CN108171751A - 大位移提升过程中的重物姿态检测方法 - Google Patents

大位移提升过程中的重物姿态检测方法 Download PDF

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汤夕春
海燕
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Abstract

本发明公开了大位移提升过程中的重物姿态检测方法，包括以下步骤：第一步、在重物上设置三个特征点；第二步、在重物吊装之前，使用摄像机记录下三个特征点的初始散焦图像信息，然后开始吊装作业，使用摄像机实时记录不同时刻的三个特征点的散焦图像，并将三个特征点的散焦图像的实时信息传输到计算机进行处理；第三步、计算机利用散焦图像测距原理对摄像机采集到的图像信息进行处理，通过分别对三个特征点当前时刻位置与初始位置图像信息状态的对比，得到重物上三个特征点的位移变化信息，最后计算得到重物的三个姿态角。本发明方法减少了摄像机的图像采集数量，减少了计算机需要处理的数据量，提高了实时检测的效率。

Description

大位移提升过程中的重物姿态检测方法
技术领域
本发明涉及一种大位移提升过程中的重物姿态检测方法，尤其涉及用于检测多台起重机联合作业大位移吊装重物过程。
背景技术
在项目施工建造过程中，使用起重机吊装重物是一种不可缺少的手段。尤其在造船场地制造船体过程中，由于整船船体太大，需要分段进行模块建造，然后使用一台或多台起重机联合吊装船体模块进行拼接工作。因为造船场地和已拼接模块姿态的限制，吊装拼接过程中需要时刻检测待拼接船体模块的姿态，以实现精准对接。在搭建姿态检测系统的过程中，首先需要考虑如何使用简单特征来表示整个吊装物体，从而实现吊装物体的简化。同时还需要考虑如何将检测到的简单特征处理成电信号，并运用算法进行姿态角的计算与显示。此外，检测系统需要保证大位移吊装重物的姿态检测精度，检测系统工作性能可靠，同时要实现检测方法简单，检测过程容易实施，最好实现实时在线检测。目前大位移提升过程的重物姿态检测系统并不存在。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺陷，提供一种简便且高效的大位移提升过程的重物姿态检测方法。
本发明的大位移提升过程中的重物姿态检测方法，包括以下步骤：
第一步、在重物上设置三个特征点,选三个特征点中的一个特征点作为坐标系原点建立坐标系，另外两个特征点与坐标系原点距离不相等；
第二步、在重物吊装之前，使用摄像机记录下三个特征点的初始散焦图像信息，然后开始吊装作业，使用摄像机实时记录不同时刻的三个特征点的散焦图像，并将三个特征点的散焦图像的实时信息传输到计算机进行处理；
第三步、计算机利用散焦图像测距原理对摄像机采集到的图像信息进行处理，通过分别对三个特征点当前时刻位置与初始位置图像信息状态的对比，得到重物上三个特征点的位移变化信息，最后计算得到重物的三个姿态角。
本发明检测方法比现有的检测方法实施更加简便，只需要按照一定规律设置三个特征点即可实现待检测重物的特征简化。对比现有的需要设置更多特征点的检测方法，本发明减少了摄像机的图像采集数量，减少了计算机需要处理的数据量，提高了实时检测的效率。
附图说明
图1是本发明大位移提升过程中的重物姿态检测方法的工作原理及组成示意图；
图2是采用本发明方法进行重物姿态检测时，重物上特征点的选取示意图；
图3是采用本发明检测方法检测重物绕Z轴旋转角γ的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本检测系统作进一步说明。
如附图所示的本发明的大位移提升过程中的重物姿态检测方法，包括以下步骤：
第一步、在重物上设置三个特征点,选三个特征点中的一个特征点作为坐标系原点建立坐标系，另外两个特征点与坐标系原点距离不相等；
为了减少检测图像数据的数量，作为本发明的一种实施方式，在待检测重物的底壁上设置第一个特征点A点，同时作为整个检测平面的坐标系原点O并建立O-XYZ坐标系。在坐标系的X轴上设置第二个特征点B，使AB＝3a。在坐标系的Y轴上设置第三个特征点C，使得AC＝4a，从而使△ABC构成直角三角形，其中∠CAB＝90°；a为任意实数，根据重物实际情况选取。
第二步、在重物吊装之前，使用摄像机记录下三个特征点的初始散焦图像信息。然后开始吊装作业，使用摄像机实时记录不同时刻的三个特征点的散焦图像，并将三个特征点的散焦图像的实时信息传输到计算机进行处理；
第三步、计算机利用散焦图像测距原理对摄像机采集到的图像信息进行处理，通过分别对A、B、C三个特征点当前时刻位置与初始位置图像信息状态的对比，得到重物上三个特征点的位移变化信息，最后计算得到重物的三个姿态角。
实施例1
如图1所示，两台起重机联合吊装重物，两股钢丝绳分别吊在重物的两端。系统检测时刻检测重物姿态。
第一步、在重物的底面中心位置设置一个特征点A，同时作为检测平面的坐标系原点O，在坐标原点上建立坐标系，使得X轴、Y轴与重物的边线平行，使Z轴正方向竖直向上；在X轴上设置第二个特征点B，使得AB＝3a；在Y轴上设置第三个特征点C，使得AC＝4a，同时得到∠CAB＝90°；
第二步、摄像机记录起始吊装之前A、B、C三个特征点的散焦图像，并传输到计算机；吊装开始后，摄像机记录每时每刻的三个特征点的散焦图像，并传输到计算机进行处理；
第三步、计算机处理时刻接收到的散焦图像信息，得到A、B、C三个特征点的瞬时位置，通过分别与A、B、C三个特征点的初始位置进行做差计算，分别得到三个特征点位置的运动变化距离，设A、B、C三个点的位移分别为△A、△B、△C，则计算机通过算法可以得出绕X轴的转角：绕Y轴的转角：并且由图3所示，计算机通过检测∠B′AB，也可以得到重物绕Z轴的转角γ，从而得到重物的姿态(α,β,γ)。

Claims (2)

1.大位移提升过程中的重物姿态检测方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步、在重物上设置三个特征点,选三个特征点中的一个特征点作为坐标系原点建立坐标系，另外两个特征点与坐标系原点距离不相等；
第二步、在重物吊装之前，使用摄像机记录下三个特征点的初始散焦图像信息，然后开始吊装作业，使用摄像机实时记录不同时刻的三个特征点的散焦图像，并将三个特征点的散焦图像的实时信息传输到计算机进行处理；
第三步、计算机利用散焦图像测距原理对摄像机采集到的图像信息进行处理，通过分别对三个特征点当前时刻位置与初始位置图像信息状态的对比，得到重物上三个特征点的位移变化信息，最后计算得到重物的三个姿态角。
2.根据权利要求1所述的大位移提升过程中的重物姿态检测方法，其特征在于：在待检测重物的底壁上设置第一个特征点A点，同时作为整个检测平面的坐标系原点O并建立0-XYZ坐标系，在坐标系的X轴上设置第二个特征点B，使AB＝3a，在坐标系的Y轴上设置第三个特征点C，使得AC＝4a，从而使△ABC构成直角三角形，其中∠CAB＝90°，所述的a为任意实数。
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