CN104724606A - 一种生产物料贮运作业图像自动跟踪装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种生产物料贮运作业图像自动跟踪装置和方法，计算机采集和计算行车吊钩的空间坐标位置，自动控制摄像头跟踪吊钩作业区域，实时显示作业图像，物料起吊或落下时，自动触发摄像头对物料进行拍照存储。该发明无需操作人员操作，自动完成作业区域的监控，能够有效提高钢铁生产物料贮运作业过程的准确性和安全性。

Description

一种生产物料贮运作业图像自动跟踪装置和方法

技术领域

本发明属于工业物联网技术领域，特别的涉及一种钢铁生产物料贮运作业图像自动跟踪系统及方法。

背景技术

钢铁生产过程的实质一方面是物料状态转变和性质控制的工艺过程，另一方面则是物料的调控过程。物料跟踪是合理组织生产，使生产过程处于最佳状态的基础。钢厂库区的生产包括物料入库、物料在库区中的盘库及垛位调整、物料出库等基本流程，对物料的跟踪要实现从物料入库开始直到物料最终出库，都要求保证库区物料物理信息能够和计算机数据库信息实时对应。物料物理信息变化一般都是因物料贮运过程引起的，为此需对物料贮运作业过程实施有效的跟踪。

钢铁生产物料贮运作业一般采用桥式起重机(行车)吊运完成，由于生产物料体积大，现场环境恶劣，行车操作人员在吊运时，往往难以准确观察到物料堆放环境和物料标识码，导致在吊运过程中出现异常情况，比如在吊运板材时，未按预期指令执行吊运，出现多吊或少吊的情况；在吊运卷板时，吊钩未正确挂钩，造成物料吊起后坠落事故。实际作业过程中，一般在地面安排工作人员，通过对讲机或手势指挥行车操作人员完成吊运。这种方式一方面加大了现场操作人员工作强度，也使吊运作业安全性不够，准确性不高。此外，在贮运作业过程中，无论是采用人工记录，还是采用自动化跟踪方式记录吊运作业，都有可能出现错误，而一旦出错，目前还缺乏有效技术手段进行物料追溯。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢铁生产物料贮运作业图像自动跟踪系统及方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种生产物料贮运作业图像自动跟踪装置，包括：

桥式起重机，所述桥式起重机包括可沿X轴方向移动的行车大车、固定于所述行车大车上并可沿Y轴方向移动的行车小车、以及固定于所述行车小车上并可沿Z轴方向移动的行车吊钩；

图像采集系统，包括云台以及安装于所述云台上的摄像头；

位置传感装置，采集所述行车吊钩的位置信息；

计算机，连接于所述位置传感装置、云台和摄像头，所述计算机接收来自位置传感装置的位置信息并依据该位置信息控制云台转动以使得摄像头镜头对准所述行车吊钩。

优选的，在上述的生产物料贮运作业图像自动跟踪装置中，所述位置传感装置包括X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器，所述X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器分别用以检测行车大车在X轴方向的位置信息、行车小车在Y轴方向的位置信息、以及行车吊钩在Z轴方向的位置信息。

优选的，在上述的生产物料贮运作业图像自动跟踪装置中，还包括采集行车吊钩负重信息的称重传感器，该称重传感器连接于所述计算机并将重量信息传输给计算机。

优选的，在上述的生产物料贮运作业图像自动跟踪装置中，所述摄像头可自动聚焦。

相应地，本申请实施例还公开了一种生产物料贮运作业图像自动跟踪方法，包括：

s1、位置传感装置采集行车吊钩的位置信息，并将该位置信息传输给计算机；

s2、计算机依据行车吊钩的位置信息控制云台转动，使得安装于云台上的摄像头镜头对准所述行车吊钩并实时采集图像，所采集的图像通过计算机的显示器进行实时显示。

优选的，在上述的生产物料贮运作业图像自动跟踪方法中，称重传感器采集起重机的称重信号并将该信号传输给计算机，计算机判断是否正在执行物料吊起或放下作业，若在执行吊起或放下作业，计算机控制摄像头拍照并存储。

优选的，在上述的生产物料贮运作业图像自动跟踪方法中，在存储摄像头所拍照片时，关联物料贮运作业位置信息，用于物料做作业追溯，物料贮运作业位置信息包括吊起位置和放下位置信息，吊起位置和放下位置信息由作业时行车大车和行车小车位置信息构成，对物料吊起后的照片，首先将吊起位置信息与照片关联，当物料放下时，将放下位置信息附加在吊起位置信息后，对物料放下时的照片，将放下位置信息与照片关联，并将物料吊起位置信息附加在放下位置信息前。

