智能钢卷库区吊运钢卷和库存钢卷防碰撞检测系统的制作方法

本发明涉及一种防碰撞检测系统，特别是涉及一种智能钢卷库区吊运钢卷和库存钢卷防碰撞检测系统。

背景技术：

工业领域特别是钢铁制造业领域，钢卷是一种特别常见的型材，钢卷的日常库存管理作业则是一件非常繁重的任务。库存管理作业通常包含入库、倒垛和出库操作，入库是将外来卷放入库区库位；倒垛是将库区库位上的钢卷变换库位；而出库则是将库区库位钢卷吊出库区。三种作业管理都需要借助吊车来完成钢卷在库区中的运输。在入库和倒垛作业中，行车操作人员需要驾驶行车将吊运的钢卷放置到指定库位中，在此过程中，行车驾驶人员需要密切关注吊运目标库位是否已经存在钢卷，通常整个吊运过程会有相应的作业调度人员根据平时点检系统提示目标库位信息所显示的库位占用情况告知行车驾驶人员，但是点检系统的库位占用信息并不实时，所以导致信息并不准确，造成行车驾驶人员需要肉眼观察库位占用情况。由于疲劳、视线(目标库位周围都放置有钢卷)等因素的影响，有可能导致驾驶人员观察不清，造成吊运钢卷下放会碰撞当前库位已经存在的钢卷，从而造成生产安全事故，造成损失。

目前对钢卷库区吊运钢卷和库存钢卷防碰撞检测方法通常是根据自身建立的库区钢卷库存信息来进行判断，而库区钢卷库存信息则是根据作业人员现场去清点来完成信息的更新和录入，从而会导致清点作业人员任务繁重，且信息更新严重滞后，导致上述碰撞情况发生。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能钢卷库区吊运钢卷和库存钢卷防碰撞检测系统，其能够提供一种独特的检测方式，实时、有效解决吊运钢卷和库位鞍座上钢卷的碰撞检测难题。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种智能钢卷库区吊运钢卷和库存钢卷防碰撞检测系统，其包括地面信号发射单元、车上信号接收单元、信号处理单元，其中：

地面信号发射单元作为该系统的底层，其输出接口与车上信号接收单元连接，用于发射信息；

车上信号接收单元的输出接口与信号处理单元连接，用于接收地面发射的特殊信息，并将该信息转化为数字信息；

信号处理单元，用于获得当前库位状态信息以及吊运钢卷碰撞可能性信息，接收车上信息接收单元发送的数字信息，并对该信息分析和处理，判断该信息是否为当前库位鞍座位并判断该鞍座何种状态发射出来的信息，从而获得最终碰撞可能性结果。

优选地，所述地面信号发射单元包括高反光标签板、投射灯，投射灯投射特殊波段的光线到高反光标签板上，标签板反射光线被车上信号接收单元所接收。

优选地，所述车上信号接收单元包括CCD工业相机以及配套光学滤镜单元、触发器单元、图像采集单元，触发器单元的触发时机为吊车吊运钢卷到达指定库位的鞍座坐标位置，触发器触发后，CCD工业相机和滤镜成像单元对地面信号发射单元的高反光标签板反射的光线成像，并转换成数字图像，提供给图像采集单元，图像采集单元对该数字图像进行预处理，并将该预处理结果输出到信号处理单元。

优选地，所述信号处理单元包括图像分割处理单元、图像判断单元、信息输出单元，图像分割处理单元的输入信息为图像采集单元的输出信息，将接收到的预处理图像分割处理，过滤图像中噪声信息，保留地面高反光标签板反射信息，并过滤除当前库位鞍座上的标签板反射信息之外的标签板反射信息；图像判断单元的输入信息为图像分割单元输出信息，判断分割后的地面反射信息是否是真实有效的反射信息，并判断获得库位鞍座上是否存在钢卷，吊运钢卷是否会碰撞鞍座钢卷信息，图像判断单元的输出信息连接信息输出单元，将判断结果输出到其他控制系统。

