專利名稱：塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法、系統(tǒng)及塔機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，具體而言，涉及一種塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法、系統(tǒng)及塔機(jī)。
背景技術(shù)：
塔式起重機(jī)是建筑行業(yè)工作空間最大的起重機(jī)，起吊高度高、工作幅度大，屬于高空作業(yè)，是目前建筑工地上普遍使用的水平和垂直吊裝起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備。大型工程施工時(shí)一般要使用數(shù)臺(tái)甚至數(shù)十臺(tái)重型塔吊來進(jìn)行群塔作業(yè)。由于施工場(chǎng)地的限制，塔吊安裝密集，有時(shí)一臺(tái)塔吊會(huì)與周圍數(shù)臺(tái)塔吊存在交叉作業(yè)情況，但是施工現(xiàn)場(chǎng)一般無法安裝附著裝置，且塔吊受自身自由高度的限制，垂直高度空間非常有限，相鄰塔吊無法保證較大高差，因而，在施工過程中，塔吊之間極易發(fā)生各種相互碰撞，造成重大安全事故。目前，現(xiàn)有技術(shù)中的塔機(jī)防碰撞方法采用電子控制，由塔機(jī)小車機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)部件處的角度傳感器、幅度傳感器、高度傳感器及通信網(wǎng)絡(luò)和司機(jī)室顯示屏等組成。圖I是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的塔機(jī)防碰撞方法的示意圖，如圖I所示，操作者可根據(jù)施工場(chǎng)地的具體情況和各臺(tái)塔機(jī)在某一段時(shí)間內(nèi)的工作范圍，劃分出各臺(tái)塔機(jī)的工作允許區(qū)域與禁止區(qū)域，然后將禁止區(qū)域或塔機(jī)可能與其他物體相互碰撞的空間幾何參數(shù)編程輸入防碰撞系統(tǒng)，電子防碰撞裝置根據(jù)輸入的參數(shù)，控制塔臂的旋轉(zhuǎn)范圍從而預(yù)防碰撞事故的發(fā)生。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每臺(tái)塔機(jī)水平臂的對(duì)地運(yùn)動(dòng)后計(jì)算出塔機(jī)的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)防碰撞功能，并聲光報(bào)警。上述防碰撞原理采用的是一種被動(dòng)式防碰撞安全模型，系統(tǒng)只是監(jiān)測(cè)自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而對(duì)周邊障礙物的情況缺乏感知。塔機(jī)碰撞主要發(fā)生在塔臂與周邊障礙物的接觸點(diǎn)和抵觸面，由于塔臂長度較大，周邊障礙物形式多種多樣，故上述方法缺乏靈活性，影響塔機(jī)的安全運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法、系統(tǒng)及塔機(jī)，以至少解決相關(guān)技術(shù)中塔機(jī)安全運(yùn)行的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，包括分別獲取第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備采集的障礙物的圖像，其中，第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備均位于塔機(jī)的塔臂上；根據(jù)圖像、第一成像設(shè)備與第二成像設(shè)備的位置關(guān)系信息確定障礙物與塔機(jī)的塔臂的距離；在距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值的情況下，發(fā)起報(bào)警。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括位于塔機(jī)的塔臂上的第一成像設(shè)備、位于塔機(jī)的塔臂上的第二成像設(shè)備和塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其中，塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置包括獲取模塊，用于分別獲取第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備采集的障礙物的圖像；確定模塊，用于根據(jù)圖像、第一成像設(shè)備與第二成像設(shè)備的位置關(guān)系信息確定障礙物與塔機(jī)的塔臂的距離；預(yù)警模塊，用于在距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值的情況下，發(fā)起報(bào)警。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種塔機(jī)，包括上述塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。本發(fā)明通過兩個(gè)成像設(shè)備采集障礙物的圖像，以確定障礙物與塔機(jī)的塔臂的距離，從而監(jiān)測(cè)塔臂及吊鉤是否會(huì)碰撞到障礙物。從障礙物出發(fā)去監(jiān)測(cè)塔機(jī)，提高了塔機(jī)碰撞監(jiān)測(cè)水平，降低了塔機(jī)碰撞事故的發(fā)生，使得塔機(jī)安全、高效地運(yùn)行。


