[發明專利]一種基于雙目視覺的橋式起重機吊裝防斜拉監測與自動對中系統及方法

在審

• 申請號: 202011334578.2
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112340608A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 何禎鑫;李衛華;王欣;劉春桐;馮永保;李良
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: B66C13/48
• 分類號: B66C13/48;B66C13/46;B66C13/06;B66C13/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種基于雙目視覺的橋式起重機吊裝防斜拉監測與自動對中方法，其特征在于，基于一種基于雙目視覺的橋式起重機吊裝防斜拉監測與自動對中系統，該系統包括雙目視覺圖像采集系統、圖像處理系統和PLC變頻控制系統，其中，所述雙目視覺圖像采集系統用于采集吊鉤位置圖像信息，并將采集到的圖像信息傳輸至圖像處理系統；所述圖像處理系統用于對接收到的圖像信息進行處理，用以計算吊鉤的位置信息和斜拉角度，并將得到的吊鉤的位置信息和斜拉角度傳輸至PLC變頻控制系統；所述PLC變頻控制系統用于根據接收到的吊鉤的位置信息和斜拉角度，對起重機進行防搖擺控制；

該方法包括以下步驟：

步驟1，對吊裝鋼絲繩進行預拉緊監測及調整；

步驟2，分別計算吊鉤和鋼絲繩起吊點的三維坐標；根據得到的吊鉤和鋼絲繩起吊點的三維坐標計算吊鉤斜拉角度；

步驟3，根據步驟2中得到的吊鉤斜拉角度分別計算吊鉤偏離小車方向的水平夾角、吊鉤偏離大車方向的水平夾角以及鋼絲繩起吊點與吊鉤之間的對中偏差值；

步驟4，根據步驟3中得到的吊鉤偏離小車方向的水平夾角和吊鉤偏離大車方向的水平夾角判斷吊點與吊鉤之間是否需要自動對中，若吊點與吊鉤之間需要自動對中，則進入步驟5；否則，進入步驟2；

步驟5，根據步驟3得到的鋼絲繩起吊點與吊鉤之間的對中偏差值對吊點與吊鉤進行自動對中；

步驟2中，計算吊鉤的三維坐標，具體方法是：

S1，采集吊鉤的圖像信息；

S2，設定O_ωX_ωY_ωZ_ω為世界坐標系；O為鋼絲繩起吊點；A₁為鋼絲繩起吊點在地面的投影點；T為吊鉤中心點，l為鋼絲繩起吊長度；

S3，采用張正有標定法對相機進行標定，得到相機參數；

S4，采用雙目視覺測量方法，結合最小二乘法求得吊鉤的三維坐標；

計算鋼絲繩起吊點的三維坐標，具體方法是：

首先，起重機靜止時，定義雙目視覺測量系統中的其中一個相機坐標系為世界坐標系，該相機的光心坐標為(0，0，0)；鋼絲繩起吊點O的坐標為(x₀,y₀,z₀)；起吊點至地面的鉛垂線為OL；在鉛垂線OL上標出M、N、R三點，其三維坐標分別為M(a₁,a₂,a₃)，N(b₁,b₂,b₃)，R(c₁,c₂,c₃)；

接著，通過雙目視覺測距原理測得M、N、R三點的世界坐標；

最后，求解方程組，得到起鋼絲繩起吊點O的三維坐標(x₀,y₀,z₀)：

其中，l₁＝OM；l₂＝ON；l₃＝OR；

計算吊鉤斜拉角度，具體方法是：

根據吊鉤的三維坐標和鋼絲繩起吊點的三維坐標，結合幾何關系分別計算得到吊鉤的斜拉角度。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙目視覺的橋式起重機吊裝防斜拉監測與自動對中方法，其特征在于，步驟1中，吊裝鋼絲繩的拉緊力范圍為[T₀,T₀(1+30％)]，其中，T₀為鋼絲繩重量。