一種起重機吊臂末端位置檢測設備、方法、系統及起重的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種起重機吊臂末端位置檢測設備、方法、系統及起重機。該設備包括接收裝置，用于接收安裝于所述起重機吊臂末端的靶標的單目成像裝置成像數據；計算裝置，用于根據所述靶標的單目成像裝置成像數據、所述單目成像裝置成像面與水平面的夾角、以及所述單目成像裝置成像面的中心在以所述起重機吊臂根部為原點的第一坐標系中的坐標計算所述靶標中心在所述第一坐標系中的位置。本發明相對于現有技術中通過全站儀、經緯儀以及GPS進行位置測量的方案相比成本更低，并且可以實現實時地動態位置測量而無需人工干預，提高了位置測量的自動化水平。
【專利說明】一種起重機吊臂末端位置檢測設備、方法、系統及起重機
【技術領域】
[0001]本發明涉及起重機，具體地，涉及一種起重機吊臂末端位置檢測設備、方法、系統及起重機。
【背景技術】
[0002]在起重機結構中，起重機臂架是影響整機起吊性能、工作穩定性和安全性的決定性因素，對于履帶吊臂架而言更是如此。在履帶吊吊裝重物的作業過程中，履帶吊臂架會發生一定的撓曲變形，履帶吊吊臂末端會發生一定的位移，如果位移量過大，可能引發事故，甚至會造成災難性的后果。為了避免履帶吊作業時產生過大的撓曲變形而妨礙正常作業，需要對該位移進行實時測量和顯示，將其控制在一定范圍內。
[0003]為了測量起重機臂架的撓度，現有技術中存在針對門式起重機的多種技術方案，例如通過GPS、經緯儀、全站儀和激光測距儀、攝影測量等方式來進行測量，但現有技術還不存在型履帶吊臂架末端位移進行實時測量技術方案，無法滿足作業安全的需要。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種起重機吊臂末端位置檢測設備、方法、系統及起重機，用于實時檢測起重機吊臂末端的位置，以保證起重機作業的安全性。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供一種起重機吊臂末端位置檢測設備，該設備包括:接收裝置，用于接收安裝于所述起重機吊臂末端的靶標的單目成像裝置成像數據；計算裝置，用于根據所述靶標的單目成像裝置成像數據、所述單目成像裝置成像面與水平面的夾角、以及所述單目成像裝置成像面的中心在以所述起重機吊臂根部為原點的第一坐標系中的坐標計算所述靶標中心在所述第一坐標系中的位置。
[0006]相應地，本發明提供了一種起重機吊臂末端位置檢測方法，該方法包括:接收安裝于所述起重機吊臂末端的靶標的單目成像裝置成像數據；根據所述靶標的單目成像裝置成像數據、所述單目成像裝置成像面與水平面的夾角、以及所述單目成像裝置成像面的中心在以所述起重機吊臂根部為原點的第一坐標系中的坐標計算所述靶標中心在所述第一坐標系中的位置。
[0007]相應地，本發明提供了一種起重機吊臂末端位置檢測系統，該系統包括所述的設備；該系統還包括:靶標，安裝在所述起重機吊臂末端，用于提供標記點；單目成像裝置，用于對所述標記點成像。
[0008]相應地，本發明提供了一種起重機，該起重機包括所述的系統。
[0009]本發明相對于現有技術中通過全站儀、經緯儀以及GPS進行位置測量的方案相比成本更低，并且可以實現實時地動態位置測量而無需人工干預，提高了位置測量的自動化水平。
[0010]本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0012]圖1是本發明提供的起重機吊臂末端位置檢測設備示意圖；
[0013]圖2是本發明提供的第二坐標系和第三坐標系映射關系示意圖；
[0014]圖3是本發明提供的標記點提取結果示意圖；
[0015]圖4是本發明提供的第一坐標系、第二坐標系和第三坐標系位置關系示意圖；
[0016]圖5是本發明提供的起重機吊臂末端位置檢測方法示意圖；
[0017]圖6是本發明提供的起重機吊臂末端位置檢測系統示意圖；
[0018]附圖標記說明
[0019]1 第一坐標系2 第二坐標系
[0020]3 第三坐標系4 成像面
[0021]100接收裝置200計算裝置
[0022]300靶標400單目成像裝置
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖對本發明的具體實`施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0024]為了檢測起重機吊臂末端位置，本發明在所述起重機吊臂末端安裝了靶標。靶標一般為圓形，上面可以沿圓周均勻分布地設置LED燈作為標記點，或者其他的標記點，例如熒光點標記點。本發明提供的起重機吊臂末端位置檢測設備如圖1所示，該設備包括:接收裝置100，用于接收安裝于所述起重機吊臂末端的靶標的單目成像裝置成像數據；計算裝置200，用于根據所述靶標的單目成像裝置成像數據、所述單目成像裝置成像面4與水平面的夾角、以及所述單目成像裝置成像面4的中心在以所述起重機吊臂根部為原點的第一坐標系1中的坐標計算所述靶標中心在所述第一坐標系1中的位置。本發明中，為了計算臂架起重機吊臂末端的位置，將其轉化為計算靶標中心的位置。為了表征靶標中心的位置，需要以所述起重機吊臂根部為原點建立第一坐標系1。因此，本發明在計算起重機吊臂末端位置的過程中，最終轉化為靶標中心在第一坐標系1中的坐標。
[0025]為了求得靶標中心在第一坐標系1中的坐標，可以假設靶標為圓形靶標。同時建立以單目成像裝置，例如單目相機或單目攝像機的成像面4中心為原點的第二坐標系2以及以靶標中心為原點的第三坐標系3。本發明可以根據靶標的單目成像裝置成像數據來計算靶標中心在第二坐標系2中的坐標，具體過程說明如下。
[0026]可以先進行第二坐標系2和第三坐標系3之間的映射，建立第三坐標系3與第二坐標系2之間的映射關系。第二坐標系2與第三坐標系3之間的映射關系如圖2所示。
[0027]第三坐標系3與第二坐標系2之間的映射關系可以用下式表示:
^ ?
