CN108955521B - 基于一站两机器人结构的起重机轨道检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于一站两机器人结构的起重机轨道检测装置及方法，包含以计算机为核心的主站和两个移动测量机器人；起重机轨道检测方法的特征是综合应用了移动机器人、Wi‑Fi无线通讯、激光与机器视觉检测等先进技术，在计算机主站的控制下两个移动测量机器人彼此相互协同配合，通过发射测距机器人的发射测距装置和反射成像机器人的成像采集装置，获得起重机单轨道水平、起重机双轨道跨度以及同一截面高低的测量图像数据，通过无线方式传输给主站的计算机，计算机经过图像处理和计算分析得出起重机单轨道的水平度ΔL、起重机双轨道跨度偏差ΔS以及同一截面高低差ΔH。本发明提高了起重机轨道的检测效率,降低了检测人员的劳动强度和工作的危险性。

Description

基于一站两机器人结构的起重机轨道检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种起重机轨道检测装置及方法,属于起重机轨道检测技术领域。

背景技术

起重机在当今工业经济中扮演着非常重要的角色，随着起重机参数(运行轨道尺寸及轨道间距等)的增大，对设备安装及检验维护提出了新的要求。由于起重机经常处于重载工作环境下，加上地面沉降等因素，严重时轨道出现横、纵向变形，起重机运行时将会产生摩擦，加快机构结构的磨损，并缩短其使用寿命，甚至使起重机机械失稳脱轨，造成重大的设备及人身伤亡事故。显然，起重机轨道的检测对于起重机安全运行具有重要的作用。

早期的起重机轨道检测手段主要采用拉钢丝测量法和水准仪法等方法,需要检验人员爬高作业,具有很大的危险性，测量结果由人为读出,误差较大,特别是在轨道长度和跨度较大时误差更大。在传统的起重机轨道检测过程中，往往都采用手动模式，如手持激光测距仪、钢卷尺、全站仪等测量设备，导致检测任务十分繁重，检测劳动强度大，检测效率低，且存在安全隐患。

针对起重机轨道的检测现状,国内学者提出了一些新的方法,主要包括激光准直测量方法和全站仪测量方法,发表的文献主要有《中国机械工程》的“一种新型桥门式起重机轨道测量方法”和《无损检测》的“桥门式起重机轨道检测技术研究”等。总的来说，目前国内外的研究主要利用准直激光、全站仪和棱镜反射来进行测量，但设备沉重，使用十分不便，误差较大。

一种用于起重机轨道检测的小车(专利公开号：CN106627660A)，通过对驱动系统、车架、导向机构、从动轮及由驱动系统的主动轮的设计，使小车可以适应各种规格的起重机轨道，并可以沿轨道滑动，保证小车在轨道上平稳可靠的运行，该装置沉重，使用不方便。

一种起重机轨道检测装置(专利公开号：CN204882522U)，通过底板、门板、侧板、滚轮和滑轮组成一种起重机轨道检测装置，利用四个滚轮组成装置的执行硬件机构，通过电源、控制器、数据存储器、USB接口组成检测装置和数据存储装置，结构较为简单，但该装置功能较少，只对小车在轨道的行走功能和数据存储功能方面进行了改进。

针对目前起重机轨道测量领域专业测量方法的不足，以最大可测轨道长度500m，跨度100m的起重机轨道的测量为目标，本发明提出一种便捷、高效、高精度的基于一站两机器人结构的起重机轨道新型测量装置与方法，可有效改变现阶段传统检测方法费时费力、存在较大安全隐患和检测设备便携性差的困境。

发明内容

本发明目的在于提供一种操作方便，检测效率高的基于一站两机器人结构的起重机轨道自动检测装置与方法。

为达到上述目的，本发明提供包含一个以计算机为核心的主站和两个移动测量机器人的起重机轨道检测装置；

所述计算机主站放置于检测场地的地面之上，所述计算机主站包含PC机和通讯装置。进一步，所述PC机用于控制两个移动测量机器人以及对接收数据和采集图像进行比较分析处理，获得起重机单轨道水平度ΔL、起重机双轨道跨度偏差ΔS以及同一截面高低差ΔH并显示；所述通讯装置用于与移动测量机器人进行相互通信；

所述移动测量机器人放置于起重机轨道之上，用于对起重机单轨道水平、起重机双轨道跨度以及同一截面高低进行自动测量，并把采集图像和有关测量数据等通过无线通信方式传输给主站的计算机进行处理。

进一步，所述测量机器人包含调节装置、驱动装置、制动装置和通讯装置，所述调节装置通过主站的控制用于自动调节机器人上的发射测距装置和成像采集装置；所述驱动装置通过主站的控制用于驱动机器人运行；所述制动装置通过主站的控制用于使机器人及时停止；所述通讯装置用于与主站进行相互通信。

