CN117522965A - 一种获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及装卸设备技术领域，提供了一种获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，能够通过三维激光扫描仪获取第一三维坐标，根据第一三维坐标构建规则矩形格网形式的数字地面模型，当目标装卸设备执行回转时，从数字地面模型出确定出目标模型区域，根据目标模型区域中每个网格对应的第二三维坐标，获取第二三维坐标列表对应的关键高度值，根据最大的关键高度值获取目标装卸设备的悬臂对应的目标高度值，能够精准的获取装卸设备的悬臂的高度，进而保证斗轮与地面不发生碰撞的同时能够最大限度的获取底层物料，无需人工测量或调整料堆的高度，也无需对堆场的地面进行改善，有利于提高获取装卸设备的悬臂的高度的精准度且能够避免资源浪费。

Description

一种获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统

技术领域

本发明涉及装卸设备技术领域，特别是涉及一种获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统。

背景技术

对于大型的干散货堆场，由于经常堆放货品导致堆场的地面沉降不均匀，凹凸不平，当装卸设备为斗轮堆取料机时，使用装卸设备在堆场中对底层的物料进行取料，需要根据堆场中底层物料的高度、以及堆场地面的高度调整装卸设备的臂架的高度，使装卸设备的斗轮避免与堆场的地面发生碰撞且尽可能多的获取底层物料，现有的调整装卸设备的臂架的高度的方法大多为通过人工测量、调整堆料的高度，相关人员根据测量或调整后的堆料的高度调整装卸设备的悬臂的高度，或者对堆场的地面进行改善，将堆场的地面填充平整。

但是上述方法存在以下技术问题：

人工测量具体不可控性以及不确定性，测量或调整的堆料的高度存在较大的误差，进而根据堆料的高度人工调整出的装卸设备的悬臂的高度不够精准，无法保证斗轮与地面不发生碰撞的同时能够最大限度的获取底层物料，存在斗轮与地面不发生碰撞但是获取到的底层物料较少或获取到的底料较多但是斗轮与地面发生了碰撞，并且，人工测量或调整料堆的高度和对堆场的地面进行改善的工作量较大，耗费的资源较多，因此，上述方法获取到的装卸设备的悬臂的高度精准度较低且容易造成资源浪费。

发明内容

针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，当计算机程序被处理器执行时，实现如下步骤：

S1、获取A＝{A₁，A₂，……，A_i，……，A_m}，其中，A为目标地理区域对应的第一三维坐标列表，A_i为使用三维激光扫描仪对目标地理区域进行扫描获取到的所述目标地理区域内第i个位置对应的第一三维坐标，i的取值为1到m，m为第一三维坐标的数量，每个第一三维坐标基于预设三维坐标系生成。

S2、按照预设模型生成规则对A₁，A₂，……，A_i，……，A_m进行处理以获取规则矩形格网形式的数字地面模型。

S3、当目标装卸设备中的回转结构执行一次回转时，根据数字地面模型获取B＝{B₁，B₂，……，B_j，……，B_n}，其中，B为数字地面模型中目标模型区域对应的第二三维坐标列表集合，B_j为目标模型区域中第j个网格对应的第二三维坐标列表，j的取值为1到n，n为目标模型区域中网格的数量，目标模型区域为数字地面模型中当前目标装卸设备的斗轮结构的作业区域对应的区域，第二三维坐标列表中包括若干个第二三维坐标，目标模型区域中的网格对应的第二三维坐标列表为所述网格中包括的所有第一三维坐标。

S4、根据B获取C＝{C₁，C₂，……，C_j，……，C_n}，其中，C为B对应的关键高度值列表，C_j为B_j对应的关键高度值。

S5、根据C_j获取D，D为目标装卸设备中悬臂对应的目标高度值，其中，D符合如下条件：

D＝max(C₁，C₂，……，C_j，……，C_n)+C⁰，C⁰为预设高度参数，其中，max()为最大值获取函数，目标高度值为目标装卸设备中悬臂到预设三维坐标系XOY平面的距离。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的数据处理系统能够通过三维激光扫描仪获取目标地理区域对应的第一三维坐标，根据第一三维坐标构建规则矩形格网形式的数字地面模型，当目标装卸设备执行一次回转时，从数字地面模型出确定出当前目标装卸设备的斗轮的作业区域对应的目标模型区域，根据目标模型区域中每个网格对应的第二三维坐标，获取目标模型区域内每个第二三维坐标列表对应的关键高度值，根据最大的关键高度值获取目标装卸设备的悬臂对应的目标高度值，能够精准的获取装卸设备的悬臂的高度，进而能够保证斗轮与地面不发生碰撞的同时能够最大限度的获取底层物料，无需人工测量或调整料堆的高度，也无需对堆场的地面进行改善，有利于提高获取装卸设备的悬臂的高度的精准度且能够避免资源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例提供的数据处理系统执行计算机程序来获取目标装卸设备中悬臂的高度的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例提供了一种获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如下步骤，如图1所示：

