一种基于视觉反馈的汽车起重机及其杆塔吊装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及杆塔组立，特别涉及一种基于视觉反馈的汽车起重机及其杆塔吊装方法。
【背景技术】
[0002]—、杆塔组立技术
[0003]杆塔组立是杆塔施工中的关键工序，也是一项细致、复杂而又笨重的工作。杆塔组立的任务是把已在地面上组合好的杆塔结构，调离地面(或沿地面旋转)，并将杆塔安放至正确的位置。根据施工器具的不同可以将组立方法分为抱杆组立法、大型吊车组立法和飞机组立法。
[0004](1)抱杆组立法
[0005]抱杆组立法是在杆塔吊装前，先要利用地锚、滑车、牵引绳组成的装置完成抱杆的起立并将其用拉线固定。再用抱杆、滑车、牵引动力设备组成起吊机械系统，改变吊装的受力方向，进而用绞磨牵引索具完成吊装过程。
[0006]此方法步骤多、流程复杂，所需施工工器具多，各环节需要技术工人多，一旦吊装过程中出现偏差调整较困难，对整个施工过程的协调要求较高。
[0007](2)吊车组立法
[0008]吊车组立法是利用吊车将铁塔整体或其一部分竖直吊起，对准铁塔基础或已组立铁塔部分下降吊钩，待铁塔安装人员扶住铁塔，使铁塔的四个脚的螺柱孔能准确套入地脚螺栓或上部分塔身对准相邻的下部分塔身时，拧紧螺母，吊车便可脱下吊钩，完成该基铁塔的吊装就位作业。
[0009]此方法省去了起重设备及起吊工器具的搬运、布置和拆卸工作，简便迅速，稳定可靠。能提高吊装速度的3?4倍，因此是当前杆塔施工中最合适的方法，也是今后杆塔施工的发展方向。但是在吊装的过程中，由于吊车司机的视觉范围有限，在将塔身吊起并缓慢向塔基移动的过程中，需要根据地面指挥人员的指示反复进行调整，直到塔身对准地脚螺栓眼孔。这样，相对延长了施工时间，效率降低，同时增加了施工人员的数量。
[0010](3)飞机组立法
[0011]飞机组立法是将在地面组装好的塔身或塔身的一部分挂装在飞机上，直升飞机将其吊运到塔基就位上空悬停，再根据地面指挥，对准铁塔基础下降飞行高度。之后与吊车组立法一样，待铁塔安装人员拧紧螺母，飞机便可脱下工作钩，完成吊装作业。
[0012]该方法对环境的噪声污染及尘土污染较大，对天气的要求高，尤其是费用较高，且其使用效率在很大程度上与飞行员的飞行技术、地勤人员的配合、管理部门的调度等有关，因此主要使用在施工条件特殊的施工现场。
[0013]二、视觉反馈技术
[0014]视觉反馈就是模拟人眼的信息反馈功能，进而通过不断调整策略来快速、准确地完成控制目的。通常的视觉反馈系统由摄像头、图像采集卡、显示屏等组成。此技术广泛应用于工业控制、航空航天、军事和外科医疗等众多领域。
[0015]在未来的几年内，随着中国加工制造业的发展，对于机器视觉的需求也逐渐增多；随着机器视觉产品的增多，技术的提高，自动化将朝着更智能、更快速的方向发展。
【发明内容】
[0016]本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于视觉反馈，可及时有效地操控吊车使塔身准确就位，同时省去了地面指挥人员，独立完成杆塔吊装任务的汽车起重机及其杆塔吊装方法。
[0017]为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于视觉反馈的汽车起重机，包括吊车和设置在吊车上的起重臂，所述汽车起重机上设置有视觉反馈装置，所述视觉反馈装置包括设置在吊车车头位置的第一摄像机和设置在起重臂前端正中位置的第二摄像机，所述第一摄像机和第二摄像机通过传输线分别连接至设置在计算机上的图像采集卡，所述计算机连接有显示器。
[0018]所述第一摄像机为型号XB-2001B的摄像机构成。
[0019]所述第二摄像机为型号XB-2001B的摄像机构成。
[0020]所述图像采集卡为型号DH-CG300图像采集卡构成。
