道吊大車6前進(jìn)方向，0ιΥι軸指向軌道車小車1前進(jìn)方向，ΟιΖι軸由右手定則確定，坐標(biāo)系OcUeZ。為吊具檢測裝置2坐標(biāo)系，坐標(biāo)系OdiXdiYdiZdi為目標(biāo)檢測裝置3—坐標(biāo)系，Od2Xd2Yd2Zd2為目標(biāo)檢測裝置3二坐標(biāo)系。
[0043]利用于對目標(biāo)檢測裝置3和吊具檢測裝置2的標(biāo)定，通過標(biāo)定裝置5將目標(biāo)檢測裝置3坐標(biāo)系和吊具檢測裝置2坐標(biāo)系同時(shí)都轉(zhuǎn)換到小車坐標(biāo)系，使兩套裝置處于同一坐標(biāo)原點(diǎn)，通過標(biāo)定裝置5不僅能將單個(gè)裝置標(biāo)定好，同時(shí)還能兩套裝置位于同一基準(zhǔn)點(diǎn)。
[0044]目標(biāo)檢測裝置3標(biāo)定原理為，激光器掃描儀在實(shí)際使用過程中，需要將激光器掃描儀自身的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為外界的測量基準(zhǔn)坐標(biāo)系，即軌道吊小車1坐標(biāo)系，需要計(jì)算激光器掃描儀相對于測量基準(zhǔn)坐標(biāo)系的姿態(tài)，物體的姿態(tài)有六個(gè)自由度，包括三個(gè)旋轉(zhuǎn)和三個(gè)平移，經(jīng)典的三維坐標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)定主要是模板法，即通過三維坐標(biāo)已知的被測點(diǎn)將激光器掃描儀坐標(biāo)系和測量基準(zhǔn)坐標(biāo)系聯(lián)系起來。從而求出兩個(gè)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。
[0045]實(shí)際中由于激光器掃描儀脈沖是不可見的，且掃描點(diǎn)是離散的，因此被測點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系內(nèi)的三維坐標(biāo)無法精確獲取，使得標(biāo)定精度較差，根據(jù)激光器掃描儀本身的特性，激光器掃描儀對不同的材料反射率是不一樣，能量值也不一樣，本發(fā)明對無源標(biāo)識(shí)a2采用一種高能材料，激光器掃描儀對此敏感度非常高，反射回來的點(diǎn)能量值也很高，利用能量值這一特點(diǎn)，設(shè)置一定閾值，將所有滿足要求的激光點(diǎn)篩選出來，獲取無源標(biāo)識(shí)a2的輪廓，并利用這些點(diǎn)求取無源標(biāo)識(shí)a2的重心，從而求取六個(gè)無源標(biāo)識(shí)a2在激光器掃描儀中的坐標(biāo){(^31，7131，2131)}(1 = 1，2，3，4，5，6)，與此同時(shí)，利用電子全站儀測量標(biāo)識(shí)板在軌道吊小車1 坐標(biāo)系中的坐標(biāo){ ( Xlai，y lai，Zlai ) } ( i = 1，2，3，4，5，6 )，利用{ ( Xlai，yiai，Z lai ) }和{ ( Xdai，yial，zlal)}計(jì)算激光器掃描儀坐標(biāo)系和軌道吊小車1坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系IW，最后把標(biāo)定結(jié)果存儲(chǔ)在工業(yè)計(jì)算機(jī)(PLC)中。
[0046]吊具檢測裝置2標(biāo)定原理為，同樣，在工作使用過程中，需要將攝像機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到軌道吊小車1坐標(biāo)系，需要三個(gè)以上公共點(diǎn)將攝像機(jī)坐標(biāo)系和軌道吊小車1坐標(biāo)系聯(lián)系起來，求出兩個(gè)坐標(biāo)系之間的關(guān)系。
[0047]有源標(biāo)識(shí)al是用于攝像機(jī)的識(shí)別，有源標(biāo)識(shí)al是采用的紅外燈的光源，攝像頭安裝有濾光片，從而保證攝像機(jī)能夠準(zhǔn)確的識(shí)別出有源標(biāo)識(shí)al的圓心，結(jié)合有源標(biāo)識(shí)al之間的位置關(guān)系，計(jì)算出有源標(biāo)識(shí)al在攝像機(jī)中的空間坐標(biāo){(xcbi，ycbi，zcbi)} (i = 2，3，5，6)，與此同時(shí)，利用電子全站儀測量有源標(biāo)識(shí)al在軌道吊小車1坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo){(Xlbl，ylbl，zibi)}(i = 2，3，5，6)，利用{(xcbi，ycbi，zcbi)}和{(xibi，yibi，zibi)} (i = 2，3，5，6)計(jì)算出攝像機(jī)坐標(biāo)系和軌道吊小車1坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換關(guān)系T。^，最后把標(biāo)定結(jié)果存儲(chǔ)在工業(yè)計(jì)算機(jī)(PLC)中。