S1、获取A＝{A₁，A₂，……，A_i，……，A_m}，其中，A为目标地理区域对应的第一三维坐标列表，A_i为使用三维激光扫描仪对目标地理区域进行扫描获取到的所述目标地理区域内第i个位置对应的第一三维坐标，i的取值为1到m，m为第一三维坐标的数量，每个第一三维坐标基于预设三维坐标系生成。

具体地，目标地理区域为空的大型的干散货堆场；可以理解为没有堆放货物的大型的干散货堆场。

可选地，所述预设三维坐标系以所述三维激光扫描仪的激光发射处为原点O，以所述三维激光扫描仪的扫描面竖直向上的方向为Z轴正方向，以目标装卸设备的底面所在的平面内所述三维激光扫描仪的激光发射方向为Y轴正方向，以垂直于YOZ平面向右的方向为X轴正方向。

可选地，所述预设三维坐标系的Z轴用于表征XOY平面向上或向下的高度，表征高度的数值的计量单位为厘米。

可选地，所述三维激光扫描仪的扫描面与所述目标装卸设备的底面所在的平面互相垂直。

可选地，所述目标装卸设备为臂架型斗轮堆取料机。

具体地，所述目标装卸设备包括：悬臂、斗轮结构、回转结构、带式输送机、尾车、悬臂俯仰结构、运行结构。

具体地，悬臂俯仰结构用于调节悬臂的高度。

S2、按照预设模型生成规则对A₁，A₂，……，A_i，……，A_m进行处理以获取规则矩形格网形式的数字地面模型，其中，本领域技术人员知晓，预设模型生成规则为本领域技术人员根据实际需求预先设置好的规则，在此不再赘述。

可选地，所述数字地面模型中的规则矩形网格为边长为N的正方形的网格。

可选地，N的取值范围为[0cm，100cm]，其中，本领域技术人员知晓，本领域技术人员可根据实际需求从[0cm，100cm]中设置规则矩形网格边长的具体值。

通过上述步骤，使用三维激光扫描仪对目标地理区域进行扫描，获取目标地理区域对应的第一三维坐标，根据第一三维坐标建立出的规则矩形格网形式的数字地面模型与目标地理区域相互对应，数字地面模型能够精准的反映出目标地理区域的地面的情况，从数字地面模型出确定出当前目标装卸设备的斗轮的作业区域对应的目标模型区域，根据目标模型区域中每个网格对应的第二三维坐标，获取目标模型区域内每个第二三维坐标列表对应的关键高度值，根据最大的关键高度值获取目标装卸设备的悬臂对应的目标高度值，能够精准的获取装卸设备的悬臂的高度，进而能够保证斗轮与地面不发生碰撞的同时能够最大限度的获取底层物料，无需人工测量或调整料堆的高度，也无需对堆场的地面进行改善，有利于提高获取装卸设备的悬臂的高度的精准度且能够避免资源浪费。

S3、当目标装卸设备中的回转结构执行一次回转时，根据数字地面模型获取B＝{B₁，B₂，……，B_j，……，B_n}，其中，B为数字地面模型中目标模型区域对应的第二三维坐标列表集合，B_j为目标模型区域中第j个网格对应的第二三维坐标列表，j的取值为1到n，n为目标模型区域中网格的数量，目标模型区域为数字地面模型中当前目标装卸设备的斗轮结构的作业区域对应的区域，第二三维坐标列表中包括若干个第二三维坐标，目标模型区域中的网格对应的第二三维坐标列表为所述网格中包括的所有第一三维坐标，本领域技术人员知晓，本领域技术人员可根据目标装卸设备的参考文献确定出目标装卸设备的斗轮结构的作业区域，在此不再赘述，例如：从目标装卸设备的说明书中确定目标装卸设备的斗轮结构的作业区域。

S4、根据B获取C＝{C₁，C₂，……，C_j，……，C_n}，其中，C为B对应的关键高度值列表，C_j为B_j对应的关键高度值。

具体地，S4包括如下子步骤获取C_j：

S41、获取B_j＝{B_j1，B_j2，……，B_jr，……，B_js}，B_jr＝(B^x _jr，B^y _jr，B^z _jr)，B_jr为B_j中第r个第二三维坐标，r的取值为1到s，s为第j个第二三维坐标列表B_j中第二三维坐标的数量，B^x _jr为B_jr的横坐标，B^y _jr为B_jr的纵坐标，B^z _jr为B_jr的竖坐标。