附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的塔機(jī)防碰撞方法的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖一圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖二圖7是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖三圖8是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖四圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法的流程圖，如圖2所示，包括如下的步驟S202至步驟S206。步驟S202，分別獲取第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備采集的障礙物的圖像，其中，第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備均位于塔機(jī)的塔臂上。步驟S204，根據(jù)圖像、第一成像設(shè)備與第二成像設(shè)備的位置關(guān)系信息確定障礙物與塔機(jī)的塔臂的距離。步驟S206，在距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值的情況下，發(fā)起報(bào)警。相關(guān)技術(shù)中，塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警只能監(jiān)測(cè)塔機(jī)自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，無法實(shí)時(shí)獲得周邊障礙物的情況，從而影響塔機(jī)安全運(yùn)行。本發(fā)明實(shí)施例中，通過兩個(gè)成像設(shè)備采集障礙物的圖像，以確定障礙物與塔機(jī)的塔臂的距離，從而監(jiān)測(cè)塔臂是否會(huì)碰撞到障礙物。從障礙物出發(fā)去監(jiān)測(cè)塔機(jī)，提高了塔機(jī)碰撞監(jiān)測(cè)水平，降低了塔機(jī)碰撞事故的發(fā)生，使得塔機(jī)安全、高效地運(yùn)行。需要說明的是，上述障礙物可以是建筑物、高壓電線，也可以是其它塔機(jī)。上述成像設(shè)備可以是攝像機(jī)或者其他成像設(shè)備。上述實(shí)施例中，利用兩個(gè)成像設(shè)備采集障礙物的圖像，這樣即可根據(jù)雙目成像的幾何原理通過左右兩幅圖像的匹配來獲得物體的距離信息從而預(yù)防塔機(jī)的碰撞。具體實(shí)現(xiàn)方法為兩個(gè)成像設(shè)備同時(shí)采集滿足一定幾何條件的兩幅圖像，對(duì)兩幅圖像進(jìn)行處理匹配， 計(jì)算得到圖像中物體與攝像平面的距離，以計(jì)算得到的距離信息以及塔臂長度、旋轉(zhuǎn)速度等信息為判斷依據(jù)，控制塔機(jī)的運(yùn)動(dòng)，預(yù)防塔機(jī)碰撞事故的發(fā)生。下面介紹雙目成像的原理雙目成像是基于視差原理，由三角法原理進(jìn)行三維信息的獲取，即由兩個(gè)成像設(shè)備的圖像平面和被測(cè)物體之間構(gòu)成一個(gè)三角形，已知兩個(gè)成像設(shè)備之間的位置關(guān)系，便可以獲取兩成像設(shè)備公共視場(chǎng)內(nèi)物體的三維尺寸及空間物體特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，從而求得被測(cè)物體距當(dāng)前位置的相對(duì)距離。雙目立體視覺一般由兩個(gè)成像設(shè)備或者一個(gè)運(yùn)動(dòng)的成像設(shè)備構(gòu)成。所以本發(fā)明也可以由一個(gè)運(yùn)動(dòng)的成像設(shè)備完成，利用預(yù)先設(shè)定的成像設(shè)備運(yùn)動(dòng)的速度、時(shí)間，來得到運(yùn)動(dòng)的距離?；谏鲜鲭p目成像的原理，步驟S204中確定障礙物與塔機(jī)的塔臂的距離可通過以下步驟實(shí)現(xiàn)以第一成像設(shè)備的投影中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)，以第一成像設(shè)備到第二成像設(shè)備的方向作為X軸，根據(jù)圖像、位置關(guān)系信息中的第一成像設(shè)備與第二成像設(shè)備之間的距離計(jì)算障礙物的實(shí)際坐標(biāo)；根據(jù)障礙物的實(shí)際坐標(biāo)，并根據(jù)預(yù)先獲知的塔機(jī)的塔臂的頂點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算障礙物與塔機(jī)的塔臂的距離。在第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備相對(duì)于同一水平面等高的情況下，以第一成像設(shè)備的投影中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)，以第一成像設(shè)備到第二成像設(shè)備的方向作為X軸，根據(jù)圖像、 位置關(guān)系信息中的第一成像設(shè)備與第二成像設(shè)備之間的距離計(jì)算障礙物的實(shí)際坐標(biāo)包括 根據(jù)障礙物在第一成像設(shè)備采集的圖像中的坐標(biāo)、障礙物在第二成像設(shè)備采集的圖像中的坐標(biāo)、第一成像設(shè)備的等效焦距、第二成像設(shè)備的等效焦距、第一成像設(shè)備的光軸與X軸的夾角、第二成像設(shè)備的光軸與X軸的夾角、第一成像設(shè)備和障礙物的連線與光軸的夾角、第二成像設(shè)備和障礙物的連線與光軸的夾角、位置關(guān)系信息中的第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備之間的距離計(jì)算障礙物的實(shí)際坐標(biāo)。