專利名稱：用于卸船機(jī)的激光散貨三維成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用激光傳感器進(jìn)行掃描的三維成像裝置，可廣泛用于港口各類貨輪散貨的輔助作業(yè)。
背景技術(shù)：
散貨三維成像技術(shù)涉及散貨測(cè)量技術(shù)和三維成像技術(shù)。其中散貨測(cè)量技術(shù)主要有全站儀測(cè)量，CCD視覺測(cè)量，超聲波測(cè)量，GPS測(cè)量和激光傳感器測(cè)量。全站儀測(cè)量成本高， 效率低，測(cè)量時(shí)需要人工干預(yù)，不能實(shí)現(xiàn)散貨的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量。CCD視覺測(cè)量容易受光照， 天氣，分辨率等多種因素的影響。超聲波測(cè)量精度低，響應(yīng)時(shí)間慢，工作易受大風(fēng)等環(huán)境因素影響。GPS可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的單點(diǎn)測(cè)量，難于實(shí)現(xiàn)貨料面多點(diǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，同時(shí)由于GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量存在衛(wèi)星不可見以及衛(wèi)星被遮擋等無(wú)法解決的問(wèn)題，此外我國(guó)民用的 GPS測(cè)量精度不高也制約著GPS的應(yīng)用。激光傳感器測(cè)量技術(shù)是迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高效率、高精度的動(dòng)態(tài)測(cè)量方法。它具有測(cè)量速度快，精度高，獲得的數(shù)據(jù)量大，體積小，靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種規(guī)模的場(chǎng)合。但是，如何應(yīng)用三維成像技術(shù)來(lái)獲得散貨的三維圖形，是一個(gè)尚待解決的課題?，F(xiàn)有的卸船機(jī)操作是采用人工操作，一般情況下，卸船機(jī)司機(jī)室在船艙上方40m 左右，遇到霧天時(shí)，由于視線受阻，操作司機(jī)無(wú)法看清楚船艙內(nèi)的情況，因此，無(wú)法進(jìn)行抓取作業(yè)。若在雨天或晚上，由于可視條件不好，司機(jī)的疲勞程度加劇，采用人工操作也容易引發(fā)事故，因此卸船操作不能進(jìn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于卸船機(jī)的激光散貨三維成像裝置，該成像裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，在軟件配合下能得到被掃描物體的空間三維坐標(biāo)，幫助卸船機(jī)操作司機(jī)增加操作的安全性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案—種用于卸船機(jī)的激光散貨三維成像裝置，其特征是包括云臺(tái)、激光傳感器、工控機(jī)和顯示器，云臺(tái)上端面固定安裝在卸船機(jī)駕駛室底部，云臺(tái)下端面固定安裝有激光傳感器，激光傳感器為二維激光傳感器，二維激光傳感器能對(duì)卸船機(jī)下方的船艙內(nèi)的貨物進(jìn)行掃描；云臺(tái)有垂直旋轉(zhuǎn)中心和水平旋轉(zhuǎn)中心，云臺(tái)受工控機(jī)控制，激光傳感器輸出接工控機(jī)，工控機(jī)輸出接顯示器。所述激光傳感器通過(guò)RS422接口與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述云臺(tái)通過(guò)RS485接口與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本實(shí)用新型通過(guò)云臺(tái)和二維激光傳感器之間的配合，并經(jīng)過(guò)工控機(jī)運(yùn)行相關(guān)軟件最終能得到散貨的三維坐標(biāo)，并在顯示器上顯示，能提高港口散貨類卸料機(jī)的應(yīng)用，幫助卸船機(jī)操作司機(jī)增加操作的安全性。
圖1為本實(shí)用新型用于卸船機(jī)的激光散貨三維成像裝置的云臺(tái)與激光傳感器連接示意圖。圖中1云臺(tái)上端面，2云臺(tái)垂直旋轉(zhuǎn)中心，3云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)中心，4云臺(tái)下端面，5 激光傳感器安裝端面，6激光傳感器，7激光傳感器掃描中心。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。參見圖1，一種用于卸船機(jī)的激光散貨三維成像裝置，包括云臺(tái)、激光傳感器6、工控機(jī)和顯示器，云臺(tái)上端面1固定安裝在卸船機(jī)駕駛室底部，云臺(tái)下端面4固定安裝有激光傳感器安裝端面5，在激光傳感器安裝端面5上有激光傳感器6，激光傳感器6為二維激光傳感器，二維激光傳感器6能對(duì)卸船機(jī)下方的船艙內(nèi)的貨物進(jìn)行掃描，激光傳感器掃描中心7位于掃描面Y2-Z2平面的中心。云臺(tái)有垂直旋轉(zhuǎn)中心2和水平旋轉(zhuǎn)中心3，云臺(tái)垂直旋轉(zhuǎn)中心為Zl軸，云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)中心為Yl軸，其中坐標(biāo)系 XI、YU Zl與坐標(biāo)系X2、Y2、Z2分別為云臺(tái)的坐標(biāo)系和激光傳感器的坐標(biāo)系，并且坐標(biāo)系XI、YU Zl為世界坐標(biāo)系。工作時(shí)，坐標(biāo)系X2、Y2、Z2繞坐標(biāo)系XI、YU Zl的水平軸