[0021]本发明还提供一种上述基于视觉反馈的汽车起重机的杆塔吊装方法，包括以下步骤:
[0022 ] (1)安装第一、第二摄像机；
[0023 ] (2)调整第一、第二摄像机的角度；
[0024](3)在吊车上组装视觉反馈装置；
[0025](4)根据视觉反馈装置的图像信息完成杆塔吊装。
[0026]所述步骤(1)中，所述第一摄像机安装在汽车起重机的吊车车头位置，所述第二摄像机安装在起重臂前端正中位置。
[0027]所述步骤(2)中，将第一、第二摄像机的角度调整至可观测杆塔吊装对接部位。
[0028]所述步骤(3)具体包括以下步骤:首先，将图像采集卡安装在计算机的PCI插槽中，并将计算机连接至显示器;其次，将第一、第二摄像机通过传输线分别连接至两个图像采集卡，并接入电源;最后，运行相应软件，显示器上显示摄像机采集的图像。
[0029]本发明的有益效果是:
[0030]1、本发明通过视频反馈装置，吊车司机可以脱离地面指挥人员，根据实时图像信息及时作出调整策略，从而减少了所需杆塔施工作业的工作人员数量；
[0031]2、本发明通过视频反馈装置，吊车司机接受到的是第一手的反馈信息，可以更好地掌握位置偏差并及时纠正，减少了纠正次数，进而减少了每基杆塔组立过程的施工时间，提高了施工效率；
[0032]3、本发明方法同样可以直接或经过改进后应用到其他设备的吊装过程中，为其他设备的吊装提供有益的探索。
【附图说明】
[0033]图1:本发明汽车起重机结构示意图。
[0034]附图标注:1、吊车;2、起重臂;3、第一摄像机;4、第二摄像机。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0036]如附图1所示，一种基于视觉反馈的汽车起重机，包括吊车1和设置在吊车1上的起重臂2，所述汽车起重机上设置有视觉反馈装置，所述视觉反馈装置包括设置在吊车1车头位置的第一摄像机3和设置在起重臂2前端正中位置的第二摄像机4，所述第一摄像机3和第二摄像机4通过传输线连接至设置在计算机上的图像采集卡，所述计算机连接有显示器。
[0037]其中，由于摄像机要跟随吊车1系统一起运动，因此要求摄像机质量轻且体积小，因此，所述第一摄像机3和第二摄像机4均可选用型号XB-2001B的小型轻量化摄像机;摄像机采集的图像为模拟电压信号，不能被计算机所接收和处理，必须利用图像采集卡转换成数字图像后才能在计算机上进行相应处理，因此，所述图像采集卡可选用大恒公司的DH-CG300图像采集卡，具有使用灵活、集成度高、功耗低等特点；此外，所述计算机选用一般工业计算机即可满足要求。
[0038]本发明基于视觉反馈的汽车起重机的杆塔吊装方法，包括以下步骤:
[0039 ]丨、安装第一、第二摄像机3、4:所述第一摄像机3安装在汽车起重机的吊车1车头位置，所述第二摄像机4安装在起重臂2前端正中位置。
[0040]2、调整第一、第二摄像机3、4的角度:现吊车组立法可分为整体组立和分解组立，依据上述两种情况分别对第一、第二摄像3、4进行角度调整。
[0041](1)整体组立杆塔时，汽车吊操作者关注的仅是杆塔的底脚与杆塔基础的对接，这个高度在地面附近。第一摄像机3的视场足够覆盖，可以不作调整，镜头平面正对前方;第二摄像机4的位置在吊装的过程中会随起重臂2幅度的变化而变化，其镜头平面如果与起重臂2平行，则视场高度过低，所以应该增加第二摄像机4镜头平面与地面的夹角，使之视场能覆盖吊装的全过程。
[0042](2)分解组立杆塔时，在吊装上部分塔身时，汽车吊操作者关注的不再是杆塔底脚与杆塔基础的对接，而是上部分塔身底脚与已组立塔身接口的对接，而这个高度较高，往往在20?30m之间，特高压线路会更高。此时，需要进一步增加第二摄像机4镜头平面与地面的夹角，如果汽车吊距杆塔较近，第一摄像机3需要作与第二摄像机4同样的调整。
