【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于lng接收站天然气运输，具体涉及一种自动化装车臂自动对接系统粗定位系统及粗定位方法。
技术介绍
1、lng接收站装车卸车时，lng装车臂的末端需要与槽车尾部的目标法兰进行对接。目前，对于lng装车臂末端与槽车尾部目标法兰之间的对接大都通过人工操作，无法实现自动化对接。而要想实现lng装车臂末端与槽车尾部目标法兰的自动化对接，需要首先将lng装车臂末端引导至目标法兰附近，即实现lng装车臂末端与目标法兰的粗定位，然后再实现lng装车臂末端与目标法兰的精准对接。而对于lng装车臂末端与目标法兰之间粗定位的实现，需要明确槽车尾部目标法兰所在的位置，因此获取槽车尾部目标法兰的位置坐标至关重要。
2、基于以上问题，本申请提出一种自动化装车臂自动对接系统粗定位系统及粗定位方法，能够实现槽车尾部目标法兰位置坐标的获取，即粗略获得槽车尾部目标法兰的大概位置，从而对将lng装车臂末端引导至槽车尾部目标法兰附近提供基础。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种自动化装车臂自动对接系统粗定位系统及粗定位方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种自动化装车臂自动对接系统粗定位系统，包括激光雷达标定模块、激光雷达、激光雷达定位法兰模块、工控机；
4、所述激光雷达标定模块，用于标定激光雷达坐标系和装车臂基坐标系间的转换矩阵，并将转换矩阵传输给激光雷达定位法兰模块；
5、所述激光雷达
6、所述激光雷达定位法兰模块，用于从点云数据中定位槽车上目标法兰在装车臂基坐标系下的位置坐标；
7、所述工控机与激光雷达定位法兰模块、lng装车臂的驱动机构相连。
8、优选的，所述激光雷达安装于防爆盒内，所述防爆盒上设置出光窗口。
9、本专利技术还提供一种自动化装车臂自动对接系统粗定位方法。
10、一种自动化装车臂自动对接系统粗定位方法，采用自动化装车臂自动对接系统粗定位系统进行实施，包括以下步骤：
11、步骤1，通过激光雷法标定模块标定激光雷达坐标系和装车臂基坐标系间的转换矩阵；
12、步骤2，激光雷达对槽车进行扫描得到点云数据，并将点云数据传输给激光雷达定位法兰模块；
13、步骤3，激光雷达定位法兰模块根据转换矩阵将点云数据转换到装车臂基坐标系下，对转换后的点云进行滤波处理，得到槽车尾部区域点云；
14、步骤4，对步骤3得到的槽车尾部区域点云进行切片投影操作，得到n个切片点云；
15、步骤5，将步骤4得到的切片点云进行条件欧式聚类，得到若干点云簇；
16、步骤6，由步骤5获得的若干点云簇筛选出作为槽车尾部目标法兰的点云簇组合；
17、步骤7，由步骤6中获得的槽车尾部目标法兰的点云簇组合，基于点云簇中各个点在装车臂基坐标系下的原始x轴坐标，通过最小二乘圆拟合获得槽车尾部目标法兰的中心点坐标。
18、优选的，所述步骤1包括以下子步骤：
19、步骤1.1，分别获得空间不共线n个点在激光雷达坐标系和装车臂基坐标系下的坐标以及齐次矩阵；
20、步骤1.2，根据步骤1.1得到的n对齐次矩阵求出激光雷达坐标系和装车臂基坐标系间的转换矩阵。
21、优选的，n≥3。
22、优选的，所述步骤4包括以下子步骤：
23、步骤4.1，对步骤3得到的槽车尾部区域点云沿装车臂基坐标系的x轴方向平均分割成n个区域，装车臂基坐标系的x轴方向与槽车的前后方向平行；
24、被分割的区域数量n为：
25、n＝[x/δd] (1)
26、式中，x为步骤3得到的槽车尾部区域点云沿装车臂基坐标系x轴方向的总长度，δd为沿装车臂基坐标系x轴方向的分割间距，[x/δd]为取整函数；
27、步骤4.2，对分割的n个区域沿装车臂基坐标系的x轴正方向依次命名为区域i，i为序号，i＝1,2,3…n；
28、步骤4.3，对分割之后各个区域内的点在装车臂基坐标系下的x轴坐标进行重新赋值，使分割成n个区域的点云形成切片点云，具体为，
