CN102701078B - 一种基于图像检测的双吊具桥吊摆角测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于图像检测的双吊具桥吊摆角测量方法，双吊具桥吊摆角测量装置的主体为灯箱，灯箱的四个侧面设置有线阵CCD器件和LED灯及设置于灯箱中间位置的吊绳，所述线阵CCD器件和LED灯相对设置，所述线阵CCD器件通过导线连接CCD阴影测量装置，所述线阵CCD器件为两组，根据机器视觉原理，双吊具分别通过两套照明转置和线阵CCD阴影测量装置，将得到的脉冲信号经过处理和计算得到摇摆角度，这些数据可作为桥吊防摇控制的反馈信息，同时可直观呈现给桥吊驾驶室,具有结构简单，精确度高，抗干扰能力强等优点。

Description

一种基于图像检测的双吊具桥吊摆角测量方法
技术领域
本发明涉及测量装置，具体涉及一种基于图像检测的双吊具桥吊摆角测量方法。
背景技术
桥吊的运动会引起负载及吊具的摆动，使其可能和周围的其它物体或操作人员发生碰撞，导致财物损失甚至人员伤亡。尤其是当桥吊到达指定位置停止运动后，负载的残余摆动不仅会带来安全隐患，同时也极大地降低了吊车的工作效率。随着集装箱运输的发展和港口建设规模的扩大，为了提高集装箱的船舶装卸速度，集装箱桥吊双箱吊具的使用越来越广泛。能更好地控制桥吊下双吊具及负载的摆动以使得卡车准确对位成为制约提高集装箱装卸效率的关键。双起升双吊具桥吊具有两个起升吊具，可同时工作也可单独作业，因而提高了集装箱的装卸效率。但是，其结构复杂，工作方式多样，两个吊具即可以各自单独起升，也可同步起升，这给吊具摆角检测带来很大的难度。
现有的桥吊摆角检测装置都是针对单吊具桥吊设计的，这些检测装置均采用了比较复杂的检测仪器，造价高，维护不方便，准确性低。而且，现有的集装箱起重机操作自动化程度较低，大多依靠操作员目视吊具及负载来获得其摆动情况，这种方法不但准确性低而且极易造成工作疲劳，影响工作效率及工作质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于图像检测的双吊具桥吊摆角测量方法，根据机器视觉原理，双吊具分别通过两套照明转置和线阵CCD阴影测量装置，将得到的脉冲信号经过处理和计算得到摇摆角度，这些数据可作为桥吊防摇控制的反馈信息，同时可直观呈现给桥吊驾驶室,具有结构简单，精确度高，抗干扰能力强等优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：  
一种基于图像检测的双吊具桥吊摆角测量方法，其特点是，布置基于图像检测的双吊具桥吊摆角测量装置；所述的摆角测量装置的主体为灯箱，灯箱的四个侧面设置有线阵CCD器件和LED灯及设置于灯箱中间位置的吊绳，所述线阵CCD器件为两组，所述线阵CCD器件和LED灯相对设置，所述线阵CCD器件通过导线连接CCD阴影测量装置；
LED灯发出光源后，图像背景为亮色，吊绳为一条阴影，记录下吊绳静止状态的图像，线阵CCD器件输出正脉冲，将其送入CCD阴影测量装置进行处理，将此状态作为初始参照状态；
吊绳摆动之后，两组线阵CCD器件出现了吊绳的阴影，两组线阵CCD器件输出的脉冲计数通过变换得到吊绳某点分别投射在三维平面上像素素点的二维坐标；
分别计算出吊绳阴影在两组线阵CCD器件形成的夹角和；
最后根据公式，便可计算得到该点的三维坐标及摆角。
所述CCD阴影测量装置包括放大电路，滤波电路，二值化处理电路及A/D变换电路，将信号经过放大、滤波及二值化处理后得到的脉冲计数送入计算机处理，之后，将吊具的摆角信息送到驾驶室显示器供桥吊驾驶员参考，更可作为反馈信息送入防摇控制装置中。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明所涉及的摆角测量装置属于非接触性检测，成本低，结构简单，效率高，准确性高，抗干扰能力强，即可为双起升双吊具桥吊的防摇定位控制提供反馈信息，又可为桥吊司机的手动操作作为参考。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的CCD阴影测量装置的工作原理图。
