摄像机姿态检测装置和作业区域线显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种不使用倾斜角检测传感器求出摄像机的姿态角的摄像机姿态检测装置和作业区域线显示装置。
【背景技术】
[0002]目前，已知有一种在悬臂的前端部设有摄像机的吊物位置检测装置(参照专利文献I) O
[0003]该吊物位置检测装置在悬臂的前端部设有摄像机，利用该摄像机从上方拍摄吊绳和吊钩，通过图像处理，并根据拍摄到的图像中的多条扫描线上的颜色分布，求出每条扫描线上存在吊绳的颜色的绳点，利用直线连接该各个绳点，并求出与该吊绳对应的多条直线的交点作为吊物位置。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利特许3440598号公报
【发明内容】
[0007]然而，该吊物位置检测装置中存在下述问题，即:由于未设置检测摄像机的倾斜角的倾斜角检测传感器，因而在摄像机倾斜的情况下无法求出吊物的正确位置，而若设置该倾斜角检测传感器，则价格变高。
[0008]本发明的目的在于提供一种即使未设置倾斜角检测传感器也能够检测出摄像机的姿态角的摄像机姿态检测装置、和使用该摄像机姿态检测装置的作业区域线显示装置。
[0009]本发明涉及一种摄像机姿态检测装置，其具备:设置在作业机的悬臂前端部的摄像机、和显示利用所述摄像机拍摄从悬臂前端部垂下的吊钩而得到的图像的监视器，该摄像机姿态检测装置的特征在于设有姿态角计算手段，该姿态角计算手段根据显示在所述监视器中的屏幕上的吊钩图像位置信息、和实际空间中的吊钩位置信息而求出摄像机的姿态角。
[0010]本发明的有益效果如下:
[0011]根据本发明，即使未设置倾斜角检测传感器，也能够检测出摄像机的姿态角。
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0013]图1是示出搭载本发明涉及的作业区域线显示装置的移动式起重机的侧视图。
[0014]图2是概略示出作业区域线显示装置的构成的框图。
[0015]图3是示出监视摄像机倾斜时屏幕上的作业区域线的位置的计算方法的说明图。
[0016]图4是示出显示在监视器中的图像的一例的说明图。
[0017]图5是示出从监视摄像机倾斜时屏幕上的吊钩位置求出监视摄像机的倾斜角的方法的说明图。
[0018]图6是示出悬臂前端部的滑轮、监视摄像机以及吊钩的位置关系和坐标系的说明图。
[0019]图7是示出吊钩摆动状态的说明图。
[0020]图8是示出另一例的摄像机姿态检测装置的构成的框图。
[0021]图9是示出图8所示的图像处理部的构成的框图。
[0022]图10是示出又一例的摄像机姿态检测装置的构成的框图。
[0023]图11是示出图10所示的摄像机姿态检测装置的图像处理部的构成的框图。
[0024]图12是示出第二实施例的摄像机姿态检测装置的构成的说明图。
[0025]图13是示出显示在监视器中的吊钩图像、从该吊钩图像通过的半径方向线以及吊钩的移动轨迹的说明图。
[0026]图14是示出第三实施例的作业区域线显示装置的构成的框图。
[0027]图15是详细示出图14所示控制器的构成的作业区域线显示装置的框图。
[0028]图16是示出使吊钩图像进入显示在监视器中央的方框内之前和进入之后的说明图。
[0029]图17是示出利用几何学求出作业区域线的原理的说明图。
[0030]图17A是示出偏移量根据伸缩臂的升降角而变化的情况的说明图。
[0031]图17B是示出监视摄像机的旋转轴与滑轮的中心一致时，无论伸缩臂的升降角如何监视摄像机的倾斜角都固定不变的情况的说明图。
[0032]图18是在监视器屏幕中显示方框、吊钩图像以及作业区域线的说明图。
[0033]图19是示出第四实施例的作业区域线显示装置的构成的框图。
[0034]图20是示出第四实施例的作业区域线显示装置的构成的框图。
[0035]图21是示出第七实施例的作业区域线显示装置的构成的框图。
[0036]图22是示出第七实施例的作业区域线显示装置的监视器屏幕的说明图。
[0037]图23是示出另一例的监视器屏幕的说明图。
【具体实施方式】
[0038]以下，根据附图对作为本发明涉及的摄像机姿态检测装置和作业区域线显示装置的实施方式的实施例进行说明。
[0039]实施例
[0040][第一实施例]
[0041]图1中，作为搭载具备摄像机姿态检测装置的作业区域线显示装置的作业机、SP起重机(作业车)而示出越野起重机10。该越野起重机10 (以下记载为起重机)具备:成为具有行驶功能的车辆的主体部分的车体11、设置在该车体11前侧的左右一对前侧外伸支架12、设置在车体11后侧的左右一对后侧外伸支架13、以能够水平旋转的方式安装在车体11的上部的旋转台14、设置在旋转台14上的驾驶室20、以及安装于固定在旋转台14上的托座(bracket) 15上的伸缩臂16等。
