一种基于5G的装船机图形扫描系统的制作方法

一种基于5g的装船机图形扫描系统
技术领域
1.本发明涉及散货港口装船机领域，尤其涉及一种基于5g的装船机图形扫描系统。

背景技术：

2.随着科技发展，散货港口装船机智能化的趋势愈演愈烈，但是如何代替肉眼观察始终是萦绕在技术人员头上的难题。常规的解决方法是在装船机上安装扫描仪、雷达等设备，然后解析他们的扫描数据，但是受限于网络传输速率，只能在装船机上安装一套图形数据处理系统，就地分析扫描数据，并且受制于数据传输速率、带宽和传输线缆的物理长度，图形的时效和精确度都有很大的损失，并且舱口等信息的识别有很大的限制。

技术实现要素：

3.本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种基于5g的装船机图形扫描系统。
4.本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种基于5g的装船机图形扫描系统，包括中央图形数据处理系统、安装在装船机前端的扫描传感器、安装在装船机上的图形采集模块、图形处理模块；
5.扫描传感器和图形采集模块通过数据线连接，扫描传感器扫描的装船机前端数据通过数据线传输至图形采集模块，并转化为统一的数据格式；
6.图形采集模块、图形处理模块、中央图形处理系统通过5g通讯技术无线连接；
7.图形处理模块为基于5g通讯数据pdcp协议开发的图形数据过滤、解析模块，接收来自图形采集模块转化后的数据后进行数据过滤处理，并将数据转换为点云数据，将所有点云数据分别标记为有效、无效、工作范围内、工作范围外，然后将所有点云数据和处理结果各自单独封包发送给中央图形数据处理系统；
8.中央图形数据处理系统为基于5g通讯数据pdcp协议开发的图形建模系统，直接处理接收到的5g通信数据，通过扫描数据和单机各机构的位置数据，实现整个作业码头的三维建模。
9.特别的，一套中央图形数据处理系统与场区内的多台装船机上的图形处理模块连接。
10.特别的，图形扫描的采集间隔小于0.5秒。
11.特别的，中央图形数据处理系统根据码头的设备进行配置，建立统一的坐标系，识别船舶舱口位置和甲板上的障碍物信息。
12.特别的，中央图形数据处理系统采用数学模拟建模和二维扫描建模进行全天候实时建模。
13.特别的，中央图形数据处理系统实现整个码头三维建模步骤如下：
14.中央图形数据处理系统在接收到图形处理模块发送回来的点云数据包后进行标记；
15.点云数据标记完成后首先生成兼具有效和工作范围内点云数据的船舶数学模型，
此时将船舶视为实心物体，根据模型两头的形状和点云数据的数量识别出船头和船尾；
16.再分析工作范围内的点云数据，以点云数据的数量和高度坐标进行船舱的识别，再根据船舶的朝向对船舱进行编号，此时根据处理结果完成船舶的数学建模；
17.再次将所有兼具有效和工作范围内的点云数据载入进数学模型中，生成可视的三维模型，删除和补全模型中部分结构，保证船舶的三维模型是一个平整、刚性的船舶结构。
18.特别的，中央图形数据处理系统在对接收的点云数据包标记后，同时与图形处理模块的处理结果进行比对，分析不同点，并将结果进行保留，总结之间差异，不断的自我学习，提高标记的准确度。
19.本发明的有益效果是：
20.1、通过5g通信技术，不再受制于数据传输速率、带宽和传输线缆的物理长度，将扫描数据发送回后方的中央图形数据处理系统，不管场区内有多少台装船机，只需增加一套中央图形数据处理系统便可以处理所有装船机的图形数据，大大减少了智能化成本，并且集中式管理便于排查故障，优化程序等。
21.2、图像采集模块将扫描数据转化为统一的数据格式，能够减少各数据处理系统开发的难度，便于后期管理。
22.3、图形处理模块是基于5g通讯数据的pdcp协议进行开发的，不同于以往的modbus、dp工业总线通讯协议、tcp/ip通讯协议，数据处理速度更快，传输速率更快，同时更大的带宽，为传输更大的数据提供了技术保障，能够实现更短扫描间隔，保证了数据的实时性和图形的精确度。
23.4、中央图形数据处理系统为基于5g通讯数据pdcp协议协议开发的图形建模系统，5g技术带来的高速和高带宽，让数据的传输更快、数据量更大，能够实时将完整的点云数据传输回来，避免在前端低性能cpu初步处理后造成数据失真，模型精度降低。
具体实施方式
24.下面结合实施例对本发明作进一步说明：
25.一种基于5g的装船机图形扫描系统，包括中央图形数据处理系统、安装在装船机前端的扫描传感器、安装在装船机上的图形采集模块、图形处理模块。
26.扫描传感器和图形采集模块通过数据线连接，扫描传感器扫描的装船机前端数据通过数据线传输至图形采集模块，并转化为统一的数据格式，能够减少各数据处理系统开发的难度，便于后期管理。
27.图形采集模块、图形处理模块、中央图形处理系统通过5g通讯技术无线连接，通过5g通信技术，不再受制于数据传输速率、带宽和传输线缆的物理长度。
28.图形处理模块为基于5g通讯数据pdcp协议开发的图形数据过滤、解析模块，接收来自图形采集模块转化后的数据后进行数据过滤处理，并将数据转换为点云数据，将所有点云数据分别标记为有效、无效、工作范围内、工作范围外，然后将所有点云数据和处理结果各自单独封包发送给中央图形数据处理系统；
