一种吊具视觉防摇系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种吊具视觉防摇系统和方法，所述系统包括：摄像机、视觉防摇模块、可编程控制器、伺服电机、吊具和电气控制模块；所述可编程控制器用于获取所述吊具的位置信息；及根据所述视觉防摇模块的防摇指令控制所述伺服电机对所述吊具进行吊具状态调整；所述摄像机固定设置于所述吊具的正上方，其镜头垂直向下设置，所述镜头的中心对准所述吊具的中心；用于采集包含有被吊物的图像信息；所述视觉防摇模块用于从所述摄像机采集的图像中获取所述被吊物的摆动偏差，并根据所述摆动偏差生成防摇指令。本系统适用于桥式起重机及相似的起重设备，起吊集装箱等具有刚性结构的被吊物，能够简化吊具防摇的处理过程，提高吊具防摇的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种吊具视觉防摇系统和方法
本专利技术涉及桥式起重机的吊具防摇领域，尤其涉及一种吊具视觉防摇系统和方法。
技术介绍
目前我国港口的集装箱吞吐量持续增长，这必然促使码头运营商不断提高码头各个部门和环节的工作效率，而码头起重设备的吊装速度是码头运行效率最大的影响因素。起重机在吊装过程中，吊具及被吊物容易受到外界因素的影响，特别是港口起重机，靠近海边或江边风速大，使吊具前后、左右的来回摇摆，影响吊装效率，严重的摇摆甚至会造成安全隐患，造成经济损失。如何让起重设备高效、安全的运行是码头的核心工作。吊具运行时的摇摆和吊具防摇技术是影响起重设备高效、安全运行的重要因素。传统的吊具防摇技术主要有机械式防摇技术和电子式防摇技术。机械式防摇技术由于装置非常复杂，可靠性又不高，因此维修保养的工作量较大，而且防摇效果并不是十分理想；而电子式防摇技术由于数学模型具有非线性特性和不确定性而导致电子防摇技术效果也不是很好。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种吊具视觉防摇系统和方法，适用于桥式起重机及相似的起重设备，能够简化吊具防摇的处理过程，提高吊具防摇的可靠性。为实现上述目的，本专利技术提供了一种吊具视觉防摇系统，包括：摄像机、视觉防摇模块、可编程控制器、伺服电机、吊具和电气控制模块；所述可编程控制器用于获取所述吊具的位置信息；及根据所述视觉防摇模块的防摇指令控制所述伺服电机对所述吊具进行吊具状态调整；所述摄像机固定设置于所述吊具的正上方，其镜头垂直向下设置，且所述镜头的中心对准所述吊具的中心；用于采集包含有被吊物的图像信息；所述吊具用于挂载被吊物；所述视觉防摇模块用于从所述摄像机采集的图像中获取所述被吊物的摆动偏差，并根据所述摆动偏差生成防摇指令；所述电气控制模块用于控制所述吊具视觉防摇系统的启动和中止。技术效果：通过设置在被吊物正上方的摄像机可有效监测被吊物的当前位置，从而通过图像处理可获得吊具或被吊物的摆动偏差，并根据摆动偏差进行防摇操作。进一步的，所述吊具视觉防摇系统应用于桥式起重机，所述摄像机固定设置于所述桥式起重机的起重小车的下方，所述起重小车用于悬挂所述吊具，执行起吊动作。技术效果：桥式起重机为一优选应用场景，在桥式起重机中，所述摄像机可以被有效固定，使其镜头保持垂直向下设置，对吊具及被吊物进行拍摄。进一步的，所述被吊物为集装箱。技术效果：集装箱具有规则的几何形状，易于识别，且在吊装时需要进行防摇处理，以便于其准确堆叠。进一步的，所述摄像机为枪式摄像机，且其光学变焦倍数不小于30倍。技术效果：采用满足该变焦倍数条件的枪式摄像机，可以在整个集装箱的吊装过程中，通过焦距(视角)调节，使吊装的集装箱在摄像机中的成像尺寸保持一致。本专利技术还公开了一种吊具视觉防摇方法，应用于如上任一技术方案所述的吊具视觉防摇系统，包括以下步骤：步骤S1：在起吊过程中，视觉防摇模块从可编程控制器读取吊具位置信息；步骤S2：所述视觉防摇模块根据所述吊具位置信息，向所述摄像机发出焦距调节指令，调节所述摄像机的视角，使所述被吊物在所述摄像机中的成像尺寸保持一致；步骤S3：所述视觉防摇模块接收来自所述摄像机的图像，采用图像识别算法对所述图像中的被吊物进行识别，获取所述被吊物的几何形状和当前位置信息；步骤S4：所述视觉防摇模块将所述被吊物的当前位置信息和在起吊时的初始位置信息进行比对，计算所述吊具的摆动偏差；步骤S5：所述视觉防摇模块根据所述吊具的摆动偏差，决策吊具是否需要进行防摇操作；步骤S6：当需要进行防摇操作时，所述视觉防摇模块生成防摇指令发送给可编程控制器，由所述可编程控制器控制伺服电机进行吊具状态调整。技术效果：摄像机通过自动变焦，调节其视角，使所述被吊物在所述摄像机中的成像尺寸保持一致，从而在整个起吊过程中获得清晰的被吊物图像，便于图像识别，同时便于被吊物的当前位置信息获取和比对，从而得到精确的吊具摆动偏差以便于实施有效的防摇处理。进一步的，所述步骤S2具体包括：读取当前吊具高度，比较当前吊具高度和当前摄像机焦距的对应关系，当当前吊具高度和当前焦距对应的吊具高度的差值大于设定阈值时，调节所述摄像机的焦距，使之与当前吊具高度相适应。进一步的，所述步骤S2具体包括：建立吊具高度和摄像机焦距的对照表，每个摄像机焦距对应一个吊具高度区间，读取当前吊具高度，比较当前吊具高度和当前摄像机焦距的对应关系，当当前吊具高度不在当前焦距对应的吊具高度区间时，调节所述摄像机的焦距，使之与当前吊具高度相适应。进一步的，所述步骤S3中的图像识别算法采用YOLOV系列快速图像识别算法。技术效果：实现快速图像识别处理，从而能获得实时的摆动偏差数据，提高防摇操作的反应速度。进一步的，所述步骤S4中，将所述被吊物的当前位置信息和在起吊时的初始位置信息进行比对前，还需要进行缩放调整，根据所述被吊物的当前尺寸和初始尺寸比值得到缩放比例，并根据所述缩放比例对被吊物的当前位置信息进行调整，得到当前尺寸和初始尺寸一致下的被吊物的当前位置信息。技术效果：使吊具摆动偏差的计算更为精确。进一步的，所述步骤S4中的吊具的摆动偏差，是通过获取连续的当前位置信息，进行多次比对获取的摆动偏差的均值。本专利技术实现了如下技术效果：适用于桥式起重机及相似的起重设备，起吊集装箱等具有刚性结构的被吊物，能够简化吊具防摇的处理过程，提高吊具防摇的可靠性。附图说明图1是本专利技术的吊具视觉防摇系统的系统框图。图2是本专利技术的吊具视觉防摇系统的工作流程图；图3是本专利技术提供的集装箱在摄像机中的位置图；图4是本专利技术提供的摄像机在不同吊具高度自动调整视觉使被检测物在图像中的大小保持一致的示意图；图5是本专利技术提供的集装箱长度计算示意图；图6是本专利技术提供的集装箱摇摆状态下机器视觉计算偏差过程的示意图。具体实施方式为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图。这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。实施例1如图1所示，本专利技术公开了一种吊具视觉防摇系统的实施例，由图形采集设备、视觉防摇模块、PLC模块(可编程控制器)、伺服电机、吊具和ECS模块(电气控制系统)等组成。在本实施例中，该吊具视觉防摇系统应用于桥式起重机的吊具防摇。在本实施例中，图像采集设备设置于该桥式起重机的起重小车底部的横梁上，图像采集设备的镜头垂直向下设置，且镜头对准吊具中心(吊具悬挂在起重小车底部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吊具视觉防摇系统，其特征在于，包括：摄像机、视觉防摇模块、可编程控制器、伺服电机、吊具、电气控制模块；/n所述可编程控制器用于获取所述吊具的位置信息；及根据所述视觉防摇模块的防摇指令控制所述伺服电机对所述吊具进行吊具状态调整；/n所述摄像机固定设置于所述吊具的正上方，其镜头垂直向下设置，且所述镜头的中心对准所述吊具的中心；用于采集包含有被吊物的图像信息；/n所述吊具用于挂载被吊物；/n所述视觉防摇模块用于从所述摄像机采集的图像中获取所述被吊物的摆动偏差，并根据所述摆动偏差生成防摇指令；/n所述电气控制模块用于控制所述吊具视觉防摇系统的启动和中止。/n