例如，可以采用以下公式計(jì)算障礙物的實(shí)際坐標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于包括分別獲取第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備采集的障礙物的圖像，其中，所述第一成像設(shè)備和所述第二成像設(shè)備均位于塔機(jī)的塔臂上；根據(jù)所述圖像、所述第一成像設(shè)備與所述第二成像設(shè)備的位置關(guān)系信息確定所述障礙物與所述塔機(jī)的塔臂的距離；在所述距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值的情況下，發(fā)起報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述圖像、所述第一成像設(shè)備與所述第二成像設(shè)備的位置關(guān)系信息確定所述障礙物與所述塔機(jī)的塔臂的距離包括以所述第一成像設(shè)備的投影中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)，以所述第一成像設(shè)備到所述第二成像設(shè)備的方向作為X軸，根據(jù)所述圖像、所述位置關(guān)系信息中的所述第一成像設(shè)備與所述第二成像設(shè)備之間的距離計(jì)算所述障礙物的實(shí)際坐標(biāo)；根據(jù)所述障礙物的實(shí)際坐標(biāo)，并根據(jù)預(yù)先獲知的所述塔機(jī)的塔臂的頂點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算所述障礙物與所述塔機(jī)的塔臂的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一成像設(shè)備和所述第二成像設(shè)備相對(duì)于同一水平面等高的情況下，以所述第一成像設(shè)備的投影中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)，以所述第一成像設(shè)備到所述第二成像設(shè)備的方向作為X軸，根據(jù)所述圖像、所述位置關(guān)系信息中的所述第一成像設(shè)備與所述第二成像設(shè)備之間的距離計(jì)算所述障礙物的實(shí)際坐標(biāo)包括 根據(jù)所述障礙物在所述第一成像設(shè)備采集的圖像中的坐標(biāo)、所述障礙物在所述第二成像設(shè)備采集的圖像中的坐標(biāo)、所述第一成像設(shè)備的等效焦距、所述第二成像設(shè)備的等效焦距、所述第一成像設(shè)備的光軸與所述X軸的夾角、所述第二成像設(shè)備的光軸與所述X軸的夾角、所述第一成像設(shè)備和所述障礙物的連線與所述光軸的夾角、所述第二成像設(shè)備和所述障礙物的連線與所述光軸的夾角、所述位置關(guān)系信息中的所述第一成像設(shè)備和所述第二成像設(shè)備之間的距離計(jì)算所述障礙物的實(shí)際坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第一成像設(shè)備和所述第二成像設(shè)備均位于所述塔機(jī)的塔臂的頂點(diǎn)的情況下，根據(jù)所述障礙物的實(shí)際坐標(biāo)，并根據(jù)預(yù)先獲知的所述塔機(jī)的塔臂的頂點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算所述障礙物與所述塔機(jī)的塔臂的距離包括根據(jù)預(yù)先獲知的所述塔機(jī)的塔臂的頂點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算所述第一成像設(shè)備和所述第二成像設(shè)備的中間點(diǎn)坐標(biāo)；根據(jù)所述障礙物的實(shí)際坐標(biāo)和所述中間點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算所述中間點(diǎn)與所述障礙物的距離；將所述計(jì)算的距離作為所述障礙物與所述塔機(jī)的塔臂的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述圖像、所述第一成像設(shè)備與所述第二成像設(shè)備的位置關(guān)系信息確定所述障礙物與所述塔機(jī)的塔臂的距離包括在所述障礙物上存在預(yù)先安裝的標(biāo)志的情況下，根據(jù)所述圖像、所述第一成像設(shè)備與所述第二成像設(shè)備的位置關(guān)系信息確定所述標(biāo)志與所述塔機(jī)的塔臂的距離，其中，所述標(biāo)志用于標(biāo)記所述障礙物；將所述標(biāo)志與所述塔機(jī)的塔臂的距離作為所述障礙物與所述塔機(jī)的塔臂的距離。