[0028](1);
_ 1 J L 1 _[0029]其中(Xd, y0, z0, 1)是任意一點在第二坐標系3中的齊次坐標，(x。，y。，z。，1)是任意一點在第二坐標系2中的齊次坐標，R是旋轉矩陣，t是平移向量。
[0030]根據上述的映射關系可以得到在第三坐標系3中任意的標記點 < 的坐標(.'ν?,)在第二坐標系2中的坐標6，即:
[0031 ]
【權利要求】
1.一種起重機吊臂末端位置檢測設備，其特征在于，該設備包括:接收裝置，用于接收安裝于所述起重機吊臂末端的靶標的單目成像裝置成像數據；計算裝置，用于根據所述靶標的單目成像裝置成像數據、所述單目成像裝置成像面與水平面的夾角、以及所述單目成像裝置成像面的中心在以所述起重機吊臂根部為原點的第一坐標系中的坐標計算所述靶標中心在所述第一坐標系中的位置。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述計算裝置根據所述單目成像裝置成像數據得到所述靶標中心在以單目成像裝置成像面中心為原點的第二坐標系中的坐標。
3.根據權利要求2所述的設備，其特征在于，所述計算裝置根據下式計算所述靶標中心在所述第一坐標系中的位置:
4.根據權利要求2或3所述的設備，其特征在于，所述單目成像裝置成像數據包括所述靶標上至少四個標記點的成像數據；所述計算裝置根據所述至少四個標記點在以所述靶標中心為原點的第三坐標系中的坐標以及所述至少四個標記點的成像數據計算所述第三坐標系映射到所述第二坐標系的平移向量，所述平移向量即為所述靶標中心在所述第二坐標系中的坐標。
5.根據權利要求1-3任意一項所述的設備，其特征在于，所述計算裝置還用于在第一時刻計算所述靶標中心與所述第一坐標系原點之間的第一距離，在第二時刻計算所述靶標中心與所述第一坐標系原點之間的第二距離，并計算所述第一距離與第二距離的差值。
6.一種起重機吊臂末端位置檢測方法，其特征在于，該方法包括:接收安裝于所述起重機吊臂末端的靶標的單目成像裝置成像數據；根據所述靶標的單目成像裝置成像數據、所述單目成像裝置成像面與水平面的夾角、以及所述單目成像裝置成像面的中心在以所述起重機吊臂根部為原點的第一坐標系中的坐標計算所述靶標中心在所述第一坐標系中的位置。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，該方法還包括:根據所述單目成像裝置成像數據得到所述靶標中心在以單目成像裝置成像面中心為原點的第二坐標系中的坐標。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，根據下式得到所述靶標中心在所述第一坐標系中的位置:
9.根據權利要求7或8所述的設備，其特征在于，所述單目成像裝置成像數據包括所述革巴標上至少四個標記點的成像數據；該方法還包括:根據所述至少四個標記點在以所述靶標中心為原點的第三坐標系中的坐標以及所述至少四個標記點的成像數據計算所述第三坐標系映射到所述第二坐標系的平移向量，所述平移向量即為所述靶標中心在所述第二坐標系中的坐標。
10.根據權利要求6-8任意一項所述的方法，其特征在于，該方法還包括:用于在第一時刻計算所述靶標中心與所述第一坐標系原點之間的第一距離，在第二時刻計算所述靶標中心與所述第一坐標系原點之間的第二距離，并計算所述第一距離與第二距離的差值。
11.一種起重機吊臂末端位置檢測系統，其特征在于，該系統包括根據權利要求1-5任意一項所述的設備；該系統還包括:靶標，安裝在所述起重機吊臂末端，用于提供標記點；單目成像裝置，用于對所述標記點成像。
12.— 種起重機，其特征在于，該起重機包括根據權利要求11所述的系統。
【文檔編號】B66C13/16GK103663149SQ201310682206
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】李 昊, 汪志凱 申請人:中聯重科股份有限公司