塔机视频监控控制设备、方法、系统及塔的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种塔机视频监控控制设备、方法、系统及塔机，所述设备包括：接收装置，用于接收所述塔机的吊钩的高度及幅度；以及控制装置，用于根据所述塔机的吊钩的高度及幅度，计算所述塔机吊钩与摄像机之间的水平距离与竖直距离；以及以下至少一者：根据所述水平距离与竖直距离，计算摄像机对准所述吊钩时的俯仰角度，并根据该角度调节所述摄像机的转动机构，以使得所述摄像机对准所述吊钩；及根据所述水平距离与竖直距离，计算摄像机与所述吊钩之间的距离，根据该距离与吊物区域观测半径设定值，计算所述摄像机的视场角，并根据该视场角控制所述摄像机进行倍率调整。
【专利说明】塔机视频监控控制设备、方法、系统及塔机
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种塔机视频监控控制设备、方法、系统及塔机。
【背景技术】
[0002]普通塔机安全监控系统虽然能在超限保护上最大限度地实现对塔机操作的保护，但是塔机操作人员在高空作业时由于视力受限不能完全掌控施工现场的情况，从而影响施工进度和安全。
[0003]现有的塔机视频监控系统仅可提供某一现场施工区域的施工图像，然而在塔机运行过程中，吊钩是不断上下运动的，操作人员需要时刻关注吊钩附近的施工图像，以助于其进行操作判断，从而避免发生安全事故。因此，开发一套能够获取吊钩附近的现场施工图像、操作简易的塔机视频安全监控系统在未来的塔机安全应用领域将拥有良好的前景。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种塔机视频监控控制设备、方法、系统及塔机，其可较好地获取吊钩附近的现场施工图像。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种塔机视频监控控制设备，该设备包括:接收装置，用于接收所述塔机的吊钩的高度及幅度；以及控制装置，用于:根据所述塔机的吊钩的高度及幅度，计算所述塔机吊钩与摄像机之间的水平距离与竖直距离；以及执行以下至少一者:根据所述水平距离与竖直距离，计算所述摄像机对准所述吊钩时的俯仰角度，并根据该角度调节所述摄像机的转动机构，以使得所述摄像机对准所述吊钩；及根据所述水平距离与竖直距离，计算所述摄像机与所述吊钩之间的距离，根据该距离与吊物区域观测半径设定值，计算所述摄像机的视场角，并根据该视场角控制所述摄像机进行倍率调整。
[0006]相应地，本发明还提供一种塔机视频监控系统，该系统包括:摄像机；高度传感器，用于检测所述吊钩的高度；幅度传感器，用于检测所述吊钩的幅度；转动机构，用于调节所述摄像机的观测方向；以及上述塔机视频监控控制设备。
[0007]相应地，本发明还提供一种塔机，该塔机包括上述塔机视频监控系统。
[0008]相应地，本发明还提供一种塔机视频监控控制方法，该方法包括:接收所述塔机的吊钩的高度及幅度；根据所述塔机的吊钩的高度及幅度，计算所述塔机吊钩与摄像机之间的水平距离与竖直距离；以及以下至少一者:根据所述水平距离与竖直距离，计算所述摄像机对准所述吊钩时的俯仰角度，并根据该角度调节所述摄像机的转动机构，以使得所述摄像机对准所述吊钩；及根据所述水平距离与竖直距离，计算所述摄像机与所述吊钩之间的距离，根据该距离与吊物区域观测半径设定值，计算所述摄像机的视场角，并根据该视场角控制所述摄像机进行倍率调整。
[0009]通过上述技术方案，可实现以下至少一者，获得良好的施工现场画面:使得摄像机自动对准观察对象(即，吊钩)，自动跟踪吊钩运动，获取吊钩附近施工现场画面；以及自动调节摄像机的焦距，使得摄像机具备较佳的视场角。
[0010]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0012]图1为本发明提供的塔机视频监控系统的结构示意图；
[0013]图2为摄像机的安装位置示意图；
[0014]图3为控制摄像机对准吊钩的原理图；
[0015]图4为控制摄像机的视场角的原理图；以及
[0016]图5为本发明提供的塔机视频监控控制方法流程图。
[0017]附图标记说明
[0018]10摄像机 20显示装置
[0019]30高度传感器 40幅度传感器