[0048]請結(jié)合圖6所示，本發(fā)明的一種集裝箱起重機(jī)自動(dòng)化檢測標(biāo)定的方法，包括以下步驟:
[0049]S1，將標(biāo)定裝置安裝并固定在集卡交互區(qū)的集卡車道兩側(cè)，為不影響集卡車道正常作業(yè)，盡量靠近堆場，安裝時(shí)盡量使標(biāo)定裝置水平，若不水平，可以通過調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓，使標(biāo)定裝置處于水平；
[0050]S2，架設(shè)徠卡坐標(biāo)系，測量出標(biāo)定裝置在小車坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值{(Xlal，ylal，zlal)}(i = l，2，3，4，5，6)和{Uibi，yibi，zibi)}(i = l，2，3，4，5，6);
[0051]S3，將集裝箱起重機(jī)開到標(biāo)定的位置，吊具下降到離地7m高度；
[0052]S4，將有源標(biāo)識(shí)通電后，吊具檢測裝置對有源標(biāo)識(shí)進(jìn)行圖像采樣，圖像處理算法根據(jù)視野范圍內(nèi)有源標(biāo)識(shí)紅外光燈的個(gè)數(shù)來判斷此時(shí)相機(jī)處于何種工作狀態(tài)，計(jì)算出有源標(biāo)識(shí)在相機(jī)坐標(biāo)系的像素坐標(biāo)，并將像素坐標(biāo)發(fā)送給PLC;
[0053]S5，PLC接收到有源標(biāo)識(shí)的像素坐標(biāo)后，根據(jù)有源標(biāo)識(shí)的像素坐標(biāo)，結(jié)合有源標(biāo)識(shí)之間的位置關(guān)系，計(jì)算出有源標(biāo)識(shí)在攝像機(jī)中三維坐標(biāo)值{(Xcbi，ycbi，Zcbi)} (i = 2，3，5，6)，結(jié)合有源標(biāo)識(shí)在小車坐標(biāo)系下的坐標(biāo){(xibi，yibi，zibi)} (i = 2，3，5，6)，計(jì)算攝像機(jī)坐標(biāo)系與小車坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系Tc^，并將轉(zhuǎn)換矩陣存儲(chǔ)到PLC中，至此吊具檢測裝置的標(biāo)定完成;
[0054]S6，吊具檢測裝置的標(biāo)定完成后，PLC發(fā)送指令給目標(biāo)檢測裝置，裝置收到指令后，開始掃描地面上的無源標(biāo)識(shí)，激光掃描儀將無源標(biāo)識(shí)重心提取出來，得到無源標(biāo)識(shí)在激光掃描儀中的坐標(biāo){(Xdai，ydai，Zdai )}(i = l ,2,3,4,5,6)，結(jié)合無源標(biāo)識(shí)在小車坐標(biāo)系中的坐標(biāo)以&^^^^丨^二^^^…⑷’計(jì)算目標(biāo)檢測裝置的兩個(gè)激光掃描儀與小車坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系T<m，并將計(jì)算出來的轉(zhuǎn)換矩陣存儲(chǔ)到PLC中；
[0055]S7，PLC自動(dòng)校驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果，并顯示在界面上，若標(biāo)定結(jié)果顯示成功，則整個(gè)檢測標(biāo)定工作結(jié)束。
[0056]所述的S3中集裝箱起重機(jī)開到標(biāo)定的位置，包括軌道吊大車、小車和起升都需要到達(dá)指定的位置。
[0057]所述的S4中圖像采樣，至少要采集到六個(gè)有源標(biāo)識(shí)。
[0058]所述的S6中激光掃描儀分別獲取三個(gè)無源標(biāo)識(shí)的點(diǎn)云圖像，然后計(jì)算無源標(biāo)識(shí)在激光掃描儀坐標(biāo)系中的中心。
