一种钢材仓储位置检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及仓储检测技术领域，特别是一种钢材仓储位置检测系统。


背景技术：

2.激光雷达是一种工作在从红外到紫外光谱段的雷达系统，能精确测量目标位置、运动状态和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。激光雷达已广泛用于无人驾驶汽车、无人飞机、agv等领域。
3.目前无人起重机(又称无人行车)也开始应用于冶金行业，特别是冷卷的无人行车吊装；但棒材、型材类的无人行车吊装应用较少，原因是棒材长度较长(9～12米)，而且吊装精度要求高，需要获得钢材中心位置的三维坐标及角度位置，在-30mm～30mm的公差范围才满足吊装要求。
4.普通的二维激光雷达尽管价格相对较低，但仅仅能获取二维坐标，无法满足钢材中心位置的三维坐标及角度位置的检测需要，而高精度的多线三维激光雷达价格昂贵。因此，需要一种，钢材仓储位置检测系统，在满足低成本的同时，满足钢材中和位置的三维坐标及角度位置的检测需要。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
6.鉴于上述和/或现有的钢材仓储位置检测系统中存在的问题，提出了本实用新型。
7.因此，本实用新型所要解决的问题在于缺少一种低成本的方式，能够获得钢材仓储位置的高精度三维坐标及角度位置。
8.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种钢材仓储位置检测系统，其包括，工作设备，包括工作台和起重设备；以及，数据收发单元，包括采集模块和信息发送模块；以及，接收终端，与所述数据收发单元进行无线连接。
9.作为本实用新型所述钢材仓储位置检测系统的一种优选方案，其中：所述工作台位于地面且所述工作台上放置有待测物,所述待测物为钢材。
10.作为本实用新型所述钢材仓储位置检测系统的一种优选方案，其中：所述起重设备设于所述工作台上空，所述起重设备为无人行车。
11.作为本实用新型所述钢材仓储位置检测系统的一种优选方案，其中：所述采集模块包括伺服电机、激光雷达、连接件，所述连接件包括连接块、连接角块。
12.作为本实用新型所述钢材仓储位置检测系统的一种优选方案，其中：所述连接块为直板结构，所述伺服电机通过连接块连接在所述起重设备的大梁中间底部。
13.作为本实用新型所述钢材仓储位置检测系统的一种优选方案，其中所述连接角块
为直角折板结构，所述激光雷达通过连接角块与所述伺服电机相连。
14.作为本实用新型所述钢材仓储位置检测系统的一种优选方案，其中：所述信息发送模块采用工控机，工控机内设无线通讯模块。
15.作为本实用新型所述钢材仓储位置检测系统的一种优选方案，其中：所述伺服电机和激光雷达通过tcp网络与所述工控机相连。
16.作为本实用新型所述钢材仓储位置检测系统的一种优选方案，其中：所述接收终端采用计算机，计算机上安装有图像识别计算软件。
17.本实用新型有益效果为：本实用新型利用伺服电机的精确旋转功能与二维激光雷达相结合，再通过相关图像计算处理软件来检测钢材的仓储位置，能够获得钢材仓储位置的高精度三维坐标及角度位置，且成本较低。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
19.图1为钢材仓储位置检测系统的整体工作示意图。
20.图2为钢材仓储位置检测系统的采集模块结构图。
21.图3为钢材仓储位置检测系统的钢材扫描效果图。
具体实施方式
22.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
23.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
24.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
25.实施例1
26.参照图1和图2，为本实用新型第一个实施例，该实施例提供了一种钢材仓储位置检测系统，钢材仓储位置检测系统包括工作设备100，包括工作台101和起重设备102；以及，数据收发单元200，包括采集模块201和信息发送模块202；以及，接收终端300，与数据收发单元200进行无线连接。
27.具体的，工作台101位于地面且工作台101上放置有待测物101a,待测物101a为钢材。起重设备102设于工作台101上空，起重设备102为无人行车。其中，工作台101可直接为地面或是栈板等货架平台，也可以是敞开的运输车后车厢，钢材等直接放置在上面，一般来说会有一定的斜角。
28.进一步的，采集模块201包括伺服电机201a、激光雷达201b、连接件k，连接件k包括
连接块k-1、连接角块k-2。连接块k-1为直板结构，伺服电机201a通过连接块k-1连接在起重设备102的大梁中间底部。连接角块k-2为直角折板结构，激光雷达201b通过连接角块k-2与伺服电机201a相连。通过连接块k-1的连接，伺服电机的电机轴与起重设备的大梁保持水平，连接角块k-2固定在电机轴上，连接角块k-2的一边折板平行于连接块k-1，另一边朝向与连接块k-1相反的方向且激光雷达201b安装在这一面上。
29.再进一步的，信息发送模块202采用工控机，工控机内设无线通讯模块。伺服电机201a和激光雷达201b通过tcp网络与工控机相连。接收终端300采用计算机，计算机上安装有图像识别计算软件。
30.在该实施例中，利用工控机控制伺服电机并带动激光雷达旋转，每个确定的旋转角度对应一组二维坐标。伺服连续旋转可以获得一段钢材仓储位置的高精度三维坐标；而断续旋转可以获得断续的截面坐标，利用断续的截面坐标可以算出钢材的摆放角度；控制伺服电机连续和断续旋转，获得不同坐标的方式。由于钢材的长度是已知的，在获得钢材的端头位置及摆放角度后，就可以算出钢材中心位置的三维坐标及角度。
31.实施例2
