[发明专利]一种无人抓料机智能控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及抓料机抓钩位姿调整技术领域，具体涉及一种无人抓料机智能控制系统及控制方法，方法包括：构建抓钩结构图和缝隙结构图，基于获得的距离范围和搜索范围得到由中心节点和子图节点构成子图；抓钩结构图中中心点与各抓钩节点之间的连线的夹角组成第一角度序列；基于第一角度序列和第二角度序列获得子图与抓钩结构图的匹配度；匹配度大于第一阈值的子图为抓取待选子图；基于抓取待选子图中每个缝隙节点对应的缝隙区域的面积获得抓取待选子图的面积率；抓取待选子图的面积率与匹配度的乘积为抓取待选子图的抓取匹配程度；基于抓取匹配程度最大的抓取待选子图中缝隙区域的分布调整抓钩的位姿。本发明能够提高无人抓料机抓取物料的成功率。

技术领域

本发明涉及抓料机抓钩位姿调整技术领域，具体涉及一种无人抓料机智能控制系统及控制方法。

背景技术

现有的无人抓料机在对较为松散的物体，例如：火车皮废料、各种木材、树枝等进行抓取时，由于这些物体之间的缝隙较多且这些物体易被抓钩影响，往往随机抓取就可以得到较好的抓取结果，但是对废钢等表面积较大且硬度较大的物体进行抓取时，由于缝隙较少，随机抓取很容易抓取到钢铁表面，导致没能成功抓取到物体，就会导致抓料的成功率比较低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种无人抓料机智能控制方法，所采用的技术方案具体如下：获取抓料机抓钩抓取物料时的视频帧图像并进行筛选得到一帧抓取物料图像；将抓取物料灰度图进行灰度化得到抓取灰度图，对抓取灰度图进行分割获得物料之间的缝隙区域；

基于抓取灰度图中抓钩上钩子的分布，将每个钩子作为一个抓钩节点构建抓钩结构图；抓钩结构图中相邻的抓钩节点相互连接；获取灰度图中每两个缝隙区域之间的最小距离和最大距离组成距离范围；将每个缝隙区域作为一个缝隙节点构建缝隙结构图，每两个缝隙节点之间的边权值为距离范围；相邻抓钩节点之间的距离和一个抓钩节点到另一个抓钩节点之间的最大距离组成搜索范围；以任意一个缝隙节点为中心节点，获得与中心节点之间的边权值在搜索范围内的缝隙节点，记为子图节点；若一个中心节点的子图节点的数量大于预设阈值，则中心节点和子图节点构成子图；

抓钩结构图中中心点与各抓钩节点之间的连线的夹角组成第一角度序列；子图中中心点与各缝隙节点之间的连线的夹角组成第二角度序列；基于第一角度序列和第二角度序列获得子图与抓钩结构图的匹配度；匹配度大于第一阈值的子图为抓取待选子图；基于抓取待选子图中每个缝隙节点对应的缝隙区域的面积获得抓取待选子图的面积率；抓取待选子图的面积率与匹配度的乘积为抓取待选子图的抓取匹配程度；基于抓取匹配程度最大的抓取待选子图中缝隙区域的分布调整抓钩的位姿。

优选地，获取抓料机抓钩抓取物料时的视频帧图像并进行筛选得到一帧抓取物料图像包括：利用DNN语义分割获得视频帧图像中的抓钩区域和物料区域；若一个视频帧图像中抓钩区域与物料区域无交集，保留该视频帧图像作为待筛选图像；获得为标准矩形的物料区域的最大主成分方向和最小主成分方向的差值，作为标准差值；获得待筛选图像中物料区域的最大主成分方向和最小主成分方向的差值，作为实际差值；筛选出实际差值与标准差值差异最小的物料区域所在的待筛选图像，作为抓取物料图像。

优选地，获取灰度图中每两个缝隙区域之间的最小距离和最大距离组成距离范围包括：所述最小距离是指从一个缝隙区域内的一点出发达到另一个缝隙区域内的最小距离；所述最大距离是指从一个缝隙区域内的一点出发到另一个缝隙区域内的最大距离。

优选地，基于第一角度序列和第二角度序列获得子图与抓钩结构图的匹配度包括：将第二角度序列中的元素中的元素进行移位，第二角度序列中的元素每移位一次获得一个新的第二角度子序列，分别计算第二角度序列对应的多个第二角度子序列与第一角度序列的余弦相似度，所述余弦相似度的最大值为子图与抓钩结构图的匹配度。