CN114873468B - 面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统 - Google Patents

面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114873468B
CN114873468B CN202210535695.8A CN202210535695A CN114873468B CN 114873468 B CN114873468 B CN 114873468B CN 202210535695 A CN202210535695 A CN 202210535695A CN 114873468 B CN114873468 B CN 114873468B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grab bucket
offset
fermentation pit
coordinate system
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210535695.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114873468A (zh
Inventor
刘国良
张庆徽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202210535695.8A priority Critical patent/CN114873468B/zh
Publication of CN114873468A publication Critical patent/CN114873468A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114873468B publication Critical patent/CN114873468B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear
    • B66C15/04—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear
    • B66C15/04—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track
    • B66C15/045—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C3/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith and intended primarily for transmitting lifting forces to loose materials; Grabs
    • B66C3/02—Bucket grabs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing

Abstract

本发明提供了一种面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统，根据发酵窖池角部位置设置的视觉标签的检测结果，得到发酵窖池的边界检测结果；根据抓斗顶部平台设置的视觉标签的检测结果，得到抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标；根据边界检测结果和抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标，得到抓斗相对于发酵窖池在各个方向的偏移量，当某一侧的偏移量等于安全余量时，对该侧的天车运动进行限位，以使得偏移量不大于安全余量；本发明解决了发酵窖池因抓斗遮挡而无法检测的问题，实现了精准的抓斗防碰撞控制。

Description

面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统
技术领域
本发明涉及抓斗防碰撞控制技术领域，特别涉及一种面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
天车作为一种搬运物料的特种运输设备，在与物料搬运相关的行业中扮演着重要角色，提高了工业生产的效率。酿酒行业中采用天车吊运抓斗的方式来抓取发酵窖池内的生产原料，供给后续工艺。发酵窖池用来发酵酿酒原料，供后续蒸馏使用，其内壁上布满发酵酵泥，发酵酵泥中的微生物对于酒的品质至关重要，因而在抓斗抓料过程中要尽量保护发酵酵泥不被损坏。
发明人发现，生产过程中工人通过控制抓斗来抓取发酵窖池中发酵好的原料，由于工人操作熟练程度的不同和视野盲区的存在，抓料过程中抓斗易与发酵窖池发生碰撞，进而损坏抓斗和发酵酵泥。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统，采用视觉标签进行发酵窖池边界检测，解决了发酵窖池因抓斗遮挡而无法检测的问题；采用视觉标签建立抓斗坐标系，求得抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标；基于已检测出的发酵窖池边界和抓斗关键点，求得抓斗与发酵窖池在四个方向的相对偏移量，据此判断抓斗与窖池是否有可能发生碰撞，通过相应方向的限位最终实现了精准的抓斗防碰撞控制。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法。