32.参照图3，为本实用新型第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，其不同于第一个实施例的是：本实施例主要提供钢材仓储位置检测系统的工作过程及计算方法。
33.首先，工控机给伺服驱动器发出指令控制电机旋转，并通过连接角板k-2带动二维激光雷达旋转。
34.其次，二维激光雷达从钢材的任意端头位置连续扫描一段距离得到三维激光点云数据，经过工控机的边缘检测算法算出钢材端头的中心位置坐标(x00，y00，z00)。
35.接着，二维激光雷达旋转几个角度，并对应获得几组的截面坐标，通过边缘检测算法，可以算出钢材截面的边缘坐标，如算出截面一的钢材两侧边缘坐标为(x01，y01，z01)、(x02，y02，z02)，截面二的钢材两侧边缘坐标为(x11，y11，z11)、(x12，y12，z12)，设钢材的摆放角度θ，则tanθ1＝(x11-x01)/(y11-y01)，tanθ2＝(x12-x02)/(y12-y02)，通过计算可以求出θ1、θ2，则平均值θ＝(θ1+θ2)/2。
36.最后，钢材的高度位置在实际吊装中仅供参考，高度值对吊装精度关系不大，因此钢材中心的高度位置可以按照算出钢材端头的高度值(z00)；由于钢材的长度l是已知的，在获得钢材的端头位置及摆放角度后，就可以算出钢材中心位置的三维坐标(x00+l/2
×
cosθ，y00+l/2
×
sinθ，z00)及角度θ。
37.在该实施例中，二维激光雷达在寻找钢材端头时并不是随意扫描的，在仓储停放钢材时，必然是按照规定有序摆放，激光雷达扫描起始扫描点将在钢材端头的较近范围内。利用工控机控制伺服电机并带动激光雷达旋转，连续旋转可以获得一段钢材仓储位置的高精度三维坐标；而断续旋转可以获得断续的截面坐标，利用几个断续的截面坐标就可以算出钢材的摆放角度；进而可以算出钢材中心位置的三维坐标及角度；该方案既兼顾精度要求又提高了激光雷达扫描效率，且成本低，满足无人行车吊装钢材的位置精度要求。
38.本实用新型利用伺服电机的精确旋转功能与二维激光雷达相结合，再通过相关图像计算处理软件来检测钢材的仓储位置，能够获得钢材仓储位置的高精度三维坐标及角度位置，且成本较低。
39.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅
是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本实用新型的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本实用新型的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本实用新型不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
40.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本实用新型的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本实用新型不相关的那些特征)。
41.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
42.应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种钢材仓储位置检测系统，其特征在于：包括，工作设备(100)，包括工作台(101)和起重设备(102)；以及，数据收发单元(200)，包括采集模块(201)和信息发送模块(202)；以及，接收终端(300)，与所述数据收发单元(200)进行无线连接。2.如权利要求1所述的钢材仓储位置检测系统，其特征在于：所述工作台(101)位于地面且所述工作台(101)上放置有待测物(101a),所述待测物(101a)为钢材。3.如权利要求2所述的钢材仓储位置检测系统，其特征在于：所述起重设备(102)设于所述工作台(101)上空，所述起重设备(102)为无人行车。4.如权利要求3所述的钢材仓储位置检测系统，其特征在于：所述采集模块(201)包括伺服电机(201a)、激光雷达(201b)、连接件(k)，所述连接件(k)包括连接块(k-1)、连接角块(k-2)。5.如权利要求4所述的钢材仓储位置检测系统，其特征在于：所述连接块(k-1)为直板结构，所述伺服电机(201a)通过连接块(k-1)连接在所述起重设备(102)的大梁中间底部或钢材仓储位置的上方位置。6.如权利要求4或5所述的钢材仓储位置检测系统，其特征在于：所述连接角块(k-2)为直角折板结构，所述激光雷达(201b)通过连接角块(k-2)与所述伺服电机(201a)相连。7.如权利要求6所述的钢材仓储位置检测系统，其特征在于：所述信息发送模块(202)采用工控机，工控机内设无线通讯模块。8.如权利要求7所述的钢材仓储位置检测系统，其特征在于：所述伺服电机(201a)和激光雷达(201b)通过tcp网络与所述工控机相连。9.如权利要求8所述的钢材仓储位置检测系统，其特征在于：所述接收终端(300)采用计算机，计算机上安装有图像识别计算软件。

技术总结
本实用新型公开了一种钢材仓储位置检测系统，包括工作设备，包括工作台和起重设备；以及，数据收发单元，包括采集模块和信息发送模块；以及，接收终端，与所述数据收发单元进行无线连接。本实用新型利用工控机控制伺服电机并带动激光雷达旋转，连续旋转可以获得一段钢材仓储位置的高精度三维坐标；而断续旋转可以获得断续的截面坐标，利用几个断续的截面坐标就可以算出钢材的摆放角度；进而可以算出钢材中心位置的三维坐标及角度；该方案既兼顾精度要求又提高了激光雷达扫描效率，且成本低，满足无人行车吊装钢材的位置精度要求。无人行车吊装钢材的位置精度要求。无人行车吊装钢材的位置精度要求。


技术研发人员：李世强 周晖 宁春明 周骅 李晓 谭煜敏 潘保廷 卢致斌 罗传强 邹文峰
受保护的技术使用者：广西柳钢物流有限责任公司
技术研发日：2021.08.13
技术公布日：2022/3/8