[发明专利]一种多门机协作的整船建模方法

权利要求书

1.一种多门机协作的整船建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在至少三台不同的门机上配置扫描仪；在各门机的回转平台上分别安装带云台的三维激光雷达扫描仪，用于对货船作业区域进行扫描；在各门机的象鼻梁平台上安装面阵激光雷达扫描仪，用于扫描作业区域的舱内物料；

S2：至少三台不同的门机完成占位后，各门机上的三维激光雷达扫描仪获取船体点云，面阵激光雷达扫描仪获取物料点云；

S3：分别构建扫描仪坐标系、扫描仪所在门机的回转平台坐标系、门机坐标系和各门机共用的世界坐标系；

S4：对每一台门机，将三维激光雷达扫描仪获取的船体点云以及面阵激光雷达扫描仪获取的物料点云，进行一次点云配准，将一次点云配准后的船体点云与物料点云进行拼接合并，得到在当前门机坐标系下的完整点云P_M；

S5：将每个门机坐标系下的完整点云及门机位置、速度和回转平台旋转角度信息传输给中控平台，将各门机坐标系下的完整点云进一步变换到同一个世界坐标系下，得到各门机坐标系下的完整点云P_M在世界坐标系下的完整点云；

S6：对各门机坐标系下的完整点云P_M在世界坐标系下的完整点云进行预处理后，再进行二次点云配准，以一台门机在世界坐标系下的预处理后的完整点云为目标点云，剩余门机在世界坐标系下的预处理后的完整点云为源点云，进行拼接合并后，得到完整的整船点云。

2.根据权利要求1所述的一种多门机协作的整船建模方法，其特征在于，步骤S3所述的构建各门机共用的世界坐标系，是以运行轨道的起点为原点，Z轴垂直于水平面向上，Y轴垂直于轨道指向海侧，X轴方向则可以根据右手定则确定；右手定则是以拇指指向Z轴方向，中指指向Y轴方向，食指的指向为X轴方向，拇指、食指和中指的指向相互垂直；各门机对应的门机坐标系的建立方法与世界坐标系的建立方法相同。

3.根据权利要求2所述的一种多门机协作的整船建模方法，其特征在于，步骤S4所述对每一台门机，将三维激光雷达扫描仪获取的船体点云以及面阵激光雷达扫描仪获取的物料点云，进行一次点云配准，将一次点云配准后的船体点云与物料点云进行拼接合并，得到在当前门机坐标系下的完整点云P_M，是令扫描仪坐标系与门机的回转平台坐标系之间的坐标变换矩阵为T₁，令门机的回转平台坐标系到门机坐标系的坐标变换矩阵为T₂；将扫描仪获得的船体点云与物料点云均转换到所在门机的门机坐标系下，得到门机坐标系下的预处理后的船体点云P_L1和处理后的物料点云P_L2；对所在门机的门机坐标系下的预处理后的船体点云P_L1和物料点云P_L2进行粗配准，以预处理后的船体点云P_L1为目标点云，预处理后的物料点云P_L2为源点云，采用PCL库提供的K4PCS配准算法，对所述目标点云和源点云进行粗配准，获取源点云到目标点云的第一粗配坐标变换矩阵T_M1，然后根据第一粗配坐标变换矩阵T_M1对预处理后的物料点云进行校准；然后进行精配准，再次以预处理后的船体点云P_L1为目标点云，以粗配准校准后的预处理后的物料点云为源点云，采用PCL库提供的ICP配准算法，获取第一精配坐标变换矩阵T_M2，然后根据第一精配坐标变换矩阵T_M2对已校准后的预处理后的物料点云再次进行校准，最终获取门机坐标系下的配准船体点云P_M1和配准物料点云P_M2，其中P_M1＝T_M2*T_M1*T₁*T₂*P_L1；P_M2＝T_M2*T_M1*T₁*T₂*P_L2；最后将门机坐标系下的配准船体点云P_M1和配准物料点云P_M2进行拼接合并，获取当前的门机坐标系下的完整点云P_M。