专利名称：一种判断吊钩位置的方法
技术领域：
本发明涉及一种判断吊钩位置的方法，具体是应用机器视觉技术 来判断塔式起重机上吊钩位置的方法。
背景技术：
随着近几年建筑业的发展，大型、高层的建筑物增加，建筑施工 的机械化程度也在不断提高。塔机因其起升高度高、起升重量大及工 作幅度宽等特点，使其在高层建筑工程中得到了广泛的应用。
随着塔机在建筑施工中的普遍应用，塔机事故也时有发生。导致 塔机事故的原因一方面是由于塔机本身质量存在一定的问题(例如， 塔身的某些关键部位的焊缝出现微裂紋、高强螺栓松动等)，另一方面 是由于人为因素导致的(例如，施工现场常见的歪拉斜吊现象)。如果 塔机吊载重物时重物的位置与吊钩的位置之间距离较远，在吊钩吊载 重物做起升和变幅的瞬间便会对塔机产生 一 个附加的倾覆力矩， 一旦 附加的倾覆力矩及载重的力矩之和大于塔机的平衡力矩便有可能使塔 机失去稳定而导致塔机倾翻。所以，在塔机吊运重物起升和变幅之前 先判断吊钩的位置是否符合要求对于预防塔机事故显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的就是针对上述的不足，利用摄像技术、图像处理技 术以及电子电路技术设计了 一种在起吊重物之前对吊钩的位置进行判 断的方法，能够有效避免事故的发生。
本发明提供的判断吊钩位置的方法，是通过如下技术实现的在 塔式起重机的小车底部固定有一摄像头和标志杆，而在吊钩上设置一 标识物，摄像头连接有图像处理器，摄像头采集标识物信息，图像处 理器用于对摄像头采集的标识物的信息进行处理并计算出标识物具体 位置，得到吊钩的位置。
上述计算标识物具体位置是通过如下步骤实现的在摄像头正下 方固定一长度一定的标志杆，标志杆的质心为O',才聂像头距离O'长度 为M'，摄像头采集标志杆和标识物信息，在图像处理器中利用图像 处理算法分割出标识物在图像中的质心S',从而得出O'和S'之间的距离 丄'，进而得到标识物实际质心与起吊点在地面的垂直投影的实际距离 L。
上述得到标识物质心与起吊点在地面的垂直投影的实际距离L的 方法为假设标志杆实际长度为R,标志杆在摄像头采集的图像中的实际长 度为SL，摄像头的焦距为/;
则/ = M.M'// ,即标志杆单位图像长度对应的实际长度为
标志物质心到摄像头在地面的垂直投影中心单位图像长度对应的 实际长度为r' =M.i '/M';
标识物实际质心与起吊点在地面的垂直投影的实际距离 z = ir'.z'， A:为修正系数，考虑畸变等影响，0<U<1。
为了达到精确测量的目的，摄像头和标志杆与小车固定连接，且 相对位置不变，标志杆需要始终处于摄像头的视场当中，摄像头和标 志杆能够随小车移动。摄像头的分辨率可以根据实际测量精度的要求 设定。
上述的标识物即代表了吊重，标识物的质心即吊重的质心，为了 测量精确，标识物需要有明显的颜色以及紋理特征。
图像处理器完成图像的分割以及角度的计算等工作，即属于图像 处理领域，这在现有技术中是容易实现的。
控制器控制起升和变幅电路，当图像处理器得出的角度没有达到 设定的极限值时，控制器控制起升和变幅电路正常工作，起运吊重。 当图像处理器得出的角度值大于设定的极限值时，图像处理器对控制 器发送信号，控制器可以控制报警并断开起升和变幅电路，整个起重 机不工作。起升和变幅电路在塔机上是十分常用的，故上述技术在电 子电路领域是容易实现的，不需要创造性劳动。
本发明提供的应用在塔式起重机领域的判断吊钩位置的方法，利 用图像采集、图像处理、电子电路等技术，能够精确的测量出吊钩在 起吊瞬间所处的位置，极大的改善塔式起重机领域中存在的斜拉或斜 吊而引起的事故，降低事故发生率。而且，本发明利用现在比较先进 的技术，大大降低了误差；使用十分方便， 一般不受环境等因素的影 响；可以在起吊瞬间精确的获得吊钩的信息，比人工高效，具有十分 好的社会价值，值得推广应用。
