[发明专利]多高度标定测量方法及起重机防斜拉和精确定位方法

说明书

本发明公开了基于单目相机的多高度标定测量方法及起重机防斜拉和精确定位方法，基于机器视觉技术，通过多高度标定，实现单目相机在不同高度情况下目标位置的精确测量，该多高度标定过程具体为将相机景深范围分为多段，每段高度范围内相机视野按照横向和纵向同样分为多段，相机标定过程中通过在每段景深变化范围内沿横向和纵向分别移动靶标多次，从而建立在不同高度时像素距离和实际距离的数学模型。本发明灵敏度高，实施方便，鲁棒性性强，将极大地提高起重机的运行安全性和工作效率，促进起重机的自动化、数字化和智能化发展。

技术领域

本发明属于起重机安全控制技术领域，具体涉及一种基于单目相机的多高度标定测量方法及起重机防斜拉和精确定位方法。

背景技术

起重机作为一种物流运输工具，可以实现货物的起吊和运输，特别是大型货物的起吊和运输，节省了人力和物力，极大的提高了工作效率，促进了经济的发展。同时，随着工业自动化和数字化水平的发展，特别是变频器的应用，起重机的电气自动化水平得到不断提高，进一步增加了起重机的运行稳定性和安全性。同时，根据变频器在起重机上的实际应用情况可知，在起重机运行机构减速过程，变频器通过改变运行机构运行速度的变化率来实现运行机构的缓慢停止，从而减小了运行机构速度变化冲击，提高了起重机的运行稳定性。同时，起重机在起升过程中，货物的斜拉歪吊将增加起升机构的载荷，降低起升机构卷筒、钢丝绳等的寿命。货物的斜拉起升可能造成货物的滑动、翻转和偏摆等危险工况，严重威胁周围设备和工作人员的安全。现在起重机防斜拉控制技术主要通过限位开关，如光电开关、电阻开关等，限制货物斜拉状态的起升。这种方式已经不能满足起重机快速化和智能化的需求。进一步通过分析起重机开环防摇算法可知，开环防摇算法通过控制起重机大小车的运行来抑制负载的偏摆，即在抑制负载偏摆过程中，大小车将存在一定的减速制动距离。然而减速距离的存在将增加起重机停止位置的不确定性，传统起重机控制过程中，工人以低速控制起重机不断调整来实现负载的精确定位，严重降低了起重机的工作效率。

未来工厂的发展方向为数字化车间和无人工厂，到2020年实现数字化车间和智能工厂普及率20％，起重机将是其中至关重要的一环，因此实现起重机精确定位的自动化和数字化将显得越发重要。同时，为抑制负载的偏摆，起重机开环防摇控制算法得到大量的研究和应用。开环防摇控制算法控制规律为通过控制大小车的运动来抑制负载的偏摆，即在起重机加速过程中通过控制大小车加速运行一段位移来抑制负载的偏摆，或在起重机加速过程通过控制大小车运行一段位移来抑制负载的偏摆。因此为抑制负载的偏摆，大小车将运行一段防摇距离，这将限制起重机开环防摇控制算法的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单目相机的多高度标定测量方法及起重机防斜拉和精确定位方法，它基于机器视觉技术，通过多高度的标定和测量方法，实现单目相机在不同高度情况下目标位置的精确测量，提高起重机的运行安全性和工作效率，促进起重机的自动化、数字化和智能化发展。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于单目相机的多高度标定测量方法，包括以下步骤：

S1、选定单目相机，并获取其以下参数：相机景深范围内的最大高度Δl、相机的最大横向视野2X、相机的最大纵向视野2Y和相机的最大工作距离l_H；

S2、将靶标放置于单目相机的视野范围和景深范围内，将Δl分为H段，每段高度为Δl_h，h＝1，2，3...H，在每段高度上将一半最大横向视野X分为m段，每段横向距离为ΔX_hi，i＝1，2，3...m，在每段高度上将一半最大纵向视野Y分为n段，每段纵向距离为ΔY_hj，j＝1，2，3...n；