CN102673462A

CN102673462A - 一种工程机械中远光灯转动的控制方法、装置及系统

Info

Publication number: CN102673462A
Application number: CN2012101438955A
Authority: CN
Inventors: 黎明和; 马钰; 熊忆; 罗建利
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-05-10
Also published as: CN102673462B

Abstract

本发明公开了一种工程机械中远光灯转动的控制方法、装置及系统，用以提高工程机械的自动化控制的程度，减少资源的耗费。该方法包括：获取图像采集装置采集到所述工程机械的作业点的图像样本；对所述图像样本进行图像处理，分别确定所述图像样本中第一侧区域的第一明暗度和第二侧区域的第二明暗度，其中，所述第一侧区域与所述第二侧区域是所述图像样本中对称分布在中轴线两侧且面积相等的两个区域；当所述第一明暗度与所述第二明暗度之间的差值不在设定范围内时，确定控制参数下发给操作装置，使得所述操作装置根据所述控制参数控制远光灯转动。

Description

一种工程机械中远光灯转动的控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及重型机械技术领域，特别涉及一种工程机械中远光灯转动的控制方法、装置及系统。

背景技术

在高空作业车的工作斗上安装有可控制拍摄方向的工业摄像头，用于让转台或地面上的操作人员清楚地了解目标工作点周围的环境状况。然而，在夜间作业时，需要打开安装在工作斗上与工业摄像头处于同一垂直面上的远光灯，并且，该远光灯必须能照射到与摄像头拍摄方向一致的地方，这样，操作人员才能看到目标工作点处清晰的图像。

目前，可通过工作斗上的操作人员手动操作的方式调整远光灯照射方向，使其保持与摄像方向的一致性。或者，在工作斗及高空作业车的臂架的各个方向上安装远光灯，这样，改变摄像方向时，无需调整远光灯的照射方向。

对于其他的工程机械也存在上述问题，例如：安装在混凝土泵送车的进料口的远光灯照射方向也需与安装在混凝土泵送车的进料口的工业摄像头的摄像方向一致，也可通过操作人员手动操作的方式调整远光灯照射方向，或通过安装多个远光灯避免照射方向与摄像方向的不一致。

可见，保持远光灯照射方向与工业摄像头摄像方向的一致性的过程需通过人员操作，过程比较繁琐，也浪费人力资源；或者，需安装多个远光灯，耗费了较多的电力资源。

发明内容

本发明提供一种工程机械中远光灯转动的控制方法、装置及系统，用以提高工程机械的自动化控制的程度，减少资源的耗费。

本发明提供一种工程机械中远光灯转动的控制方法，包括：

获取图像采集装置采集到所述工程机械的作业点的图像样本；

对所述图像样本进行图像处理，分别确定所述图像样本中第一侧区域的第一明暗度和第二侧区域的第二明暗度，其中，所述第一侧区域与所述第二侧区域是所述图像样本中对称分布在中轴线两侧且面积相等的两个区域；

当所述第一明暗度与所述第二明暗度之间的差值不在设定范围内时，确定控制参数下发给操作装置，使得所述操作装置根据所述控制参数控制远光灯转动。

本发明提供一种工程机械中远光灯转动的控制装置，包括：

获取设备，用于获取图像采集装置采集到所述工程机械的作业点的图像样本；

处理设备，用于对所述图像样本进行图像处理，分别确定所述图像样本中第一侧区域的第一明暗度和第二侧区域的第二明暗度，其中，所述第一侧区域与所述第二侧区域是所述图像样本中对称分布在中轴线两侧且面积相等的两个区域；

控制设备，用于当所述第一明暗度与所述第二明暗度之间的差值不在设定范围内时，确定控制参数下发给操作装置，使得所述操作装置根据所述控制参数控制远光灯转动。

本发明提供一种工程机械中远光灯转动的控制系统，包括：

图像采集装置，用于采集所述工程机械的作业点的图像样本；

控制装置，与所述图像采集装置，以及操作装置连接，用于获取所述图像采集装置采集到图像样本，对所述图像样本进行图像处理，分别确定所述图像样本中第一侧区域的第一明暗度和第二侧区域的第二明暗度，其中，所述第一侧区域与所述第二侧区域是所述图像样本中对称分布在中轴线两侧且面积相等的两个区域，并当所述第一明暗度与所述第二明暗度之间的差值不在设定范围内时，确定控制参数下发给操作装置；

