CN108861280A - 一种基于激光扫描的自动指挥工件入库系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于激光扫描自动指挥工件入库系统，其特征在于，包括：激光扫描仪，用于获取工件上表面的二维坐标信息；激光测距仪，用于测量工件与库房墙壁的距离；数据处理端，用于接收所述激光扫描仪和所述激光测距仪发送的数据，计算出工件当前在库房中的位置信息和方向信息，并计算出调整信息；车载显示端，安装于工件车辆上，通过无线传输模块获取数据处理端发送的调整信息。利用该系统进行工件指挥入库，具有精度高、耗时短等特点，提高工件指挥入库的实效性，节约大量的人力物力。
Description
技术领域
本发明属于工件入库领域，尤其与一种基于激光扫描的自动指挥工件入库系统及方法相关。
背景技术
现如今各行各业的生产都离不开自动化，自动化生产制造以及加工工艺对工件的放置位置提出高要求高标准。工件入库精准停放在指定位置等待下一步工件加工工艺操作在工业自动化中具有重要作用。
传统工件入库依赖于车辆驾驶员通过与指挥人员的交流合作对工件位置进行调整，存在以下一些问题：
1、大型工件由于尺寸大容易造成车辆驾驶人员和指挥人员的视野盲区，增加车辆驾驶人员和指挥人员的工作难度和强度，耗费大量人力物力；
2、工件所处位置判断完全依赖于指挥人员的视觉判断，不能获得工件的精准位置；
3、车辆驾驶人员在与指挥人员沟通交流中由于语言交流的限制性，不能获得工件的精准位置；
4、工件位置的调整完全依赖于车辆驾驶人员的视觉判断，不能实现工件精准放置；
因此，开发一款能够实时快速指挥工件自动入库的系统，对于提高工件入库效率有极大的帮助。
发明内容
针对上述现有技术缺陷，本发明提出一种基于激光扫描的自动指挥工件入库系统及方法，利用激光扫描仪和激光测距仪实时获取当前工件的位置信息，由车载显示端指示车辆进行调整以达到指定区域，驾驶员只需根据指挥便可独立完成工件的精准放置，极大提高了工件入库智能化程度和入库精度。
本发明采用以下技术：
一种基于激光扫描的自动指挥工件入库系统，其特征在于，包括：
激光扫描仪，用于获取工件上表面的二维坐标信息；
激光测距仪，用于测量工件与库房墙壁的距离；
数据处理端，用于接收所述激光扫描仪和所述激光测距仪发送的数据，计算出工件当前在库房中的位置信息和方向信息，并计算出调整信息；
车载显示端，安装于工件车辆上，通过无线传输模块获取数据处理端发送的调整信息。
进一步，所述激光扫描仪在工件的正上方表面上形成一条扫描线，并将扫描线的长度发送给数据处理端。
进一步，所述数据处理端根据扫描线的长度和工件的自身宽度，计算出当前工件方位角度；并结合所述激光测距仪发送的工件与库房墙壁的距离数据，计算出工件当前在库房中的位置信息和方向信息。
进一步，所述激光扫描仪安装于库房内，位于工件定位区上方，垂直向下设置，并位于工件定位区的入库中心线上。
进一步，所述激光扫描仪设在库房入口和工件定位区的垂直中心线之间，所述垂直中心线是指与入库中心线垂直的中心线。
进一步，所述激光测距仪安装于入库方向正对的库房墙壁上，水平朝向库房入口，并位于工件定位区的入库中心线上。
进一步，所述工件搭载于所述工件车辆上。
一种基于激光扫描的自动指挥工件入库方法，其特征在于，包括步骤：
搭载有工件的工件车辆进入库房；
通过激光扫描实时获得工件正上方表面的扫描线，通过激光测距实时获得工件与库房墙壁的距离；
根据当前扫描线的长度和工件自身宽度计算出当前方向信息和需要调整的角度信息；
根据角度信息调整工件车辆的角度，使工件的前后边与左右边分别与工件定位区的前后边线与左右边线平行，完成工件的方向调整；
根据当前扫描线的线段中点位置与工件定位区的入库中心线的距离，计算出当前左右位置信息和需要调整的左右调整信息；
根据左右调整信息调整工件车辆的左右距离，使扫描线的线段中点重合于工件定位区的入库中心线，完成工件的左右调整；
根据当前工件与库房墙壁的距离和工件定位区前边线与墙壁的距离计算出当前前后位置信息和需要调整的前后调整信息；
