CN113460888A - 一种龙门吊吊具自动抓箱方法 - Google Patents

一种龙门吊吊具自动抓箱方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种龙门吊吊具自动抓箱方法，在吊具的长边方向的两端位置分别设置第一激光雷达；在吊具的短边方向的中间位置分别设置第二激光雷达；各激光雷达用于获取吊具下方的点云数据；以龙门吊的吊具中心构建世界坐标系；龙门吊的吊具运动到待抓取或者待堆叠的集装箱上方一定高度后，各第一激光雷达及第二激光雷达获取吊具下方的点云数据，并将点云数据分别标定到世界坐标系中，将标定后的点云数据进行点云拼接，剔除重复的点云数据，对点云数据进行处理，获取吊具各边线、吊具上装载的集装箱、地面上待抓取或者待堆叠的集装箱各边线的点云数据及其在世界坐标系中的空间坐标；计算吊具各边线与待抓取集装箱的边线平移量与旋转量。

Description

一种龙门吊吊具自动抓箱方法
技术领域
本发明涉及港口自动化吊装设备技术领域，尤其涉及一种龙门吊吊具自动抓箱方法。
背景技术
随着港口业务需求日益增加，港口集装箱运输吞吐量也随之增加，传统的集装箱吊运作业操作难度高，对操作人员的技术和经验有一定要求。随着港口自动化水平的提升，越来越多的港口开始布局全自动作业，集装箱的自动抓放箱是一项重要技术。目前，大部分港口集装箱作业还是基于RTG小车的本地作业或者远程机房作业，效率低，作业难度大，RTG即龙门起重机。
虽然部分港口采用了RTG堆场自动化方案，但是仍然存在着标定困难、RTG 大车基准容易偏移、吊具当前姿态检测不便、姿态调整耗时长等缺点，作业效率得不到有效提升。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种吊具姿态调整耗时短、调节过程简便的龙门吊吊具自动抓箱方法。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种龙门吊吊具自动抓箱方法，包括如下步骤：
S100：龙门吊的吊具及集装箱的边线均包括成对设置的长边和短边；在龙门吊吊具的两长边方向的两端位置分别设置一个第一激光雷达；在龙门吊的吊具的两短边方向的中间位置分别设置一个第二激光雷达；第一激光雷达和第二激光雷达的扫描方向指向吊具下方；各第一激光雷达及第二激光雷达用于获取吊具下方的点云数据；
S200：以龙门吊的水平移动方向作为Y轴，水平面内与Y轴垂直的方向为X轴，竖直方向为Z轴，以龙门吊的吊具中心为原点并根据右手法则构建世界坐标系；
S300：龙门吊的吊具运动到待抓取或者待堆叠的集装箱上方一定高度后，各第一激光雷达及第二激光雷达获取吊具下方的点云数据，各第一激光雷达及第二激光雷达将所有的点云数据分别标定到世界坐标系中，将标定后的点云数据进行点云拼接，剔除重复的点云数据，获取吊具各边线、吊具上装载的集装箱、地面上待抓取或者待堆叠的集装箱各边线的点云数据及其在世界坐标系中的空间坐标；
S400：根据吊具各边线的端点在世界坐标系中的空间坐标，以及吊具上装载的集装箱的各边线、地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的各边线在世界坐标系的空间坐标，计算吊具各边线与待抓取集装箱的边线的偏移距离或者吊具上装载的集装箱的边线与堆场已有的集装箱的边线之间的偏移距离；
S500：将上一步获取的偏移量对吊具进行平移和旋转，调整吊具姿态，当吊具的当前平移与旋转达到设定阈值后，停止吊具的姿态调整，吊具下放进行抓取或者释放动作，完成集装箱的抓取或者堆叠。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一激光雷达为单线激光雷达，第一激光雷达的扫描方向为朝向吊具短边的端点在地面的投影点方向；第二激光雷达为多线激光雷达，第二激光雷达的扫描方向为吊具的长边的端点在地面的投影点方向。