操作装置，用于根据所述控制参数控制远光灯转动。

本发明提供一种工程机械，包括：上述的远光灯转动的控制系统。

本发明中，根据图像采集装置采集到的工程机械的作业点的图像样本中对称两个区域的明暗度来确定远光灯的照射方向与图像采集装置的采集方向是否一致，若不一致，则控制远光灯转动，从而实现了远光灯照射方向可智能地、自动地跟随图像采集装置的采集方向而转动，提高了工程机械的自动化控制的程度，减少资源的耗费。

附图说明

图1为本发明实施例中工程机械中远光灯转动的控制流程图；

图2为本发明具体实施例中高空作业车的结构示意图；

图3为本发明具体实施例中工程机械中远光灯转动的控制流程图；

图4为本发明实施例中工程机械中远光灯转动的控制装置的结构图；

图5为本发明实施例中工程机械中工程机械中远光灯转动的控制系统的架构图；

图6为本发明具体实施例中高空作业车中远光灯转动的控制系统的架构图。

具体实施方式

本发明实施例中，根据图像采集装置采集到的工程机械的作业点的图像样本中对称两个区域的明暗度来确定远光灯的照射方向与图像采集装置的采集方向是否一致，若不一致，则控制远光灯转动，使得远光灯的照射方向与图像采集装置的采集方向保持一致，这样，即使在夜晚，依然可采集到清晰图像，方便工程机械的夜间作业。

工程机械中远光灯转动的控制是一个自动化过程，参见图1，具体包括：

步骤101：获取图像采集装置采集到工程机械的作业点的图像样本。

工程机械中的图像采集装置一般用来采集工程机械的作业点的图像，例如：高空作业车的工作斗上的工业摄像头可采集作业点的图像，该工业摄像头的采集频率为24帧/秒。这里，可将图像采集装置采集到的任意一帧图像截取为图像样本，或者，可以每间隔设定帧例如N帧截取一帧图像作为图像样本。

步骤102：对获取的图像样本进行图像处理，分别确定图像样本中第一侧区域的第一明暗度和第二侧区域的第二明暗度。

这里，图像样本可包括两个区域，分别为第一侧区域和第二侧区域，则两个区域是关于中轴线对称且面积相等的两个区域，即为对称分布在中轴线两侧且面积相等的两个区域。

一般，图像采集装置与远光灯安装在同一个垂直面上，该图像采集装置可根据输入的控制指令进行转动，本发明实施例中，中轴线的方向可与图像采集装置的转动方向垂直，例如：图像采集装置水平左右转动，则中轴线的方向为垂直方向，第一侧区域和第二侧区域分别为左侧区域和右侧区域；若图像采集装垂直置上下转动，则中轴线的方向为水平方向，第一侧区域和第二侧区域分别为上侧区域和下侧区域。

对采集到的图像样本进行图像处理，通过灰度或色度的变化在数字图像中的准确体现，获得第一侧区域的第一明暗度和第二侧区域的第二明暗度，具体包括：

对图像样本进行灰度化处理；将第一侧区域中的像素点灰度值的均值，确定为图像样本中第一侧区域的第一明暗度，以及将第二侧区域中的像素点灰度值的均值，确定为图像样本中第二侧区域的第二明暗度。

步骤103：判断第一明暗度与第二明暗度之间的差值是否在设定范围内，若不在，执行步骤104，若在，则流程结束。

这里，设定范围可为一个较小的范围，例如：（-1，+1），当第一明暗度与第二明暗度之间的差值在该设定范围内时，可确定远光灯的照射方向与图像采集装置的采集方向是一致的，不需要进行调整，因此，则流程结束。而当第一明暗度与第二明暗度之间的差值不在该设定范围内时，可确定远光灯的照射方向与图像采集装置的采集方向是不一致的，需要进行调整，执行步骤104。