29.图形处理模块不同于以往的modbus、dp工业总线通讯协议、tcp/ip通讯协议，数据处理速度更快，传输速率更快，同时更大的带宽，为传输更大的数据提供了技术保障，能够实现更短扫描间隔，图形扫描的采集间隔小于0.5秒，保证了数据的实时性和图形的精确
度。
30.中央图形数据处理系统为基于5g通讯数据pdcp协议开发的图形建模系统，直接处理接收到的5g通信数据，通过扫描数据和单机各机构的位置数据，实现整个作业码头的三维建模，5g技术带来的高速和高带宽，让数据的传输更快、数据量更大，能够实时将完整的点云数据传输回来，避免在前端低性能cpu初步处理后造成数据失真，模型精度降低；
31.一套中央图形数据处理系统与场区内的多台装船机上的图形处理模块连接，大大减少了智能化成本，并且集中式管理便于排查故障，优化程序等，并且新的图形识别算法能够准确的识别出舱口、舱内料堆等信息，中央图形数据处理系统根据码头的设备进行配置，建立统一的坐标系，识别船舶舱口位置和甲板上的障碍物信息，中央图形数据处理系统采用数学模拟建模和二维扫描建模进行全天候实时建模。
32.中央图形数据处理系统实现整个码头三维建模步骤如下：
33.中央图形数据处理系统在接收到图形处理模块发送回来的点云数据包后进行标记；标记后同时与图形处理模块的处理结果进行比对，分析不同点，并将结果进行保留，总结之间差异，不断的自我学习，提高标记的准确度；
34.点云数据标记完成后首先生成兼具有效和工作范围内点云数据的船舶数学模型，此时将船舶视为实心物体，根据模型两头的形状和点云数据的数量识别出船头和船尾；
35.再分析工作范围内的点云数据，以点云数据的数量和高度坐标进行船舱的识别，再根据船舶的朝向对船舱进行编号，此时根据处理结果完成船舶的数学建模；
36.再次将所有兼具有效和工作范围内的点云数据载入进数学模型中，生成可视的三维模型，删除和补全模型中部分结构，保证船舶的三维模型是一个平整、刚性的船舶结构。
37.本发明利用新的5g传输协议优化图形处理模块和中央图形数据处理系统，提高图形建模时效性和精确度，优化新的算法，能够更准确识别出相关作业所需的信息。
38.上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于5g的装船机图形扫描系统，其特征在于，包括中央图形数据处理系统、安装在装船机前端的扫描传感器、安装在装船机上的图形采集模块、图形处理模块；扫描传感器和图形采集模块通过数据线连接，扫描传感器扫描的装船机前端数据通过数据线传输至图形采集模块，并转化为统一的数据格式；图形采集模块、图形处理模块、中央图形处理系统通过5g通讯技术无线连接；图形处理模块为基于5g通讯数据pdcp协议开发的图形数据过滤、解析模块，接收来自图形采集模块转化后的数据后进行数据过滤处理，并将数据转换为点云数据，将所有点云数据分别标记为有效、无效、工作范围内、工作范围外，然后将所有点云数据和处理结果各自单独封包发送给中央图形数据处理系统；中央图形数据处理系统为基于5g通讯数据pdcp协议开发的图形建模系统，直接处理接收到的5g通信数据，通过扫描数据和单机各机构的位置数据，实现整个作业码头的三维建模。2.根据权利要求1所述的一种基于5g的装船机图形扫描系统，其特征在于，一套中央图形数据处理系统与场区内的多台装船机上的图形处理模块连接。3.根据权利要求2所述的一种基于5g的装船机图形扫描系统，其特征在于，图形扫描的采集间隔小于0.5秒。4.根据权利要求3所述的一种基于5g的装船机图形扫描系统，其特征在于，中央图形数据处理系统根据码头的设备进行配置，建立统一的坐标系，识别船舶舱口位置和甲板上的障碍物信息。5.根据权利要求4所述的一种基于5g的装船机图形扫描系统，其特征在于，中央图形数据处理系统采用数学模拟建模和二维扫描建模进行全天候实时建模。6.根据权利要求5所述的一种基于5g的装船机图形扫描系统，其特征在于，中央图形数据处理系统实现整个码头三维建模步骤如下：中央图形数据处理系统在接收到图形处理模块发送回来的点云数据包后进行标记；点云数据标记完成后首先生成兼具有效和工作范围内点云数据的船舶数学模型，此时将船舶视为实心物体，根据模型两头的形状和点云数据的数量识别出船头和船尾；再分析工作范围内的点云数据，以点云数据的数量和高度坐标进行船舱的识别，再根据船舶的朝向对船舱进行编号，此时根据处理结果完成船舶的数学建模；再次将所有兼具有效和工作范围内的点云数据载入进数学模型中，生成可视的三维模型，删除和补全模型中部分结构，保证船舶的三维模型是一个平整、刚性的船舶结构。7.根据权利要求6所述的一种基于5g的装船机图形扫描系统，其特征在于，中央图形数据处理系统在对接收的点云数据包标记后，同时与图形处理模块的处理结果进行比对，分析不同点，并将结果进行保留，总结之间差异，不断的自我学习，提高标记的准确度。

技术总结

本发明是一种基于5G的装船机图形扫描系统，包括中央图形数据处理系统、安装在装船机前端的扫描传感器、安装在装船机上的图形采集模块、图形处理模块。本发明利用5G技术将装船机上的扫描数据过滤处理后传输至中央图形处理系统，完成所有图形数据的识别、集成和反馈，能够迅速、高效的完成装船机上的扫描、识别工作，并实现作业码头的三维建模。并实现作业码头的三维建模。