[发明专利]一种料堆边缘检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种料堆边缘检测方法及系统。该方法包括：获取雷达探测的料堆切削面的二维点云数据；雷达固定于取料机悬臂的侧边，且位于斗轮的侧边；雷达用于扫描取料机悬臂前方的料堆切削面，雷达的扫描面为竖直平面；根据取料机悬臂的回转方向，将二维点云数据扩展为三维点云数据；对三维点云数据进行预处理；对当前帧对应的处理后的三维点云数据进行平面拟合；计算当前帧对应的物料面倾角；判断当前帧对应的物料面倾角是否小于物料安息角；如果是，确定当前帧雷达的扫描面处于物料堆垛边缘的外侧；如果否，确定当前帧雷达的扫描面处于物料堆垛边缘的内侧。本发明可以提高料堆边缘检测的准确度和及时性。

技术领域

本发明涉及取料作业过程检测领域，特别是涉及一种料堆边缘检测方法及系统。

背景技术

目前，国内散杂货取料作业以人工控制取料为主，半自动化和自动化控制取料由于技术限制仅占很小部分；人工取料作业时，取料机司机通过人眼观察分析料堆形状，按照堆垛具体情况进行分层(一般分为三层)，判断取料机斗轮对物料堆的切入点；然后手动控制取料机的走行、回转和悬臂俯仰等。在通常采取的回转取料方式中，根据取料机悬臂的初始状态和料堆的相对位置选择向左或向右回转进行取料，自回转过程开始上料称为进入料堆；当达到一定旋转角度后，在取料机斗轮即将旋出料堆时，取料机向前走行一定距离进行反方向回转取料，如此反复作业直到当前层取料数量要求，继而取料机走行重复上述过程进行下一层取料作业。因此，不对料堆边界进行检测，预判取料机斗轮旋出料堆时间，则每次悬臂回转过程中都可能使斗轮旋出料堆两边，斗轮空转造成皮带上物料断流，大大影响取料工作效率。

在上述过程中，判断斗轮出料堆边界主要依靠人眼、高清摄像头、光学雷达和斗轮功率数据。在人工操作情况下，即使天气晴朗光线良好，但由于司机室通常安置于悬臂右侧，所以对于斗轮左侧旋转出料堆的情况司机很难准确判断，经常出现悬臂摆出料堆的情况；如果照明不足或者在雨雪雾的天气条件下，则人眼基本无法识别估计垛边距离。在半自动化和自动化控制的情况下，通常由高清摄像头、光学传感器(如激光雷达)和斗轮功率作为料堆边界检测手段；在利用光学设备时，必须要求现场天气情况、光线条件和工作环境良好。如果在大雾、大雨或者摄像头和传感器表面被污渍覆盖则会完全失去作业能力，甚至会低于人工操作状态下的工作效率。如果使用斗轮功率作为检测依据，虽然能够避免天气和光线的影响，但是悬臂回转取料过程中是无法通过斗轮功率变化趋势检测垛边的；比如，当斗轮内旋时由于取料层逐渐变厚，斗轮负载功率也会逐渐升高，直至转出垛边斗轮功率断崖式下降。因此，不论以哪种现存方式进行取料作业和边界判断，料堆边界的检测准确度较低，且及时性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种料堆边缘检测方法及系统，以提高料堆边缘检测的准确度，提高及时性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种料堆边缘检测方法，包括：

获取雷达探测的料堆切削面的二维点云数据；所述雷达固定于取料机悬臂的侧边，且位于斗轮的侧边；所述雷达用于扫描所述取料机悬臂前方的料堆切削面，所述雷达的扫描面为竖直平面；

根据所述取料机悬臂的回转方向，将所述二维点云数据扩展为三维点云数据；

对所述三维点云数据进行预处理，得到处理后的三维点云数据；

对当前帧对应的处理后的三维点云数据进行平面拟合，得到当前帧对应的拟合平面；

计算当前帧对应的物料面倾角；所述当前帧对应的物料面倾角为当前帧对应的拟合平面与水平面之间的夹角；

判断当前帧对应的物料面倾角是否小于物料安息角；

当当前帧对应的物料面倾角小于物料安息角时，确定当前帧雷达的扫描面处于物料堆垛边缘的外侧；

当当前帧对应的物料面倾角不小于物料安息角时，确定当前帧雷达的扫描面处于物料堆垛边缘的内侧。