根据前后调整信息调整工件车辆的前后距离，使工件的前后边分别与工件定位区前后边线重合，完成工件的前后调整；
工件指挥入库完成。
进一步，所述激光扫描是通过安装于库房内且位于工件定位区上方的激光扫描仪完成，激光扫描仪垂直向下设置，并位于工件定位区的入库中心线上。
进一步，所述激光测距是通过安装于入库方向正对的库房墙壁上的激光测距仪完成，激光测距仪水平朝向库房入口，并位于工件定位区的入库中心线上。
进一步，所述方向信息、角度信息、左右位置信息、左右调整信息、前后位置信息、前后调整信息是通过与激光扫描仪和激光测距仪连接的数据处理端计算获得。
进一步，所述工件车辆上设置有车载显示端，数据处理端通过无线传输模块向车载显示端发送角度信息、左右调整信息和前后调整信息。
进一步，所述无线传输模块基于GPRS无线网络实现数据传输。
本发明有益效果：
1、利用激光测距仪和激光扫描仪实时获得工件当前的位置、方向信息，并通过数据处理端根据工件定位区的位置信息进行联合解算，得到调整信息，通过无线传输模块实时发送到车载显示端，整个过程，只需车辆驾驶人员根据车载显示端的指挥便可独立完成工件的精准放置，无需其他人员的参与和协助，也不会受到视觉盲区、视觉判断误差的影响；
2、以非接触式高速激光测量方式在库房中对工件进行快速扫描和测距，数据采集速度快、密度高、精度搞，特别适用于面积较大的物体，极大提高了工件位置、方向信息的反馈速度；
3、利用激光扫描仪的安装位置设计，在工件正上方表面形成一条扫描线，利用扫描线长度、工件自身宽度、工件定位区的入库中心线等数据，实现对于当前位置信息、方向信息和需要调整的角度信息、左右调整信息的解算；并利用激光测距仪的安装位置设计，根据光速计算物件与激光测距仪的距离；
4、数据处理端把二维激光扫描仪和激光测距仪的数据信息进行联合解算，获取高精度的工件方向、位置信息；数据处理端把获取到的工件方向、位置信息与参考方向、参考位置信息进行联合解算，获取调整信息并发送到车载显示端指示车辆驾驶人员进行调整以到达指定区域，精度高，实效性好。
附图说明
图1是本发明的系统结构图。
图2是本发明的系统作业方式示意图。
图3是本发明的实施例的工件车辆调整示意图一。
图4是本发明的实施例的工件车辆调整示意图二。
图5是本发明的实施例的工件车辆调整示意图三。
图6是本发明的实施例的工件车辆调整示意图四。
图7是本发明的系统工作流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和具体实施方法更为清楚，结合附图实例对本申请进行进一步详细说明。
如图1所示，一种基于激光扫描的自动指挥工件入库系统，包括：
激光扫描仪101，用于获取工件301上表面的二维坐标信息；
激光测距仪102，用于测量工件301与库房200墙壁的距离；
数据处理端103，用于接收所述激光扫描仪101和所述激光测距仪102发送的数据，计算出工件301当前在库房200中的位置信息和方向信息，并计算出调整信息；
车载显示端105，安装于工件车辆300上，通过无线传输模块104获取数据处理端103发送的调整信息。
具体的，所述工件301搭载于所述工件车辆300上。
具体的，所述激光扫描仪101在工件301的正上方表面上形成一条扫描线，并将扫描线的长度发送给数据处理端103。
具体的，所述数据处理端103根据扫描线的长度和工件301的自身宽度，计算出当前工件方位角度；并结合所述激光测距仪102发送的工件301与库房200墙壁的距离数据，计算出工件301当前在库房200中的位置信息和方向信息。
如图2所示，所述激光扫描仪101安装于库房200内，位于工件定位区201上方，垂直向下设置，并位于工件定位区201的入库中心线上。所述激光扫描仪101设在库房200入口和工件定位区201的垂直中心线之间，所述垂直中心线是指与入库中心线垂直的中心线。
所述激光测距仪102安装于入库方向正对的库房200墙壁上，水平朝向库房200入口，并位于工件定位区201的入库中心线上。
