[发明专利]一种基于机器视觉的起重机防摇摆控制方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的起重机防摇摆控制方法，实时识别并跟踪吊钩摆动轨迹，根据其摆动的角度、幅度和频率，在大小车加(减)速时自适应控制调整大小车的加减速频率曲线，实现智能防摇功能。本发明针对吊重的闭环实时防摇，适应力强，防摇效果好。

技术领域

本发明涉及机器视觉的应用和运动控制方法，尤其涉及一种基于机器视觉的起重机防摇摆控制方法。

背景技术

随着经济贸易全球化的迅速发展，作为重要物流工具的起重机正向着多参数、大型化发展。由于悬吊钢丝绳长度的增大，运行速度的提高，司机视距的不断加大，跟钩操作越来越困难，这使得在消除负载摆动和迅速准确实现精准起吊与落载上花费越来越多的时间，极大地影响了生产效率，并造成了安全隐患。

起重机防摇摆技术正在得到越来越广泛的重视。目前常用的起重机防摇摆技术主要包括机械式防摇和电子式防摇两种。机械式防摇摆系统通过机械手段来消耗摆动能量的被动防摇，消耗时间长而且效果跟司机经验相关。电子式防摇摆系统将防摇和行车控制相结合，依靠系统智能的主动防摇。

传统的起重机电子防摇是典型的开环系统，基本上都是绳长走固定加减速曲线来防摇；这种防摇只能针对初始吊钩是静止的情况，而实际的工况是起重机加速或减速前吊钩大都已经开始摆动，这时开环的电子防摇不止不防摇，而且可能加剧吊钩的摆动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所述涉及到的缺陷，提供一种基于机器视觉的起重机防摇摆控制方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于机器视觉的起重机防摇摆控制方法，包含以下步骤：

步骤1)，在起重机上小车设置工业相机以实时采集吊钩图像，并将采集到的吊钩图像传递给起重机的工控机；

步骤2)，工控机根据采集的图像基于机器视觉技术实时追踪吊钩摆动轨迹，获得吊钩的动角度摆动幅度和摆动周期ω_x；

步骤3)，固定绳长的吊重系统吊钩摆动方程如下：

式中，l表示绳长，g表示重力加速度，x表示起重机运动机构的水平位移，表示运动机构的加速度，θ_x表示吊重摆角，表示吊重摆角角加速度；

当起重机大小车需要加速或减速时，将该时刻t₀的摆动角度和摆动幅度作为方程(1)的初始条件，代入方程(1)，求得吊重的加/减速时间t和加/减速度a，使得在运动机构加速或减速完成时吊重的摆角θ_x和角速度最小；

步骤4)，工控机将计算出来的吊重的加/减速时间t和加/减速度a传递给可编程逻辑控制器PLC，PLC基于起重机大小车电机的转速、车轮直径和减速比参数将加/减速时间和加/减速度转化成实时的频率曲线后传递给起重机的变频器，精确驱动电机的加减速。

作为本发明一种基于机器视觉的起重机防摇摆控制方法进一步的优化方案，步骤3)中求解方程(1)时的具体步骤如下：

令大小车的加减速过程为3段，每段为匀加/减速运动；求得加/减速时间t＝{t₁,t₂,t₃}和加/减速度a＝{a₁,a₂,a₃}；加/减速时间和加/减速度满足约束方程：