进一步优选的，所述步骤300中对点云数据进行处理，获取吊具各边线、吊具上装载的集装箱、地面上待抓取或者待堆叠的集装箱各边线的点云数据及其在世界坐标系中的空间坐标，是采用PCL直通滤波器算法处理各第一激光雷达及第二激光雷达获取吊具下方的点云数据，将点云数据进行拼接以及转换到世界坐标系中，保留吊具、吊具上装载的集装箱、待抓取的集装箱或者待层叠的集装箱的点云数据，舍弃其余部分的点云数据；然后进一步提取吊具各边线、吊具上装载的集装箱各边线以及待抓取或待堆叠的集装箱的各边线位置的点云数据，将各边线位置的点云数据转换为世界坐标系中的空间坐标。
更进一步优选的，所述步骤S400中计算吊具各边线与待抓取集装箱的边线的偏移距离或者吊具上装载的集装箱的边线与堆场已有的集装箱的边线之间的偏移距离，是将已获取的吊具的各边线、吊具上装载的集装箱的边线或者地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的各边线分别在水平面上投影，得到吊具各边线或者集装箱各边线的投影线，将吊具或者集装箱的投影线顺次连接构成各自封闭的投影区域，根据各投影区域边缘的投影线来计算偏移距离。
再进一步优选的，所述偏移距离包括第一偏移量shift_FB1、第二偏移量 shift_LR1和第一角度偏移量rotate1，其中：
shift_FB1＝shift_2+shift_3-shift_5-shift_6 (公式1)；
shift_LR1＝shift_1-shift_4 (公式2)；
rotate1＝shift_3-shift_2+shift_6-shift_5 (公式3)；
其中shift_1和shift_4表示吊具的两短边边线在水平面上投影的中点与地面上待抓取的集装箱的两短边在水平面上的投影的中点之间的距离； shift_2、shift_3、shift_5和shift_6为以吊具各边线在水平面上形成的投影区域的按顺时针方向的各顶点到地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的两长边在水平面上的投影之间的距离；第一偏移量shift_FB1表示吊具需要沿着地面上待抓取的集装箱的两短边的延伸方向水平移动；第二偏移量shift_LR1表示吊具需要沿着地面上待抓取的集装箱的两长边的延伸方向水平移动；第一角度偏移量rotate1表示吊具需要相对于地面上待抓取的集装箱顺时针或者逆时针旋转。
更进一步的优选的，所述偏移距离包括第三偏移量shift_FB2、第四偏移量shift_LR2和第二角度偏移量rotate2，其中：
shift_FB2＝shift_8+shift_9-shift_11-shift_12 (公式4)；
shift_LR2＝shift_7-shift_10 (公式5)；
rotate2＝shift_9-shift_8+shift_12-shift_11 (公式6)；
其中shift_7和shift_10表示吊具上装载的集装箱的两短边边线在水平面上投影的中点与地面上待堆叠的集装箱的两短边在水平面上的投影的中点之间的距离；shift_8、shift_9、shift_11和shift_12为以吊具上装载的集装箱在水平面上的投影区域的按顺时针方向的各顶点到待堆叠的集装箱的两长边在水平面上的投影之间的距离；第三偏移量shift_FB2表示吊具上装载的集装箱需要沿着地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的两短边的延伸方向水平移动；第四偏移量shift_LR2表示吊具上装载的集装箱需要沿着待堆叠的集装箱的两长边的延伸方向水平移动；第二角度偏移量rotate2表示吊具上装载的集装箱需要相对于待堆叠的集装箱顺时针或者逆时针旋转。
再进一步的优选的，所述吊具或者吊具上装载的集装箱的边线在水平面上的投影超出地面上待抓取或者待堆叠的集装箱在水平面的投影区域时，该吊具或者吊具上装载的集装箱的边线到对应的地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的边线的偏移量置为0，上述公式的其他项取值不变。