图3为本发明的吊绳示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参照图1，一种基于图像检测的双吊具桥吊摆角测量装置，其主体为灯箱4，灯箱4的四个侧面设置有线阵CCD器件11和LED灯10及设置于灯箱4中间位置的吊绳7，所述线阵CCD器件11和LED灯10相对设置，所述线阵CCD器件11为两组，所述线阵CCD器件11通过导线连接CCD阴影测量装置3。
参照图2，所述CCD阴影测量装置3包括放大电路，滤波电路及A/D变换电路，将信号经过放大、滤波及二值化处理后得到的脉冲计数送入计算机处理，之后，将吊具的摆角信息送到驾驶室显示器供桥吊驾驶员参考，更可作为反馈信息送入防摇控制装置中。
参照图3，图中的虚线12、13分别为吊绳在两个CCD器件的投影；
摆角测量方法，LED灯10发出光源后，图像背景为亮色，吊绳7为一条阴影，记录下吊绳7静止状态的图像，线阵CCD器件11输出正脉冲，将其送入CCD阴影测量装置3进行处理，将此状态作为初始参照状态；
吊绳7摆动之后，线阵CCD器件11出现了吊绳的阴影，线阵CCD器件11输出的脉冲计数通过变换得到吊绳某点分别投射在三维平面上像素素点的二维坐标；
分别计算出吊绳7的阴影在线阵CCD器件11形成的夹角和；
图中21为摇摆的吊绳， 11为CCD器件，其中的虚线12、13分别为吊绳在两个CCD器件的投影。两个线阵CCD器件输出的脉冲计数通过一定变换得到吊绳某点分别投射在XZ平面和Y’Z平面像素素点的二维坐标，计算得和
最后根据公式，便可计算得到该点的三维坐标及摆角。
一个灯箱，内部为相互垂直的两套平行光照明和线阵CCD阴影测量装置，吊绳7在中部位置，当吊绳7摆动时，LED灯10发出的平行光照在吊绳上，同时CCD驱动线阵11，可在线阵CCD一定位置上形成阴影，阴影位置可以转换计数脉冲，送入信号处理装置3，就可以得到吊绳在水平面内的二维坐标，接着将信号送入计算机2，经过计算便可得到吊绳7的三维坐标以及摆角大小。
两组LED光10和两组线阵CCD器件11形成了一个二维光感应空间，当吊具摆绳在此空间运动时，线阵CCD器件11在驱动作用下可以识别捕获其二维动态投影信号，该信号经过放大、滤波、二值化处理和A/D变换，进入控制计算机进行实时图像处理，于是，获得吊具摆绳在x和 y 两个方向投影的角度和，再根据相应的角度计算就可以得到桥吊吊绳在二维空间的摆角。该摆角值可以直接传给桥吊显示器，作为桥吊驾驶员操作的参考，也可以提供给桥吊防摇器用做桥吊自动防摇控制的反馈。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种基于图像检测的双吊具桥吊摆角测量方法，其特征在于，布置基于图像检测的双吊具桥吊摆角测量装置；所述的摆角测量装置的主体为灯箱，灯箱的四个侧面设置有线阵CCD器件和LED灯及设置于灯箱中间位置的吊绳，所述线阵CCD器件为两组，所述线阵CCD器件和LED灯相对设置，所述线阵CCD器件通过导线连接CCD阴影测量装置；
LED灯发出光源后，图像背景为亮色，吊绳为一条阴影，记录下吊绳静止状态的图像，线阵CCD器件输出正脉冲，将其送入CCD阴影测量装置进行处理，将此状态作为初始参照状态；
吊绳摆动之后，两组线阵CCD器件出现了吊绳的阴影，两组线阵CCD器件输出的脉冲计数通过变换得到吊绳某点分别投射在三维平面上像素素点的二维坐标；
分别计算出吊绳阴影在两组线阵CCD器件形成的夹角                                                
Figure 137718DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 960180DEST_PATH_IMAGE002
；
最后根据公式
Figure 227213DEST_PATH_IMAGE003
，便可计算得到该点的三维坐标及摆角
Figure 426114DEST_PATH_IMAGE004
。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像检测的双吊具桥吊摆角测量方法，其特征在于：所述CCD阴影测量装置包括放大电路，滤波电路，二值化处理电路及A/D变换电路，将信号经过放大、滤波及二值化处理后得到的脉冲计数送入计算机处理，之后，将吊具的摆角信息送到驾驶室显示器供桥吊驾驶员参考，更可作为反馈信息送入防摇控制装置中。
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