步骤104：根据第一明暗度与第二明暗度之间的差值，确定控制参数下发给操作装置，使得操作装置根据控制参数控制远光灯转动，并返回步骤101。

具体可通过比例-积分-微分PID控制、或比例-微分PD控制、或模糊控制，来确定下发给操作装置的控制参数。例如：当差值为正值时，可下发第一参数，该第一参数的大小与差值相对应，并且，第一参数的方向与第二侧区域相对应。而当差值为负值时，可下发第二参数，该第二参数的大小与差值相对应，并且，第二参数的方向与第一侧区域相对应。

本发明实施例中，一般用电机驱动远光灯的转动，其控制参数一般为电流，设为Ix,改变电流的正负可改变电机的转动方向，改变电流的大小可改变电机转速。并且，Ix正比与第一明暗度与第二明暗度之间的差值，如下式所示：

I_X＝K*差值

其中，K为比例系数(K＞0)，具体数值可在调试中确定。这样，I_X为正时电机正转，且带动远光灯向第二侧区域转动；相反，当I_X为负时，电机反转，且带动远光灯向第一侧区域转动；且不管向哪个方向转动，其转动速度、转动角度与左右明暗度之差成正比。

给控制装置下发完控制参数后，还需返回步骤101，这样，进行下一个控制流程，直至远光灯的照射方向与图像采集装置的采集方向一致。

根据上述过程，可以实现工程机械中远光灯的自动转动，保持了远光灯的照射方向与图像采集装置的采集方向的一致性。这样，不仅提高了工程机械的自动化控制的程度，减少资源的耗费，而且可采集到夜间作业点的清晰图像，方便工程机械的夜间作业。

本发明实施例中，远光灯是随着图像采集装置而动的，一般图像采集装置没动，则远光灯也不需要转动，而图像采集装置转动了，则远光灯也需要转动，因此，在获取图像采集装置采集到工程机械的作业点的图像样本之前，还可接收到启动图像采集装置转动的指令，并根据该指令控制图像采集装置进行转动。

下面结合说明书附图进一步描述工程机械中变幅测量装置的校准过程。

本实施例中，工程机械为高空作业车，如图2所示，高空作业车的工作斗上安装了工业摄像头以及远光灯。由于高空作业车的臂架可以上下伸缩，该高空作业车的作业面比较大。工作斗上的工业摄像头与远光灯处于同一垂直面上，该工业摄像头一般水平左右转动，因此，这里，第一侧区域和第二侧区域分别为左侧区域和右侧区域。而远光灯可由电机进行驱动，即本实施例中操作装置为电机。

高空作业车中远光灯转动的控制过程，如图3所示，包括：

步骤301：接收到启动工业摄像头转动的指令。

本发明实施例中，可从输入输出装置接收到启动工业摄像头转动的指令。例如：通过扳动旋钮开关，启动工业摄像头转动，即接收到启动工业摄像头转动的指令。

步骤302：根据接收到的指令，控制工业摄像头进行转动。

可通过输出电流的大小以及方向，对工业摄像头转动的角度和方向进行控制。

步骤303：获取工业摄像头采集到的作业点的图像样本。

高空作业车的作业面比较大，作业面上与工业摄像头位置对应的地方为作业点，工业摄像头采集作业点的图像后，可从中截取一帧图像为图像样本。

步骤304：对图像样本进行图像处理，获取左侧区域的左侧明暗度L_左，以及右侧明暗度L_右。

将图像样本进行灰度化处理，将左侧区域中像素点灰度值的均值，确定为左侧明暗度L_左，将右侧区域中像素点灰度值的均值，确定为右侧明暗度L_右。

步骤305：判断左侧明暗度L_左与右侧明暗度L_右之间的差值E的绝对值是否大于设定值X，若是，执行步骤306，否则，流程结束。

差值E=L_左-L_右，这样，判断|E|>X是否成立，若|E|>X，则表明远光灯的照射方向与工业摄像头的方向不一致，需要进行调整，执行步骤306。否则，表明远光灯的照射方向与工业摄像头的方向一致，不需要进行调整，流程结束。