优选的，在上述的生产物料贮运作业图像自动跟踪方法中，所述判断是否正在执行物料吊起或放下作业的方法包括：当桥式起重机称重信号由空载上升到负载阈值以上时，认为桥式起重机执行吊起操作；当桥式起重机称重信号由负载下降为负载阈值以下时，则认为桥式起重机执行放下操作。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的贮运作业图像自动跟踪系统能够获取作业时吊钩区域的图像，指导操作人员吊运，提高贮运作业的准确性和安全性。系统通过采集吊钩位置信息实现图像自动跟踪，不需人工干预，减轻了操作人员工作强度。系统还对起重机吊起和放下作业进行状态识别，当完成吊起和放下作业时，对物料进行拍照，图像在存储时关联物料起吊和放下位置，以便基于位置信息进行物料追溯。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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所示为本发明具体实施例中钢铁生产物料贮存作业图像自动跟踪系统的原理示意图；

图2所示为本发明具体实施例中钢铁生产物料贮存作业图像自动跟踪方法的流程图；

图3所示为本发明具体实施例中钢铁生产物料贮存作业图像自动跟踪系统中摄像头位置控制的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参图1所示，系统包括桥式起重机、图像采集系统、位置传感装置和计算机。

桥式起重机包括平行设置的两条行车轨道1，行车轨道1分布于生产库区5的两侧，行车轨道1沿X轴方向延伸，行车轨道1上可滑动设有行车大车2，行车大车2安装于两条行车轨道1之间。

行车大车2上安装有行车小车3，行车小车3可沿Y轴方向滑动于行车大车2上。

行车小车3上的下方设有行车吊钩4，行车吊钩4通过钢绳连接于行车小车3上，行车吊钩4可沿Z轴方向移动。

生产库区5分布有多个垛位9，垛位9用以贮存钢铁生产物料6。行车吊钩4在行车大车2、行车小车3以及钢绳的带动下可以实现三维的移动，通过行车吊钩4可以将钢铁生产物料6移出或移进。

位置传感装置用以采集行车吊钩4坐标信息，其包括X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器，其中，X轴传感器用以检测行车大车2的在X轴方向的位置信息，Y轴传感器用以检测行车小车3在Y轴方向的位置信息，Z轴传感器用以检测行车吊钩4在Z轴方向的位置信息。由于行车吊钩4在X轴以及Y轴方向的移动分别与行车大车和行车小车同步，因此X轴传感器和Y轴传感器所测得的信息即为行车吊钩4在X轴和Y轴方向的位置信息。

图像采集系统包括云台以及安装于云台上的摄像头7，云台可以带动摄像头7旋转并让摄像头镜头对准指定位置。云台和摄像头可以安装于行车轨道或行车吊钩上，当然其还可以通过支架安装于地面上。摄像头7具有变焦功能。

计算机主要包括处理装置和显示装置，其接收位置传感装置的位置信息，并控制云台转动使摄像头对准行车吊钩位置，通过显示装置实时显示摄像头所采集的图像信息。

系统还包括称重传感器，该称重传感器用以采集行车吊钩的负重信息，并将该信息传输给计算机，计算机通过该称重信息判断行车吊钩吊起或放下状态。

计算机还包括拍照触发模块，该触发模块在行车吊钩处于吊起或放下状态时进行拍照存储。

参图2所示，系统开始贮运作业自动跟踪后，计算机采集桥式起重机行车大车和行车小车位置信号，判断起重机是否到达物料起吊或放下作业位置，物料起吊或放下作业位置可以由操纵人员人工确认，也可来自于作业调度数据。如果到达作业位置，监控计算机采集行车吊钩垂直方向位置信号，并控制云台。

如图3所示，首先使云台水平旋转d1距离，使摄像头指向起重机吊钩所在的与地面垂直的轴线上。然后使云台垂直方向旋转，使摄像头指向行车吊钩。在垂直旋转时，将行车吊钩垂直方向位置信号与上一次采集的吊钩垂直方向位置信号比较，如果两次采样值的偏移超过一定的阈值，才进行调节，计算摄像头与当前吊钩垂直方向位置的偏差d2，根据该偏差控制云台垂直方向旋转d2，指向行车吊钩区域。摄像头自动调节焦距，获取清晰的行车吊钩作业图像在监控计算机显示屏上显示。