[0043]3、在吊车1上组装视觉反馈装置:首先，将图像采集卡安装在计算机的PCI插槽中，并将计算机连接至显示器;其次，将第一、第二摄像机3、4分别通过传输线连接至图像采集卡，并接入电源;最后，运行相应软件，显示器上显示摄像机采集的图像。
[0044]4、根据视觉反馈装置的图像信息完成杆塔吊装:视觉反馈系统安装完成并一切准备就绪后，按照现有吊车组立法进行吊装。吊车司机通过观察显示屏上塔身与塔基的相对位置，操纵汽车起重机放下吊钩;若塔身与塔基间有一定偏差，再次根据反馈的图像信息进行调整，直到完成准确吊装，松开吊钩。
【主权项】
1.一种基于视觉反馈的汽车起重机，包括吊车和设置在吊车上的起重臂，其特征在于，所述汽车起重机上设置有视觉反馈装置，所述视觉反馈装置包括设置在吊车车头位置的第一摄像机和设置在起重臂前端正中位置的第二摄像机，所述第一摄像机和第二摄像机分别通过传输线连接至设置在计算机上的图像采集卡，所述计算机连接有显示器。2.根据权利要求1所述的基于视觉反馈的汽车起重机，其特征在于，所述第一摄像机为型号XB-2001B的摄像机构成。3.根据权利要求1所述的基于视觉反馈的汽车起重机，其特征在于，所述第二摄像机为型号XB-2001B的摄像机构成。4.根据权利要求1所述的基于视觉反馈的汽车起重机，其特征在于，所述图像采集卡为型号DH-CG300图像采集卡构成。5.—种权利要求1至4中的任一项所述的基于视觉反馈的汽车起重机的杆塔吊装方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)安装第一、第二摄像机； (2)调整第一、第二摄像机的角度； (3)在吊车上组装视觉反馈装置； (4)根据视觉反馈装置的图像信息完成杆塔吊装。6.根据权利要求5所述的基于视觉反馈的汽车起重机的杆塔吊装方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述第一摄像机安装在汽车起重机的吊车车头位置，所述第二摄像机安装在起重臂前端正中位置。7.根据权利要求5所述的基于视觉反馈的汽车起重机的杆塔吊装方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将第一、第二摄像机的角度调整至可观测杆塔吊装对接部位。8.根据权利要求5所述的基于视觉反馈的汽车起重机的杆塔吊装方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括以下步骤:首先，将图像采集卡安装在计算机的PCI插槽中，并将计算机连接至显示器;其次，将第一、第二摄像机分别通过传输线连接至图像采集卡，并接入电源；最后，运行相应软件，显示器上显示摄像机采集的图像。
【专利摘要】本发明公开了一种基于视觉反馈的汽车起重机，包括吊车和设置在吊车上的起重臂，所述汽车起重机上设置有视觉反馈装置，所述视觉反馈装置包括设置在吊车车头位置的第一摄像机和设置在起重臂前端正中位置的第二摄像机，所述第一摄像机和第二摄像机分别通过传输线连接至设置在计算机上的图像采集卡，所述计算机连接有显示器；本发明还公开了上述汽车起重机的杆塔吊装方法：首先，安装第一、第二摄像机；其次，调整第一、第二摄像机的角度；然后，在吊车上组装视觉反馈装置；最后，根据视觉反馈装置的图像信息完成杆塔吊装。本发明通过视频反馈装置，独立并可及时有效地操控吊车使塔身准确就位，减少了人力，提高了施工效率。
【IPC分类】B66C13/52, B66C13/16, B66C23/36, B66C13/46
【公开号】CN105480872
【申请号】CN201610025266
【发明人】刘怀东, 王锦桥
【申请人】天津大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月15日