[发明专利]一种无人化链斗式连续卸船机的扫描识别系统及工作方法

权利要求书

1.一种无人化链斗式连续卸船机的扫描识别系统，其特征在于，至少包括：

顶部结构下方提升筒体两侧设置的对船体、舱内料堆进行扫描识别的多个带云台的激光扫描仪Ⅰ、

取料头上方提升筒体两侧设置的对船体、舱内料堆进行扫描识别的多个不带云台的激光扫描仪Ⅱ、

所述激光扫描仪Ⅰ以及所述激光扫描仪Ⅱ底座均设有获取所述激光扫描仪Ⅰ以及激光扫描仪Ⅱ安装位置实时姿态，辅助建立点云坐标模型的倾角仪、设有差分GPS及绝对值编码器的并实时获取各扫描仪安装位置的空间坐标位置检测系统；

综合扫描仪检测与目标间距离信息、所述多个扫描仪的安装位置空间坐标、所述倾角仪获取的实时角度信息，处理并建立目标物体点云坐标模型，并根据需要通过云台调整扫描仪角度的服务器；

设所述扫描仪中心点O₁₂坐标为(0，0，0)，扫描仪所扫描到的目标物体表面D点的坐标为(x₂，y₂，z₂)，其中L₂通过所述激光扫描仪根据激光飞行原理直接测得，横向角度观察值α₂，纵向角度观察值θ₂均由扫描仪自带的编码器同步测得输出：

则D点的坐标计算公式为：

x₂＝L₂×cosα₂×cosθ₂；

y₂＝L₂×cosα₂×sinθ₂；

z₂＝L₂×sinα₂；

设倾角仪检测扫描仪安装底座横倾角度α₃，纵倾角度θ₃，则B点真实坐标计算公式为：

x₂＝L₂×cos(α2+α3)×cos(θ2+θ3)；

y₂＝L₂×cos(α2+α3)×sin(θ2+θ3)；

z₂＝L₂×sin(α2+α3)；

由于舱口边界特征相比于舱内物料易于捕捉，且舱内物料随船舱一起浮动，舱口边界位置的变化即能反应出舱内物料位置的变化，激光扫描仪Ⅰ可扫描并获取船舱口A点位置坐标，激光扫描仪Ⅱ可扫描并获取物料表面B点位置坐标；

当船体因浪涌产生浮动或倾斜后，激光扫描仪Ⅰ捕捉船舱口A点位置偏移至A’点，激光扫描仪Ⅱ获取B’点位置为：

设A点坐标(Xa,Ya,Za),A’点坐标(Xa’,Ya’,Za’)，B点坐标(Xb,Yb,Zb),则B’点坐标(Xb’,Yb’,Zb’)＝(Xb,Yb,Zb)+(Xa’,Ya’,Za’)-(Xa,Ya,Za)；

通过舱口实时位置数据对所述料堆表面点云坐标数据修正，对扫描结果补偿，得到准确的料堆表面点云坐标数据；

通过最小二乘法去除重叠点云，再通过贪婪投影三角化算法对点云数据三角化并重建物体表面三角网格曲面模型，即可获取料堆表面点云坐标模型。

2.根据权利要求1所述的一种无人化链斗式连续卸船机的扫描识别系统的工作方法，其特征还在于，包括以下步骤：

S1：将臂架俯仰至最高位置，并将臂架回转至平行于码头面；

S2：通过云台调整顶部结构下方的激光扫描仪Ⅰ的角度，以水平视场垂直于船体；

S3：扫描仪移动，扫描并建立船体点云坐标模型；

S4：根据点云坐标模型的轮廓计算并勾勒出舱口位置并提取各船舱口位置信息，根据作业任务，通过驱动连续卸船机各机构使取料头运行至指定船舱口上方；

S5：通过云台调整激光扫描仪Ⅰ以水平及垂直姿态对准所述指定船舱口；

S6：扫描识别系统扫描并建立船舱口点云坐标模型；

S7：取料头进入船舱内部，通过料头上方多个不带云台的激光扫描仪Ⅱ对料堆进行扫描；

S8：取料头回转运行，带动激光扫描仪跟随回转，扫描识别系统扫描并建立舱内料堆点云坐标模型。