29、将区域i中点pij的原始x轴坐标pxij替换为p′xij，点pij的原始x轴坐标pxij做归一化处理为pnormij并存储，且保持原始x轴坐标、归一化后的坐标和点pij一一对应，y、z轴坐标保持不变；其中，点pij表示区域i中的第j个点，j为序号，j＝1,2,3…；pxij表示点pij在装车臂基坐标系下的原始x轴坐标，p′xij表示点pij重新赋值的x轴坐标；pnormij表示点pij在装车臂基坐标系下x轴坐标的归一化坐标；
30、p′ij＝x×i/δd (2)
31、pnormij＝pxij×i/x (3)
32、优选的，所述步骤5包括以下子步骤：
33、步骤5.1，将所有切片点云作为整体点云，设置欧式聚类的距离阈值l，l<δd；
34、步骤5.2，将各个点在装车臂基坐标系下x轴坐标的归一化坐标作为另一个约束条件，即δpnorm<lnorm，lnorm为指定阈值，其中δpnorm为两点归一化坐标差值的绝对值；
35、步骤5.3，依据步骤5.1、步骤5.2中的条件进行欧式聚类，得到多个点云簇组合，每个点云簇组合包括两个点云簇。
36、优选的，所述步骤6包括以下子步骤：
37、步骤6.1，计算各个点云簇的质心坐标；
38、步骤6.2，计算每个点云簇组合中两个点云簇质心之间的距离，当点云簇组合中两个点云簇质心之间的距离不符合槽车尾部气相法兰、液相法兰之间距离要求时，将该点云簇组合剔除掉，得到符合y轴约束条件的点云簇组合；
39、步骤6.3，在步骤6.2中获得的各个符合y轴约束条件的点云簇组合中，计算各个点云簇质心距地面的距离，当点云簇质心距地面的距离不符合槽车尾部气相法兰、液相法兰距地面距离要求时，将该点云簇所在的点云簇组合剔除掉，得到符合y轴约束条件、z轴约束条件的点云簇组合；
40、步骤6.4，从步骤6.3中获得的点云簇组合中选取一个点云簇组合作为槽车尾部目标法兰的点云簇组合。
41、本专利技术的有益效果是：
42、本专利技术提出一种自动化装车臂自动对接系统粗定位系统及粗定位方法，能够实现槽车尾部目标法兰位置坐标的获取，即粗略获得槽车尾部目标法兰的大概位置，从而对将lng装车臂末端引导至槽车尾部目标法兰附近提供基础。
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1.一种自动化装车臂自动对接系统粗定位系统，其特征在于，包括激光雷达标定模块、激光雷达、激光雷达定位法兰模块、工控机；
2.如权利要求1所述的自动化装车臂自动对接系统粗定位系统，其特征在于，所述激光雷达安装于防爆盒内，所述防爆盒上设置出光窗口。
3.一种自动化装车臂自动对接系统粗定位方法，采用如权利要求1～2任一项所述的自动化装车臂自动对接系统粗定位系统进行实施，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的自动化装车臂自动对接系统粗定位方法，其特征在于，所述步骤1包括以下子步骤：
5.如权利要求4所述的自动化装车臂自动对接系统粗定位方法，其特征在于，N≥3。
6.如权利要求4所述的自动化装车臂自动对接系统粗定位方法，其特征在于，所述步骤4包括以下子步骤：
7.如权利要求6所述的自动化装车臂自动对接系统粗定位方法，其特征在于，所述步骤5包括以下子步骤：
8.如权利要求7所述的自动化装车臂自动对接系统粗定位方法，其特征在于，所述步骤6包括以下子步骤：
【技术特征摘要】
1.一种自动化装车臂自动对接系统粗定位系统，其特征在于，包括激光雷达标定模块、激光雷达、激光雷达定位法兰模块、工控机；
2.如权利要求1所述的自动化装车臂自动对接系统粗定位系统，其特征在于，所述激光雷达安装于防爆盒内，所述防爆盒上设置出光窗口。
3.一种自动化装车臂自动对接系统粗定位方法，采用如权利要求1～2任一项所述的自动化装车臂自动对接系统粗定位系统进行实施，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的自动化装车臂自动对接系...
【专利技术属性】
技术研发人员：张大伟，张岩，王剑琨，李鼎，宋新伟，包明杰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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