[0020]50转动机构 60控制设备
[0021]61接收装置 62控制装置
[0022]I驾驶室2吊臂
[0023]3 吊钩
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0025]图1为本发明提供的塔机视频监控系统的结构示意图，其中实线代表机械连接，虚线代表电连接或信号连接。如图1所示，本发明提供了一种塔机视频监控系统，该系统包括:摄像机10，该摄像机10朝向所述吊钩或吊绳；显示装置20，用于显示所述摄像机10所拍摄的图像；高度传感器30，用于检测所述吊钩的高度；幅度传感器40，用于检测所述吊钩的幅度；转动机构50，用于调节所述摄像机10的观测方向；以及塔机视频监控控制设备60，该设备60包括:接收装置61，用于接收所述塔机的吊钩的高度及幅度；以及控制装置62，用于根据所述塔机的吊钩的高度及幅度，计算所述塔机吊钩与摄像机之间的水平距离与竖直距离；以及执行以下至少一者:根据所述水平距离与竖直距离，计算摄像机10对准所述吊钩时的俯仰角度，并根据该角度调节所述摄像机10的转动机构50，以使得所述摄像机10对准所述吊钩；及根据所述水平距离与竖直距离，计算摄像机10与所述吊钩之间的距离，根据该距离与吊物区域观测半径设定值，计算所述摄像机10的视场角，并根据该视场角控制所述摄像机10进行倍率调整。藉此，可实现以下至少一者，获得良好的施工现场画面:使得摄像机自动对准观察对象(即，吊钩)，自动跟踪吊钩运动，获取吊钩附近施工现场画面；以及自动调节摄像机的焦距，使得摄像机具备较佳的视场角。需要说明的是，上述自动调节摄像机焦距的功能仅适用于所述摄像机为变焦摄像机的情形。对于定焦摄像机而言，可仅实现上述自动跟踪吊钩运动的功能。
[0026]其中，所述高度传感器及幅度传感器可利用塔机上现有的安装于塔机起升机构及变幅机构的传感器来实现，其可通过检测塔机起升卷扬机构的转动角度并根据该角度及卷扬机构的半径来计算吊钩的起升高度(藉此，可结合摄像机所处于的位置，得出吊钩与摄像机之间的竖直距离，例如，在摄像机安装于吊臂之下一预定位置处的情况下，吊钩与摄像机之间的竖直距离可为所检测的起升高度减去摄像机与吊臂之间的竖直距离)及小车的幅度(藉此，可结合摄像机所处于的位置，得出吊钩与摄像机之间的水平距离，例如，在摄像机安装于回转中心一侧的一预定位置处的情况下，吊钩与摄像机之间的水平距离可为所检测的幅度加上或减去摄像机与回转中心之间的水平距离)。
[0027]就具体控制而言，所述接收装置还可接收所述摄像机的当前俯仰角度和/或所述摄像机的当前视场角；及所述控制装置可根据计算得到的俯仰角度与所述当前俯仰角度之间的差值调节所述摄像机的转动机构，以使得所述摄像机对准所述吊钩；和/或可根据计算得到的视场角与所述当前视场角之间的差值控制所述摄像机进行倍率调整。当然，这只是提供一具体控制实施例，本发明并不限于此，控制装置可直接控制摄像机，使其俯仰角度或视场角满足所计算得到的俯仰角度或视场角。
[0028]图2为摄像机的安装位置示意图。如图2所示，摄像机10安装于塔机驾驶室I下方，其中摄像机前方箭头方向为摄像机10的观测方向，转动机构50的转动能够使摄像机10的观测方向从塔机吊臂2臂尖扫描至塔机底部基座，即观测范围可为以摄像机10、塔机吊臂2和塔身构成的扇面。当然摄像机10还可安装在吊臂2臂尖，该安装方式也能得到良好的视角。具体选择安装在塔机驾驶室I下方还是吊臂2臂尖可根据吊臂长度和安装难度而定。如果对成本约束不大，也可以在驾驶室I下方和塔机吊臂2臂尖各安装一摄像机，以增加系统的观测范围。不论采用何种安装方式，控制原理都一样。而且两种安装位置相对于塔机吊臂都是固定位置，信号和电源传输都可以使用有线方式实现。当然，本发明并不限于此，摄像机10可安装于塔机的任何位置(例如，可安装在吊臂除臂尖之外的位置)，只要能够观测到吊钩即可。
[0029]如果所述摄像机10配备有转动机构50，则所述转动机构50安装于塔机驾驶室I下方或塔机吊臂2臂尖，所述摄像机10安装于所述转动机构50上。该转动机构50可具有一个转动自由度，亦可具备多个转动自由度。该转动机构50可由电机驱动或液压装置驱动。对于仅实施上述自动调节摄像机焦距的功能而言，可无需转动机构。
[0030]以下以所述摄像机10安装于塔机驾驶室I下方为例，对本发明的上述自动调节摄像机10对准吊钩3及自动调节摄像机焦距的功能进行详细介绍。
