[发明专利]一种多门机协作的整船建模方法

说明书

本发明提供了一种多门机协作的整船建模方法，属于港口门机装船设备技术领域；是在至少三台不同的门机上配置扫描仪；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；对每一台门机，将船体点云和物料点云进行一次点云配准后拼接合并，得到在当前门机坐标系下的完整点云；对各门机坐标系下的完整点云在世界坐标系下的完整点云进行预处理，再进行二次点云配准和拼接合并后，得到完整的整船点云。

技术领域

本发明涉及港口门机装船设备技术领域，尤其涉及一种多门机协作的整船建模方法。

背景技术

门座式起重机，简称门机是港口作业重要的岸边设备，港口散货用门机主要包括四大机构：起升机构、变幅机构、旋转机构和运行机构，能够分别实现抓斗的起升功能、臂架的收缩功能、门机的旋转功能和门机的平移功能，从而实现物料在岸侧与船侧之间进行转移。目前散货船型扫描建模方面，主要是通过激光雷达对作业区域进行扫描，建立单舱口扫描模型，从而获取舱口信息和舱内物料信息，实现对单舱口的自动化作业。目前这种船型扫描建模只能实现对单舱口的建模，无法获取整船的建模信息，多门机之间不能协同作业，因此存在自动化作业单一、作业效率低的问题。

公开号为CN101526617A的中国专利申请公开了一种装船机物位二维激光雷达自动检测方法，采用二维激光雷达对仓库尺寸进行识别，计算仓库坐标，指示大车精定位，使悬臂位于舱口的中心位置，但是该方案仅适用于一台装船机使用，并不适用于一台以上的门机。随着门机自动化作业需求的日益增强，需要实现多门机协同自动化作业，提高门机自动化效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种适用于多台门机的多门机协作的整船建模方法。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种多门机协作的整船建模方法，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。

在以上技术方案的基础上，优选的，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。