本发明的积极进步效果在于：本发明能够提供一种智能钢卷库区吊运钢卷和库存钢卷防碰撞检测系统，该检测系统首先通过位于库区库位鞍座上的地面信息发射单元发射信息(该信息根据当前鞍座是否存在钢卷而不同)，当吊车吊运钢卷到达目标库位后，接收触发器触发信号，车上信息接收单元开始来接收地面发射单元的信息，并将该信息转化为数字信息交与信息处理单元分析处理，判断目标库位的信息是有钢卷状态发出的信息还是无钢卷状态发出的信息，如果是有钢卷状态发出的信息则吊运的钢卷卸下到当前库位会发生钢卷碰撞，相反则不会发生钢卷碰撞。信息处理单元获得钢卷碰撞信息都再将该信息发送给吊车控制单元，提供吊车是否卸下依据。本发明能够提供一种独特的检测方式，实时、有效解决吊运钢卷和库位鞍座上钢卷的碰撞检测难题。本项发明可以实现吊运钢卷和库位钢卷防碰撞自动检测，有效避免由于驾驶员视线模糊或遮挡造成钢卷碰撞安全生产事故，不仅为企业减少损失，而且降低了工人劳动强度，提升作业效率，并为库区无人化提供技术基础。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明地面信号发射单元的结构示意图。

图3为本发明车上信号接收单元的结构示意图。

图4为本发明信号处理单元的结构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明智能钢卷库区吊运钢卷和库存钢卷防碰撞检测系统包括地面信号发射单元、车上信号接收单元、信号处理单元，其中：

地面信号发射单元作为该系统的底层，其输出接口与车上信号接收单元连接，用于发射信息(该信息经过分析处理必须能够显著区分当前库位是否存在钢卷)；

车上信号接收单元的输出接口与信号处理单元连接，用于接收地面发射的特殊信息，并将该信息转化为数字信息；

信号处理单元，用于获得当前库位状态信息(是否存在钢卷)以及吊运钢卷碰撞可能性信息(是否碰撞)，接收车上信息接收单元发送的数字信息，并对该信息分析和处理，判断该信息是否为当前库位鞍座位并判断该鞍座何种状态发射出来的信息，从而获得最终碰撞可能性结果，即最终获得当前库位状态信息(是否存在钢卷)以及吊运钢卷碰撞可能性信息(是否碰撞)。

如图2所示，所述地面信号发射单元包括高反光标签板、投射灯，投射灯投射特殊波段的光线到高反光标签板上，标签板反射光线被车上信号接收单元所接收，高反光标签板安装在库位的鞍座上的四个角上，投射灯安装在夹钳悬臂上，其安装位置及平面、标签板的安装位置，以及车上信号接收单元传感器的安装位置密切相关。

如图3所示，所述车上信号接收单元包括CCD(Charge coupled Device，电荷耦合元件)工业相机以及配套光学滤镜单元、触发器单元、图像采集单元，触发器单元的触发时机为吊车吊运钢卷到达指定库位的鞍座坐标位置，触发器触发后，CCD工业相机和滤镜成像单元对地面信号发射单元的高反光标签板反射的光线成像，并转换成数字图像，提供给图像采集单元，图像采集单元对该数字图像进行预处理，并将该预处理结果输出到信号处理单元，其中：

CCD工业相机以及配套光学滤镜单元用于过滤自然光线和杂质光，保证投射灯发射的特殊波段光线能够稳定通过；

触发器单元指能够触发相机拍照捕捉图像信号，当吊车运行到指定库位鞍座的坐标位置后(夹钳摆动也降低到-5度到5度)，随即发送触发信号控制CCD工业相机拍摄照片，触发器单元通过硬件控制也可以通过软件控制，如果通过软件控制，则触发器单元的输入端，需要连接处理单元，到达位置后，由处理单元发送软件触发信号，控制相机拍摄照片。

