【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种挖掘机防顶起系统及方法，属于挖掘机。
技术介绍
1、挖掘机是一种常见的工程机械，被广泛应用于各种土方作业的场所。挖掘机在挖掘作业的过程中经常出现挖掘机机身被顶起的情况，其主要的原因是：挖掘机在挖掘物料的过程中不清楚物料内部的情况，从而无法判断是否有大块或坚硬物体，当挖掘机铲斗持续下探碰到大块或坚硬的物体时，挖掘机机身被顶起。当发生挖掘机机身被顶起的情况时，一般需要依靠驾驶员的临时应变，及时发现、及时回撤，对驾驶员依赖性很高；随着自动驾驶技术的推进和落地，自动驾驶的挖掘机任然存在被顶起的情况，然而无法通过驾驶员对被顶起的挖掘机进行操作；此外挖掘机被顶起时，如果挖掘机机身重心偏离了安全范围，还可能导致侧翻，驾驶员安全状况得不到保障。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于克服现有技术中的不足，提供一种挖掘机防顶起系统及方法，能够通过双目相机获取挖掘过程的深度信息，并对深度信息中的深度图像，采用分区域处理获取phash的方式，能够精确获取铲料的过程中区域变化情况，并结合挖掘机的实时角度和电流情况，判断出当前挖掘机是否为顶起状态并实时反馈到挖掘机的控制上，提高挖掘机作业时的安全性、可靠性。
2、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、一方面，本专利技术提供了一种挖掘机防顶起方法，其特征在于，包括：
4、通过角度编码器，获取挖掘机大臂、斗杆、铲斗各关节的旋转角度信息；
5、通过所述旋转角度信息，确定双目相机在斗
6、对所述深度信息中的深度图像进行处理，并根据其处理结果判断挖掘机是否为视觉顶起状态；
7、通过控制器实时采集大臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的控制电流，并判断当前挖掘机是否处于工作状态；
8、根据当前视觉顶起状态结果和工作状态结果，并结合挖掘机各关节的旋转角度信息，进行挖掘机是否处于被顶起的状态判断；
9、根据挖掘机是否处于被顶起的状态判断，对挖掘机进行控制操作。
10、可选的，所述各关节的旋转角度信息包括：单位时间δt对应的大臂角度变化量δδa、斗杆角度变化量δδb以及铲斗角度变化量δδd。
11、可选的，所述的通过所述旋转角度信息，确定双目相机在斗杆的位置的方法，包括：
12、根据铲斗旋转角度信息，标定铲斗挖掘角度范围；
13、通过所述铲斗挖掘角度范围，确定双目相机到铲斗齿尖的最大距离；
14、根据所述最大距离、铲斗尺寸以及双目相机的有效测量范围，确定双目相机在斗杆的位置。
15、可选的，对所述深度信息中的深度图像进行处理，包括：
16、利用均值滤波器对所述深度图像进行滤波平滑处理，并设置roi区域，获得roi区域深度图；
17、将所述roi区域深度图转换为灰度图，并对所述灰度图进行缩放；
18、将缩放后的灰度图转换为频域图，并从中提取高频部分区域，生成hash指纹图；
19、通过所述hash指纹图计算hash值。
20、可选的，所述的根据深度图像的处理结果判断挖掘机是否为视觉顶起状态，包括：
21、计算前后两帧所述hash指纹图的hash值，并计算两帧roi区域深度图的汉明距离，获roi区域深度图的相似度；
22、若连续3-5帧roi区域深度图的相似度高时，则挖掘机为视觉顶起状态。
23、可选的，所述的roi区域还根据挖掘过程中物料的变化情况，划分为区域1、区域2和区域3；所述区域1和区域2为铲斗两侧物料分割区，区域3为铲斗主要堆料区。
24、可选的，当判断roi区域深度图的相似度时，所述roi区域中区域3的权重比区域1和区域2的大。
25、可选的，所述判断当前挖掘机是否处于工作状态的方法，包括：
26、判断当前大臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的控制电流是否大于正常挖掘工作启动电流；
27、当大臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的控制电流大于正常挖掘工作启动电流时，当前挖掘机处于工作状态。
28、可选的，所述根据当前视觉顶起状态结果和工作状态结果，并结合挖掘机各关节的旋转角度信息，进行挖掘机是否处于被顶起的状态判断，包括：