A在一定的范圍內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)。云臺(tái)受工控機(jī)控制，激光傳感器6輸出接工控機(jī)，工控機(jī)輸出
接顯示器。所述激光傳感器6通過(guò)RS422接口與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述云臺(tái)通過(guò)RS485 接口與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。工控機(jī)輸出接顯示器，在顯示器上顯示船艙內(nèi)散貨的三維圖形。工控機(jī)內(nèi)包括掃描控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、三維模型顯示模塊和人機(jī)交互界面，所述掃描控制模塊主要控制云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括俯仰角左右限位值、運(yùn)動(dòng)速度、回轉(zhuǎn)角的工作角度。所述數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行云臺(tái)和激光數(shù)據(jù)采集，濾除錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)， 同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的軟同步。所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)軟同步后的云臺(tái)數(shù)據(jù)和激光數(shù)據(jù)計(jì)算出激光測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，根據(jù)卸船機(jī)艙口的幾何特性在三維點(diǎn)云中自動(dòng)檢測(cè)出艙口的位置， 濾除由于抖動(dòng)和遮擋產(chǎn)生的干擾數(shù)據(jù)。所述三維模型顯示模塊能顯示艙口的位置，能實(shí)時(shí)顯示艙內(nèi)三維料堆模型，根據(jù)料堆的深度值變化，動(dòng)態(tài)更改料推的深度提示顏色，可以進(jìn)行三維模型的交互瀏覽。所述人機(jī)交互界面能對(duì)工控機(jī)內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。本實(shí)用新型用于卸船機(jī)的激光散貨三維成像裝置采用云臺(tái)帶動(dòng)激光傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)，
與相關(guān)的軟件相配合，能得到被掃描物體的空間三維坐標(biāo)。本實(shí)施例中，云臺(tái)以 知的速度繞水平軸在-之間來(lái)回?cái)[動(dòng)，云臺(tái)通過(guò)RS485串口和工控機(jī)相連接，以19200bps的波特率傳輸數(shù)據(jù)，云臺(tái)的控制精度可達(dá)到0.0125'。激光傳感器以5Hz的頻率工作，掃描范圍為~220\脈沖光線之間夾角0.125s ,激光傳感器隨著云臺(tái)在一定范圍內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)， 通過(guò)RS422串口和工控機(jī)相連接，以115200bps的波特率傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)。以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍， 因此，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于卸船機(jī)的激光散貨三維成像裝置，其特征是包括云臺(tái)、激光傳感器、工控機(jī)和顯示器，云臺(tái)上端面固定安裝在卸船機(jī)駕駛室底部，云臺(tái)下端面固定安裝有激光傳感器，激光傳感器為二維激光傳感器，二維激光傳感器能對(duì)卸船機(jī)下方的船艙內(nèi)的貨物進(jìn)行掃描；云臺(tái)有垂直旋轉(zhuǎn)中心和水平旋轉(zhuǎn)中心，云臺(tái)受工控機(jī)控制，激光傳感器輸出接工控機(jī)，工控機(jī)輸出接顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，用于卸船機(jī)的激光散貨三維成像裝置，其特征是所述激光傳感器通過(guò)RS422接口與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述云臺(tái)通過(guò)RS485接口與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用激光傳感器進(jìn)行掃描的三維成像裝置，可廣泛用于港口各類貨輪散貨的輔助作業(yè)。一種用于卸船機(jī)的激光散貨三維成像裝置，包括云臺(tái)、激光傳感器、工控機(jī)和顯示器，云臺(tái)上端面固定安裝在卸船機(jī)駕駛室底部，云臺(tái)下端面固定安裝有激光傳感器，激光傳感器為二維激光傳感器，二維激光傳感器能對(duì)卸船機(jī)下方的船艙內(nèi)的貨物進(jìn)行掃描；云臺(tái)有垂直旋轉(zhuǎn)中心和水平旋轉(zhuǎn)中心，云臺(tái)受工控機(jī)控制，激光傳感器輸出接工控機(jī)，工控機(jī)輸出接顯示器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，在軟件配合下能得到被掃描物體的空間三維坐標(biāo)，幫助卸船機(jī)操作司機(jī)增加操作的安全性。
文檔編號(hào)G01B11/24GK202048897SQ20112012805
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者孔利明, 李斌, 肖蘇, 袁政鵬 申請(qǐng)人:上海大學(xué), 寶山鋼鐵股份有限公司