[发明专利]基于视觉的桥式吊车自动控制系统

摘要

本发明为一种基于视觉的桥式吊车自动控制系统，提出了一种新型的桥式吊车控制方式，控制系统包括有桥式吊车控制系统以及视觉测量系统，其中桥式吊车控制系统，基于独立设计开发的控制电路，控制桥式吊车系统按预定要求运行；视觉测量系统，用于实现桥式吊车负载摆角状态量的测量。本发明提出一种新型的桥式吊车自动控制系统，将视觉引入桥式吊车负载摆角测量中，以代替传统的接触式摆角测量装置，并据此提出一种新型的负载摆角测量算法，利用计算机视觉的方法实现负载摆角的非接触测量，控制桥式吊车系统(可以为实验室桥式吊车实验平台或是工业桥式吊车平台)完成相应任务。

主权项

1.一种基于视觉的桥式吊车自动控制系统，包括桥式吊车控制系统以及视觉测量系统，其中：桥式吊车控制系统，基于独立设计的控制电路实现，用于采集桥式吊车的状态信息，并根据相应控制算法进行控制信号的计算输出，控制桥式吊车系统按预定要求运行，包括硬件控制电路以及硬件数据采集电路；视觉测量系统，采用自行设计的摆角测量算法，即采用基于LBP+混合高斯模型的背景建模算法以进行背景建模并结合背景减除的方法实现运动负载的检测，随后基于图像矩实现负载摆角的计算，用于实现基于视觉的桥式吊车负载摆角的非接触式测量，以代替传统的接触式摆角测量装置，其中包括有运动负载识别模块、负载摆角计算模块以及视频监控模块三部分；其特征在于，所述桥式吊车控制系统中的硬件数据采集电路包括两组各三路共计6路外部接口，各路外部接口分别通过对应的一路光耦隔离以及比较器连接硬件控制电路外部接口，六路光耦隔离以及比较器构成光耦隔离以及比较器模块，硬件控制电路外部接口通过电压转换模块分别连接所述的6路外部接口；所述的硬件数据采集电路能够通过桥式吊车本身所具备的接触式测量装置进行桥式吊车状态信息的采集，包括台车位置信息、负载高度信息、负载摆角信息以及台车正向和负向限位信息，并能够通过硬件控制电路外部接口将这些数据传输给硬件控制电路，同时为了增加数字信号的抗干扰能力并处理码盘差分信号，加入光耦隔离以及比较器模块；为了能够输出与驱动装置相匹配的模拟量控制信号以驱动桥式吊车运行，加入电压转换模块，依靠运算放大器实现电压的转化；所述硬件控制电路，包括DSP主控芯片以及与之连接的FPGA辅助芯片，DSP主控芯片通过硬件控制电路外部接口连接硬件数据采集电路，用于接收硬件数据采集电路所采集的桥式吊车状态信息，DSP主控芯片同时通过串口模块与视觉测量系统进行通信连接，用于直接获取负载摆角信息，此时，DSP仅需另行接收除摆角之外的由硬件数据采集电路所采集的桥式吊车状态信息，最后根据相应控制算法，结合桥式吊车状态信息计算控制信号，并通过硬件数据采集电路将控制信号发送到桥式吊车系统，控制桥式吊车系统按预定要求运行：FPGA辅助芯片与RS485/RS232电平转换电路连接，以适应工业环境下的通信要求；FPGA辅助芯片与Buffer电路连接用于接收桥式吊车系统状态信息，FPGA辅助芯片同时与DA转换模块连接，进行模拟量控制信号的输出。