更进一步的优选的，所述吊具的平移和旋转的设定阈值，是指吊具相对于地面上待抓取集装箱的第一偏移量shift_FB1或者第二偏移量shift_LR1不超过0.03m；层叠放置的各上层集装箱相对于最底层的集装箱的第三偏移量 shift_FB2或者第四偏移量shift_LR2的值不超过0.035m；第一角度偏移量 rotate1或者第二角度偏移量rotate2的不超过0.015m。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤S300中还包括预校正步骤，预校正步骤是在计算吊具各边线与待抓取集装箱的边线的偏移距离或者吊具上装载的集装箱的边线与堆场已有的集装箱的边线之间的偏移距离之前，先根据吊具各边线位置的点云数据及其对应的世界坐标系中的空间坐标，调整吊具的姿态俯仰姿态，使吊具靠近地面的端面与水平的夹角不超过0.2°。
本发明一种龙门吊吊具自动抓箱方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本方案采用多个激光雷达实时检测吊具相对于集装箱的空间位置偏差，通过设计算法将多个激光雷达测得的偏移距离转换为吊具的平移量和角度偏移量，实时调整吊具的当前姿态，从而实现箱区自动抓箱、箱区自动堆叠集装箱或者车道上的集装箱的抓取功能；
(2)本方案对标定校正的精度要求比较低，不受大车基准偏移的影响，选取目标集装箱及吊具的关键部位的投影关系进行简化调节，降低算法的复杂程度，提高吊具及集装箱姿态调整的效率；
(3)在算法计算吊具的偏移距离时，根据吊具边线或者吊具上装载的集装箱的边线的投影与目标集装箱的投影区域的关系，进一步简化计算内容，各偏移量的符号决定了吊具调整的方向，进一步简化了吊具姿态调整的过程；
(4)进一步设置预校正步骤，可以获得更佳的吊具初始姿态，使得吊具在进行后续平移和旋转时更加精确和可靠，进一步缩短吊具姿态调整时间；
(5)合理选择吊具的平移和旋转的设定阈值，有利于保证吊具姿态和集装箱抓放的精度，减少人为干预。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种龙门吊吊具自动抓箱方法的整体流程图；
图2为本发明一种龙门吊吊具自动抓箱方法的吊具、第一激光雷达和第二激光雷达的结构示意图；
图3为本发明一种龙门吊吊具自动抓箱方法的吊具抓取地面集装箱的流程图；
图4为本发明一种龙门吊吊具自动抓箱方法为吊具抓取地面集装箱的偏移距离的示意图；
图5为本发明一种龙门吊吊具自动抓箱方法的吊具堆叠集装箱的流程图；
图6为本发明一种龙门吊吊具自动抓箱方法的吊具堆叠集装箱的偏移距离的示意图；
图7为本发明一种龙门吊吊具自动抓箱方法的吊具在车道抓取集装箱的流程图；
图8为本发明一种龙门吊吊具自动抓箱方法的吊具在车道抓取集装箱的偏移距离的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明的技术方案是这样实现的：
如图1所示，本发明提供了一种龙门吊吊具自动抓箱方法，其包括如下步骤：
S100：龙门吊的吊具及集装箱的边线均包括成对设置的长边和短边；在龙门吊吊具的两长边方向的两端位置分别设置一个第一激光雷达；在龙门吊的吊具的两短边方向的中间位置分别设置一个第二激光雷达；第一激光雷达和第二激光雷达的扫描方向指向吊具下方；各第一激光雷达及第二激光雷达用于获取吊具下方的点云数据；具体如图2所示，图示提供了本方案的一种吊具与各激光雷达的组合结构，其中：第一激光雷达为单线激光雷达，第一激光雷达的扫描方向为朝向吊具短边的端点在地面的投影点方向；第二激光雷达为多线激光雷达，第二激光雷达的扫描方向为吊具的长边的端点在地面的投影点方向；
S200：以龙门吊的水平移动方向作为Y轴，水平面内与Y轴垂直的方向为 X轴，竖直方向为Z轴，以龙门吊的吊具中心为原点并根据右手法则构建世界坐标系；
S300：龙门吊的吊具运动到待抓取或者待堆叠的集装箱上方一定高度后，各第一激光雷达及第二激光雷达获取吊具下方的点云数据，各第一激光雷达及第二激光雷达将所有的点云数据分别标定到世界坐标系中，将标定后的点云数据进行点云拼接，剔除重复的点云数据，获取吊具各边线、吊具上装载的集装箱、地面上待抓取或者待堆叠的集装箱各边线的点云数据及其在世界坐标系中的空间坐标；