[0031]图3为控制摄像机对准吊钩的原理图。如图3所示，所述摄像机对准所述吊钩时的俯仰角度?根据以下公式计算:
【权利要求】
1.一种塔机视频监控控制设备，其特征在于，该设备包括: 接收装置，用于接收所述塔机的吊钩的高度及幅度；以及控制装置，用于: 根据所述塔机的吊钩的高度及幅度，计算所述塔机吊钩与摄像机之间的水平距离与竖直距离；以及 以下至少一者: 根据所述水平距离与竖直距离，计算所述摄像机对准所述吊钩时的俯仰角度，并根据该角度调节所述摄像机的转动机构，以使得所述摄像机对准所述吊钩；及 根据所述水平距离与竖直距离，计算所述摄像机与所述吊钩之间的距离，根据该距离与吊物区域观测半径设定值，计算所述摄像机的视场角，并根据该视场角控制所述摄像机进行倍率调整。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于， 所述接收装置还用于接收所述摄像机的当前俯仰角度和/或所述摄像机的当前视场角?，及 所述控制装置用于根据计算得到的俯仰角度与所述当前俯仰角度之间的差值调节所述摄像机的转动机构，以 使得所述摄像机对准所述吊钩；和/或用于根据计算得到的视场角与所述当前视场角之间的差值控制所述摄像机进行倍率调整。
3.根据权利要求1或2所述的控制设备，其特征在于，所述摄像机对准所述吊钩时的俯仰角度?根据以下公式计算:
U
Θ = arctgi——)9
Lt 其中，H为所述吊钩与所述摄像机之间的竖直距离，L为所述吊钩与所述摄像机之间的水平距离。
4.根据权利要求1或2所述的控制设备，其特征在于， 所述摄像机与所述吊钩之间的距离S根据以下公式计算:
C? I rj2 - ft
b=yn +L ， 其中，H为所述吊钩与所述摄像机之间的竖直距离，L为所述吊钩与所述摄像机之间的水平距离， 所述摄像机的视场角Φ根据以下公式计算:
R
φ=2χ arcig(-)， 其中，R为吊物区域观测半径设定值。
5.一种塔机视频监控系统，其特征在于，该系统包括: 摄像机； 高度传感器，用于检测所述吊钩的高度； 幅度传感器，用于检测所述吊钩的幅度； 转动机构，用于调节所述摄像机的观测方向；以及 根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的塔机视频监控控制设备。
6.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述转动机构安装于塔机驾驶室下方或塔机吊臂臂尖。
7.一种塔机，其特征在于，该塔机包括根据权利要求5或6所述的塔机视频监控系统。
8.一种塔机视频监控控制方法，其特征在于，该方法包括: 接收所述塔机的吊钩的高度及幅度； 根据所述塔机的吊钩的高度及幅度，计算所述塔机吊钩与摄像机之间的水平距离与竖直距离；以及 以下至少一者: 根据所述水平距离与竖直距离，计算所述摄像机对准所述吊钩时的俯仰角度，并根据该角度调节所述摄像机的转动机构，以使得所述摄像机对准所述吊钩；及 根据所述水平距离与竖直距离，计算所述摄像机与所述吊钩之间的距离，根据该距离与吊物区域观测半径设定值，计算所述摄像机的视场角，并根据该视场角控制所述摄像机进行倍率调整。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于， 该方法还包括:接收所述摄像机的当前俯仰角度或所述摄像机的当前视场角， 所述控制摄像机对准吊钩的步骤包括:根据计算得到的俯仰角度与所述当前俯仰角度之间的差值调节所述摄像机的转动机构，以使得所述摄像机对准所述吊钩， 所述控制摄像机进行倍率调整的步骤包括:根据计算得到的视场角与所述当前视场角之间的差值控制所述摄像机进行倍率调整。
10.根据权利要求8或9所述的控制方法，其特征在于， 所述摄像机对准所述吊钩时的俯仰角度?根据以下公式计算:
11.根据权利要求8或9所述的控制方法，其特征在于， 所述摄像机与所述吊钩之间的距离S根据以下公式计算:
【文档编号】B66C13/46GK104003307SQ201410145825
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】谢利军, 王光荣, 许名熠 申请人:湖南中联重科智能技术有限公司, 中联重科股份有限公司