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光电卸船机抓斗防撞系统中的舱口检测及场景可视化技术
| 论文题名： | 光电卸船机抓斗防撞系统中的舱口检测及场景可视化技术 |
| 关键词： | 光电卸船机;自动卸船;点云修补;平面拟合;目标检测 |
| 摘要： | 抓斗卸船机是干散货码头卸船工作中的关键设备，相较于连续卸船设备，如铰链式卸船机等，有着灵活、适应性强和成本低等优点。在目前的人工卸船方式下，生产效率和安全性都依赖于司机的经验和熟练程度。在司机操作视野受限和长时间高强度劳作的情况下，抓斗与船体发生碰撞事故的概率明显提高。处理碰撞事故通常又伴随着停工和修理赔偿等问题，极大地影响码头生产。因此，智能地判断抓斗与船体的位姿关系并在事故发生前发出警报尤为重要。本文基于实际生产中的抓斗碰撞问题，提出将光电卸船机应用于码头生产中，对于解决防碰撞问题效果显著。通过在工作现场安装激光雷达扫描系统，捕获正在卸船的舱口及其附近三维空间信息，检测和提取出舱口位置，对料堆进行建模和展示，使得抓斗安全地降落到最佳抓取点。此方法可以降低抓斗与船体发生碰撞的机率，并实现远程监测。本文主要工作内容如下： （1）分析当前以光电卸船机作为防碰撞方案实施手段的特点和优势，介绍了基于光电设备和实际工作条件的防碰撞方案。包括设备的安装、扫描方式、最佳抓取点的选择和报警策略。根据方案实施的要求提出了具体的工作指标，用于指导舱口检测与场景可视化两大主要功能的实现。 （2）提出了一套有效的舱口检测方案。包括快速剔除无关区域、基于平面拟合的甲板面提取、基于栅格化后低分辨率图像的舱口初定位和精确边界搜索方法。采用目标区域快速定位和数据降维等措施，减少处理过程的数据量，使得时间与精度指标满足要求。 （3）提出场景数据可视化方案，为最佳抓取点的选择提供准确直观的参考。通过场景数据、防碰撞模型和料堆模型的分析与可视化，为安全卸船过程提供主观意见。综合各部分信息与可视化内容，提供完整的图形用户界面。 通过在实际生产现场的运行效果来看，该方案能够平稳高效地运行。文中比较了本方案与现有的方案之间的特点，突出了本方案在实时更新货舱口位置和舱内料堆状态的优势，符合码头安全高效生产的实际需求。 |
| 作者： | 唐俊 |
| 专业： | 计算机技术 |
| 导师： | 刘涌;孙挺 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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