上述方案中，将标定后的点云数据进行点云拼接，剔除重复的点云数据具体是：采用PCL直通滤波器算法处理各第一激光雷达及第二激光雷达获取吊具下方的点云数据，将点云数据进行拼接并转换到世界坐标系中；保留吊具、吊具上装载的集装箱、待抓取的集装箱或者待层叠的集装箱的点云数据，舍弃其余部分的点云数据；然后进一步提取吊具各边线、吊具上装载的集装箱各边线以及待抓取或待堆叠的集装箱的各边线位置的点云数据，将各边线位置的点云数据转换为世界坐标系中的空间坐标。PCL直通滤波器算法算法属于开源代码，本领域技术人员容易获取该算法的具体内容，在此不再赘述；
S400：根据吊具各边线的端点在世界坐标系中的空间坐标，以及吊具上装载的集装箱的各边线、地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的各边线在世界坐标系的空间坐标，计算吊具各边线与待抓取集装箱的边线的偏移距离或者吊具上装载的集装箱的边线与堆场已有的集装箱的边线之间的偏移距离；
计算吊具各边线与待抓取集装箱的边线的偏移距离或者吊具上装载的集装箱的边线与堆场已有的集装箱的边线之间的偏移距离，是将已获取的吊具的各边线、吊具上装载的集装箱的边线或者地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的各边线分别在水平面上投影，得到吊具各边线或者集装箱各边线的投影线，将吊具或者集装箱的投影线顺次连接构成各自封闭的投影区域，根据各投影区域边缘的投影线来计算偏移距离；
S500：将上一步获取的偏移量对吊具进行平移和旋转，调整吊具姿态，当吊具的当前平移与旋转达到设定阈值后，停止吊具的姿态调整，吊具下放进行抓取或者释放动作，完成集装箱的抓取或者堆叠；
吊具的平移和旋转的设定阈值，是指吊具相对于地面上待抓取集装箱的第一偏移量shift_FB1或者第二偏移量shift_LR1不超过0.03m；层叠放置的各上层集装箱相对于最底层的集装箱的第三偏移量shift_FB2或者第四偏移量 shift_LR2的值不超过0.035m；第一角度偏移量rotate1或者第二角度偏移量 rotate2的不超过0.015。第一角度偏移量rotate1或者第二角度偏移量可理解为角度偏差对应的弦长。
本发明的方案可以具体应用在诸如1、空吊具抓取集装箱存放区的集装箱，即箱区抓箱；2、在现有箱区的集装箱上方层叠放置多个集装箱，即箱区叠箱； 3、将装车道上的集装箱卡车上的若干集装箱抓取后放置在集装箱存放区，即装车道抓箱三类动作，分别对应了附图1中的三种工作流程，现分别对三种工作流程的偏移距离调整过程进行阐述。
实施例1：箱区抓箱的吊具调整过程：如图1结合图3和图4所示，此处将垂直与竖直面向外定义为前方，垂直于竖直面向内定义为后方，吊具往左移动定义为左方，吊具向右移动定义为右方，下同。
执行箱区抓箱流程时，吊具根据图示PLC的指令运行至箱区目标集装箱的上方一定高度后并停止，由四个第一激光雷达和两个第二激光雷达分别对吊具下方进行单线激光扫描和多线激光扫描；按上述算法处理后，得到吊具各边线、待抓取集装箱的各边线位置的点云数据并转换为世界坐标系中的空间坐标；根据边线的投影关系来计算偏移距离：
箱区抓箱流程下的偏移距离包括第一偏移量shift_FB1、第二偏移量 shift_LR1和第一角度偏移量rotate1，其中：
shift_FB1＝shift_2+shift_3-shift_5-shift_6 公式1；
shift_LR1＝shift_1-shift_4 公式2；
rotate1＝shift_3-shift_2+shift_6-shift_5 公式3；
其中shift_1和shift_4表示吊具的两短边边线在水平面上投影的中点与地面上待抓取的集装箱的两短边在水平面上的投影的中点之间的距离； shift_2、shift_3、shift_5和shift_6为以吊具各边线在水平面上形成的投影区域的按顺时针方向的各顶点到地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的两长边在水平面上的投影之间的距离；第一偏移量shift_FB1表示吊具需要沿着地面上待抓取的集装箱的两短边的延伸方向水平移动；第二偏移量shift_LR1表示吊具需要沿着地面上待抓取的集装箱的两长边的延伸方向水平移动；第一角度偏移量rotate1表示吊具需要相对于地面上待抓取的集装箱顺时针或者逆时针旋转的距离。如图4所示，偏移距离可以看做箱区待抓取的目标集装箱超出吊具边线的绝对值，如果吊具边缘遮挡待抓取的目标集装箱的边缘，则认为该处偏移为0，可以简化计算过程，根据上述公式1—3换算吊具的偏移量和角度偏移量，调整吊具的姿态直到处于吊具的平移和旋转的设定阈值范围内，吊具下落并进行抓箱。
