一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法技术

本发明专利技术公开了一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法，首先通过对采集的塔吊图像进行识别，获取塔吊吊钩图像信息，然后对塔吊吊钩图像信息进行分析运算，获取塔吊吊钩垂直度偏移量以及偏离方向，最后根据所得塔吊吊钩的垂直度偏移量判断塔吊是否处于安全阈值；本发明专利技术采用信息化手段可以监控、测量到塔吊的吊钩在准备起吊时的偏移量，以此来判断当前塔吊的吊钩的垂直度偏移量是否处于安全阈值，是否可以起吊，并给出调整建议，方便操作员及时调整，有利于防止塔吊斜拉斜吊，减少安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法
本专利技术属于塔式起重机设备
，尤其涉及一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法。
技术介绍
塔式起重机吊钩在准备起吊过程中，如果出现塔吊吊钩的垂直度偏移量较大则容易出现斜拉斜吊的情况，有一定的安全隐患。目前施工过程中，常用的方法是通过人工判断，需要多次尝试和测量才能将吊钩回正。一方面人工判断效率较低，增加了时间成本和人力成本，影响施工生产的进度；另一方面人工判断存在误差，无法精确让塔吊吊钩回正。所以急需一种能够根据塔吊吊钩的位置对塔吊吊钩准备起吊时的垂直度偏移量进行测量的测量系统，使得塔式起重机操作员可以根据塔吊吊钩偏移量对吊钩进行调整，增加调整精度和减少调整时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述存在的不足，本专利技术提供一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法，包括如下步骤：(1)对图像采集设备进行标定，获取图像采集设备的内参M1和外参M2；(2)图像采集设备采集塔吊图像I1；(3)对塔吊图像I1进行目标识别；获取塔吊吊钩的图像坐标。(4)对塔吊吊钩的图像坐标进行换算，获取塔吊吊钩的世界坐标；(5)将图像采集设备的世界坐标与塔吊吊钩的世界坐标进行运算，求得塔吊吊钩的垂直度偏移量Δd；(6)塔吊吊钩图像坐标与图像中心坐标比较，得出塔吊吊钩偏移方向。进一步，步骤1中，通过标定板获取所述图像采集设备的内参M1；通过Opencv中cv2.solvePnP()函数计算获取所述图像采集设备的外参M2。进一步，步骤1中，所述图像采集设备的内参M1具体表达式为(fx,fy,u0,v0),其中(u0,v0)为图像的中心像素坐标，fx＝f/dx，fy＝f/dy，f为相机焦距，dx为每一个像素在X轴方向上的物理尺寸，dy为每一个像素在Y轴方向上的物理尺寸；所述图像采集设备的外参M2具体表达为(R,T),其中R为旋转矩阵，t为平移矩阵。进一步，步骤2中，所述的图像采集设备水平设置于一点，采集塔吊图像I1，并将采集的塔吊图像I1进行上传缓存。进一步，步骤3中，通过在TensorFlow上搭建YOLOv3算法对塔吊图像I1识别得出塔吊的吊钩的图像坐标(ut,vt)。进一步，步骤4中，所述换算具体为将所述塔吊吊钩的图像坐标(ut,vt)，图像采集设备和吊钩之间的高度信息分别代入图像坐标和世界坐标之间的转换公式进行换算，得到塔吊吊钩的世界坐标。进一步，步骤4中，所述的图像坐标和世界坐标之间的转换公式表达如下：其中，s为物体到成像平面的距离，即塔吊吊钩到图像采集设备的距离；(u,v)为塔吊吊钩的图像坐标；(fx,fy,u0,v0)为图像采集设备内参M1；(R,T)为图像采集设备外参M2；(Xw,Yw,Zw)为世界坐标系下塔吊吊钩坐标。进一步，步骤4中，所述塔吊吊钩的世界坐标为(Xt,Yt,Zt)，具体式子表达如下：其中，s为物体到成像平面的距离，即塔吊吊钩到图像采集设备的距离；(ut,vt)为塔吊吊钩的图像坐标；(fx,fy,u0,v0)为图像采集设备内参M1；(R,T)为图像采集设备外参M2；(Xt,Yt,Zt)为塔吊吊钩的世界坐标。进一步，步骤5中，所述的塔吊吊钩垂直度偏移量Δd具体由如下式子求出：其中，D为图像采集设备安装时到塔吊吊钩的水平距离；(Xt,Yt)为塔吊吊钩的世界坐标，(Xc,Yc)为图像采集设备的世界坐标。进一步，步骤6中，所述塔吊吊钩偏离方向通过塔吊吊钩的图像坐标(ut,vt)与图像中心坐标(uc,vc)的相对位置得出。本专利技术的优点在于：采用信息化方式，可以监测、计算塔式起重机的吊钩在准备起吊时的垂直度偏移量，以此来判断当前吊钩是否可以起吊，并给出调整建议，方便操作员及时调整，有利于防止斜拉斜吊，减少安全隐患。附图说明图1是本专利技术一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法的硬件结构示意图；图2是本专利技术一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法的系统结构示意图；图3是本专利技术一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法的工作流程图。具体实施方式一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法，包括如下步骤：(1)对图像采集设备进行标定，通过标定板获取图像采集设备的内参M1为{fx,fy,u0,v0}；通过Opencv中cv2.solvePnP()函数计算得到图像采集设备的外参M2为(R,T)；(2)通过相机等图像采集设备水平采集塔吊图像I1，并将采集的塔吊图像I1上传至录像机缓存；(3)通过在TensorFlow上搭建YOLOv3算法对塔吊图像I1识别得出塔吊的吊钩的图像坐标(ut,vt)；(4)根据图像采集设备的内参{fx,fy,u0,v0}和外参(R,T)，塔吊吊钩的图像坐标(ut,vt)，塔吊吊钩到图像采集设备的距离s，以及图像坐标和世界坐标之间的转换公式计算得出塔吊吊钩的世界坐标(Xt,Yt,Zt)；具体表达公式如下：(5)根据图像采集设备的世界坐标(Xc,Yc)以及塔吊吊钩的世界坐标(Xt,Yt)，图像采集设备安装时与塔吊吊钩的固定距离D，得出塔吊吊钩的垂直度偏移量Δd；具体表达式子如下：(6)通过塔吊吊钩图像坐标(ut,vt)与图像中心坐标(uc,vc)的相对位置，得出塔吊吊钩的垂直度偏移方向。本专利技术具体应用途径很多，以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)对图像采集设备进行标定，获取图像采集设备的内参M