如图4所示，所述信号处理单元包括图像分割处理单元、图像判断单元、信息输出单元，图像分割处理单元的输入信息为图像采集单元的输出信息，将接收到的预处理图像分割处理，过滤图像中噪声信息，保留地面高反光标签板反射信息，并过滤除当前库位鞍座上的标签板反射信息之外的标签板反射信息；图像判断单元的输入信息为图像分割单元输出信息，判断分割后的地面反射信息是否是真实有效的反射信息，并判断获得库位鞍座上是否存在钢卷，吊运钢卷是否会碰撞鞍座钢卷信息，图像判断单元的输出信息连接信息输出单元，将判断结果输出到其他控制系统。

所述的地面信息发送单元是指根据库位上方是否放置钢卷能够发射不同状态信息的发射器，该信息发射器按照一定要求安装在库位鞍座四个角，能够根据鞍座上是否存在钢卷发射不同状态的信息，该信息发射单元包含有源与无源两种，在此发明中特指无源发射器，但不局限于该种无源发射器。

所述的无源发射器包含无源高反光标签板和特殊波段投射灯组成。通常需要在库区每个库位的鞍座四个角各固定一个高反光标签板，特殊波段投射灯则安装在吊车夹钳悬臂上，因而整个库区只需一个投射灯，投射灯发射特定波段的光线到地面，地面标签板接收该光线，并反射该光线，该光线可以被夹钳悬梁信息接收单元接收。(当鞍座上有钢卷时，该标签板被钢卷遮挡，吊车上信息接收单元不能接收到信息，相反，则能够接收到信息)。

所述的特殊波段投射灯，是指能够发射特定波段的光线，这些波段的光线，能够通过专门的滤镜，是的成像设备过滤其他自然光线。

所述的鞍座上固定的高反光标签板安装角度取决与两个方面因素，一、夹钳悬梁上投射灯的位置和安装角度，二、信号接收单元CCD工业相机安装位置和安装角度，但是必须满足以下条件：

条件一，在高反光标签、投射灯和CCD工业相机之间不存在物理遮挡的时候，投射灯发射的特殊波段能够被CCD工业相机基本完全接收；

条件二，当夹钳悬臂存在一定摇摆角度情况下(通常为-5到5度)，条件一基本成立；

满足上述条件的安装位置可以通过标定和计算来获得。

所述的标定和计算的计算过程基本如下(当行车到达指定垛位的坐标位置后)：

十、确定CCD工业相机的安装角度，假定安装角度为垂直向下安装，则可以根据相机安装平面高度到钢卷中心高度、吊运钢卷基本尺寸，鞍座位置，和周边钢卷尺寸及放置位置确定相机在安装平面上获得鞍座成像的位置范围，在此位置范围内，鞍座可以透过吊运的钢卷和周边鞍座上的钢卷之间的间隙在CCD工业相机上成像；

十一，根据相机安装平面上还可用的安装位置，安装投射灯，在根据投射灯和CCD工业相机之间的距离，以及安装平面距离鞍座的高度，按照光线反射原理，确定高反光标签板在鞍座上安装的角度，需要在鞍座上安装四个标签板的主要原因是考虑系统冗余性，同一时刻标签板都不起作用的概率很低；

十二，根据地面高反光标签反射点在CCD工业相机所成像的位置，以及考虑夹钳存在一定摆动情况下，确定当前鞍座在图像中的区域。

本发明检测系统首先通过位于库区库位鞍座上的地面信息发射单元发射信息(该信息根据当前鞍座是否存在钢卷而不同)，当吊车吊运钢卷到达目标库位后，接收触发器触发信号，车上信息接收单元开始来接收地面发射单元的信息，并将该信息转化为数字信息交与信息处理单元分析处理，判断目标库位的信息是有钢卷状态发出的信息还是无钢卷状态发出的信息，如果是有钢卷状态发出的信息则吊运的钢卷卸下到当前库位会发生钢卷碰撞，相反则不会发生钢卷碰撞。信息处理单元获得钢卷碰撞信息都再将该信息发送给吊车控制单元，提供吊车是否卸下依据。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。