6.一種塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于包括位于塔機(jī)的塔臂上的第一成像設(shè)備、位于所述塔機(jī)的塔臂上的第二成像設(shè)備和塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其中，所述塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置包括獲取模塊，用于分別獲取所述第一成像設(shè)備和所述第二成像設(shè)備采集的障礙物的圖確定模塊，用于根據(jù)所述圖像、所述第一成像設(shè)備與所述第二成像設(shè)備的位置關(guān)系信息確定所述障礙物與所述塔機(jī)的塔臂的距離；預(yù)警模塊，用于在所述距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值的情況下，發(fā)起報(bào)警。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述確定模塊包括第一計(jì)算子模塊，用于以所述第一成像設(shè)備的投影中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)，以所述第一成像設(shè)備到所述第二成像設(shè)備的方向作為X軸，根據(jù)所述圖像、所述位置關(guān)系信息中的所述第一成像設(shè)備與所述第二成像設(shè)備之間的距離計(jì)算所述障礙物的實(shí)際坐標(biāo)；第二計(jì)算子模塊，用于根據(jù)所述障礙物的實(shí)際坐標(biāo)，并根據(jù)預(yù)先獲知的所述塔機(jī)的塔臂的頂點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算所述障礙物與所述塔機(jī)的塔臂的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一計(jì)算子模塊包括第一計(jì)算單元，用于在所述第一成像設(shè)備和所述第二成像設(shè)備相對(duì)于同一水平面等高的情況下，根據(jù)所述障礙物在所述第一成像設(shè)備采集的圖像中的坐標(biāo)、所述障礙物在所述第二成像設(shè)備采集的圖像中的坐標(biāo)、所述第一成像設(shè)備的等效焦距、所述第二成像設(shè)備的等效焦距、所述第一成像設(shè)備的光軸與所述X軸的夾角、所述第二成像設(shè)備的光軸與所述X軸的夾角、所述第一成像設(shè)備和所述障礙物的連線與所述光軸的夾角、所述第二成像設(shè)備和所述障礙物的連線與所述光軸的夾角、所述位置關(guān)系信息中的所述第一成像設(shè)備和所述第二成像設(shè)備之間的距離計(jì)算所述障礙物的實(shí)際坐標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一成像設(shè)備和所述第二成像設(shè)備均位于所述塔機(jī)的塔臂的頂點(diǎn)的情況下，所述第二計(jì)算子模塊包括第二計(jì)算單元，用于根據(jù)預(yù)先獲知的所述塔機(jī)的塔臂的頂點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算所述第一成像設(shè)備和所述第二成像設(shè)備的中間點(diǎn)坐標(biāo)；第三計(jì)算單元，用于根據(jù)所述障礙物的實(shí)際坐標(biāo)和所述中間點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算所述中間點(diǎn)與所述障礙物的距離；處理單元，用于將所述計(jì)算的距離作為所述障礙物與所述塔機(jī)的塔臂的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述確定模塊包括確定子模塊，用于在所述障礙物上存在預(yù)先安裝的標(biāo)志的情況下，根據(jù)所述圖像、所述第一成像設(shè)備與所述第二成像設(shè)備的位置關(guān)系信息確定所述標(biāo)志與所述塔機(jī)的塔臂的距離，其中，所述標(biāo)志用于標(biāo)記所述障礙物；處理子模塊，用于將所述標(biāo)志與所述塔機(jī)的塔臂的距離作為所述障礙物與所述塔機(jī)的塔臂的距離。
11.一種塔機(jī)，其特征在于包括權(quán)利要求6至10中任一項(xiàng)所述的塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種塔機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警方法、系統(tǒng)及塔機(jī)，該方法包括分別獲取第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備采集的障礙物的圖像，其中，第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備均位于塔機(jī)的塔臂上；根據(jù)圖像、第一成像設(shè)備與第二成像設(shè)備的位置關(guān)系信息確定障礙物與塔機(jī)的塔臂的距離；在距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值的情況下，發(fā)起報(bào)警。本發(fā)明中，通過兩個(gè)成像設(shè)備采集障礙物的圖像，以確定障礙物與塔機(jī)的塔臂的距離，從而監(jiān)測(cè)塔臂及吊鉤是否會(huì)碰撞到障礙物。從障礙物出發(fā)去監(jiān)測(cè)塔機(jī)，提高了塔機(jī)碰撞監(jiān)測(cè)水平，降低了塔機(jī)碰撞事故的發(fā)生，使得塔機(jī)安全、高效地運(yùn)行。
文檔編號(hào)B66C23/88GK102583181SQ201210053828
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者伏啦, 凌昭君, 劉濤, 李金平, 鄭慶華 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司