实施例2：箱区叠箱的吊具调整过程：如图1结合图5和图6，吊具移动的前、后、左和右的方向定义与实施例1相同；
执行箱区叠箱流程时，吊具及其装载的集装箱同步移动至待堆叠的集装箱上方一定高度后停止，由四个第一激光雷达和两个第二激光雷达分别对吊具下方进行单线激光扫描和多线激光扫描；同样按上述算法处理后，得到吊具上装载的集装箱各边线、待堆叠的集装箱的各边线位置的点云数据并转换为世界坐标系中的空间坐标；根据边线的投影关系来计算偏移距离：
箱区叠箱流程下的偏移距离包括第三偏移量shift_FB2、第四偏移量 shift_LR2和第二角度偏移量rotate2，其中：
shift_FB2＝shift_8+shift_9-shift_11-shift_12 公式4；
shift_LR2＝shift_7-shift_10 公式5；
rotate2＝shift_9-shift_8+shift_12-shift_11 公式6；
其中shift_7和shift_10表示吊具上装载的集装箱的两短边边线在水平面上投影的中点与地面上待堆叠的集装箱的两短边在水平面上的投影的中点之间的距离；shift_8、shift_9、shift_11和shift_12为以吊具上装载的集装箱在水平面上的投影区域的按顺时针方向的各顶点到待堆叠的集装箱的两长边在水平面上的投影之间的距离；第三偏移量shift_FB2表示吊具上装载的集装箱需要沿着地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的两短边的延伸方向水平移动；第四偏移量shift_LR2表示吊具上装载的集装箱需要沿着待堆叠的集装箱的两长边的延伸方向水平移动；第二角度偏移量rotate2表示吊具上装载的集装箱需要相对于待堆叠的集装箱顺时针或者逆时针旋转的距离。
箱区自动叠箱扫描示意图如图6所示，该偏移距离是指从吊具抓的集装箱上方竖直往下看，被叠集装箱露出的边缘部分与吊具抓的集装箱的边缘的偏移量绝对值，如果吊具抓取的集装箱遮挡住被叠放集装箱边缘，则认为该处的偏移为0。根据实时检测计算出的偏移数据转换为吊具的平移量与旋转量，不断进行吊具的自动调整，根据上述公式4—6换算吊具的偏移量和角度偏移量，调整吊具的姿态直到处于吊具的平移和旋转的设定阈值范围内，吊具下落并进行集装箱叠箱。
实施例3：装车道抓箱流程，如图1结合图7和图8所示，装车道抓箱作业流程是在集装箱卡车，即集卡移动到位之后，吊具走到指定排位并下放到目标集装箱上方固定位置处停顿，根据4个单线激光雷达和2个多线激光雷达检测出吊具边缘相对于集卡上的集装箱边缘的偏移距离，计算出吊具的平移量与旋转量，不断实时进行吊具姿态调整，当平移量与旋转量进入阈值范围内则调整结束，吊具进行下放抓箱。
装车道抓箱流程的偏移距离包括第五偏移量shift_FB3、第六偏移量 shift_LR3和第三角度偏移量rotate3，其中：
shift_FB3＝shift_14+shift_15-shift_17-shift_18 公式7；
shift_LR3＝shift_16(d1＞d2) 公式8；
shift_LR3＝shift_13(d1≤d2) 公式9；
rotate3＝shift_15-shift_14+shift_18-shift_17 公式10；
该偏移距离中的左右方向偏移是指从吊具上方往下看，被抓集装箱的边缘部分与吊具边缘的相对偏移，正偏移为向左，负偏为向右；该偏移距离中的前后方向偏移是指从吊具上方往下看，集装箱露出的边缘部分与吊具的边缘的偏移绝对值，如果吊具边缘遮挡住集装箱边缘，则认为该处的偏移为0。为了同时兼顾集卡单集装箱与集卡双集装箱的情况，沿大车方向的偏移的基准shift_16 或shift_13需在扫描开始时进行判断，并且整个调整过程均采用该侧雷达扫描数据基准进行计算。根据实时检测计算出的偏移数据转换为吊具的平移量与旋转量，不断进行吊具的自动调整。图中的d1为车头方向的首个集装箱到吊具中心的水平距离，d2是目标集装箱远离车头一端到吊具中心的水平距离。