一种面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法，包括以下过程：
根据发酵窖池角部位置设置的视觉标签的检测结果，得到发酵窖池的边界检测结果；
根据抓斗顶部平台设置的视觉标签的检测结果，得到抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标；
根据边界检测结果和抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标，得到抓斗相对于发酵窖池在各个方向的偏移量，当某一侧的偏移量等于安全余量时，对该侧的天车运动进行限位，以使得偏移量不大于安全余量。
作为可选的一种实现方式，根据发酵窖池角部位置设置的视觉标签的检测结果，得到发酵窖池的边界检测结果，包括：
设定：视觉标签设置在发酵窖池的左上角，视觉标签的上侧边、右侧边分别与发酵窖池的上侧边、右侧边平行，视觉标签的右上角点与发酵窖池的左上顶点重合；
通过视觉标签检测获得视觉标签的中心点坐标与右上角点的像素坐标，视觉标签中心点与右上角点在同一平面上且该平面与相机坐标系的XOY平面平行，视觉标签中心点坐标的Z轴坐标值为右上角点的深度；
根据针孔相机模型得到视觉标签右上角点在相机坐标系下的三维坐标，即为发酵窖池左上顶点坐标pJ1，依据发酵窖池的尺寸，得到发酵窖池右上顶点pJ2、右下顶点pJ3和左下顶点pJ4在相机坐标系下的坐标。
进一步的，对于发酵窖池区域内任意一点(x,y,z)，满足：
Figure BDA0003648086240000031
其中，xminJ、xmaxJ、yminJ、ymaxJ、zminJ分别表示发酵窖池所占区域在X轴上的最小值、发酵窖池所占区域在X轴上的最大值、发酵窖池所占区域在Y轴上的最小值、发酵窖池所占区域在Y轴上的最大值和发酵窖池所占区域在Z轴上的最小值。
更进一步的，xminJ＝xJ1；xmaxJ＝xJ2；yminJ＝yJ1；ymaxJ＝yJ2；zminJ＝zJ1
其中，xJ1为pJ1的X轴坐标，xJ2为pJ2的X轴坐标，yJ1为pJ1的Y轴坐标，yJ2为pJ2的Y轴坐标，zJ1为pJ1的Z轴坐标。
作为可选的一种实现方式，根据抓斗顶部平台设置的视觉标签的检测结果，得到抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标，包括：
根据抓斗顶部平台上的视觉标签的坐标系作为抓斗坐标系；
根据抓斗宽度、抓斗前侧边沿与抓斗原点在y轴上的距离、抓斗后侧边沿与抓斗原点在y轴上的距离以及抓斗顶部平台距离抓斗底部高度，确定抓斗最底部的4个顶点坐标；
通过视觉标签检测，得到抓斗坐标系向相机坐标系转换的旋转矩阵与平移向量，根据旋转矩阵与平移向量，得到抓斗最底部四个顶点在相机坐标系下的三维坐标。
作为可选的一种实现方式，对抓斗关键点坐标分别在X轴和Y轴上求最值，得到xmaxz、xminz、ymaxz和yminz；
定义抓斗相对于发酵窖池在北、南、东、西侧的偏移量分别为offsetnorth、offsetsouth、offseteast和offsetwest；
各个偏移量满足：
offsetnorth<safety and offsetsouth<safety and offseteast<safety andoffsetwest<safety；
其中，safety为安全余量，当某一侧的偏移量等于safety时，则对该侧的天车运动进行限位，以使得偏移量不大于safety。
进一步的，当北侧或南侧偏移量大于xmaxz-xminz、东侧或西侧偏移量大于ymaxz-yminz时，抓斗在相机坐标系XOY平面的投影框已完全处于发酵窖池区域外，不需进行防碰撞。
本发明第二方面提供了一种面向酿造环境的天车抓斗防碰撞系统。
一种面向酿造环境的天车抓斗防碰撞系统，包括：
发酵窖池边界检测模块，被配置为：根据发酵窖池角部位置设置的视觉标签的检测结果，得到发酵窖池的边界检测结果；
抓斗检测模块，被配置为：根据抓斗顶部平台设置的视觉标签的检测结果，得到抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标；
防碰撞控制模块，被配置为：根据边界检测结果和抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标，得到抓斗相对于发酵窖池在各个方向的偏移量，当某一侧的偏移量等于安全余量时，对该侧的天车运动进行限位，以使得偏移量不大于安全余量。
本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法中的步骤。
