[发明专利]一种智能电铲无人卸料装车系统和方法

说明书

本发明公开了一种智能电铲无人卸料装车系统和方法，在起重臂上分别安装第一摄像机和第二摄像机，在斗杆上安装激光测距仪并在自卸车上设置标志物。电铲回转卸料装车时，通过激光测距仪读取的距离值，判断是否需要停止下降铲斗；控制器提取第一摄像机图像中的特征点，并与自卸车模板图像进行匹配，检测图像中是否出现自卸车，并对第一摄像机采集图像中的标志物进行识别，获取标志物个数、大小和中心位置；同时控制器利用第二摄像机识别自卸车的车厢边缘，当车厢的两侧边缘同时被识别时，推压电机停止推压斗杆；结合已完成的装车次数，输出装车作业控制信号，实现自主智能卸料和装车，识别率高、控制精确、智能化程度高、工作效率高和安全可靠。

技术领域

本发明涉及智能挖掘机技术领域，更具体的说是涉及一种智能电铲无人卸料装车系统和方法。

背景技术

电铲体型巨大、工作装置结构复杂、工作环境恶劣且能见度低，导致处于司机室内的操作员视野有限且容易受到干扰。在实际装车作业过程中，操作员需要反复观察周围环境及挖掘机与自卸车的相对位置，才能完成装车作业。此过程中加大了操作员操纵挖掘机的难度，对其操纵水平提出了更高的要求。如果铲斗不能对准自卸车车厢的话，那么装车的矿石极易散落出车厢外，更有可能对自卸车其他部位造成损害，不仅影响作业效率，还埋下了安全隐患。

目前还未公开或报道过任何一种专门用于电铲的智能装车系统和方法，以解决电铲因操作员视野受限而不能快速精准装车作业的问题。

因此，如何提供一种智能电铲无人卸料装车系统和方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种智能电铲无人卸料装车系统和方法，具有识别率高、控制精确、智能化程度高、工作效率高和安全可靠等优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种智能电铲无人卸料装车系统，包括电铲和自卸车，所述电铲包括铲斗、斗杆、起重臂、推压电机、提升电机、回转电机和控制器，还包括：第一摄像机、第二摄像机和激光测距仪，且所述第一摄像机、所述第二摄像机和所述激光测距仪均与所述控制器连接；

所述第一摄像机安装在所述起重臂上，安装高度为所述自卸车的车顶高度，用于检测自卸车和识别标志物，以确定在X轴方向上所述铲斗和所述自卸车车厢的相对位置；

所述第二摄像机安装在所述起重臂顶部，用于识别所述自卸车车厢边缘，以确定在Y轴方向上所述铲斗与所述自卸车车厢的相对位置；

所述激光测距仪设置在所述斗杆上，用于确定在Z轴方向上所述铲斗与所述自卸车车厢的相对距离；

所述自卸车车厢顶部设置有三个所述标志物。

优选的，三个所述标志物布置方式为中间较两端的标志物长度短，且两端所述标志物对称设置。

一种智能电铲无人卸料装车方法，包括：

S1：以自卸车通过倒车的方式停靠在电铲的左侧进行装车作业为例，挖掘完成后，所述电铲通过回转电机开始向左回转，同时通过提升电机下降铲斗，控制器实时读取激光测距仪读取的距离，在Z轴方向判断是否需要停止下降所述铲斗，达到预设值时即停止；

S2：同时所述控制器提取第一摄像机获取的图像中的特征点，并与自卸车模板图像进行匹配，检测图像中是否出现了自卸车，若所述第一摄像机没有检测到所述自卸车时，所述控制器向回转电机输出驱动信号，使所述电铲继续向左回转；

在所述第一摄像机捕捉到所述自卸车后，所述控制器对第一摄像机采集图像中的标志物进行识别，并获取所述标志物个数、大小、中心位置，以确定在X轴方向上所述铲斗与自卸车车厢的相对位置；