专利名称：臂架动态参数检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种臂架动态参数检测方法及系统。
背景技术：
对于可移动式起重机，臂架端部在回转平面内的水平静位移称为旁弯。臂架的旁弯是评价起重机起重性能及安全性能的重要指标，旁弯过大会直接影响起重量，还会导致折臂事故发生。目前，主要有拉线钢尺测量法、经纬仪/全站仪等仪器测量法对旁弯进行静态测量，并没有动态检测。上述检测方法存在如下问题都是采用人工读数和计算的方法获得旁弯的静态值，误差一般较大，且受风力、天气等环境因素影响也较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种臂架动态参数检测方法及系统，以对作业过程中的臂架的旁弯的变化进行实时检测。一个方面，本发明提供了一种臂架动态参数检测方法，包括如下步骤图像获取步骤，通过安装在臂架臂尾部的左摄像机和右摄像机获取设置在臂架臂头部的合作标志的图像；坐标计算步骤，从所述图像中的提取检测点，并计算所述检测点在左摄像机坐标系和右摄像机坐标系中的三维坐标；旁弯确定步骤，根据所述检测点在所述左摄像机坐标系和所述右摄像机坐标系中的X轴坐标确定所述臂架的旁弯值。进一步地，上述臂架动态参数检测方法，还包括挠度确定步骤，根据所述检测点在所述左摄像机坐标系和所述右摄像机坐标系中的Y轴、Z轴坐标确定所述臂架的挠度值。进一步地，上述臂架动态参数检测方法，还包括报警步骤，在所述旁弯值超过第一预设值或所述挠度值超过第二预设值时发出报警信息。进一步地,上述臂架动态参数检测方法,还包括动作限制步骤，在所述旁弯值超过第一预设值或所述挠度值超过第二预设值时发出限制臂架动作的信号。进一步地,上述臂架动态参数检测方法,所述检测点在所述左摄像机坐标系中的X轴坐标的绝对值与在所述右摄像机坐标系中的X轴坐标的绝对值之差的二分之一确定为所述臂架的旁弯值。进一步地，上述臂架动态参数检测方法，在所述左摄像机坐标系的YZ平面内所述检测点的当前位置与在臂架空载状态下的位置之间的距离，与在所述右摄像机坐标系的YZ平面内所述检测点的当前位置与在臂架空载状态下的位置之间的距离之和的二分之一确定为所述臂架的挠度值。该方法通过两台摄像机的实时拍摄合作标志的图像，并根据合作标志中的检测点计算计算臂架的旁弯值，能够对运动过程中的臂架的旁弯的变化进行动态检测及实时监控，以提升起重机作业的安全性，避免了由于臂架旁弯过大造成的折臂事故。与现有的人工读数和计算的方法相比，具有检测精度高、非接触的优点，并且避免了风力、天气等环境因
素的影响。
另一方面，本发明还提出了一种臂架动态参数检测系统，包括左摄像机、右摄像机和处理器；其中，左摄像机和右摄像机设置于所述臂架的臂尾，用于获取预先设置于所述臂架臂头部的合作标志的图像；处理器与所述左摄像机和所述右摄像机相连接，用于接收所述图像并提取所述图像中的检测点，计算所述检测点在左摄像机坐标系和右摄像机坐标系中的三维坐标，以及根据所述检测点在所述左摄像机坐标系和所述右摄像机坐标系中的三维坐标中的X轴坐标确定所述臂架的旁弯值。进一步地，上述臂架动态参数检测系统中，所述处理器还用于根据所述检测点在所述左摄像机坐标系和所述右摄像机坐标系中的三维坐标中的Y轴坐标和Z轴坐标确定所述臂架的挠度值。进一步地，上述臂架动态参数检测系统中，还包括报警器，与所述处理器相连接，用于在所述旁弯值超过第一预设值或所述挠度值超过第二预设值时发出报警信息。进一步地，上述臂架动态参数检测系统中，还包括动作限制单元，与所述处理器相连接，用于在所述旁弯值超过第一预设值或所述挠度值超过第二预设值时发出限制臂架动作的信号。该检测系统中的左摄像机和右摄像机安装在臂架的尾部，完成对臂架臂头部的合作标志的成像、识别和跟踪，对合作标志的交会定位，并根据合作标志中的检测点计算臂架的挠度和旁弯，对臂架的挠度和旁弯进行实时监控，以提升起重机作业的安全性，避免了由于臂架挠度和旁弯过大造成的折臂事故。
