CN202048897U - 用于卸船机的激光散货三维成像装置 - Google Patents

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李斌
孔利明
肖苏
袁政鹏
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Baoshan Iron and Steel Co Ltd
University of Shanghai for Science and Technology
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Baoshan Iron and Steel Co Ltd
University of Shanghai for Science and Technology
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Abstract

本实用新型涉及一种利用激光传感器进行扫描的三维成像装置，可广泛用于港口各类货轮散货的辅助作业。一种用于卸船机的激光散货三维成像装置，包括云台、激光传感器、工控机和显示器，云台上端面固定安装在卸船机驾驶室底部，云台下端面固定安装有激光传感器，激光传感器为二维激光传感器，二维激光传感器能对卸船机下方的船舱内的货物进行扫描；云台有垂直旋转中心和水平旋转中心，云台受工控机控制，激光传感器输出接工控机，工控机输出接显示器。本实用新型结构相对简单，在软件配合下能得到被扫描物体的空间三维坐标，帮助卸船机操作司机增加操作的安全性。

Description

用于卸船机的激光散货三维成像装置
技术领域
    本实用新型涉及一种利用激光传感器进行扫描的三维成像装置，可广泛用于港口各类货轮散货的辅助作业。
背景技术
散货三维成像技术涉及散货测量技术和三维成像技术。其中散货测量技术主要有全站仪测量，CCD视觉测量，超声波测量，GPS测量和激光传感器测量。全站仪测量成本高，效率低，测量时需要人工干预，不能实现散货的实时动态测量。CCD视觉测量容易受光照，天气，分辨率等多种因素的影响。超声波测量精度低，响应时间慢，工作易受大风等环境因素影响。 GPS可实现实时动态的单点测量，难于实现货料面多点的实时动态测量，同时由于GPS实时动态测量存在卫星不可见以及卫星被遮挡等无法解决的问题，此外我国民用的GPS测量精度不高也制约着GPS的应用。
激光传感器测量技术是迅速发展起来的一项高效率、高精度的动态测量方法。它具有测量速度快，精度高，获得的数据量大，体积小，灵活性强等优点，可广泛用于各种规模的场合。但是，如何应用三维成像技术来获得散货的三维图形，是一个尚待解决的课题。
现有的卸船机操作是采用人工操作，一般情况下，卸船机司机室在船舱上方40m左右，遇到雾天时，由于视线受阻，操作司机无法看清楚船舱内的情况，因此，无法进行抓取作业。若在雨天或晚上，由于可视条件不好，司机的疲劳程度加剧，采用人工操作也容易引发事故，因此卸船操作不能进行。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于卸船机的激光散货三维成像装置，该成像装置结构相对简单，在软件配合下能得到被扫描物体的空间三维坐标，帮助卸船机操作司机增加操作的安全性。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于卸船机的激光散货三维成像装置，其特征是：包括云台、激光传感器、工控机和显示器，云台上端面固定安装在卸船机驾驶室底部，云台下端面固定安装有激光传感器，激光传感器为二维激光传感器，二维激光传感器能对卸船机下方的船舱内的货物进行扫描；云台有垂直旋转中心和水平旋转中心，云台受工控机控制，激光传感器输出接工控机，工控机输出接显示器。
所述激光传感器通过RS422接口与工控机进行数据传输，所述云台通过RS485接口与工控机进行数据传输。
本实用新型通过云台和二维激光传感器之间的配合，并经过工控机运行相关软件最终能得到散货的三维坐标，并在显示器上显示，能提高港口散货类卸料机的应用，帮助卸船机操作司机增加操作的安全性。
附图说明
图1为本实用新型用于卸船机的激光散货三维成像装置的云台与激光传感器连接示意图。
图中：1云台上端面，2云台垂直旋转中心，3云台水平旋转中心，4云台下端面，5激光传感器安装端面，6激光传感器，7激光传感器扫描中心。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
参见图1，一种用于卸船机的激光散货三维成像装置，包括云台、激光传感器6、工控机和显示器，云台上端面1固定安装在卸船机驾驶室底部，云台下端面4固定安装有激光传感器安装端面5，在激光传感器安装端面5上有激光传感器6，激光传感器6为二维激光传感器，二维激光传感器6能对卸船机下方的船舱内的货物进行扫描，激光传感器扫描中心7位于扫描面Y2-Z2平面的中心。云台有垂直旋转中心2和水平旋转中心3，云台垂直旋转中心为Z1轴，云台水平旋转中心为Y1轴，其中坐标系X1、Y1、Z1与坐标系X2、Y2、Z2分别为云台的坐标系和激光传感器的坐标系，并且坐标系X1、Y1、Z1为世界坐标系。工作时，坐标系X2、Y2、Z2绕坐标系X1、Y1、Z1的水平轴                                                
Figure 2011201280533100002DEST_PATH_IMAGE001
在一定的范围内来回摆动。云台受工控机控制，激光传感器6输出接工控机，工控机输出接显示器。
所述激光传感器6通过RS422接口与工控机进行数据传输，所述云台通过RS485接口与工控机进行数据传输。
工控机输出接显示器，在显示器上显示船舱内散货的三维图形。
工控机内包括扫描控制模块、数据采集模块、数据处理模块、三维模型显示模块和人机交互界面，所述扫描控制模块主要控制云台的运动参数，包括俯仰角左右限位值、运动速度、回转角的工作角度。所述数据采集模块进行云台和激光数据采集，滤除错误的数据，同时进行数据的软同步。所述数据处理模块根据软同步后的云台数据和激光数据计算出激光测量点的三维坐标，根据卸船机舱口的几何特性在三维点云中自动检测出舱口的位置，滤除由于抖动和遮挡产生的干扰数据。所述三维模型显示模块能显示舱口的位置，能实时显示舱内三维料堆模型，根据料堆的深度值变化，动态更改料推的深度提示颜色，可以进行三维模型的交互浏览。所述人机交互界面能对工控机内的参数进行调整。
本实用新型用于卸船机的激光散货三维成像装置采用云台带动激光传感器转动，与相关的软件相配合，能得到被扫描物体的空间三维坐标。本实施例中，云台以
Figure 5840DEST_PATH_IMAGE002
的速度绕水平轴在
Figure 2011201280533100002DEST_PATH_IMAGE003
之间来回摆动，云台通过RS485串口和工控机相连接，以19200bps的波特率传输数据，云台的控制精度可达到
Figure 296882DEST_PATH_IMAGE004
。激光传感器以5Hz的频率工作，扫描范围为，脉冲光线之间夹角，激光传感器随着云台在一定范围内来回摆动，通过RS422串口和工控机相连接，以115200bps的波特率传输测量数据。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于卸船机的激光散货三维成像装置，其特征是：包括云台、激光传感器、工控机和显示器，云台上端面固定安装在卸船机驾驶室底部，云台下端面固定安装有激光传感器，激光传感器为二维激光传感器，二维激光传感器能对卸船机下方的船舱内的货物进行扫描；云台有垂直旋转中心和水平旋转中心，云台受工控机控制，激光传感器输出接工控机，工控机输出接显示器。
2.根据权利要求1所述的，用于卸船机的激光散货三维成像装置，其特征是：所述激光传感器通过RS422接口与工控机进行数据传输，所述云台通过RS485接口与工控机进行数据传输。
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CN110182621A (zh) * 2019-05-10 2019-08-30 大连华锐重工集团股份有限公司 一种无人化链斗式连续卸船机的数字化系统及控制方法
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