1)中，上位机通过角度编码器发出脉冲信号，驱动转台转动，带动激光雷达转动，所述激光雷达旋转181度为一个数据采集周期。

进一步的技术方案中，所述步骤(1)中，获取的扫描数据包括空间中任意一点在激光雷达坐标系S₁下的坐标值以及回光强度。

进一步的技术方案中，所述步骤(2)中，上位机通过控制龙门桁架带动机械臂移动到标定板上方，使十字激光器对准标定板中心，获取机械坐标系S₂下标定板中心点坐标。

进一步的技术方案中，所述步骤(3)的具体方法如下：

Step101：利用PCL点云库中的直通滤波方法将除有效装载区域之外的点过滤掉，以减小计算复杂度；