需要说明的是，上述shift_1到shift_18是基于所在吊具、吊具装载的集装箱的边线在水平面投影线端点以及各投影线的等分点，如三等分点、四等分点等到对应地面待抓取或者待堆叠目标集装箱的边线在水平面上的投影的距离的平均值或者均方根值计算。
作为本发明的一种优选实施方式，上述实施例中的步骤S300中还包括预校正步骤，预校正步骤是在计算吊具各边线与待抓取集装箱的边线的偏移距离或者吊具上装载的集装箱的边线与堆场已有的集装箱的边线之间的偏移距离之前，先根据吊具各边线位置的点云数据及其对应的世界坐标系中的空间坐标，调整吊具的姿态俯仰姿态，使吊具靠近地面的端面与水平的夹角不超过0.2°。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种龙门吊吊具自动抓箱方法，其特征在于：包括如下步骤：
S100：龙门吊的吊具及集装箱的边线均包括成对设置的长边和短边；在龙门吊吊具的两长边方向的两端位置分别设置一个第一激光雷达；在龙门吊的吊具的两短边方向的中间位置分别设置一个第二激光雷达；第一激光雷达和第二激光雷达的扫描方向指向吊具下方；各第一激光雷达及第二激光雷达用于获取吊具下方的点云数据；
S200：以龙门吊的水平移动方向作为Y轴，水平面内与Y轴垂直的方向为X轴，竖直方向为Z轴，并根据右手法则构建世界坐标系；
S300：龙门吊的吊具运动到待抓取或者待堆叠的集装箱上方一定高度后，各第一激光雷达及第二激光雷达获取吊具下方的点云数据，各第一激光雷达及第二激光雷达将所有的点云数据分别标定到世界坐标系中，将标定后的点云数据进行点云拼接，剔除重复的点云数据，获取吊具各边线、吊具上装载的集装箱、地面上待抓取或者待堆叠的集装箱各边线的点云数据及其在世界坐标系中的空间坐标；
S400：根据吊具各边线的端点在世界坐标系中的空间坐标，以及吊具上装载的集装箱的各边线、地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的各边线在世界坐标系的空间坐标，计算吊具各边线与待抓取集装箱的边线的偏移距离或者吊具上装载的集装箱的边线与堆场已有的集装箱的边线之间的偏移距离；
S500：将上一步获取的偏移量对吊具进行平移和旋转，调整吊具姿态，当吊具的当前平移与旋转达到设定阈值后，停止吊具的姿态调整，吊具下放进行抓取或者释放动作，完成集装箱的抓取或者堆叠。
2.根据权利要求1所述的一种龙门吊吊具自动抓箱方法，其特征在于：所述第一激光雷达为单线激光雷达，第一激光雷达的扫描方向为朝向吊具短边的端点在地面的投影点方向；第二激光雷达为多线激光雷达，第二激光雷达的扫描方向为吊具的长边的端点在地面的投影点方向。
3.根据权利要求2所述的一种龙门吊吊具自动抓箱方法，其特征在于：所述步骤300中对点云数据进行处理，获取吊具各边线、吊具上装载的集装箱、地面上待抓取或者待堆叠的集装箱各边线的点云数据及其在世界坐标系中的空间坐标，是采用PCL直通滤波器算法处理各第一激光雷达及第二激光雷达获取吊具下方的点云数据，将点云数据进行拼接以及转换到世界坐标系中，保留吊具、吊具上装载的集装箱、待抓取的集装箱或者待层叠的集装箱的点云数据，舍弃其余部分的点云数据；然后进一步提取吊具各边线、吊具上装载的集装箱各边线以及待抓取或待堆叠的集装箱的各边线位置的点云数据。
4.根据权利要求3所述的一种龙门吊吊具自动抓箱方法，其特征在于：所述步骤S400中计算吊具各边线与待抓取集装箱的边线的偏移距离或者吊具上装载的集装箱的边线与堆场已有的集装箱的边线之间的偏移距离，是将已获取的吊具的各边线、吊具上装载的集装箱的边线或者地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的各边线分别在水平面上投影，得到吊具各边线或者集装箱各边线的投影线，将吊具或者集装箱的投影线顺次连接构成各自封闭的投影区域，根据各投影区域边缘的投影线来计算偏移距离。