S42、从B_j中获取B⁰ _j＝(B^0x _j，B^0y _j，B^0z _j)，其中，B⁰ _j为B_j对应的第三三维坐标，B^0x _j为B_0j的横坐标，B^0y _j为B_0j的纵坐标，B^0z _j为B_0j的竖坐标，第三三维坐标为目标模型区域中第j个网格的网格中心点位置的第二三维坐标。

S43、根据(B^x _jr，B^y _jr，B^z _jr)、B^0x _j、B^0y _j获取W_jr，其中，W_jr为B_jr对应的高度值获取权重，W_jr符合如下条件：

W_jr＝exp(-((B^0x _j-B^x _jr)²×(B^0y _j-B^y _jr)²)/(2×(sqrt((1/s)×Σ^s _r＝1(B^z _jr-Σ^s _{r＝ 1}B^z _jr/s)²))²))，exp()

为以自然常数e为底的指数函数，sqrt()为获取非负实数的平方根的函数。例如：exp(2)＝e²，所述e为自然常数；sqrt(9)＝3。

S44、根据W_jr、B^z _jr获取C_j，其中，C_j符合如下条件：

C_j＝Σ^s _r＝1(W_jr×B^z _jr)/Σ^s _r＝1W_jr。

通过上述步骤，从第二三维坐标列表中获取能够呈现网格中心点位置的第二三维坐标，将其作为第二三维坐标列表对应的第三三维坐标，根据第二三维坐标和第三三维坐标获取第二二维坐标对应的高度值获取权重，根据所有的第二三维坐标对应的高度值权重和所有第二三维坐标的竖坐标，获取第二三维坐标列表对应的关键高度值，第二三维坐标列表对应的关键高度值可以理解为其对应的网格的高度值，也可以理解为目标地理区域中与第二三维坐标列表对应的网格相对应的区域中地面的最高的位置的高度值，根据最大的关键高度值获取目标装卸设备的悬臂对应的目标高度值，能够精准的获取装卸设备的悬臂的高度，进而能够保证斗轮与地面不发生碰撞的同时能够最大限度的获取底层物料，无需人工测量或调整料堆的高度，也无需对堆场的地面进行改善，有利于提高获取装卸设备的悬臂的高度的精准度且能够避免资源浪费。

S5、根据C_j获取D，D为目标装卸设备中悬臂对应的目标高度值，其中，D符合如下条件：

D＝max(C₁，C₂，……，C_j，……，C_n)+C⁰，C⁰为预设高度参数，其中，max()为最大值获取函数，目标高度值为目标装卸设备中悬臂到预设三维坐标系XOY平面的距离。例如：若D为27，那么目标装卸设备中的悬臂在预设三维坐标系XOY平面上方且与到所述平面的距离为27公分；若D为-6，那么目标装卸设备中的悬臂在预设三维坐标系XOY平面下方且到所述平面的距离为6公分。

可选地，C⁰的取值范围为[20cm，30cm]，其中，本领域技术人员知晓，本领域技术人员可根据实际需求从[20cm，30cm]中确定预设高度参数的具体值，在此不再赘述；预设高度参数可以理解为悬臂发生震动时上下震动的幅度。

本发明提供的数据处理系统能够通过三维激光扫描仪获取目标地理区域对应的第一三维坐标，根据第一三维坐标构建规则矩形格网形式的数字地面模型，当目标装卸设备执行一次回转时，从数字地面模型出确定出当前目标装卸设备的斗轮的作业区域对应的目标模型区域，根据目标模型区域中每个网格对应的第二三维坐标，获取目标模型区域内每个第二三维坐标列表对应的关键高度值，根据最大的关键高度值获取目标装卸设备的悬臂对应的目标高度值，能够精准的获取装卸设备的悬臂的高度，进而能够保证斗轮与地面不发生碰撞的同时能够最大限度的获取底层物料，无需人工测量或调整料堆的高度，也无需对堆场的地面进行改善，有利于提高获取装卸设备的悬臂的高度的精准度且能够避免资源浪费。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。

Claims (10)

1.一种获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，其特征在于，所述系统包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如下步骤：

S1、获取A＝{A₁，A₂，……，A_i，……，A_m}，其中，A为目标地理区域对应的第一三维坐标列表，A_i为使用三维激光扫描仪对目标地理区域进行扫描获取到的所述目标地理区域内第i个位置对应的第一三维坐标，i的取值为1到m，m为第一三维坐标的数量，每个第一三维坐标基于预设三维坐标系生成；