进一步，所述测量机器人包括发射测距机器人和反射成像机器人。

本发明提出的一种基于一站两机器人结构的起重机轨道自动检测方法是：

单根轨道测量时，两个移动测量机器人放置于同一根起重机轨道上，首先两个移动测量机器人会自动对发射测距机器人的发射测距装置和反射成像机器人的成像采集装置进行姿态调整，保证发射测距装置发出的激光垂直射在成像采集装置的成像板上，发射测距机器人固定不动，反射成像机器人沿起重机轨道前进至规定的检测间隔距离，停止时两个移动测量机器人再次进行姿态调整，发射测距机器人发射激光到反射成像机器人的成像板上，反射成像机器人利用摄像头采集图像，通过Wi-Fi无线方式传输给主站，经过主站对采集图像上激光点和标记点的中心位置的对比分析处理，获得起重机单轨道的水平度ΔL，并显示。

双根轨道测量时，两个移动测量机器人分别放置于两根起重机轨道上，首先两个移动测量机器人会自动对发射测距机器人的发射测距装置和反射成像机器人的成像采集装置进行姿态调整，保证发射测距装置发出的激光垂直射在成像采集装置的成像板上，然后使两个移动测量机器人沿各自起重机轨道一起同步运行至规定的检测间隔距离，停止时两个移动测量机器人再次进行姿态调整，发射测距机器人发射激光到反射成像机器人的成像板上，反射成像机器人利用摄像头采集成像板上的图像，通过Wi-Fi无线方式传输给主站，经过主站对采集图像上激光点和标记点的中心位置的对比分析处理，获得起重机双轨道的跨度偏差ΔS以及同一截面的高低差ΔH，并显示。

本发明的有益效果：

本发明提出的一站-两机器人式的测量装置和方法，构思巧妙，在提高起重机轨道的检测效率的同时,极大地降低了检测人员的劳动强度和工作的危险性。

附图说明

图1为单根轨道测量原理示意图

图2为双根轨道测量原理示意图

图中：1.发射测距机器人；2.反射成像机器人；3.发射测距装置；4.成像采集装置；5.主站。

具体实施方式

下面结合本发明附图,对本发明实施例中的技术方案进行完整描述，具体说明基于一站两机器人结构的起重机轨道检测装置构思及其检测过程。

参见图1，为单根轨道测量原理示意图。如图1所示，在单根轨道水平度测量时，将两个移动测量机器人放置于同一根起重机轨道之上，把发射测距机器人1放置于起重机轨道的起点处，调节发射测距机器人1上的发射测距装置3，使其固定不动，调节反射成像机器人2上的成像采集装置4，保证激光垂直射在成像板上，然后由主站5发出命令使反射成像机器人2沿起重机轨道前进至规定的检测间隔距离停止，停止时两个移动测量机器人再次进行姿态调整，发射测距机器人1通过发射测距装置3发射激光到反射成像机器人2上，由反射成像机器人2上的成像采集装置4采集成像板上的图像，并通过Wi-Fi无线方式传输给主站5进行图像处理，第一个检测点的单根起重机轨道水平度ΔL通过主站5对比图像中激光点和标记点的中心位置差异获得，为消除运行中的累积误差，此后主站5通过对比检测点图像中激光点和前一个检测点图像中激光点的中心位置差异，获得单根起重机轨道水平度ΔL并显示。

参见图2，为双根轨道测量原理示意图。如图2所示，在两根轨道跨度差测量时，将发射测距机器人1和反射成像机器人2分别放置于起重机轨道1和起重机轨道2的起始点处，对发射测距机器人1的发射测距装置3和反射成像机器人2的成像采集装置4进行调节，保证激光垂直射在成像板上，然后由主站5发出命令使发射测距机器人1与反射成像机器人2沿各自起重机轨道一起同步运行至规定的检测间隔距离，停止时两个移动测量机器人再次进行姿态调整，发射测距机器人1通过发射测距装置3发射激光到反射成像机器人2的成像板上进行跨度测量，反射成像机器人2利用摄像头采集成像板上的图像，通过Wi-Fi无线方式传输给主站，经过主站对采集图像上激光点和标记点的中心位置的对比分析处理，获得起重机双轨道的跨度值ΔS，为保证测量精度，在检测点前后10cm处再分别测量一次，主站5取三点中最小值作为该检测点起重机双轨道的跨度值ΔS，并显示。

