1、成果背景

生产线/物流线实现全自动装车有助于企业环保生产和减少用工成本，尤其是水泥、化肥等行业装车现场的重尘和腐蚀环境对于自动装车的需求更加迫切。随着机器人技术的发展，自动装车执行端（装车机本体）技术已经发展的较为成熟，常见的工业机器人、行架式等装车机器人已经得到了较为广泛的应用。在大量应用场景中（尤其是水泥行业）来车类型繁多、改装严重，给全自动装车带来了极大的困扰，尤其是大型运输车辆安装的拉筋等障碍物极易造成破包现象出现，严重影响装车效果。基于视觉的开放式货运车辆全特征检测和定位系统主要存在的问题包括：

（1）适应性差，尤其是在重尘等环境下，系统工作稳定性较差；

（2）精度差，无法实现车辆全特征精细化检测需求，尤其是拉筋等特征；

（3）适用性差，能够检测的车辆类型少，尤其是大型长车检测能力差。

实现开放式货运车辆全特征检测和定位，对于装车机器人而言其功能类似于系统“眼睛”，对特征细节的识别并设计合理的装车策略，对于提升装车效果和减少装车过程中的破包、漏料等现象有十分明显的作用。

2、成果简介

该项目为解决不同类型车辆的自动装车需求， 研发了一种基于激光雷达三维成像的车辆自动检测设备，实现了对不同车型开放式货运车辆全特征检测、定位和装车码垛规划， 可广泛应用于化工、粮食、矿产以及水泥行业自动装车。

成果应用现代激光测距、点云计算等技术，准确建立了各种车型不同的码垛空间，使各种车型的自动装车码垛得以实现，提高了码垛效率、质量及安全性，降低了装车码垛成本。其主要技术特点和创新点有：

（1）研制了一种激光雷达三维成像装置及多模态激光扫描仪光机系统和设备，系统采用激光扫描仪作为扫描系统集成设备， 通过电动转台实现激光扫描仪的旋转三维成像， 以ARM+FPGA架构实现系统控制和数据处理工作，快速完成车辆特征参数分类及信息提取。

    （2）开发了基于三维成像几何数据的车辆码垛规划技术，可优化进行码垛规划设计， 提高了码垛规划输出的合理性。该项目成果已获得实用新型专利 2件和软件著作权14件。项目产品经第三方检测机构检验，符合相关标准和设计技术条件要求，经四川华芯项目管理有限公司和江西起重机械总厂有限公司等多家企业应用， 反映良好，取得了较好的经济和社会效益，具有良好的应用前景。

3、成果关键技术指标

（1）最大探测距离≥50m；

（2）探测能力：8m处实现5mm直径目标探测；

（3）自动分类精度：优于90%。

4、经济效益分析

截止评价基准日，该项目产品已为绵阳蓝奥等多家装车机所使用，已投入现场使用超过30套，总装车量超过30000辆，应用效果良好。截止2022年8月，项目技术及配套产品累计合同销售收入558万元，实现利润167万元，缴纳税收26万元，取得了良好的经济效益。

5、社会效益分析

（1）产业发展的带动作用

本项目成功开发与利用，得到了良好的市场反馈，使我国自动装车行业的整体水平上一个新台阶，带动了整个自动装车行业放弃了原有“二维图像采集或采用二维激光扫描仪”进行数据采集，现已全都选用“基于激光雷达三维成像的车辆自动检测系统”，对行业的技术进步和“基于三维激光雷达车辆自动装车检测设备”应用产生巨大的推动作用。

（2）降低成本

该项目产品的研发对化工、粮食、矿产以及水泥企业而言，可针对不同车型进行自动装车，提升装车效率的同时，降低了生产成本；全自动规划码垛减少了人工干预，提高产线稳定性；同时该成果的应用解决了用工贵、用工难、用工断代的问题。

6、推广应用前景

基于三维激光雷达车辆自动装车检测设备是针对水泥、化肥等自动装车应用开发的一款检测系统。对化工、粮食、矿产以及水泥企业而言：

（1）可针对不同车型进行自动装车，提升装车效率的同时，降低了生产成本；

（2）全自动规划码垛减少了人工干预，提高产线稳定性；

（3）解决了用工贵、用工难、用工断代的问题。

对整个行业而言，随着“基于三维激光雷达车辆自动装车检测设备”的应用，生产线将实现全面网络化并自主控制生产过程，不仅显著提高生产效率、提升产品质量、减少资源使用，使经济效益最大化，最核心的是实现了对个性化装车需求。

该系统是继承机械扫描装置、工业测距扫描仪、高性能微处理器及相关传感器于一体的新一代激光雷达系统。为绵阳蓝奥等多家装车机所使用，已投入现场使用超过30套，总装车量超过30000辆。从数据精度、完整性以及恶劣重尘环境的适用性等方面来看，基于激光雷达三维成像的车辆自动检测系统的优势明显，具有广阔的发展空间和市场应用前景。