监控计算机采集称重信号，当称重信号由空载上升到负载阈值以上时，认为桥式起重机执行吊起操作；当桥式起重机称重信号由负载下降为负载阈值以下时，则认为桥式起重机执行放下操作。负载阈值根据贮运物料的重量设定。如果起重机执行吊起或放下操作时，触发图像采集系统对吊钩区域进行拍照，并对图像进行存储。在存储图像采集系统所拍照片时，关联物料贮运作业位置信息，用于物料做作业追溯。物料图像作业位置信息包括吊起位置和放下位置信息，吊起位置和放下位置信息由作业时起重机大车和小车位置信息构成。对物料吊起后的图像，首先将吊起位置信息与图像关联，当物料放下时，将放下位置信息附加在吊起位置信息后。对物料放下时的图像，将放下位置信息与图像关联，并将物料吊起位置信息附加在放下位置信息前。

程序循环执行，再次回到作业位置判断处，当不在作业位置时，图像采集装置保持在最后一次位置处，直到执行下一次贮运作业。

综上所示，本发明中计算机采集和计算行车吊钩的空间坐标位置，自动控制摄像头跟踪吊钩作业区域，实时显示作业图像，物料起吊或落下时，自动触发摄像头对物料进行拍照存储。该发明无需操作人员操作，自动完成作业区域的监控，能够有效提高钢铁生产物料贮运作业过程的准确性和安全性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种生产物料贮运作业图像自动跟踪装置，其特征在于，包括：

桥式起重机，所述桥式起重机包括可沿X轴方向移动的行车大车、固定于所述行车大车上并可沿Y轴方向移动的行车小车、以及固定于所述行车小车上并可沿Z轴方向移动的行车吊钩；

图像采集系统，包括云台以及安装于所述云台上的摄像头；

位置传感装置，采集所述行车吊钩的位置信息；

计算机，连接于所述位置传感装置、云台和摄像头，所述计算机接收来自位置传感装置的位置信息并依据该位置信息控制云台转动以使得摄像头镜头对准所述行车吊钩。

2.根据权利要求1所述的生产物料贮运作业图像自动跟踪装置，其特征在于：所述位置传感装置包括X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器，所述X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器分别用以检测行车大车在X轴方向的位置信息、行车小车在Y轴方向的位置信息、以及行车吊钩在Z轴方向的位置信息。

3.根据权利要求1所述的生产物料贮运作业图像自动跟踪装置，其特征在于：还包括采集行车吊钩负重信息的称重传感器，该称重传感器连接于所述计算机并将重量信息传输给计算机。

4.根据权利要求1所述的生产物料贮运作业图像自动跟踪装置，其特征在于：所述摄像头可自动聚焦。

5.一种生产物料贮运作业图像自动跟踪方法，其特征在于，包括：

s1、位置传感装置采集行车吊钩的位置信息，并将该位置信息传输给计算机；

s2、计算机依据行车吊钩的位置信息控制云台转动，使得安装于云台上的摄像头镜头对准所述行车吊钩并实时采集图像，所采集的图像通过计算机的显示器进行实时显示。

6.根据权利要求5所述的生产物料贮运作业图像自动跟踪方法，其特征在于：称重传感器采集起重机的称重信号并将该信号传输给计算机，计算机判断是否正在执行物料吊起或放下作业，若在执行吊起或放下作业，计算机控制摄像头拍照并存储。

7.根据权利要求6所述的生产物料贮运作业图像自动跟踪方法，其特征在于：在存储摄像头所拍照片时，关联物料贮运作业位置信息，用于物料做作业追溯，物料贮运作业位置信息包括吊起位置和放下位置信息，吊起位置和放下位置信息由作业时行车大车和行车小车位置信息构成，对物料吊起后的照片，首先将吊起位置信息与照片关联，当物料放下时，将放下位置信息附加在吊起位置信息后，对物料放下时的照片，将放下位置信息与照片关联，并将物料吊起位置信息附加在放下位置信息前。

8.根据权利要求6所述的生产物料贮运作业图像自动跟踪方法，其特征在于：所述判断是否正在执行物料吊起或放下作业的方法包括：当桥式起重机称重信号由空载上升到负载阈值以上时，认为桥式起重机执行吊起操作；当桥式起重机称重信号由负载下降为负载阈值以下时，则认为桥式起重机执行放下操作。