本发明第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统，采用视觉标签进行发酵窖池边界检测，解决了发酵窖池因抓斗遮挡而无法检测的问题；采用视觉标签建立抓斗坐标系，求得抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标；基于已检测出的发酵窖池边界和抓斗关键点，求得抓斗与发酵窖池在四个方向的相对偏移量，据此判断抓斗与窖池是否有可能发生碰撞，通过相应方向的限位最终实现了精准的抓斗防碰撞控制。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1提供的坐标系关系示意图。
图2为本发明实施例1提供的视觉标签布局图。
图3为本发明实施例1提供的抓斗坐标系构建示意图。
图4为本发明实施例1提供的不同情况下偏移量检测实验效果图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
本发明实施例1提供了一种面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法，首先，采用视觉标签进行发酵窖池边界检测，解决了发酵窖池因抓斗遮挡而无法检测的问题；然后，采用视觉标签建立抓斗坐标系，求得抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标；最后，基于已检测出的发酵窖池边界和抓斗关键点，求得抓斗与发酵窖池在四个方向的相对偏移量，据此判断抓斗与窖池是否有可能发生碰撞，通过相应方向的限位最终实现抓斗防碰撞。
具体的，包括以下内容：
S1：基于视觉标签的发酵窖池边界检测。
发酵窖池表面为规则的长方形，宽度为1.3米，长度为2.1米。发酵窖池在原料发酵过程中用不锈钢盖封死，抓斗抓料过程中则取下不锈钢盖。发酵窖池的上下两边与厂房坐标系的X轴平行，左右两边与厂房坐标系的Y轴平行。
为了便于进行发酵窖池边界检测，本实施例在安装相机时采用惯导模块辅助精确安装，相机通过传感器支架安装在天车的小车上，相机坐标系XYZ轴分别与厂房坐标系XYZ轴平行，从而保证相机坐标系X轴与发酵窖池上下两侧边平行，Y轴与发酵窖池左右两侧边平行，相关坐标系如图1示。
针对发酵窖池因抓斗遮挡而无法检测的问题，本实施例提出一种基于视觉标签的发酵窖池边界检测方法。酿酒厂房内存在16个发酵窖池，平均分布在窖池发酵区的两侧，本实施例在每个发酵窖池的左上角分别固定一个AprilTag视觉标签，视觉标签的上侧边、右侧边分别与发酵窖池的上侧边、右侧边平行，视觉标签的右上角点与发酵窖池的左上顶点重合，从而可以根据视觉标签的ID编号和视觉标签在相机坐标下的位姿信息对16个发酵窖池进行区分和定位，如图2所示。
首先通过视觉标签检测获得视觉标签的中心点坐标(xt,yt,zt)与右上角点cor的像素坐标(u,v)。因为视觉标签中心点与右上角点在同一平面上且该平面与相机坐标系的XOY平面平行，所以视觉标签中心点坐标的zt值即为右上角点的深度，根据针孔相机模型可求得视觉标签右上角点在相机坐标系下的三维坐标(xcor,ycor,zcor)，即为发酵窖池左上顶点坐标pJ1，如下式(1)：
Figure BDA0003648086240000071
其中，K-1为相机的内参矩阵的逆，为已知量。
进而依据发酵窖池的固定尺寸，可求出发酵窖池右上、右下、左下顶点J2、J3、J4在相机坐标系下的坐标pJ2、pJ3、pJ4，如下式：
Figure BDA0003648086240000072
Figure BDA0003648086240000073
/>
Figure BDA0003648086240000081
其中，wJ为发酵窖池宽度，lJ为发酵窖池长度，均为已知量。发酵窖池的四个顶点即可确定其边界，对于发酵窖池区域内任意一点(x,y,z)均满足下式：
Figure BDA0003648086240000082
其中，xminJ、xmaxJ、yminJ、ymaxJ、zminJ分别表示发酵窖池所占区域在X轴上的最小值最大值、在Y轴上的最小值最大值、在Z轴上的最小值，其值如下式：
Figure BDA0003648086240000083
S2：基于视觉标签的抓斗关键点检测
工人在操作抓斗进入发酵窖池抓取之前会预先控制其张开至最大状态，以便抓取更多原料。抓斗在最大张开状态下最大外边缘长度为1.5米，宽度为0.9米，抓斗顶部平台距离抓斗底高度为1.9米。抓斗与天车之间通过吊钩连接，天车在吊运抓斗运行时抓斗可能发生水平旋转。为了实现抓斗与发酵窖池的防碰撞功能，首先需要检测出抓斗在相机坐标系XOY平面上投影的最大外边缘。
因此，本实施例对抓斗建立抓斗坐标系，在抓斗顶部平台上固定一个ID为0的视觉标签，以该视觉标签坐标系作为抓斗坐标系。在抓斗张开至最大状态时，其最大外边缘仅取决于最底部的4个顶点A、B、C、D，令抓斗宽度为w_z，抓斗前侧边沿与抓斗原点在y轴上的距离为l1_z，抓斗后侧边沿与抓斗原点在y轴上的距离为l2_z，抓斗顶部平台距离抓斗底部高度为h_z，此四值均为已知量，如图3所示，从而可以确定此四顶点在抓斗坐标系下的坐标pA、pB、pC、pD，如下式：
Figure BDA0003648086240000091
Figure BDA0003648086240000092
Figure BDA0003648086240000093
/>
Figure BDA0003648086240000094