29、当挖掘机为视觉顶起状态且为工作状态，同时大臂角度变化量δδa、斗杆角度变化量δδb以及铲斗角度变化量δδd均大于0时，则挖掘机处于被顶起的状态。
30、另一方面，本专利技术提供了一种挖掘机防顶起系统，应用于第一方面所述的挖掘机防顶起方法，其特征在于，包括：
31、数据采集模块，用于采集挖掘机大臂、斗杆、铲斗各关节的旋转角度信息和挖掘区域的深度信息；
32、数据处理模块，用于接收数据采集模块采集的信息，并实时判断处理；
33、所述数据处理模块包括图像处理单元和判断单元；所述图像处理单元，用于所述深度信息中深度图像的处理；所述判断单元，用于挖掘机是否处于被顶起的判断；
34、控制模块，用于接收挖掘机是否处于被顶起的判断命令，并对挖掘机进行控制。
35、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
36、本专利技术提供一种挖掘机防顶起系统及方法，能够通过双目相机获取挖掘过程的深度信息，并对深度信息中的深度图像，采用分区域处理获取phash的方式，能够精确获取铲料的过程中区域变化情况，并结合挖掘机的实时角度和电流情况，判断出当前挖掘机是否为顶起状态并实时反馈到挖掘机的控制上，提高挖掘机作业时的安全性、可靠性且降低挖掘机对驾驶员的依赖性。
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1.一种挖掘机防顶起方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的挖掘机防顶起方法，其特征在于，所述各关节的旋转角度信息包括：单位时间Δt对应的大臂角度变化量Δδa、斗杆角度变化量Δδb以及铲斗角度变化量Δδd。
3.根据权利要求1所述的的挖掘机防顶起方法，其特征在于，所述通过所述旋转角度信息，确定双目相机在斗杆的位置的方法，包括：
4.根据权利要求1所述的的挖掘机防顶起方法，其特征在于，对所述深度信息中的深度图像进行处理，包括：
5.根据权利要求4所述的的挖掘机防顶起方法，其特征在于，所述根据深度图像的处理结果判断挖掘机是否为视觉顶起状态，包括：
6.根据权利要求5所述的的挖掘机防顶起方法，其特征在于，所述ROI区域还根据挖掘过程中物料的变化情况，划分为区域1、区域2和区域3；所述区域1和区域2为铲斗两侧物料分割区，区域3为铲斗主要堆料区。
7.根据权利要求6所述的的挖掘机防顶起方法，其特征在于，当判断ROI区域深度图的相似度时，所述ROI区域中区域3的权重比区域1和区域2的大。
8.根据权
9.根据权利要求2所述的的挖掘机防顶起方法，其特征在于，所述根据当前视觉顶起状态结果和工作状态结果，并结合挖掘机各关节的旋转角度信息，进行挖掘机是否处于被顶起的状态判断，包括：
10.一种挖掘机防顶起系统，应用于权利要求1-9中任一项所述的挖掘机防顶起方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种挖掘机防顶起方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的挖掘机防顶起方法，其特征在于，所述各关节的旋转角度信息包括：单位时间δt对应的大臂角度变化量δδa、斗杆角度变化量δδb以及铲斗角度变化量δδd。
3.根据权利要求1所述的的挖掘机防顶起方法，其特征在于，所述通过所述旋转角度信息，确定双目相机在斗杆的位置的方法，包括：
4.根据权利要求1所述的的挖掘机防顶起方法，其特征在于，对所述深度信息中的深度图像进行处理，包括：
5.根据权利要求4所述的的挖掘机防顶起方法，其特征在于，所述根据深度图像的处理结果判断挖掘机是否为视觉顶起状态，包括：
6.根据权利要求5所述的的挖掘机防顶起方法，其特征在于，所述roi区域还根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑爽，薛力戈，陈学海，朱洪睿，闫跃兴，盛荣，张润泽，
申请(专利权)人：徐州威卡电子控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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