在两根轨道高度差测量时，将发射测距机器人1和反射成像机器人2分别置于起重机轨道1和起重机轨道2的起始点处，对发射测距机器人1的发射测距装置3和反射成像机器人2的成像采集装置4进行调节，然后主站5发出命令使发射测距机器人1与反射成像机器人2沿各自起重机轨道一起同步运行至规定的检测间隔距离，发射测距机器人1与反射成像机器人2停止，发射测距机器人1通过发射测距装置3发射激光到反射成像机器人2上，反射成像机器人2上的成像采集装置4采集成像板上的图像，通过Wi-Fi无线方式传输给主站5进行图像处理，第一个检测点的起重机双轨道同一截面的高低差ΔH通过主站5对比图像中激光点和标记点的中心位置差异获得，为消除运行中的累积误差，此后主站5通过对比检测点图像中激光点和前一个检测点图像中激光点的中心位置差异，获得起重机双轨道同一截面的高低差ΔH，并显示。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于一站两机器人结构的起重机轨道检测装置，其特征在于，包括至少一个以计算机为核心的主站(5)和至少两个移动测量机器人；所述主站(5)一方面控制所述移动测量机器人的状态、另一方面接收移动测量机器人发送过来的测量信息并处理得到结果；所述移动测量机器人能够自动实现起重机轨道信息的测量，并把测量结果发送给主站；

所述移动测量机器人包括发射测距机器人(1)和反射成像机器人(2)；所述发射测距机器人(1)发射激光到反射成像机器人(2)的成像板上，反射成像机器人(2)利用摄像头采集图像；

所述测量机器人包含调节装置、驱动装置、制动装置和通讯装置；所述调节装置通过主站(5)的控制用于自动调节机器人上的发射测距装置(3)和成像采集装置(4)；所述驱动装置通过主站(5)控制用于驱动机器人运行；所述制动装置通过主站(5)的控制用于使机器人及时停止；所述通讯装置用于与主站进行相互通信；

所述主站(5)包含PC机和通讯装置；所述PC机用于控制移动测量机器人以及对接收数据和采集图像进行比较分析处理，获得起重机单轨道水平度ΔL、起重机双轨道跨度偏差ΔS以及同一截面高低差ΔH并显示；所述通讯装置用于与移动测量机器人进行相互通信；

所述移动测量机器人对起重机单轨道水平、起重机双轨道跨度以及同一截面高低进行自动测量，并把采集图像和有关测量数据等通过无线通信方式传输给主站的计算机进行处理。

2.根据权利要求1任一项所述的基于一站两机器人结构的起重机轨道检测装置，其特征在于，所述主站(5)放置于地面之上。

3.根据权利要求1任一项所述的基于一站两机器人结构的起重机轨道检测装置，其特征在于，所述测量机器人在使用时放置于起重机轨道之上。

4.基于一站两机器人结构的起重机轨道检测方法，其特征在于，

单根轨道测量时，将两个移动测量机器人放置于同一根起重机轨道上，首先，主站控制发射测距机器人(1)和反射成像机器人(2)分别对发射测距装置(3)、成像采集装置(4)进行姿态调整，使得发射测距装置(3)发出的激光垂直射在成像采集装置(4)的成像板上；然后，发射测距机器人(1)固定不动，反射成像机器人(2)沿起重机轨道前进至规定的检测间隔距离，停止时两个移动测量机器人再次进行姿态调整，发射测距机器人(1)发射激光到反射成像机器人(2)的成像板上，反射成像机器人(2)利用摄像头采集图像，通过Wi-Fi无线方式传输给主站，经过主站(5)对采集图像上激光点和标记点的中心位置的对比分析处理，获得起重机单轨道的水平度ΔL，并显示；

还包括：双根轨道测量时，将两个移动测量机器人分别放置于两根起重机轨道上，首先，主站控制发射测距机器人(1)和反射成像机器人(2)分别对发射测距装置(3)、成像采集装置(4)进行姿态调整，使得发射测距装置(3)发出的激光垂直射在成像采集装置(4)的成像板上；然后，使两个移动测量机器人沿各自起重机轨道一起同步运行至规定的检测间隔距离，停止时两个移动测量机器人再次进行姿态调整，发射测距机器人(1)发射激光到反射成像机器人(2)的成像板上，反射成像机器人(2)利用摄像头采集成像板上的图像，通过Wi-Fi无线方式传输给主站，经过主站(5)对采集图像上激光点和标记点的中心位置的对比分析处理，获得起重机双轨道的跨度偏差ΔS以及同一截面的高低差ΔH，并显示。

5.根据权利要求4所述的基于一站两机器人结构的起重机轨道检测方法，其特征在于，在测量双规的跨度偏差ΔS时，还包括：在检测点前后10cm处再分别测量一次，主站(5)取三点中最小值作为该检测点起重机双轨道的跨度值ΔS。

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