通过AprilTag视觉标签检测，可获得ID为0的视觉标签坐标系向相机坐标系转换的旋转矩阵Rct与平移向量tct，即抓斗坐标系向相机坐标系转换的旋转矩阵Rcz与平移向量tcz，从而可求出抓斗4个顶点A、B、C、D在相机坐标系下的坐标pAc、pBc、pCc、pDc，完成抓斗关键点检测，如下式：
Figure BDA0003648086240000095
Figure BDA0003648086240000096
Figure BDA0003648086240000097
Figure BDA0003648086240000098
S3：抓斗防碰撞
本实施例对抓斗关键点坐标pAc、pBc、pCc、pDc分别在XY轴上求最值，本质上是在求抓斗在相机坐标系XOY平面上投影的外边缘在X、Y轴上的最值，如下式：
Figure BDA0003648086240000101
实际酿酒厂房中相机坐标系X轴正负方向分别对应北南方向，Y轴正负方向分别对应东西方向，为了判断抓斗与发酵窖池是否碰撞，本实施例定义抓斗相对于发酵窖池在北、南、东、西侧的偏移量分别为offsetnorth、offsetsouth、offseteast、offsetwest，如下式：
Figure BDA0003648086240000102
为了保证抓斗在抓料过程中不与发酵窖池发生碰撞，偏移量需满足下式：
offsetnorth<0and offsetsouth<0and offseteast<0and offsetwest<0 (17)
考虑到误差的存在，加入安全余量safety，其为负值，式(17)变为：
offsetnorth<safety and offsetsouth<safety and offseteast<safety andoffsetwest<safety (18)
当某一侧的偏移量等于安全余量safety时，则对该侧的天车运动进行限位，保证偏移量不会大于safety，从而实现抓斗的防碰撞。当北侧或南侧偏移量大于xmaxz-xminz、东侧或西侧偏移量大于ymaxz-yminz时，表明此时抓斗在相机坐标系XOY平面的投影框已完全处于发酵窖池区域外，已不需进行防碰撞。
为验证方法的有效性，本实施例在真实酿造环境中通过验证偏移量检测的准确性间接证明抓斗防碰撞方法的有效性，分别控制抓斗在南北、东、西侧进行偏移，记录偏移量检测值。3种情况下的实验效果如图4所示，图片左上角显示了程序实测的抓斗相对于发酵窖池在南、北、西、东侧的偏移量，图片上下左右分别对应真实酿造环境中的西东南北方向。由表1中可见，南北侧偏移量误差绝对值平均在5厘米内，较为准确，东西侧偏移量误差绝对值平均较大，这与设备的安装误差及设备大小测量误差均密切相关。
表1：偏移量误差绝对值的平均记录表。
Figure BDA0003648086240000111
实施例2：
本发明实施例2提供了一种面向酿造环境的天车抓斗防碰撞系统，包括：
发酵窖池边界检测模块，被配置为：根据发酵窖池角部位置设置的视觉标签的检测结果，得到发酵窖池的边界检测结果；
抓斗检测模块，被配置为：根据抓斗顶部平台设置的视觉标签的检测结果，得到抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标；
防碰撞控制模块，被配置为：根据边界检测结果和抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标，得到抓斗相对于发酵窖池在各个方向的偏移量，当某一侧的偏移量等于安全余量时，对该侧的天车运动进行限位，以使得偏移量不大于安全余量。
所述系统的工作方法与实施例1提供的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法相同，这里不再赘述。
实施例3：
本发明实施例3提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例1所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法中的步骤。
实施例4：
本发明实施例4提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例1所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法，其特征在于：
包括以下过程：
根据发酵窖池角部位置设置的视觉标签的检测结果，得到发酵窖池的边界检测结果；
根据抓斗顶部平台设置的视觉标签的检测结果，得到抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标，具体包括：根据抓斗顶部平台上的视觉标签的坐标系作为抓斗坐标系；
设抓斗宽度为w_z、抓斗前侧边沿与抓斗原点在y轴上的距离为l1_z、抓斗后侧边沿与抓斗原点在y轴上的距离为l2_z，以及抓斗顶部平台距离抓斗底部高度为h_z，确定抓斗最底部的4个顶点坐标pA、pB、pC、pD，具体如下：
Figure QLYQS_1
Figure QLYQS_2
通过视觉标签检测，得到抓斗坐标系向相机坐标系转换的旋转矩阵Rct与平移向量tct，根据旋转矩阵与平移向量，得到抓斗最底部四个顶点在相机坐标系下的三维坐标pAc、pBc、pCc、pDc，具体如下：
Figure QLYQS_3
Figure QLYQS_4
