详情

原文传递垃圾自动抓取系统及其方法

专利名称：	垃圾自动抓取系统及其方法
摘要：	垃圾自动抓取系统及其方法，该系统包括龙门吊、多个深度传感器、可见光视觉二维码测距定位装置、计算装置和控制装置；龙门吊设于垃圾房内，龙门吊上设有抓手，垃圾房左右墙上贴有二维码，多个深度传感器安装于垃圾房顶部，可见光视觉二维码测距定位装置安装于抓手处；多个深度传感器、可见光视觉二维码测距定位装置分别与计算装置相连，计算装置与控制装置相连，控制装置与龙门吊相连；多个深度传感器用于探测垃圾的深度信息；可见光视觉二维码测距定位装置用于完成抓手定位；计算装置用于计算垃圾的体积；控制装置用于控制抓手抓取垃圾体积最大位置的垃圾。还包括垃圾自动抓取方法。本发明可替代人工抓取垃圾，智能化程度高，工作效率高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	湖南海森格诺信息技术有限公司
发明人：	张先江;张远谋;雷明军;皮钒;蒋玉城
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910793651.3
公开号：	CN110466924A
分类号：	B65F9/00(2006.01);B;B65;B65F;B65F9
申请人地址：	410000 湖南省长沙市开福区双拥路9号长城万富汇金座518室
主权项：	1.一种垃圾自动抓取系统，包括龙门吊，其特征在于：还包括多个深度传感器、可见光视觉二维码测距定位装置、二维码、计算装置和控制装置；所述龙门吊设于垃圾房内，龙门吊上设有抓手，垃圾房左右墙上横向贴有二维码，多个深度传感器安装于垃圾房顶部，所述可见光视觉二维码测距定位装置安装于龙门吊的抓手处；所述多个深度传感器、可见光视觉二维码测距定位装置分别与计算装置相连，计算装置与控制装置相连，控制装置与龙门吊相连；所述多个深度传感器用于探测垃圾房场景中垃圾的深度信息；所述可见光视觉二维码测距定位装置用于通过可见光视觉二维码测距的方式完成抓手定位；所述计算装置用于计算垃圾的体积，并发出抓取指令至控制装置；所述控制装置用于控制抓手抓取垃圾体积最大位置的垃圾。 2.如权利要求1所述的垃圾自动抓取系统，其特征在于：所述可见光视觉二维码测距定位装置包括工业相机和测距定位处理器，工业相机与测距定位处理器相连；所述工业相机用于采集二维码的图像；所述距定位处理器用于计算二维码的特征点在工业相机坐标系下的坐标，并结合二维码的特征点在世界坐标系下的坐标计算旋转矩阵；并通过旋转矩阵计算工业相机在世界坐标系下的坐标。 3.如权利要求1或2所述的垃圾自动抓取系统，其特征在于：所述深度传感器为双目结构光相机或TOF深度探测传感器或激光雷达。 4.如权利要求1或2所述的垃圾自动抓取系统，其特征在于：所述抓手上设有拉力传感器，拉力传感器与计算装置相连。 5.一种垃圾自动抓取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：测量垃圾房内垃圾的体积；步骤S2：实现抓手定位；步骤S3：抓取垃圾体积最大位置的垃圾。 6.如权利要求5所述的垃圾自动抓取方法，其特征在于：步骤S1中，测量垃圾房内垃圾的体积包括以下步骤：步骤S1-1：利用多个深度传感器分别获取各自视野范围内空垃圾房的深度信息；步骤S1-2：将多个深度传感器获取的空垃圾房的深度信息映射到基于其自身坐标系下的空垃圾房点云数据集合；步骤S1-3：将基于多个深度传感器坐标系下的空垃圾房点云数据集合融合到统一的三维坐标系中，生成整体的空垃圾房三维点云模型；步骤S1-4：利用多个深度传感器分别获取各自视野范围内垃圾房场景中垃圾的深度信息；步骤S1-5：将多个深度传感器获取的垃圾的深度信息映射到基于其自身坐标系下的垃圾点云数据集合；步骤S1-6：将基于多个深度传感器坐标系下的垃圾点云数据集合融合到统一的三维坐标系中，生成整体的垃圾三维点云模型；步骤S1-7：根据空垃圾房三维点云模型和垃圾三维点云模型计算出垃圾的体积。 7.如权利要求5所述的垃圾自动抓取方法，其特征在于：步骤S2中，实现抓手定位包括以下步骤：步骤S2-1：通过工业相机采集二维码的图像；步骤S2-2：计算二维码的特征点在工业相机坐标系下的坐标，并结合二维码的特征点在世界坐标系下的坐标计算旋转矩阵；步骤S2-3：通过旋转矩阵计算工业相机在世界坐标系下的坐标。 8.如权利要求6所述的垃圾自动抓取方法，其特征在于：步骤S1-7中，根据空垃圾房三维点云模型和垃圾三维点云模型计算垃圾的体积包括以下步骤：步骤S1-7-1：在空垃圾房三维点云模型的xoy平面将xoy平面均分成相同面积的大小，分别求取每个小块的体积，得到空垃圾房三维点云模型下的每个小块体积式中，m表示第m个分块，n表示分块中点云数据的数量，xi yizi为空垃圾房三维点云模型分块中的点坐标；步骤S1-7-2：在垃圾三维点云模型的xoy平面将xoy平面均分成相同面积的大小，分别求取每个小块中垃圾的体积，由于每块垃圾的表面呈现不规则的曲面形状，对每个分块采用积分求和的方式求取每块模型上垃圾的体积，得到垃圾三维点云模型的每个小块体积式中，m表示第m个分块，n表示分块中点云数据的数量，xi yi zi为垃圾三维点云模型分块中的点坐标；步骤S1-7-3：计算当前分块垃圾的体积，空垃圾房三维点云模型的每个小块体积V0m与垃圾三维点云模型的每个小块体积Vm的差值即为当前分块垃圾的体积。 9.如权利要求5所述的垃圾自动抓取方法，其特征在于：步骤S3中，抓取垃圾体积最大位置的垃圾的具体过程如下：计算装置从所有分块垃圾的体积中选出体积最大块位置作为候选区域传递给控制装置，从候选区域中选择深度最小值点对应的坐标(x0,y0,z0)最为最佳抓取坐标，传递给控制装置，控制装置根据计算装置分析出来的最佳抓取坐标模拟人工控制龙门吊及抓手移动至指定点，实施垃圾抓取。 10.如权利要求9所述的垃圾自动抓取方法，其特征在于：步骤S3中，抓取垃圾体积最大位置的垃圾，还包括以下步骤：计算装置根据拉力传感器的数据判断抓手是否抓取到垃圾，若无抓取到垃圾，控制装置控制抓手继续抓取垃圾；短基线深度传感器获取受料斗中垃圾的深度信息，计算装置根据受料斗中垃圾的深度信息计算受料斗中垃圾的体积，从而判断受料斗中的垃圾是否装满；抓手将抓取的垃圾放入未装满垃圾的受料斗中，抓手返回初始位置。
所属类别：	发明专利