一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方

本发明涉及一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方法和系统。背景技术：1、集装箱是国际上常见的物流运输方式，不管是陆地运输还是海路运输，集装箱都是运输工业原料和粮食货物的首选。在铁路货物运输的堆场中，火车进入堆场后、集装箱装卸作业前，需要对火车车皮进行定位，之后将吊具移动至目标车皮的正上方，进行集装箱的装卸。自动化集装箱起重机主要工作为了让起重机在室外的环境中能够全天侯自动化作业，需要让起重机具有识别的能力。3d激光目标检测系统在智能化搬运领域应用较广泛，它就是起重机的眼睛，通过三维激光扫描出集装箱的轮廓特征，进行特征位置提取，并把位置信息传递给起重机控制系统plc，控制系统利用目标检测系统给出的位置信息进行自动化作业。2、检索发现，公开号为cn115657050a的中国专利公开一种基于激光雷达的自动化铁路集装箱堆场火车定位方法，利用龙门吊上安装的激光雷达对通过的火车侧面进行扫描，当扫描到火车车皮时输出高脉冲，未扫描到火车车皮时输出低脉冲，通过对每个龙门吊的高低脉冲的处理，得到火车首节车皮和其他车皮的位置，实现火车定位。3、现有技术存在以下几个缺点：1）现有技术对于龙门吊的位置有要求，至少有一个龙门吊需要扫描到所有火车皮，当龙门吊的位置放置不合适的情况，可能造成部分火车皮扫描不到而无法定位；4、2）现有技术对火车车皮位置进行定位，但并未对车皮内每个集装箱进行定位，而一个火车皮上通常不只有一个集装箱，当无法对集装箱的位置进行定位时，现场的吊装设备和装载集装箱的车辆，都无法获取准确的作业位置；5、3）针对采用正面吊，而不采用龙门吊作业的堆场，激光雷达没有装载载体，现有技术无法适用。技术实现思路1、本发明的目的在于，针对现有技术所存在的问题，提出一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方法和系统，该方法通过配置该系统的采集车，在线构建火车激光点云地图并自动提取火车集装箱位置，将该位置上传至云端调度系统，以计算吊装设备作业位置和装箱作业的车辆的作业位置。2、为了达到以上目的，本发明提供一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方法，包括以下步骤：3、步骤一、利用配置有基于在线建图的火车集装箱作业位置计算系统的采集车对停放在月台的火车进行扫描，以获得火车的激光点云数据和自车的定位数据，然后根据采集的数据在线构建火车激光点云地图；4、步骤二、将步骤一初步构建的火车激光点云地图与预存的月台激光点云地图进行比对，方便对初步构建的火车激光点云地图进行矫正；5、步骤三、在火车激光点云地图中提取集装箱位置；6、步骤四、将提取出的集装箱位置上传至调度系统；7、步骤五、调度系统将集装箱的中心位置下发给吊装设备，并将集装箱中心点坐标横向平移至作业车道中心线上作为装箱作业的自动驾驶车辆的作业位置，并将自动驾驶车辆的作业下发给装箱车辆。8、本发明进一步的采用如下技术方案：9、所述步骤一中，在线建图的具体操作如下：在火车进入月台并且停车后，选用一台配置基于在线建图的火车集装箱作业位置计算系统的采集车，操作人员开始采集数据后，车辆沿着作业车道从火车头行驶至火车尾；车辆在行驶过程中，计算系统的在线建图模块采集火车激光点云数据和自车的定位数据，同时在线构建火车激光点云地图；在线建图模块结束数据采集和在线建图，将初步构建的激光点云地图储存在计算系统的存储单元中。10、所述步骤二中，对初步构建的火车激光点云地图进行处理，具体操作为：在线建图模块将初步构建的火车激光点云地图和计算系统中预存的月台激光点云地图进行比对，以矫正初步构建的火车激光点云地图，提高激光点云地图的精准度。11、所述步骤三中，提取集装箱位置的具体方法如下：12、1）提取火车点云，以月台上特定物体位置信息作为参考，过滤非火车点云；2）根据高度阈值分割集装箱，切除距离地面一定阈值下的车体部分，保留顶部的集装箱点云；3）通过voxelgrid降采样方法和statisticaloutlierremoval去噪方法对顶部的集装箱点云进行预处理；4)采用欧式聚类分割，得到一个个分割后的点云族；5）将点云族的点投影到铁轨上，投影为矢量线；6）根据投影线长度判断货箱个数，考虑建图相关误差，生成矢量结果；7）根据集装箱标准尺寸膨胀为集装箱矢量数据，得到集装箱中心点和角点的位置。13、本发明的方法可计算出每个集装箱的精准位置，而现有技术的方法只可得出每节火车皮的位置，并未给出每节火车皮中集装箱的详细位置。14、所述步骤四中，提取出集装箱的位置后，计算系统的数据上传模块将火车集装箱的位置上传至调度系统。