步骤306：根据差值E，确定控制参数下发给远光灯的电机，使得电机根据控制参数带动远光灯转动。返回步骤303。

具体可通过比例-积分-微分PID控制、或比例-微分PD控制、或模糊控制，来确定与差值E对应的控制参数并下发给远光灯的电机。例如：差值E为正值时，下发第一参数给远光灯的电机，使得电机驱动远光灯朝右侧区域转动，其转动的角度与差值E的大小相对应。差值E为负值时，下发第二参数给远光灯的电机，使得电机驱动远光灯朝左侧区域转动，其转动的角度与差值E的大小相对应。

当然，控制参数下发完了后，还需返回步骤303，直至远光灯的照射方向与工业摄像头的方向一致。

这样，实现了高空作业车中远光灯的自动转动，提高了高空作业车的自动化程度。并且，不需要在高空作业车中的工作斗以及臂架的各个方向上安装远光灯，就可实现远光灯的照射方向与工业摄像头的方向一致，减少了对资源的浪费。

根据上述工程机械中远光灯转动的控制过程，可构建本发明实施例中的工程机械中远光灯转动的控制装置，如图4所示，包括：获取设备410、处理设备420、以及控制设备430。其中，

获取设备410，用于获取图像采集装置采集到工程机械的作业点的图像样本。

处理设备420，用于对图像样本进行图像处理，分别确定图像样本中第一侧区域的第一明暗度和第二侧区域的第二明暗度，其中，第一侧区域与第二侧区域是图像样本中对称分布在中轴线两侧且面积相等的两个区域。

控制设备430，用于当第一明暗度与第二明暗度之间的差值不在设定范围内时，确定控制参数下发给操作装置，使得操作装置根据控制参数控制远光灯转动。

其中，处理设备420，具体用于对图像样本进行灰度化处理，将第一侧区域中的像素点灰度值的均值，确定为图像样本中第一侧区域的第一明暗度，以及将第二侧区域中的像素点灰度值的均值，确定为图像样本中第二侧区域的第二明暗度。

控制设备430，具体用于根据差值，采用比例-积分-微分PID控制、或比例-微分PD控制、或模糊控制，确定发送给控制远光灯转动的电机的电流参数的大小和方向。

该控制装置还包括：

启动转动设备，用于接收到启动图像采集装置转动的指令，并根据指令控制图像采集装置进行转动。

通过上述工程机械中远光灯转动的控制过程，其构建的工程机械中远光灯转动的控制系统如图5所示，包括：图像采集装置100、控制装置200和操作装置300。其中，

图像采集装置100，用于采集工程机械的作业点的图像样本。

控制装置200，与图像采集装置100，以及操作装置300连接，用于获取图像采集装置采集到图像样本，对图像样本进行图像处理，分别确定图像样本中第一侧区域的第一明暗度和第二侧区域的第二明暗度，其中，第一侧区域与第二侧区域是图像样本中对称分布在中轴线两侧且面积相等的两个区域，并当第一明暗度与第二明暗度之间的差值不在设定范围内时，确定控制参数下发给操作装置。

操作装置300，用于根据控制参数控制远光灯转动。

操作装置300可包括：电机，则，

控制装置200，具体用于根据差值，采用比例-积分-微分PID控制、或比例-微分PD控制、或模糊控制，确定发送给控制远光灯转动的电机300的电流参数的大小和方向。

当然，控制装置200，具体用于对图像样本进行灰度化处理，将第一侧区域中的像素点灰度值的均值，确定为图像样本中第一侧区域的第一明暗度，以及将第二侧区域中的像素点灰度值的均值，确定为图像样本中第二侧区域的第二明暗度。

以及该系统还包括：输入输出装置，用于向控制装置200下发启动图像采集装置转动的指令。则控制装置200，用于接收到启动图像采集装置转动的指令，并根据指令控制图像采集装置进行转动。

仍以高空作业车为例，其控制系统如图6所示，该系统中图像采集设备为工业摄像头，控制装置为控制器，操作装置为电机，以及输入输出装置为旋钮开关。该系统中，控制器分别与工业摄像头、电机，以及旋钮开关连接，控制控制器控制远光灯旋转的过程可如上述具体实施例的描述，就不再累述了。