5.根据权利要求4所述的一种龙门吊吊具自动抓箱方法，其特征在于：所述偏移距离包括第一偏移量shift_FB1、第二偏移量shift_LR1和第一角度偏移量rotate1，其中：
shift_FB1＝shift_2+shift_3-shift_5-shift_6 (公式1)；
shift_LR1＝shift_1-shift_4 (公式2)；
rotatel＝shift_3-shift_2+shift_6-shift_5 (公式3)；
其中shift_1和shift_4表示吊具的两短边边线在水平面上投影的中点与地面上待抓取的集装箱的两短边在水平面上的投影的中点之间的距离；shift_2、shift_3、shift_5和shift_6为以吊具各边线在水平面上形成的投影区域的按顺时针方向的各顶点到地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的两长边在水平面上的投影之间的距离；第一偏移量shift_FB1表示吊具需要沿着地面上待抓取的集装箱的两短边的延伸方向水平移动；第二偏移量shift_LR1表示吊具需要沿着地面上待抓取的集装箱的两长边的延伸方向水平移动；第一角度偏移量rotate1表示吊具需要相对于地面上待抓取的集装箱顺时针或者逆时针旋转。
6.根据权利要求5所述的一种龙门吊吊具自动抓箱方法，其特征在于：所述偏移距离包括第三偏移量shift_FB2、第四偏移量shift_LR2和第二角度偏移量rotate2，其中：
shift_FB2＝shift_8+shift_9-shift_11-shift_12 (公式4)；
shift_LR2＝shift_7-shift_10 (公式5)；
rotate2＝shift_9-shift_8+shift_12-shift_11 (公式6)；
其中shift_7和shift_10表示吊具上装载的集装箱的两短边边线在水平面上投影的中点与地面上待堆叠的集装箱的两短边在水平面上的投影的中点之间的距离；shift_8、shift_9、shift_11和shift_12为以吊具上装载的集装箱在水平面上的投影区域的按顺时针方向的各顶点到待堆叠的集装箱的两长边在水平面上的投影之间的距离；第三偏移量shift_FB2表示吊具上装载的集装箱需要沿着地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的两短边的延伸方向水平移动；第四偏移量shift_LR2表示吊具上装载的集装箱需要沿着待堆叠的集装箱的两长边的延伸方向水平移动；第二角度偏移量rotate2表示吊具上装载的集装箱需要相对于待堆叠的集装箱顺时针或者逆时针旋转。
7.根据权利要求5或者6所述的一种龙门吊吊具自动抓箱方法，其特征在于：所述吊具或者吊具上装载的集装箱的边线在水平面上的投影超出地面上待抓取或者待堆叠的集装箱在水平面的投影区域时，该吊具或者吊具上装载的集装箱的边线到对应的地面上待抓取或者待堆叠的集装箱的边线的偏移量置为0，上述公式的其他项取值不变。
8.根据权利要求7所述的一种龙门吊吊具自动抓箱方法，其特征在于：所述吊具的平移和旋转的设定阈值，是指吊具相对于地面上待抓取集装箱的第一偏移量shift_FB1或者第二偏移量shift_LR1不超过0.03m；层叠放置的各上层集装箱相对于最底层的集装箱的第三偏移量shift_FB2或者第四偏移量shift_LR2的值不超过0.03m；第一角度偏移量rotate1或者第二角度偏移量rotate2的不超过0.015m。
9.根据权利要求1所述的一种龙门吊吊具自动抓箱方法，其特征在于：所述步骤S300中还包括预校正步骤，预校正步骤是在计算吊具各边线与待抓取集装箱的边线的偏移距离或者吊具上装载的集装箱的边线与堆场已有的集装箱的边线之间的偏移距离之前，先根据吊具各边线位置的点云数据及其对应的世界坐标系中的空间坐标，调整吊具的姿态俯仰姿态，使吊具靠近地面的端面与水平的夹角不超过0.2°。
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