15、所述步骤五中，调度系统将每个集装箱的中心位置下发给吊装设备，作为吊装设备的作业位置；调度系统将每个集装箱中心点坐标横向平移至作业车道中心线上，作为装箱作业的自动驾驶车辆的作业位置，并下发至装箱车辆。16、本发明的方法可以给各个作业设备下发作业位置，而现有技术的方法未涉及给装箱作业车辆下发作业位置的信息。17、本发明还提供了包含上述火车集装箱作业位置计算方法的系统，由车端部分和云端部分两部分组成，所述车端部分包括激光雷达、定位装置、电子控制单元和可视化界面，所述激光雷达、定位装置、可视化界面均与电子控制单元连接，所述电子控制单元包括在线建图模块、存储单元和数据上传模块，所述云端部分包括调度系统。18、进一步的，所述可视化界面与在线建图模块连接，所述调度系统与数据上传模块连接。19、本发明的优点是操作方法比较灵活，不依赖于现场的吊装设备，且对吊装设备相对火车的位置没有要求，针对现有技术需要龙门吊作为激光雷达的安装载体，且龙门吊的位置不合适时可能导致火车无法全部扫描到等问题，本发明采用安装有激光雷达的采集车对火车进行扫描，更加激动灵活。技术特征：1.一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方法，其特征在于，包括以下步骤：2.根据权利要求1所述一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方法，其特征在于，所述步骤一中，在线建图的具体操作如下：在火车进入月台并且停车后，选用一台配置基于在线建图的火车集装箱作业位置计算系统的采集车，操作人员开始采集数据后，车辆沿着作业车道从火车头行驶至火车尾；车辆在行驶过程中，计算系统的在线建图模块采集火车激光点云数据和自车的定位数据，同时在线构建火车激光点云地图；在线建图模块结束数据采集和在线建图，将初步构建的激光点云地图储存在计算系统的存储单元中。3.根据权利要求1所述一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方法，其特征在于，所述步骤二中，对初步构建的火车激光点云地图进行处理，具体操作为：在线建图模块将初步构建的火车激光点云地图和计算系统中预存的月台激光点云地图进行比对，以矫正初步构建的火车激光点云地图，提高激光点云地图的精准度。4.根据权利要求1所述一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方法，其特征在于，所述步骤三中，提取集装箱位置的具体方法如下：5.根据权利要求1所述一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方法，其特征在于，所述步骤四中，提取出集装箱的位置后，计算系统的数据上传模块将火车集装箱的位置上传至调度系统。6.根据权利要求1所述一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方法，其特征在于，所述步骤五中，调度系统将每个集装箱的中心位置下发给吊装设备，作为吊装设备的作业位置；调度系统将每个集装箱中心点坐标横向平移至作业车道中心线上，作为装箱作业的自动驾驶车辆的作业位置，并下发至装箱车辆。7.包含权利要求1至6任一项所述一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方法的系统，其特征在于：由车端部分和云端部分两部分组成，所述车端部分包括激光雷达、定位装置、电子控制单元和可视化界面，所述激光雷达、定位装置、可视化界面均与电子控制单元连接，所述电子控制单元包括在线建图模块、存储单元和数据上传模块，所述云端部分包括调度系统。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述可视化界面与在线建图模块连接，所述调度系统与数据上传模块连接。技术总结本发明涉及一种基于在线建图的火车集装箱作业位置计算方法，包括：在线构建火车激光点云地图；对初步构建的火车激光点云地图进行矫正；在矫正后的火车激光点云地图中提取集装箱位置；将提取出的集装箱位置上传至调度系统；调度系统将集装箱的中心位置下发给吊装设备，并将集装箱中心点坐标横向平移至作业车道中心线上作为装箱作业的自动驾驶车辆的作业位置，并将自动驾驶车辆的作业下发给装箱车辆。本发明的优点是操作方法比较灵活，不依赖于现场的吊装设备，且对吊装设备相对火车的位置没有要求，同时能够计算出每个集装箱的精准位置，方便装卸设备进行作业。技术研发人员：吴茵,张显宏,高吉,衡量受保护的技术使用者：上海友道智途科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16