本发明实施例中，获取图像采集装置采集到工程机械的作业点的图像样本，对图像样本进行图像处理，分别确定图像样本中第一侧区域的第一明暗度和第二侧区域的第二明暗度，其中，第一侧区域与第二侧区域是图像样本中关于中轴线对称且面积相等的两个区域，当第一明暗度与第二明暗度之间的差值不在设定范围内时，确定控制参数下发给操作装置，使得操作装置根据控制参数控制远光灯转动。这样，可以实现工程机械中远光灯的自动转动，提高了工程机械的自动化控制的程度。并且，不需要安装多个远光灯，就可保持了远光灯的照射方向与图像采集装置的采集方向的一致性，减少资源的耗费。同时，可采集到夜间作业点的清晰图像，方便工程机械的夜间作业。

另外，无需增加额外角度编码器来测量图像采集装置电机及远光灯电机的转动角度，可进一步节约系统实施成本。本发明实施例中，控制算法可基于PID算法，实现远光灯方向的伺服控制，控制精确度较高。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种工程机械中远光灯转动的控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述分别确定所述图像样本中第一侧区域的第一明暗度和第二侧区域的第二明暗度包括：

对所述图像样本进行灰度化处理；

将所述第一侧区域中的像素点灰度值的均值，确定为所述图像样本中第一侧区域的第一明暗度，以及将所述第二侧区域中的像素点灰度值的均值，确定为所述图像样本中第二侧区域的第二明暗度。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述确定控制参数下发给操作装置包括：

根据所述差值，采用比例-积分-微分PID控制、或比例-微分PD控制、或模糊控制，确定发送给控制所述远光灯转动的电机的电流参数的大小和方向。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述确定发送给控制所述远光灯转动的电机的电流参数的大小和方向包括：

当所述差值为正值时，向所述电极发送电流参数的大小正比于所述差值，使得电机正转带动所述远光灯向第二侧区域转动；

当所述差值为负值时，向所述电极发送电流参数的大小正比于所述差值，使得电机反转带动所述远光灯向第一侧区域转动。

5.如权利要求1-4所述的任一方法，其特征在于，所述获取图像采集装置采集到图像样本之前，还包括：

接收到启动图像采集装置转动的指令，并根据所述指令控制所述图像采集装置进行转动。

6.一种工程机械中远光灯转动的控制装置，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，

所述处理设备，具体用于对所述图像样本进行灰度化处理，将所述第一侧区域中的像素点灰度值的均值，确定为所述图像样本中第一侧区域的第一明暗度，以及将所述第二侧区域中的像素点灰度值的均值，确定为所述图像样本中第二侧区域的第二明暗度。

8.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，

所述控制设备，具体用于根据所述差值，采用比例-积分-微分PID控制、或比例-微分PD控制、或模糊控制，确定发送给控制所述远光灯转动的电机的电流参数的大小和方向。

9.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，

所述控制设备，具体用于当所述差值为正值时，向所述电极发送电流参数的大小正比于所述差值，使得电机正转带动所述远光灯向第二侧区域转动；当所述差值为负值时，向所述电极发送电流参数的大小正比于所述差值，使得电机反转带动所述远光灯向第一侧区域转动。

10.如权利要求6-9所述的任一控制装置，其特征在于，还包括：

启动转动设备，用于接收到启动图像采集装置转动的指令，并根据所述指令控制所述图像采集装置进行转动。

11.一种工程机械中远光灯转动的控制系统，其特征在于，包括：

操作装置，用于根据所述控制参数控制远光灯转动。

12.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述操作装置包括：电机，则，

所述控制装置，具体用于根据所述差值，采用比例-积分-微分PID控制、或比例-微分PD控制、或模糊控制，确定发送给控制所述远光灯转动的电机的电流参数的大小和方向。

13.如权利要求11或12所述的控制系统，其特征在于，

所述控制装置如权利要求7、9或10所述的控制装置。

14.一种工程机械，其特征在于，包括：权利要求11-13任一权利要求所述的远光灯转动的控制系统。