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1为本发明臂架动态参数检测方法的优选实施例的流程图；图2为本发明臂架动态参数检测方法的优选实施例中，合作标志的示意图；图3为本发明臂架动态参数检测方法的优选实施例中，世界坐标系的示意图；图4为本发明臂架动态参数检测方法的优选实施例中，摄像机坐标系的示意图；图5为本发明臂架动态参数检测方法的优选实施例中，摄像机CCD像面坐标系的示意图；图6为本发明臂架动态参数检测方法的优选实施例中，计算机图像坐标系的示意7为本发明臂架动态参数检测方法的优选实施例中，被测点P的成像示意图；图8为本发明臂架动态参数检测方法的优选实施例的又一流程图；图9为本发明臂架动态参数检测系统的优选实施例的结构框图；图10为本发明臂架动态参数检测系统的优选实施例中，左摄像机和右摄像机安装于臂架的结构示意图；图11为本发明臂架动态参数检测系统的优选实施例的又一结构框图；附图标记说明I 左摄像机2 右摄像机
3处理器4臂架5报警器6动作限制单元7显示装置
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合 实施例来详细说明本发明。参见图1，图中示出了本发明中臂架动态参数检测方法的优选实施例，该方法用于检测起重机等工程机械的臂架在工作过程中的动态参数。如图所示，该方法包括:图像获取步骤SI，通过安装在臂架臂尾部的左摄像机和右摄像机获取设置在臂架臂头部的合作标志的图像；坐标计算步骤S2，从所述图像中的提取检测点，并计算该检测点在左摄像机坐标系和右摄像机坐标系中的二维坐标；芳弯确定步骤S3，根据该检测点在左摄像机坐标系和右摄像机坐标系中的X轴坐标确定臂架的旁弯值。本实施例通过布置在臂架臂尾部的左摄像机和右摄像机，对布置在臂架臂头部的合作标志进行成像。其中，合作标志是具有明显成像特征的一组标志点，可以通过简易支架安装或直接附着在臂架的臂头部，主要为摄像机提供易于识别的标志，作为控制点为测量计算提供相对位置约束。具体实施时，合作标志可以为由可见光特征或红外LED灯形成的图2所示的图形，当然，也可以为其它易于识别的图形。其中，检测点可以为该合作标志中的任一点。下面对通过合作标志中的检测点计算臂架旁弯的具体过程进行详细说明:本实施例中的整体测量系统由四个坐标系组成，如图3至图6所示，分别为:大型坐标测量机坐标系(世界坐标系)OwXwYwZw、摄像机坐标系OsXsYsZs、摄像机CCD像面坐标系OpXpYp和计算机图像坐标系O1X1Yp如图10所示,摄像机坐标系的坐标原点为镜头物镜的主点，Z轴为光轴方向，X轴位于左摄像机和右摄像机的镜头物镜的主点的连线上，Y轴与X轴垂直；摄像机CCD像面坐标系建立在CCD器件的成像面上，其原点设为矩形像面区域的左上角，(Xpo，Yp0)为透镜光轴与C⑶像面的交点，即CXD像面中心的坐标；计算机图像坐标系建立在计算机屏幕上，其原点设为所显示的矩形图像区域的左上角，(Χ1(Ι，Υ1(Ι)为与(ΧΡο，ΥΡ。)相对应的在计算机图像坐标系中的(XD像面中心坐标。参见图7,设检测点P在坐标测量机坐标系中的坐标为(xw, yff, Zff)，在摄像机坐标系中的坐标为(xc，yD zc)，在C⑶像面坐标系中的坐标为(xP，yP)，在计算机图像坐标系中的坐标为(X1, Y1 )。设X方向的尺度因子为Kx，CXD像面上X方向和Y方向上的像元间距分别为Sx和SY。Ol和Ok分别为左摄像机和右摄像机的物镜的主点，b是OL与OR之间的距离，O’ L和O’ R分别为左摄像机和右摄像机CXD像面的中心，P’ L和P’ R分别为P点在摄像机左右位置CXD像面的点，u是OL与OR连线到P点的距离(物距)，V是OL与OR连线到摄像机CXD像面的距离(像距)。设和χΡΚ分别表示P点在摄像机左右位置CXD像面坐标系中的X轴坐标(坐标原点取为CXD像面中心)，xa+xPK相当于P点在摄像机左右位置CXD像面坐标系中X方向的视差，相应的&和x1K分别为P点在摄像机左右位置计算机图像坐标系中的X轴坐标(坐标原点取为图像像面中心)。P点在左摄像机坐标系中的三维坐标可计算为:._ \l*Kx*Sx*U
