一种混凝土泵车臂架防碰撞系统技术方案

本实用新型专利技术提供的混凝土泵车臂架防碰撞系统，包括无线超宽带定位单元，双目立体摄像单元、控制器和报警器；无线超宽带定位单元用于利用无线超宽带定位技术实时定位臂架的各关节点；双目立体摄像单元用于实时获取含有障碍物的图像；控制器连接无线超宽带定位单元和双目立体摄像单元，用于建立空间三维坐标、处理信息和发出指令；报警器连接控制器，用于发出报警指令。与现有技术相比，本实用新型专利技术提供的混凝土泵车臂架防碰撞系统，适用于现代混凝土泵车自动浇筑或其他工程机械的智能化控制应用中，减轻了现场工作人员的工作强度，并提高了监测的及时性和精确性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及防碰撞系统，具体而言是一种应用于混凝土泵车臂架的防碰撞系统。
技术介绍
泵车作为一种混凝土输送及浇筑的专用车型，其应用越来越广。为了满足高层楼房的建设需求，混凝土泵车的臂架长度及臂节个数的逐渐增多，长度从以前的十几米发展到现在的101米，臂节个数从以前的2-3节发展到现在的4-7节，浇筑过程中，使得操作员与信号员之间通过语音等方式传递的操作信息存在误差及延时，易产生误操作引发碰撞事故。采用红外或激光感应来进行碰撞控制是一种常见的技术手段，一般包括一红外或激光感应检测单元以及一控制单元，当红外或激光感应检测到的数据小于预先设定的安全值时，即通知控制单元发出警报或者自动控停机器运动。这类装置一定程度上替代了人工监控，并克服了人工监控工作强度大、精确性低、反应滞后等问题，但是仍存在几点不足：(1)当泵车臂架发生柔性弯曲和振动时，测量的误差较大；(2)应用到对臂架这类长度过长、体积过大的物体进行全方位的防碰撞控制时，成本高且运算复杂；(3)容易受到日光或者其他相近波长光源的干扰。也会受到烟雾、灰尘、雨滴等的干扰。因而，如何克服上述技术问题实现混凝土泵车臂架精准高效地防碰撞控制是一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本技术的目的是提供一种精准高效地混凝土泵车臂架防碰撞，具体技术方案如下：一种混凝土泵车臂架防碰撞系统，包括无线超宽带定位单元，双目立体摄像单元、控制器和报警器；无线超宽带定位单元用于利用无线超宽带定位技术实时定位臂架的各关节点；双目立体摄像单元用于实时获取含有障碍物的图像；控制器连接无线超宽带定位单元和双目立体摄像单元，用于建立空间三维坐标、处理信息和发出指令；报警器连接控制器，用于发出报警指令。较佳地，空间三维坐标以臂架底座为原点。优选地，无线超宽带定位单元包括安装于臂架的各关节点以及臂架底座的定位传感器，定位传感器用于将定位信息传输至控制器，由控制器计算各关节点之间以及各关节点与底座之间的距离，从而得出臂架各个关节点的空间坐标值。优选地，双目立体摄像单元为并列的摄像头或双目立体摄像头。更优选地，所述并列的摄像头或双目立体摄像头安装于臂架的末端。此时便于计算障碍物与双目立体摄像单元之间的距离。优选地，控制器包括图像处理单元、计算单元和建模单元；所述图像处理单元对双目立体摄像单元获取的障碍物图像信息进行图像去噪处理、视频稳像处理、图像增强处理；计算单元用于处理无线超宽带定位单元和双目立体摄像单元获取的图像信息，计算臂架各关节点的空间坐标值、障碍物与双目立体摄像单元之间的距离以及障碍物与臂架之间的距离是否安全；建模单元用于处理计算单元的计算结果并建立臂架的D-H空间坐标矩阵，构建针对障碍物包围盒、针对臂架整体的一级包围盒和针对每一节臂架的二级包围盒。通过控制器建模后，臂架形成了一级包围盒和二级包围盒，障碍物也形成了包围盒，此时计算单元接收到图像处理单元处理后的图像信息后会依次执行计算任务：臂架一级包围盒和障碍物包围盒的距离是否安全，如否，继续计算臂架二级包围盒与障碍物包围盒的距离是否安全，如否，继续计算障碍物和泵车臂架的最小距离是否安全。更优选地，控制器还包括命令单元，用于当障碍物与臂架之间的距离小于安全距离时向报警器发出报警命令。与现有技术相比，本技术提供的混凝土泵车臂架防碰撞系统，适用于现代混凝土泵车自动浇筑或其他工程机械的智能化控制应用中，减轻了现场工作人员的工作强度，并提高了监测的及时性和精确性。附图说明图1为本技术的框架示意图；图2为臂架的几何模型；图3为双目摄像头模型俯视图和立体视图；图4为算法流程图；图5为障碍物包围盒的几何效果图；图6为一级包围盒的几何效果图；图7为二级包围盒的几何效果图；图8为障碍物和泵车子臂架距离计算的几何图。具体实施方式一种混凝土泵车臂架防碰撞系统，如图1所示，包括无线超宽带定位单元，双目立体摄像头、控制器和报警器。无线超宽带定位单元，包括安装于臂架的各关节点以及臂架底座的定位传感器，定位传感器用于将定位信息传输至控制器，由控制器计算各关节点之间以及各关节点与底座之间的距离，从而得出臂架各个关节点的空间坐标值。如图2为臂架的几何模型，臂架底座A0为空间坐标轴的原点，A1～A5的坐标点分别为： P A 1 = ( x 1 t , y 1 t , z 1 t ) T P A 2 = ( x 2 t , y 2 t , z 2 t ) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土泵车臂架防碰撞系统，其特征在于：包括无线超宽带定位单元，双目立体摄像单元、控制器和报警器；无线超宽带定位单元用于利用无线超宽带定位技术实时定位臂架的各关节点；双目立体摄像单元用于实时获取含有障碍物的图像；控制器连接无线超宽带定位单元和双目立体摄像单元，用于建立空间三维坐标、处理信息和发出指令；报警器连接控制器，用于发出报警指令。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土泵车臂架防碰撞系统，其特征在于：包括无线超宽带定位单元，双目立体摄像单元、控制器和报警器；无线超宽带定位单元用于利用无线超宽带定位技术实时定位臂架的各关节点；双目立体摄像单元用于实时获取含有障碍物的图像；控制器连接无线超宽带定位单元和双目立体摄像单元，用于建立空间三维坐标、处理信息和发出指令；报警器连接控制器，用于发出报警指令。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：无线超宽带定位单元包括安装于臂架的各关节点以及臂架底座的定位传感器，定位传感器用于将定位信息传输至控制器，由控制器计算各关节点之间以及各关节点与底座之间的距离，从而得出臂架各个关节点的空间坐标值。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述双目立体摄像单元为并列的摄像头或双目立体摄像头。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛孟刚，郑晓辉，陈茂清，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43