【技术特征摘要】
1.一种吊具视觉防摇系统，其特征在于，包括：摄像机、视觉防摇模块、可编程控制器、伺服电机、吊具、电气控制模块；
所述可编程控制器用于获取所述吊具的位置信息；及根据所述视觉防摇模块的防摇指令控制所述伺服电机对所述吊具进行吊具状态调整；
所述摄像机固定设置于所述吊具的正上方，其镜头垂直向下设置，且所述镜头的中心对准所述吊具的中心；用于采集包含有被吊物的图像信息；
所述吊具用于挂载被吊物；
所述视觉防摇模块用于从所述摄像机采集的图像中获取所述被吊物的摆动偏差，并根据所述摆动偏差生成防摇指令；
所述电气控制模块用于控制所述吊具视觉防摇系统的启动和中止。


2.如权利要求1所述的吊具视觉防摇系统，其特征在于，所述吊具视觉防摇系统应用于桥式起重机，所述摄像机固定设置于所述桥式起重机的起重小车的下方，所述起重小车用于悬挂所述吊具，执行起吊动作。


3.如权利要求1所述的吊具视觉防摇系统，其特征在于，所述被吊物为集装箱。


4.如权利要求1所述的吊具视觉防摇系统，其特征在于，所述摄像机为枪式摄像机，且其光学变焦倍数不小于30倍。


5.一种吊具视觉防摇方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的吊具视觉防摇系统，包括以下步骤：
步骤S1：在起吊过程中，视觉防摇模块从可编程控制器读取吊具位置信息；
步骤S2：所述视觉防摇模块根据所述吊具位置信息，向摄像机发出焦距调节指令，调节所述摄像机的视角，使被吊物在所述摄像机中的成像尺寸保持一致；
步骤S3：所述视觉防摇模块接收来自所述摄像机的图像，采用图像识别算法对所述图像中的被吊物进行识别，获取所述被吊物的几何形状和当前位置信息；
步骤S4：所述视觉防摇模...

【专利技术属性】
技术研发人员：田设金，吴南海，
申请(专利权)人：博大视野厦门科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35