[0059]另外，在標(biāo)定工作的過程中，需要一次性將吊具檢測裝置和目標(biāo)檢測裝置標(biāo)定完成，在兩個(gè)系統(tǒng)沒有完全標(biāo)定完之前，起重機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)都必須保證不動(dòng)作，從而保證標(biāo)定的精度以及兩套系統(tǒng)的的一致性，如果在標(biāo)定過程中，動(dòng)過小車或者大車，再回到標(biāo)定位置，這樣是無法保證兩套裝置在同一個(gè)坐標(biāo)系。
[0060]本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集裝箱起重機(jī)自動(dòng)化檢測標(biāo)定系統(tǒng)，包括軌道吊小車和連接于軌道吊小車下方的吊具，其特征在于，還包括標(biāo)定裝置、目標(biāo)檢測裝置和吊具檢測裝置； 所述的吊具檢測裝置設(shè)于軌道吊小車和吊具的連接處； 所述的目標(biāo)檢測裝置具有兩個(gè)，均連接于軌道吊小車下方，并對應(yīng)設(shè)于軌道吊小車的兩側(cè)； 所述的標(biāo)定裝置由六塊標(biāo)識(shí)組成，其中，第一標(biāo)識(shí)、第三標(biāo)識(shí)、第四標(biāo)識(shí)和第五標(biāo)識(shí)設(shè)置為一矩形，第一標(biāo)識(shí)和第四標(biāo)識(shí)之間的距離與第三標(biāo)識(shí)和第五標(biāo)識(shí)之間的距離一致，第一標(biāo)識(shí)和第三標(biāo)識(shí)之間的距離與第四標(biāo)識(shí)和第五標(biāo)識(shí)之間的距離一致，第二標(biāo)識(shí)對應(yīng)且平行設(shè)置于第三標(biāo)識(shí)的外側(cè)，第六標(biāo)識(shí)對應(yīng)且平行設(shè)置于第五標(biāo)識(shí)的外側(cè)，第一標(biāo)識(shí)、第三標(biāo)識(shí)、第四標(biāo)識(shí)和第五標(biāo)識(shí)的高度一致，第二標(biāo)識(shí)和第六標(biāo)識(shí)的高度一致并大于第一標(biāo)識(shí)、第三標(biāo)識(shí)、第四標(biāo)識(shí)和第五標(biāo)識(shí)的高度，每塊標(biāo)識(shí)均由有源標(biāo)識(shí)和無源標(biāo)識(shí)組成，其中，有源標(biāo)識(shí)用以吊具檢測裝置的標(biāo)定，無源標(biāo)識(shí)用以目標(biāo)檢測裝置的標(biāo)定。2.如權(quán)利要求1所述的一種集裝箱起重機(jī)自動(dòng)化檢測標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述的吊具檢測裝置采用帶紅外濾光片的攝像機(jī)。3.如權(quán)利要求1所述的一種集裝箱起重機(jī)自動(dòng)化檢測標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述的目標(biāo)檢測裝置采用激光掃描儀。4.如權(quán)利要求1所述的一種集裝箱起重機(jī)自動(dòng)化檢測標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述的有源標(biāo)識(shí)為圓形，且采用紅外燈的光源。5.如權(quán)利要求1所述的一種集裝箱起重機(jī)自動(dòng)化檢測標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述的無源標(biāo)識(shí)為菱形，且采用高能反光材料。6.一種集裝箱起重機(jī)自動(dòng)化檢測標(biāo)定的方法，其特征在于，包括以下步驟: S1，將標(biāo)定裝置安裝并固定在集卡交互區(qū)的集卡車道兩側(cè)，通過調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓，使標(biāo)定裝置處于水平； S2，架設(shè)徠卡坐標(biāo)系，測量出標(biāo)定裝置在小車坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值； S3，將集裝箱起重機(jī)開到標(biāo)定的位置，吊具下降到離地7m高度； S4，將有源標(biāo)識(shí)通電后，吊具檢測裝置對有源標(biāo)識(shí)進(jìn)行圖像采樣，計(jì)算出有源標(biāo)識(shí)在相機(jī)坐標(biāo