根据边界检测结果和抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标，得到抓斗相对于发酵窖池在各个方向的偏移量，当某一侧的偏移量等于安全余量时，对该侧的天车运动进行限位，以使得偏移量不大于安全余量。
2.如权利要求1所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法，其特征在于：
根据发酵窖池角部位置设置的视觉标签的检测结果，得到发酵窖池的边界检测结果，包括：
设定：视觉标签设置在发酵窖池的左上角，视觉标签的上侧边、右侧边分别与发酵窖池的上侧边、右侧边平行，视觉标签的右上角点与发酵窖池的左上顶点重合；
通过视觉标签检测获得视觉标签的中心点坐标与右上角点的像素坐标(u,v)，视觉标签中心点与右上角点在同一平面上且该平面与相机坐标系的XOY平面平行，视觉标签中心点坐标的Y轴坐标值即为右上角点的深度；
根据针孔相机模型得到视觉标签右上角点在相机坐标系下的三维坐标，即为发酵窖池左上顶点坐标pJ1，依据发酵窖池的尺寸，得到发酵窖池右上顶点pJ2、右下顶点pJ3和左下顶点pJ4在相机坐标系下的坐标。
3.如权利要求2所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法，其特征在于：
对于发酵窖池区域内任意一点(x,y,z)，满足：
Figure QLYQS_5
其中，xminJ、xmaxJ、yminJ、ymaxJ、zminJ分别表示发酵窖池所占区域在X轴上的最小值、发酵窖池所占区域在X轴上的最大值、发酵窖池所占区域在Y轴上的最小值、发酵窖池所占区域在Y轴上的最大值和发酵窖池所占区域在Z轴上的最小值。
4.如权利要求3所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法，其特征在于：
xminJ＝xJ1；xmaxJ＝xJ2；yminJ＝yJ1；ymaxJ＝yJ2；zminJ＝zJ1
其中，xJ1为pJ1的X轴坐标，xJ2为pJ2的X轴坐标，yJ1为pJ1的Y轴坐标，yJ2为pJ2的Y轴坐标，zJ1为pJ1的Z轴坐标。
5.如权利要求1所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法，其特征在于：
对抓斗关键点坐标分别在X轴和Y轴上求最值，得到xmaxz、xminz、ymaxz和yminz；
定义抓斗相对于发酵窖池在北、南、东、西侧的偏移量分别为offsetnorth、offsetsouth、offseteast和offsetwest；
各个偏移量满足：
offsetnorth＜safety and offsetsouth＜safety and offseteast＜safety andoffsetwest＜safety；
其中，safety为安全余量，当某一侧的偏移量等于safety时，则对该侧的天车运动进行限位，以使得偏移量不大于safety。
6.如权利要求5所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法，其特征在于：
当北侧或南侧偏移量大于xmaxz-xminz、东侧或西侧偏移量大于ymaxz-yminz时，抓斗在相机坐标系XOY平面的投影框已完全处于发酵窖池区域外，不需进行防碰撞。
7.一种面向酿造环境的天车抓斗防碰撞系统，其特征在于：
包括：
发酵窖池边界检测模块，被配置为：根据发酵窖池角部位置设置的视觉标签的检测结果，得到发酵窖池的边界检测结果；
抓斗检测模块，被配置为：根据抓斗顶部平台设置的视觉标签的检测结果，得到抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标，具体包括：根据抓斗顶部平台上的视觉标签的坐标系作为抓斗坐标系；
设抓斗宽度为w_z、抓斗前侧边沿与抓斗原点在y轴上的距离为l1_z、抓斗后侧边沿与抓斗原点在y轴上的距离为l2_z，以及抓斗顶部平台距离抓斗底部高度为h_z，确定抓斗最底部的4个顶点坐标pA、pB、pC、pD，具体如下：
Figure QLYQS_6
/>
Figure QLYQS_7
通过视觉标签检测，得到抓斗坐标系向相机坐标系转换的旋转矩阵Rct与平移向量tct，根据旋转矩阵与平移向量，得到抓斗最底部四个顶点在相机坐标系下的三维坐标pAc、pBc、pCc、pDc，具体如下：
Figure QLYQS_8
Figure QLYQS_9
防碰撞控制模块，被配置为：根据边界检测结果和抓斗关键点在相机坐标系下的三维坐标，得到抓斗相对于发酵窖池在各个方向的偏移量，当某一侧的偏移量等于安全余量时，对该侧的天车运动进行限位，以使得偏移量不大于安全余量。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法中的步骤。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任一项所述的面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法中的步骤。