具体的，所述激光扫描仪101以非接触式高速激光测量方式在库房200中对工件301进行快速扫描，获取激光点接触表面的二维坐标。
具体的，所述激光测距仪102在工作时发射出一束很细的激光，由激光测距仪102的电子元件接收目标反射的激光束，通过激光测距仪102内部计时器测定激光束从发射到接收的时间，根据光速计算出目标与激光测距仪102的距离。
具体的，所述数据处理端103，还具有显示模块，对位置信息和方向信息予以显示。
如图3~7所示，一种基于激光扫描的自动指挥工件入库方法，包括步骤：
搭载有工件301的工件车辆300进入库房200；
通过激光扫描实时获得工件301正上方表面的扫描线，通过激光测距实时获得工件301与库房200墙壁的距离，数据处理单元103接收扫描线数据和距离数据；
数据处理单元103根据当前扫描线的长度和工件301自身宽度计算出当前方向信息和需要调整的角度信息，如图3所示，x-o-y是以工件定位区201的中心o点建立的坐标系，x’-o’-y’是以工件301的中心o’点建立的坐标系，其中，工件301并为处于对齐的方向，x’未与x平行，-y’未与y平行，o’未与o重合；
车载显示端105通过无线传输模块104接收数据处理单元103发送的需要调整的角度信息，工件车辆300的驾驶员根据车载显示端105显示的角度信息调整工件车辆300的角度，使工件301的前后边与左右边分别与工件定位区201的前后边线与左右边线平行，完成工件301的方向调整，达到如图4所示的状态，x’与x平行，-y’与y平行；
数据处理单元103根据当前扫描线的线段中点位置与工件定位区201的入库中心线的距离，计算出当前左右位置信息和需要调整的左右调整信息；
车载显示端105通过无线传输模块104接收数据处理单元103发送的需要调整的左右调整信息，驾驶员根据左右调整信息调整工件车辆300的左右距离，使扫描线的线段中点重合于工件定位区201的入库中心线，完成工件301的左右调整，达到如图5所示状态，x’与x重合，-y’与y重合；在左右调整的过程中，驾驶员驱车过程，再次出现需要调整角度的情况时，按照前述角度调整的步骤，进行同样的调整，最后以达到左右调整目的为准；
数据处理单元103根据当前工件301与库房200墙壁的距离和工件定位区201前边线与墙壁的距离计算出当前前后位置信息和需要调整的前后调整信息；
车载显示端105通过无线传输模块104接收数据处理单元103发送的需要调整的前后调整信息，根据前后调整信息调整工件车辆300的前后距离，使工件301的前后边分别与工件定位区201前后边线重合，完成工件301的前后调整，达到如图6所示的精准定位状态，x’与x重合，-y’与y重合，-o’与o重合；
工件301指挥入库完成。
其中，所述激光扫描是通过安装于库房200内且位于工件定位区201上方的激光扫描仪101完成，激光扫描仪101垂直向下设置，并位于工件定位区201的入库中心线上。
其中，所述激光测距是通过安装于入库方向正对的库房200墙壁上的激光测距仪102完成，激光测距仪102水平朝向库房200入口，并位于工件定位区201的入库中心线上。
其中，所述方向信息、角度信息、左右位置信息、左右调整信息、前后位置信息、前后调整信息是通过与激光扫描仪101和激光测距仪102连接的数据处理端103计算获得。
其中，所述工件车辆300上设置有车载显示端105，数据处理端103通过无线传输模块104向车载显示端105发送角度信息、左右调整信息和前后调整信息。
整个过程，只需车辆驾驶人员根据车载显示端的指挥便可独立完成工件的精准放置，无需其他人员的参与和协助，也不会受到视觉盲区、视觉判断误差的影响。
Claims (10)
1.一种基于激光扫描自动指挥工件入库系统，其特征在于，包括：
激光扫描仪（101），用于获取工件（301）上表面的二维坐标信息；
激光测距仪（102），用于测量工件（301）与库房（200）墙壁的距离；
数据处理端（103），用于接收所述激光扫描仪（101）和所述激光测距仪（102）发送的数据，计算出工件（301）当前在库房（200）中的位置信息和方向信息，并计算出调整信息；