【技术特征摘要】
1.一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对图像采集设备进行标定，获取图像采集设备的内参M1和外参M2；
(2)通过标定好的图像采集设备采集塔吊图像I1；
(3)对塔吊图像I1进行目标识别；获取塔吊吊钩的图像坐标。
(4)对塔吊吊钩图像坐标进行换算，获取塔吊吊钩的世界坐标；
(5)将图像采集设备的世界坐标与塔吊吊钩的世界坐标进行运算，求得塔吊吊钩的偏移量Δd；
(6)塔吊吊钩图像坐标与图像中心坐标做比较，得出塔吊吊钩偏移方向。


2.根据权利要求1所述一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法，其特征在于，步骤1中，通过标定板获取所述图像采集设备的内参M1；通过Opencv中cv2.solvePnP()函数计算获取所述图像采集设备的外参M2。


3.根据权利要求2所述一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法，其特征在于，步骤1中，
所述图像采集设备的内参M1具体表达为(fx,fy,u0,v0),其中(u0,v0)为图像的中心像素坐标，fx＝f/dx，fy＝f/dy，f为相机焦距，dx为每一个像素在X轴方向上的物理尺寸，dy为每一个像素在Y轴方向上的物理尺寸；
所述图像采集设备的外参M2具体表达为(R,T),其中R为旋转矩阵，t为平移矩阵。


4.根据权利要求1所述一种塔吊吊钩垂直度偏移量测量方法，其特征在于，步骤2中，所述的图像采集设备水平设置于一点，采集塔吊图像I1，并将采集的塔吊图像I1进行上传缓存。


5.根据权利要求1所述一种塔吊偏移量测量方法，其特征在于，步骤3中，通过在TensorFlow上搭建YOLOv3算法对塔吊图像I1识别得出塔吊吊钩的图像坐标(ut,vt)。


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【专利技术属性】
技术研发人员：李长国，黄宇，覃春成，刘阳国，陈策，姜小戈，申超胜，左仁锋，覃怡斐，李镇弘，周永飞，
申请(专利权)人：广西建工集团智慧制造有限公司，广西建工智慧制造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45