S2、按照预设模型生成规则对A₁，A₂，……，A_i，……，A_m进行处理以获取规则矩形格网形式的数字地面模型；

S3、当目标装卸设备中的回转结构执行一次回转时，根据数字地面模型获取B＝{B₁，B₂，……，B_j，……，B_n}，其中，B为数字地面模型中目标模型区域对应的第二三维坐标列表集合，B_j为目标模型区域中第j个网格对应的第二三维坐标列表，j的取值为1到n，n为目标模型区域中网格的数量，目标模型区域为数字地面模型中当前目标装卸设备的斗轮结构的作业区域对应的区域，第二三维坐标列表中包括若干个第二三维坐标，目标模型区域中的网格对应的第二三维坐标列表为所述网格中包括的所有第一三维坐标；

S4、根据B获取C＝{C₁，C₂，……，C_j，……，C_n}，其中，C为B对应的关键高度值列表，C_j为B_j对应的关键高度值；

S5、根据C_j获取D，D为目标装卸设备中悬臂对应的目标高度值，其中，D符合如下条件：

D＝max(C₁，C₂，……，C_j，……，C_n)+C⁰，C⁰为预设高度参数，其中，max()为最大值获取函数，目标高度值为目标装卸设备中悬臂到预设三维坐标系XOY平面的距离。

2.根据权利要求1所述的获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，其特征在于，所述预设三维坐标系以所述三维激光扫描仪的激光发射处为原点O，以所述三维激光扫描仪的扫描面竖直向上的方向为Z轴正方向，以目标装卸设备的底面所在的平面内所述三维激光扫描仪的激光发射方向为Y轴正方向，以垂直于YOZ平面向右的方向为X轴正方向。

3.根据权利要求2所述的获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，其特征在于，所述预设三维坐标系的Z轴用于表征XOY平面向上或向下的高度。

4.根据权利要求1所述的获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，其特征在于，所述三维激光扫描仪的扫描面与所述目标装卸设备的底面所在的平面互相垂直。

5.根据权利要求1所述的获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，其特征在于，所述目标装卸设备为臂架型斗轮堆取料机。

6.根据权利要求5所述的获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，其特征在于，所述目标装卸设备包括：悬臂、斗轮结构、回转结构、带式输送机、尾车、悬臂俯仰结构、运行结构。

7.根据权利要求1所述的获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，其特征在于，所述数字地面模型中的规则矩形网格为边长为N的正方形的网格。

8.根据权利要求7所述的获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，其特征在于，N的取值范围为[0cm，100cm]。

9.根据权利要求1所述的获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，其特征在于，S4包括如下子步骤获取C_j：

S41、获取B_j＝{B_j1，B_j2，……，B_jr，……，B_js}，B_jr＝(B^x _jr，B^y _jr，B^z _jr)，B_jr为B_j中第r个第二三维坐标，r的取值为1到s，s为第j个第二三维坐标列表B_j中第二三维坐标的数量，B^x _jr为B_jr的横坐标，B^y _jr为B_jr的纵坐标，B^z _jr为B_jr的竖坐标；

S42、从B_j中获取B⁰ _j＝(B^0x _j，B^0y _j，B^0z _j)，其中，B⁰ _j为B_j对应的第三三维坐标，B^0x _j为B_0j的横坐标，B^0y _j为B_0j的纵坐标，B^0z _j为B_0j的竖坐标，第三三维坐标为目标模型区域中第j个网格的网格中心点位置的第二三维坐标；

S43、根据(B^x _jr，B^y _jr，B^z _jr)、B^0x _j、B^0y _j获取W_jr，其中，W_jr为B_jr对应的高度值获取权重，W_jr符合如下条件：

W_jr＝exp(-((B^0x _j-B^x _jr)²×(B^0y _j-B^y _jr)²)/(2×(sqrt((1/s)×Σ^s _r＝1(B^z _jr-Σ^s _r＝1B^z _jr/s)²))²))，

exp()为以自然常数e为底的指数函数，sqrt()为获取非负实数的平方根的函数；

S44、根据W_jr、B^z _jr获取C_j，其中，C_j符合如下条件：

C_j＝Σ^s _r＝1(W_jr×B^z _jr)/Σ^s _r＝1W_jr。

10.根据权利要求1所述的获取目标装卸设备中悬臂的高度的数据处理系统，其特征在于，C⁰的取值范围为[20cm，30cm]。