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基于激光雷达的托盘位姿识别算法及验证.pdf
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2019-09-20
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基于激光雷达的托盘位姿识别算法及验证.pdf,托盘拾取是自动化仓储的重要环节之一,为提高叉车的托盘拾取能力,提出一种基于2 D激光雷达的托盘探测算法,实现托盘位置和姿态的识别。建立了托盘探测模型,确立了算法有效探测范围与激光点数量(分布于托盘支架正面)、托盘支架宽度和激光雷达分辨率的函数关系;通过改进的增量式直线提取算法,获取托盘姿态;根据托盘姿态,建立动态模板,以滑动窗口模式进行匹配,获取托盘位置。结果表明,有效探测范围,随激光点数量减小扩大,随托盘宽度增加而扩大,随分辨率增加而扩大;当激光扫描仪分辨率为0.33°,托盘支架宽度为90 mm时,实际探测范围符合托盘探测模型计算,x轴方向定位误差为±60 mm,y轴方向定位误差为±59 mm,托盘角度探测误差为±6°。本算法实现托盘位姿可靠识别,明确探测范围,为提高智能仓储装备拾取作业能力提供理论基础。
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第 38卷 第 10期
2017年 10月
仪 器 仪 表 学 报
ChineseJournalofScientificInstrument
Vol38No10
Oct.2017
收稿日期:201705 ReceivedDate:201705
基金项目:国家科技支撑计划课题(2015BAD18B0303)、现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-33-13)项目资助
基于激光雷达的托盘位姿识别算法及验证
赵俊宏
1,2
,吕恩利
1,2
,陆华忠
1,2
,王 昱
1,2
,王飞仁
1,2
(1.华南农业大学工程学院 广州 510642;2.广东省农产品冷链物流工程技术研究中心 广州 510642)
摘 要:托盘拾取是自动化仓储的重要环节之一,为提高叉车的托盘拾取能力,提出一种基于 2D激光雷达的托盘探测算法,实
现托盘位置和姿态的识别。建立了托盘探测模型,确立了算法有效探测范围与激光点数量(分布于托盘支架正面)、托盘支架
宽度和激光雷达分辨率的函数关系;通过改进的增量式直线提取算法,获取托盘姿态;根据托盘姿态,建立动态模板,以滑动窗
口模式进行匹配,获取托盘位置。结果表明,有效探测范围,随激光点数量减小扩大,随托盘宽度增加而扩大,随分辨率增加而
扩大;当激光扫描仪分辨率为 0.33°,托盘支架宽度为 90mm时,实际探测范围符合托盘探测模型计算,x轴方向定位误差为
±60mm,y轴方向定位误差为 ±59mm,托盘角度探测误差为 ±6°。本算法实现托盘位姿可靠识别,明确探测范围,为提高智能
仓储装备拾取作业能力提供理论基础。
关键词:2D激光雷达;托盘;位姿估计;识别算法
中图分类号:TH89 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:520.2040
Palletlocalizationdetectingalgorithm basedonlaserscanning
ZhaoJunhong
1,2
,LvEnli
1,2
,LuHuazhong
1,2
,WangYu
1,2
,WangFeiren
1,2
(1.CollegeofEngineering,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China;2.GuangdongEngineeringResearch
CenterofAgriculturalProductColdChainLogistic,MinistryofEducation,Guangzhou510642,China)
Abstract:Palletpickingisoneoftheimportantlinksofautomatedwarehousing.Analgorithm wasproposedforestimatingthe
localizationandangleofpalletwithlakeinformation,basedon2DLidar.Itaimsatimprovingtherecognitionpalletabilityofforklift
andtheflexibilityinautomatedwarehousing.Adetectionmodelwasbuilttodefinethegeometryrelationshipbetweendetectionregionthe
numberoflidarpoint
(detectingthepalletfoot),thewidthofpalletfootandtheresolutionofLidar.Thealgorithmextractedthelinesas
candidatepalletfootwiththeimprovedincrementalalgorithmandcalculatetheangleofpallet.Thenthedynamictemplatewascreated
andmatchedwithslidingwindow,tocalculatedthepositionofthepallet.Theresultshowsthatthedetectregionwasexpendwithsmaller
thethresholdnumberoflaser,longerthewidthofpalletfootandhigherresolutionofLidar;thedetectregionmettheresultcalculated
basedonthepalletdetectmodel;erroronxaxisandyaxiswere±60mmmmand±59mmrespectively;palletangleerrorwas.With
theflexiblepalletdetectingalgorithm,therequirementoflocalizationofwarehouseequipmentandhumanwasreducedandeffectwould
beenhanced.
Keywords:2Dlidar;pallet;poseestimate;detectionalgorithm
0 引 言
托盘拾取是自动化仓储的关键环节之一。拾取过程
中需要获得托盘的准确位姿
[13]
。现有方案中,机器视觉
系统易受光线影响,3D激光雷达探测系统所需运算量
较大,2D激光雷达数据可靠、数据量较小,符合实时托
盘识别需求。本文提出一种基于 2D激光雷达的托盘位
姿探测算法,改善叉车对托盘的识别能力,提高拾取环节
灵活性。
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