[0042]伸缩臂16的末端部经由支撑轴17而被安装，该伸缩臂16能够以支撑轴17为中心而升降。在托座15与伸缩臂16之间安装有升降用气缸18，通过该升降用气缸18的伸缩而使伸缩臂16进行升降。
[0043]伸缩臂16具有基础臂16A、中间臂16B以及前端臂16C，并且按照该顺序从外侧朝向内侧呈嵌套式组合在基础臂16A内而构成。另外，伸缩臂16通过伸缩气缸(未图示)进行伸缩。
[0044]前端臂16C的前端部设有滑轮23 (参照图5)，该滑轮23上挂有钢丝绳25 (以下表记为钢索)，通过该钢索25而悬挂吊钩滑车(hook block) 19。吊钩滑车19上安装有吊钩
21ο
[0045]钢索25通过未图示的绞盘而被卷绕或输出。
[0046]前端臂16C的前端部安装有摄像机单元30。
[0047]摄像机单元30具有:以通过自重而始终朝向下方的方式经由减震器安装在前端臂16C前端部的壳体31、以能够朝向平摇方向(pan direct1n)和俯仰方向(tiltdirect1n)倾斜的方式设置在该壳体31内的TV摄像机等的监视摄像机(摄像机)32、使监视摄像机32朝向平摇方向倾斜的平摇电动机(pan motor) 33 (参照图2)、以及使监视摄像机32朝向俯仰方向倾斜的俯仰电动机(tilt motor) 34等。
[0048]此外，摄像机单元30被构成为通过自重而朝向下方，但是，因为减震器的阻力或者可动部的摩擦阻力等，光轴并非始终准确地朝向正下方。另外，在该实施例中，并非必须具备平摇电动机33、俯仰电动机34或者缩放功能等。
[0049]监视摄像机32的倾斜(方向)的调整，通过操作设置在驾驶室20内的操作部(未图示)的平摇开关(姿态操作手段)Sffl (参照图2)和俯仰开关SW2 (姿态操作手段)而进行。另外，监视摄像机32通过缩放开关SW3的操作而进行缩放。
[0050][作业区域线显示装置]
[0051]图2是示出作业区域线显示装置120的构成的框图。
[0052]作业区域线显示装置120具备控制器60的作业区域计算部66和摄像机姿态检测装置100。
[0053][摄像机姿态检测装置]
[0054]摄像机姿态检测装置100具备:设置在伸缩臂16前端部的摄像机单元30、检测伸缩臂16的姿态的悬臂姿态检测传感器50、根据悬臂姿态检测传感器50检测出的检测信号等求出监视摄像机32的姿态角或作业区域线的控制器60 (作业区域计算部66除外)、显示利用监视摄像机32拍摄的图像等的监视器70、以及贴在监视器70的屏幕(未图示)上的触摸面板71。
[0055]悬臂姿态检测传感器50用于检测吊钩21的伸长量、伸缩臂16的长度或升降角或者伸缩臂16的旋转角等，其具有分别检测上述量的各传感器(未图示)，并输出实际空间中的吊钩位置信息。
[0056][控制器]
[0057]如图2所示，控制器60具有电动机控制部61、视点变换计算部(基准吊钩位置计算手段)62、作业区域计算部66、图像合成部67以及姿态角计算装置68，其中，电动机控制部61根据平摇开关SWl或俯仰开关SW2的操作而控制平摇电动机33或俯仰电动机34的驱动。
[0058]姿态角计算装置68具有吊钩位置计算部63、偏移量计算部64以及摄像机倾斜角计算部(摄像机姿态角计算手段)65。
[0059][视点变换计算部]
[0060]视点变换计算部62首先根据伸缩臂16前端部的倾斜角和吊钩21的伸长量，求出以悬臂前端部(图6所示的滑轮23的中心)为原点的X、Y、Z坐标系中的吊钩21的位置。
[0061]进而，视点变换计算部62将实际空间中的吊钩21的位置(X、Y、Z坐标系中的位置)转换成x3、y3、z3坐标系(参照图6)中的位置，并且将x3、y3、z3坐标系中的吊钩21的位置转换成监视器70的屏幕的坐标系(屏幕坐标系)中的位置，从而求出监视器70的屏幕上的基准位置(基准吊钩位置)，其中，x3、y3、z3坐标系是以假设监视摄像机32朝向正下方，而使监视摄像机32的光学中心位置与拍摄面的中心位置一致的点为原点。
[0062]即，在假设监视摄像机32朝向正下方的情况下，求出显示在监视器70的屏幕中的吊钩21的位置即基准位置，作为该屏幕上的坐标位置。
[0063]另外，视点变换计算部62具有高度检测手段的功能，该高度检测手段根据悬臂姿态检测传感器50检测出的检测信号而求出从监视摄像机32的光学中心位置至吊钩21的高度方向上的高度(吊钩位置信息)。
[0064][吊钩位置计算部]
[0065]吊钩位置计算部63通过触摸显示在监视器70的屏幕中的吊钩图像上的触摸面板71，计算出利用朝向任意方向的监视摄像机32拍摄的图像中的屏幕坐标系上(监视器70的屏幕上)的吊钩位置。
[0066][偏