CN202210535695.8A 2022-05-17 2022-05-17 面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统 Active CN114873468B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210535695.8A CN114873468B (zh) 2022-05-17 2022-05-17 面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210535695.8A CN114873468B (zh) 2022-05-17 2022-05-17 面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114873468A CN114873468A (zh) 2022-08-09
CN114873468B true CN114873468B (zh) 2023-05-30

Family

ID=82675668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210535695.8A Active CN114873468B (zh) 2022-05-17 2022-05-17 面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114873468B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117342428A (zh) * 2023-12-06 2024-01-05 河南卫华重型机械股份有限公司 一种酿酒用平层取糟抓斗起重机控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009026361A1 (de) * 2009-08-11 2011-02-17 Krones Ag Greifervorrichtung zum gleichzeitigen Erfassen und/oder Greifen mehrerer Gebinde und/oder Kästen
CN209291365U (zh) * 2018-10-30 2019-08-23 武汉奋进智能机器有限公司 一种酒醅出入窖输送系统
CN110148175B (zh) * 2019-05-29 2021-06-29 山东大学 基于二维标签的发酵窖池自动定位与边界检测系统及方法
CN114348863A (zh) * 2021-12-01 2022-04-15 唐山钢铁集团微尔自动化有限公司 一种实现双绳双瓣抓斗无人天车精准抓料的方法
CN114348678B (zh) * 2022-01-06 2023-08-22 中国恩菲工程技术有限公司 物料转运自动驾驶行车的控制方法、装置及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN114873468A (zh) 2022-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114873468B (zh) 面向酿造环境的天车抓斗防碰撞方法及系统
CN104835173B (zh) 一种基于机器视觉的定位方法
CN112010177B (zh) 一种堆场地面集装箱自动着箱方法
CN108182689A (zh) 应用于机器人搬运打磨领域的板状工件三维识别定位方法
CN110989603B (zh) 一种起重机搬运作业路径规划方法
JP2000501054A (ja) 貨物を持ち上げ、移動し、降ろすための方法および装置
JP2005104665A (ja) コンテナ衝突防止方法および装置
CN110148175B (zh) 基于二维标签的发酵窖池自动定位与边界检测系统及方法
CN105719241B (zh) 一种基于视觉扫描的船槽定位方法
CN115880252B (zh) 一种集装箱吊具检测方法、装置、计算机设备及存储介质
CN109523549B (zh) 一种用于压力容器气密性试验的漏气区域检测方法
CN110282553A (zh) 桥式起重机路径规划方法及系统
CN112462373A (zh) 基于多传感器融合的船舱位检测方法
CN110510521B (zh) 自动化集装箱码头轨道吊吊具姿态检测方法、装置和系统
CN105469401B (zh) 一种基于计算机视觉的船槽定位方法
CN211283486U (zh) 一种用于码头集装箱自动装卸的agv定位系统
CN108108656B (zh) 一种基于车窗角点检测和多方向投影的车窗精确定位方法
CN113320924A (zh) 一种基于单线激光雷达的皮带纵向撕裂检测装置
CN105712206A (zh) 集装箱吊具位姿检测系统及方法
CN108090895B (zh) 一种基于图像处理的集装箱锁孔轮廓提取方法
CN115991359A (zh) 一种成品自动取放货和自动入库系统及方法
CN110143417A (zh) 锌锭垛自动下线装车控制系统
CN114815821B (zh) 基于多线激光雷达的室内自适应全景避障方法及系统
CN115909216A (zh) 一种基于激光雷达和单目相机的货船舱口检测方法及系统
CN115610896A (zh) 基于视觉定位的货物位置校验方法及堆垛机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant