本发明专利技术公开了一种发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其包括：对发电装备离散装配场景进行三维场景的实时重建；对重建的三维场景进行二维映射，生成发电装备装配车间的二维布局图和车间内工件的高度信息；基于车间的二维布局图和工件的高度信息，通过栅格化方法，将车间内的工位位置、工件摆位和天车运动均映射为以栅格为单位的位置；根据栅格，建立坐标系，通过A*路径规划算法实现天车的最优路径规划。本发明专利技术提高了发电装备离散制造车间中天车的使用效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路径规划，尤其涉及一种发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法。
技术介绍
1、发电装备制造属于单件小批量离散制造，其产品体积大、重量重。产品制造过程中的加工准备等待时间占制造周期约三分之一以上，尤其加工中的工件转运、翻身换位，只能采用传统天车吊运装夹。
2、在发电装备装配车间中，由于吊装工件体积大、重量重，车间内装配位不固定，现场其他装配件动态变化等特点，其他天车任务冲突等问题，因此目前天车吊装工作存在了目前天车吊装工作主要依靠指挥员、天车操作员、现场工人等现场人员人工操作，占用了大量的车间场地、人工资源，严重制约装配效率的提升，并且在吊装过程中也易带来安全问题。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提供一种发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，通过综合考虑车间内装配位、装配件和其他天车位置等现场动态因素，实现天车最优路径的动态规划，从而提升了发电装备离散制造车间中的天车的使用效率，保证了吊装作业的安全性。
2、本专利技术公开了一种发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其包括：
3、步骤1：对发电装备离散装配场景进行三维场景的实时重建；
4、步骤2：对重建的三维场景进行二维映射，生成发电装备装配车间的二维布局图和车间内工件的高度信息；
5、步骤3：基于车间的二维布局图和工件的高度信息，通过栅格化方法，将车间内的工位位置、工件摆位和天车运动均映射为以栅格为单位的位置；
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p>6、步骤4：根据栅格，建立坐标系，通过a*路径规划算法实现天车的最优路径规划。7、进一步地，所述步骤1包括：
8、步骤11：在车间顶部安装双目摄像头，获取车间的同一个场景中的目标物体的图像，对获取到的图像进行预处理，预处理包括图像去噪和色差校正；
9、步骤12：对双目摄像机的畸变向量进行标定，以使双目摄像头获取无畸变图像，对无畸变图像进行校准，得到校准后的图像；
10、步骤13：采用立体匹配算法得到校准后的图像与原图像的视差值，利用视差值得到每两幅图像之间的稀疏匹配，再通过优化算法，获得稠密匹配；
11、步骤14：采用三角测量原理计算获取立体匹配图像的深度值，得到稠密的三维空间点云，再对获取的三维空间点云进行网格化和差值计算，得到物体的三维结构模型。
12、进一步地，所述步骤12包括：
13、步骤121：双目摄像头通过拍摄已知位置和尺寸的物体，通过对比获取图像和维图的实际尺寸和位置，对双目摄像机的畸变向量进行标定；
14、步骤122：通过线性变换使处理后的无畸变图像中的共轭极线位于同一水平线上，将二维空间的匹配问题化简为一维空间的求解问题。
15、进一步地，所述步骤3包括：
16、针对车间二维布局和车间高程图进行栅格化；
17、对车间布局进行分块，将车间内的区域分为正常区域和碰撞区域，根据天车的通行情况，对不同的分区所在的栅格赋予不同的权重值；
18、基于车间布局的分块，根据不同位置的高度信息，对于不同的区域赋予不同的高度值；若原来的块中存在多个高度值，则取其中的最大值作为该栅格区域的高度值。
19、进一步地，所述步骤4包括：
20、基于车间二维布局的栅格化后的栅格，将每个栅格图中的方格看作一个结点，通过改进后的a*路径规划算法计算天车在车间的最优路径。
21、进一步地，所述步骤4具体包括：
22、通过遍历从起点开始的所有结点并将其存储在openlist列表中，通过估值函数计算每个结点的总代价，并查找从当前结点到下一个结点中总代价最低的结点，将其存储到closelist列表中，同时记录从当前结点到下一个最低结点的方向；
23、遍历完整个车间的栅格后，再通过回溯法找到一条总体代价值最低的最优路径，并且通过回溯发查找到代价最低的最优路径。
24、进一步地，基于以下公式，通过估值函数计算每个结点的总代价，包括：
25、
26、其中，n为当前结点，nnext为待探索的下一个结点；g(s,nnext)为从起始结点s到下一个结点nnext的实际所走路径的总代价；为奖励代价，与当前结点n和下一个结点nnext相关；h(nnext,d)为下一个结点nnext到目标结点的估值代价；f(nnext)是下一个结点nnext的总代价，d为目标结点。
27、进一步地，设方格结点n的代价field(n)为与之相邻的方格移动到该方格的移动代价，则g(s,nnext)表示为已前进路径方格的代价累积和，表示为：
28、g(s,nnext)＝g(s,n)+field(nnext)，其中：
29、
30、其中，cnor和c∞分别表示在普通格和不可前进的方格的移动代价；cb和cs分别表示天车中大车和小车上的移动代价；是奖励代价，表示为：
31、
32、其中，p(n)表示每探索一个结点n时，指向上一个结点的标志位；cnoravg表示为普通格的平均移动代价，α为0到1之间的奖励系数。
33、进一步地，估值代价h(nnext,d)表示从结点nnext到目标结点d的行动代价，通过距离函数定义：
34、h(nnext,d)＝cb|xnext-xd|+cs|ynext-yd|
35、其中，xnext和ynext分别为下一个结点在栅格中的横坐标和纵坐标；xd和yd为目的结点在栅格中的横坐标和纵坐标。
36、进一步地，所述步骤4之后，还包括：
37、通过起点位置坐标、终点位置坐标作为天车调度的指令方式；经过a*算法生成的最优路径，按照横向和纵向将天车的路径划分为不同的路径段，并提取每个路径段的起点坐标和终点坐标作为天车调度和运行的调度指令；同时根据在步骤3中获取的每个结点的高度信息，作为天车运行中的z轴高度控制。
38、由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：
39、1、以往的天车调度都是基于固定的车间布局。通过本专利技术，可以针对在发电装备装配车间中，对于装配工位不固定、场地中的设备、安装件动态变化的场景中，可以实现动态和实时的天车路径规划，解决了当前天车调度协调时间长，吊运难度高等问题；
40、通过改进后的a*路径规划算法，还可以有效减少在天车运行中的拐点，减少了天车大小车的频繁启动。
41、2、若天车吊运、装夹采用传统方式，工序间吊装总的平均作业时间10天左右，而且会占用大量的场地、人工资源，严重制约公司的产出能力。通过本专利技术后，可以缩短60％作业时间，且降低了场地、人员的占用率，同时让大型装备机加产线制造更加柔性化，制造各环节效率更高。
42、3、本专利技术后续还可以拓展到无人仓库、大件运输吊装、港口装卸等场景应用扩展。
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【技术保护点】
1.一种发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，所述步骤1包括：
3.根据权利要求2所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，所述步骤12包括：
4.根据权利要求1所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，所述步骤3包括：
5.根据权利要求1所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，所述步骤4包括：
6.根据权利要求1所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：
7.根据权利要求6所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，基于以下公式，通过估值函数计算每个结点的总代价，包括：
8.根据权利要求7所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，设方格结点n的代价field(n)为与之相邻的方格移动到该方格的移动代价，则g(S,nnext)表示为已前进路径方格的代价累积和，表示为：
9.根据权利要求7所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，估值代价h(nnext,D)表示从结点nnext到目标结点D的行动代价，通过距离函数定义：
10.根据权利要求1所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，所述步骤4之后，还包括：
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【技术特征摘要】
1.一种发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，所述步骤1包括：
3.根据权利要求2所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，所述步骤12包括：
4.根据权利要求1所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，所述步骤3包括：
5.根据权利要求1所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，所述步骤4包括：
6.根据权利要求1所述的发电装备离散装配场景中的天车最优路径动态规划方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：
7.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢绿君，吕剑昊，李浩亮，李宗易，刘雪晴，蒋彦坤，冯涛，
申请(专利权)人：东方电气集团东方电机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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