[发明专利]一种基于LiDAR的货架定位孔检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于LiDAR的货架定位孔检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、以LiDAR传感器探头所在平面为x-y平面，z轴为距离传感器的深度信息，进行预处理，调整机械臂的位置；

步骤2、直流电机驱动工作台运动，使用LiDAR传感器扫描获取货架表面点的云数据；

步骤3、信息处理单元进行货架表面点云数据处理，计算出货架定位孔在x-y平面的具体坐标；

步骤4、通信单元将具体坐标发送给外部设备；

步骤1中所述以LiDAR传感器探头所在平面为x-y平面，z轴为距离传感器的深度信息，进行预处理，调整机械臂的位置，具体如下：

LiDAR传感器在初始位置进行线扫描和机械臂调整位置的循环操作，四个传感器获得的数据采用同一个坐标系，坐标系的原点为机械爪的中点位置，点云数据的形式为元素为(x,y,z)的数组；设置一个距离阈值d_th0，每一次循环过程中，对于四个传感器获得的各自的点云数据中z小于d_th0的点，将其z值相加，再除以该传感器获取的总的点的个数，得到平均深度值其中下标分别对应检测装置的编号；

对于工况1，有因此，应向左下调整机械臂位置；对于工况2，有应向下调整机械臂位置；对于工况3，有应向左调整机械臂位置；当值接近即满足要求时，结束预处理循环过程；

步骤3中所述的信息处理单元进行货架表面点云数据处理，包括距离阈值滤波、孔心计算及结果输出；

所述的距离阈值滤波，是设置两个距离阈值，通过三段不同的距离深度将背景、定位孔和货架表面分离，并将定位孔的点云数据提取出来；

步骤3中所述的计算出货架定位孔在x-y平面的具体坐标，具体如下：

步骤3.1、将定位孔的点云数据投影到x-y平面，有投影的点标记为1，无投影的点标记为0，进行二值化；

步骤3.2、基于霍夫梯度算法，在x-y平面的投影点中，遍历二值图像中的非零点，沿梯度方向和反方向绘制线段，将线段经过的点进行计数，计数最多的点即为定位孔的空心坐标(x₀,y₀,0)。

2.一种基于LiDAR的货架定位孔检测装置，其特征在于，包括执行机构、检测单元、数据存储单元、信息处理单元、通信单元和供电单元；

所述执行机构，包括支架、直流电机、丝杆和联轴器；

所述检测单元，包括工作台和LiDAR传感器；所述执行机构与检测单元连接，驱动检测单元行进；

所述数据存储单元与检测单元连接，将获取的检测数据进行存储；

所述信息处理单元与数据存储单元连接，从数据存储单元中读取数据进行处理并将临时产生的数据暂存到数据存储单元；

所述通信单元与信息处理单元连接，将处理结果发送到外部设备；

所述供电单元同时与执行机构、检测单元、数据存储单元、信息处理单元和通信单元连接，为这五个模块进行供电；

上述基于LiDAR的货架定位孔检测装置，采用权利要求1所述的货架定位孔检测方法实现货架定位。

3.根据权利要求2所述的基于LiDAR的货架定位孔检测装置，其特征在于，所述数据存储单元、信息处理单元和通信单元均集成在执行机构的支架内部。

4.根据权利要求2所述的基于LiDAR的货架定位孔检测装置，其特征在于，所述支架上设置有四个安装孔和一条内嵌的导轨，所述安装孔用于将支架安装在机械臂上；所述导轨上设置工作台，工作台上设置LiDAR传感器。

5.根据权利要求2所述的基于LiDAR的货架定位孔检测装置，其特征在于，所述支架的末端设置有直流电机，所述直流电机通过联轴器与丝杆连接。

6.根据权利要求2所述的基于LiDAR的货架定位孔检测装置，其特征在于，所述LiDAR传感器为线扫描面阵传感器。