一种基于标定板的集装箱起重机3D激光扫描标定方法

李孟涛 吴 翔

上海振华重工(集团)股份有限公司 上海 200125

0 引言

3D激光扫描系统能够快速扫描目标物体的点云数据[1]，已在工业检测、汽车自动驾驶、空间目标识别追踪、山体滑坡预警等领域得到了广泛应用[2-4]。全自动码头不仅可以提高生产效率，改善操作者的工作环境，降低劳动强度，还可以提高港口的综合竞争力。在自动化码头运行过程中，需要多种激光和视觉传感器互相配合才能完成设备之间的交互。在作业过程中，更换设备后，由于安装位置的变化，需重新标定传感器，手动标定方法耗时费力，操作复杂；本文提出的基于标定板的标定方法，能够提高标定的效率和精度，减少标定时间。

3D激光器的标定原理主要包含以下4方面：1）3D激光器坐标系中识别标定板坐标；2）通过莱卡全站仪测量起重机坐标系中标定板的坐标；3）3D激光坐标系到起重机坐标系的转换；4）借助PLC控制系统实现自动化标定3D激光扫描系统的流程。本文实验选用SICK-LMS511-20100激光器，实验所用的标定板上的贴膜采用钻石级漫反射感应膜，激光点打到该贴膜上能返回较高的能量值，能量值范围0～255，根据能量值能够识别出标定板的坐标[5]。通过实验对标定精度和集装箱的检测精度进行测试，满足使用需求。

1 3D激光器扫描原理

图1说明了坐标系中各点的定义，其中O点是光心G点在电机转动轴垂足点。A点和G点同处于激光器的中心线上，且有OA⊥AG。图2是在O点建立的三维坐标系图。故对于激光器而言，O点是旋转点，光心G点相对于O点在Z-Y平面中转动。……