图1为本发明实施例距离测量原理图； 图2为本发明实施例的电气原理图； 图3为本发明实施例的结构原理图。 其中，l.小车，2.摄像头，3.标志杆，4.标识物。
具体实施方式
下面将对本发明的实施方式进行详细说明。
一种判断吊钩位置的方法，应用在塔式起重机上，具体为在塔 式起重机的小车1正下方设置一摄像头2，摄像头3正下方设置一标志杆 3,标志杆3的质心为0',摄像头2距离o'长度为M'，吊钩上固定一颜 色和紋理特征明显的标识物4，易于被摄像头采集、分辨。
结合图2、图3,图2中视频采集模块201等同于图3中的摄像头2。 摄像头2连接有图像处理器203,图像处理器203用于对摄像头2釆 集的信息进行处理并计算出需要的值。
设置有高度传感器202测量实际高度，采用普通高度传感器即可。
应用时，如图1所示，摄像头采集标志杆和标识物的信息，利 用图像处理算法分割出吊重的质心s'(即标识物表示的质心s')， 从而得出o'和S'之间的距离r，进而可以得到标识物实际质心与起吊点 在地面的垂直投影的实际距离L;高度传感器测得当前起升高度为M, 并传送给图像处理器。
所述得到标识物实际质心与起吊点在地面的垂直投影的实际距离 L的方法为
假设标志杆实际长度为R,标志杆在摄像头采集的图像中的实际长 度为SL,摄像头的焦距为/;
则/ = M.M7i ,即标志杆单位图像长度对应的实际长度为
标志物质心到摄像头在地面的垂直投影中心单位图像长度对应的 实际长度为r' =7kf .i '/M';
标识物实际质心与起吊点在地面的垂直才殳影的实际距离 z-ir'.z;, ^为〈奮正系凄t, (KiKl。
L即为需要的值，根据此值，判断出吊钩的位置，便于后续操作。
权利要求
1. 一种判断吊钩位置的方法，其特征在于在塔式起重机的小车底部固定有一摄像头和标志杆，而在吊钩上设置一标识物，摄像头连接有图像处理器，摄像头采集标识物信息，图像处理器用于对摄像头采集的标识物的信息进行处理并计算出标识物具体位置，得到吊钩的位置。
2. 根据权利要求1所述的判断吊钩位置的方法，其特征在于计 算标识物具体位置是通过如下步骤实现的在摄像头正下方固定一长 度一定的标志杆，标志杆的质心为O'，摄像头距离O'长度为M',摄像 头采集标志杆和标识物信息，在图像处理器中利用图像处理算法分 割出标识物在图像中的质心S',从而得出0'和S'之间的距离丄'，进而得 到标识物实际质心与起吊点在地面的垂直投影的实际距离L， L即为吊 钩的位置。
3. 根据权利要求2所述的判断吊钩位置的方法，其特征在于所 述得到标识物质心与起吊点在地面的垂直^:影的实际距离L的方法 为假设标志杆实际长度为R，标志杆在摄像头采集的图像中的实际长 度为SL，摄像头的焦距为/;则,-5X.M'/i ，即标志杆单位图像长度对应的实际长度为标志物质心到摄像头在地面的垂直投影中心单位图像长度对应的 实际长度为r', 标识物实际质心与起吊点在地面的垂直投影的实际距离 z = A.r',i:', A为》务正系凄t, 0<&<1。
4. 根据权利要求3所述的防偏拉的方法，其特征在于摄像头和 标志杆与小车固定连接。
全文摘要
本发明涉及一种判断吊钩位置的方法，具体是应用机器视觉技术来判断塔式起重机上吊钩位置的方法。该方法是在塔式起重机的小车底部固定有一摄像头和标志杆，而在吊钩上设置一标识物，摄像头连接有图像处理器，摄像头采集标识物信息，图像处理器用于对摄像头采集的标识物的信息进行处理并计算出标识物具体位置，得到吊钩的位置。本发明提供的应用在塔式起重机领域的判断吊钩位置的方法，利用图像采集、图像处理、电子电路等技术，能够精确的测量出吊钩在起吊瞬间所处的位置，极大的改善塔式起重机领域中存在的斜拉或斜吊而引起的事故，降低事故发生率。
文档编号B66C23/88GK101428741SQ20081023855
公开日2009年5月13日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者何淑娟, 崔志先, 王积永 申请人:何淑娟;王积永;崔志先;山东富友有限公司