车载显示端（105），安装于工件车辆（300）上，通过无线传输模块（104）获取数据处理端（103）发送的调整信息。
2.根据权利要求1所述的基于激光扫描自动指挥工件入库系统，其特征在于：
所述激光扫描仪（101）在工件（301）的正上方表面上形成一条扫描线，并将扫描线的长度发送给数据处理端（103）；
所述数据处理端（103）根据扫描线的长度和工件（301）的自身宽度，计算出当前工件方位角度；并结合所述激光测距仪（102）发送的工件（301）与库房（200）墙壁的距离数据，计算出工件（301）当前在库房（200）中的位置信息和方向信息。
3.根据权利要求1所述的基于激光扫描自动指挥工件入库系统，其特征在于，所述激光扫描仪（101）安装于库房（200）内，位于工件定位区（201）上方，垂直向下设置，并位于工件定位区（201）的入库中心线上。
4.根据权利要求3所述的基于激光扫描自动指挥工件入库系统，其特征在于，所述激光扫描仪（101）设在库房（200）入口和工件定位区（201）的垂直中心线之间，所述垂直中心线是指与入库中心线垂直的中心线。
5.根据权利要求1所述的基于激光扫描自动指挥工件入库系统，其特征在于，所述激光测距仪（102）安装于入库方向正对的库房（200）墙壁上，水平朝向库房（200）入口，并位于工件定位区（201）的入库中心线上。
6.根据权利要求1所述的基于激光扫描自动指挥工件入库系统，其特征在于，所述工件（301）搭载于所述工件车辆（300）上。
7.一种基于激光扫描自动指挥工件入库方法，其特征在于，包括步骤：
搭载有工件（301）的工件车辆（300）进入库房（200）；
通过激光扫描实时获得工件（301）正上方表面的扫描线，通过激光测距实时获得工件（301）与库房（200）墙壁的距离；
根据当前扫描线的长度和工件（301）自身宽度计算出当前方向信息和需要调整的角度信息；
根据角度信息调整工件车辆（300）的角度，使工件（301）的前后边与左右边分别与工件定位区（201）的前后边线与左右边线平行，完成工件（301）的方向调整；
根据当前扫描线的线段中点位置与工件定位区（201）的入库中心线的距离，计算出当前左右位置信息和需要调整的左右调整信息；
根据左右调整信息调整工件车辆（300）的左右距离，使扫描线的线段中点重合于工件定位区（201）的入库中心线，完成工件（301）的左右调整；
根据当前工件（301）与库房（200）墙壁的距离和工件定位区（201）前边线与墙壁的距离计算出当前前后位置信息和需要调整的前后调整信息；
根据前后调整信息调整工件车辆（300）的前后距离，使工件（301）的前后边分别与工件定位区（201）前后边线重合，完成工件（301）的前后调整；
工件（301）指挥入库完成。
8.根据权利要求7所述的基于激光扫描自动指挥工件入库方法，其特征在于：
所述激光扫描是通过安装于库房（200）内且位于工件定位区（201）上方的激光扫描仪（101）完成，激光扫描仪（101）垂直向下设置，并位于工件定位区（201）的入库中心线上；
所述激光测距是通过安装于入库方向正对的库房（200）墙壁上的激光测距仪（102）完成，激光测距仪（102）水平朝向库房（200）入口，并位于工件定位区（201）的入库中心线上。
9.根据权利要求7所述的基于激光扫描自动指挥工件入库方法，其特征在于，所述方向信息、角度信息、左右位置信息、左右调整信息、前后位置信息、前后调整信息是通过与激光扫描仪（101）和激光测距仪（102）连接的数据处理端（103）计算获得。
10.根据权利要求9所述的基于激光扫描自动指挥工件入库方法，其特征在于，所述工件车辆（300）上设置有车载显示端（105），数据处理端（103）通过无线传输模块（104）向车载显示端（105）发送角度信息、左右调整信息和前后调整信息。
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