权利要求
1.一种臂架动态参数检测方法，其特征在于，包括如下步骤: 图像获取步骤，通过安装在臂架臂尾部的左摄像机和右摄像机获取设置在臂架臂头部的合作标志的图像； 坐标计算步骤，从所述图像中的提取检测点，并计算所述检测点在左摄像机坐标系和右摄像机坐标系中的三维坐标； 旁弯确定步骤，根据所述检测点在所述左摄像机坐标系和所述右摄像机坐标系中的X轴坐标确定所述臂架的旁弯值。
2.根据权利要求1所述的臂架动态参数检测方法，其特征在于，还包括: 挠度确定步骤，根据所述检测点在所述左摄像机坐标系和所述右摄像机坐标系中的Y轴、Z轴坐标确定所述臂架的挠度值。
3.根据权利要求2所述的臂架动态参数检测方法，其特征在于，还包括: 报警步骤，在所述旁弯值超过第一预设值或所述挠度值超过第二预设值时发出报警信肩、O
4.根据权利要求2所述的臂架动态参数检测方法，其特征在于，还包括: 动作限制步骤，在所述旁弯值超过第一预设值或所述挠度值超过第二预设值时发出限制臂架动作的信号。
5.根据权利要求1所述的臂架动态参数检测方法，其特征在于，将所述检测点在所述左摄像机坐标系中的X轴坐标 的绝对值与在所述右摄像机坐标系中的X轴坐标的绝对值之差的二分之一确定为所述臂架的旁弯值。
6.根据权利要求2所述的臂架动态参数检测方法，其特征在于，在所述左摄像机坐标系的YZ平面内所述检测点的当前位置与在臂架空载状态下的位置之间的距离，与在所述右摄像机坐标系的YZ平面内所述检测点的当前位置与在臂架空载状态下的位置之间的距离之和的二分之一确定为所述臂架的挠度值。
7.一种臂架动态参数检测系统，其特征在于，包括: 左摄像机(I)和右摄像机(2)，设置于所述臂架(4)的臂尾，用于获取预先设置于所述臂架臂头部的合作标志的图像； 处理器(3)，与所述左摄像机(I)和所述右摄像机(2)相连接，用于接收所述图像并提取所述图像中的检测点，计算所述检测点在左摄像机坐标系和右摄像机坐标系中的三维坐标，以及根据所述检测点在所述左摄像机坐标系和所述右摄像机坐标系中的三维坐标中的X轴坐标确定所述臂架的旁弯值。
8.根据权利要求7所述的臂架动态参数检测系统，其特征在于，所述处理器(3)还用于根据所述检测点在所述左摄像机坐标系和所述右摄像机坐标系中的三维坐标中的Y轴坐标和Z轴坐标确定所述臂架的挠度值。
9.根据权利要求8所述的臂架动态参数检测系统，其特征在于，还包括: 报警器(5)，与所述处理器(3)相连接，用于在所述旁弯值超过第一预设值或所述挠度值超过第二预设值时发出报警信息。
10.根据权利要求8所述的臂架动态参数检测系统，其特征在于，还包括: 动作限制单元(6 )，与所述处理器(3 )相连接，用于在所述旁弯值超过第一预设值或所述挠度值超过第二预设值时发出限制臂架动作的信号。
全文摘要
本发明公开了一种臂架动态参数检测方法及系统。其中，臂架动态参数检测方法，包括如下步骤图像获取步骤，通过安装臂架臂尾部的左摄像机和右摄像机获取设置在臂架臂头部的合作标志的图像；坐标计算步骤，用于接收所述图像，并从所述图像中的提取检测点，以及计算所述检测点在左摄像机坐标系和右摄像机坐标系中的三维坐标；旁弯确定步骤，根据所述检测点在所述左摄像机坐标系和所述右摄像机坐标系中的X轴坐标确定所述臂架的旁弯值。该方法能够对运动过程中的臂架的旁弯的变化进行动态检测及实时监控，以提升起重机作业的安全性，避免了由于臂架旁弯值过大造成的折臂事故。
文档编号B66C13/16GK103072894SQ20121057883
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者向峰, 段春玲 申请人:三一重工股份有限公司