)系的像素坐標(biāo)，并將像素坐標(biāo)發(fā)送給PLC; S5，PLC接收到有源標(biāo)識(shí)的像素坐標(biāo)后，根據(jù)有源標(biāo)識(shí)的像素坐標(biāo)，結(jié)合有源標(biāo)識(shí)之間的位置關(guān)系，計(jì)算出有源標(biāo)識(shí)在攝像機(jī)中三維坐標(biāo)值，結(jié)合有源標(biāo)識(shí)在小車坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，計(jì)算攝像機(jī)坐標(biāo)系與小車坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并將轉(zhuǎn)換矩陣存儲(chǔ)到PLC中，至此吊具檢測裝置的標(biāo)定完成； S6，吊具檢測裝置的標(biāo)定完成后，PLC發(fā)送指令給目標(biāo)檢測裝置，裝置收到指令后，開始掃描地面上的無源標(biāo)識(shí)，激光掃描儀將無源標(biāo)識(shí)重心提取出來，得到無源標(biāo)識(shí)在激光掃描儀中的坐標(biāo)，結(jié)合無源標(biāo)識(shí)在小車坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，計(jì)算目標(biāo)檢測裝置的兩個(gè)激光掃描儀與小車坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并將計(jì)算出來的轉(zhuǎn)換矩陣存儲(chǔ)到PLC中； S7，PLC自動(dòng)校驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果，并顯示在界面上，若標(biāo)定結(jié)果顯示成功，則整個(gè)檢測標(biāo)定工作結(jié)束。7.如權(quán)利要求6所述的一種集裝箱起重機(jī)自動(dòng)化檢測標(biāo)定的方法，其特征在于，所述的S3中集裝箱起重機(jī)開到標(biāo)定的位置，包括軌道吊大車、小車和起升都需要到達(dá)指定的位置。8.如權(quán)利要求6所述的一種集裝箱起重機(jī)自動(dòng)化檢測標(biāo)定的方法，其特征在于，所述的S4中圖像采樣，至少要采集到六個(gè)有源標(biāo)識(shí)。9.如權(quán)利要求6所述的一種集裝箱起重機(jī)自動(dòng)化檢測標(biāo)定的方法，其特征在于，所述的S6中激光掃描儀分別獲取三個(gè)無源標(biāo)識(shí)的點(diǎn)云圖像，然后計(jì)算無源標(biāo)識(shí)在激光掃描儀坐標(biāo)系中的中心。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集裝箱起重機(jī)自動(dòng)化檢測標(biāo)定系統(tǒng)及方法，包括軌道吊小車和連接于軌道吊小車下方的吊具，還包括標(biāo)定裝置、目標(biāo)檢測裝置和吊具檢測裝置；所述的吊具檢測裝置設(shè)于軌道吊小車和吊具的連接處；所述的目標(biāo)檢測裝置具有兩個(gè)，均連接于軌道吊小車下方，并對應(yīng)設(shè)于軌道吊小車的兩側(cè)；所述的標(biāo)定裝置由六塊標(biāo)識(shí)組成，其中有四塊標(biāo)識(shí)形成一矩形且高度一致，另外兩塊標(biāo)識(shí)設(shè)置于外側(cè)且高度一致，但大于四塊標(biāo)識(shí)的高度，每塊標(biāo)識(shí)均由有源標(biāo)識(shí)和無源標(biāo)識(shí)組成，有源標(biāo)識(shí)用以吊具檢測裝置的標(biāo)定，無源標(biāo)識(shí)用以目標(biāo)檢測裝置的標(biāo)定。通過本發(fā)明的標(biāo)定裝置可以方便快捷的將吊具檢測裝置和目標(biāo)檢測裝置的空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到同一基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
【IPC分類】B66C19/00, B66C13/18, B66C13/16
【公開號(hào)】CN105480864
【申請?zhí)枴緾N201610037490
【發(fā)明人】單磊, 蔣進(jìn)軍, 茅時(shí)群, 張科昌, 方立, 劉春明
【申請人】上海振華重工電氣有限公司, 上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月20日