CN110194428B - 一种系留气球囊体维检高空作业控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及系留气球应用技术领域，提供一种系留气球囊体维检高空作业控制系统，包括：高空作业平台，包括载人舱，和固定在吊车的吊臂上用于驱动载人舱移动的多维支架；视觉处理装置，被配置为捕捉系留气球囊体表面图像信息，并根据控制指令在图像信息上锁定并追踪待检目标；位置检测装置，用于检测待检目标的位置信息；总控制装置，与视觉处理装置和位置检测装置通信连接，总控制装置用于下发控制指令，并根据待检目标的位置信息的变化，控制多维支架驱动载人舱跟随待检目标移动。本发明，通过上述的控制系统，方便地面、吊车及高空三方的沟通，维修效率高、效果好；作业不受环境限制，在较大的风速状态下也能顺利检修。
Description
技术领域
本发明涉及系留气球应用技术领域，尤其提供一种系留气球囊体维检高空作业控制系统。
背景技术
系留气球因其可提供持续驻空浮力而被广泛运用。系留气球是采用具有高强度的高分子纤维蒙皮材料的裁片通过一定的工艺拼合而成，在给系留气球囊体充入氦气后，需要定期对系留气球蒙皮材料以及关键受力部位进行检查，以确保囊体不存在漏气、开裂等现象(材料本体的透气可以忽略)。目前对于囊体的关键部件的检查必须通过近距离视觉和触及来能完成。行业内常规做法是在系留气球锚泊状态时，通过工程吊车吊起吊篮输送检查人员至囊体附近进行检查，此方法可以达到良好的检查效果。但此方法存在以下弊端：一、对天气要求严格，必须风速特别小时进行；二、必须要求工程吊车师傅经验丰富，操作得当，与检查人员、地面工作人员配合默契精准；三、选用的高空作业平台不能存在尖角，才能保证系留气球在检查过程中不受损；四、检查过程中囊体可能随风飘动，如果此刻吊车没有及时撤收，可能导致囊体撞上吊篮，造成囊体损伤或损坏；五、由于吊篮撤退缓慢，锚泊车必须持续锁车直到吊车撤退完毕，此过程可能会导致囊体在锚泊车上翻滚角过大尾翼触地或囊体上挂舱撞上锚泊车而损坏；六、稍有微风必须由吊车调整，由于吊车操作人员视角问题、吊车吊臂响应等因素，以及地面-吊车-空中三方沟通问题，遇到微风很难保正精准调整，存在安全隐患，影响检查效果和工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种系留气球囊体维检高空作业控制系统，旨在解决现有技术中对系留气囊高空维检时存在不易控制、精准度差、易损伤囊体及存在安全隐患的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种系留气球囊体维检高空作业控制系统，包括：
高空作业平台，包括连接在吊车吊臂上的多维支架以及连接在所述多维支架上且可随所述多维支架移动的载人舱；
视觉处理装置，设于所述载人舱上且朝向系留气球囊体，被配置为捕捉系留气球囊体表面图像信息，并根据控制指令在所述图像信息上锁定并追踪系留气球囊体上的待检目标；
位置检测装置，设于所述载人舱上且朝向系留气球囊体，用于检测所述待检目标的位置信息；
总控制装置，分别与所述高空作业平台、所述视觉处理装置和所述位置检测装置通信连接，所述总控制装置用于下发所述控制指令，并根据所述待检目标的位置信息的变化，控制所述多维支架驱动所述载人舱跟随所述待检目标移动。
进一步地，所述总控制装置与所述多维支架通信连接，用于在锁定所述待检目标后，控制所述多维支架驱动所述载人舱移动至与所述待检目标的预设相对位置上。
进一步地，所述总控制装置与吊车操作人员通信连接，用于所述位置信息的变化率大于阈值时，发出收回所述吊臂的预警指令。
进一步地，所述视觉处理装置包括用于采集图像信息的摄像头以及与所述摄像头固定连接的驱动装置，所述驱动装置带动所述摄像头转动以追踪待检目标。
进一步地，所述总控制装置与地面锚铂车通信连接，所述总控制装置向所述地面锚铂车发出指令以锁定系留气球。
进一步地，还包括与所述总控制装置通信连接的手动控制装置，所述手动控制装置设于所述载人舱上供维检人员接收所述总控制装置的控制指令手动控制所述多维支架驱动所述载人舱移动。
进一步地，还包括与所述总控制装置通信连接的自动控制装置，所述自动控制装置用于自动控制所述多维支架驱动所述载人舱移动。
进一步地，所述载人舱通过舱架固定于所述多维支架上，所述多维支架设于一支架平台上，所述支架平台通过连接头固定于吊车吊臂上。
进一步地，所述支架平台包括间隔且平行设置的两支撑杆，所述多维支架包括架设于两所述支撑杆上的相互平行的两导轨支杆、相互平行且相对两端分别与两所述导轨支杆连接的两第一导轨、分别设于两所述第一导轨上且可沿所述第一导轨移动的两第一滑块、相对两端分别与两所述第一滑块连接的第二导轨、设于所述第二导轨上且沿所述第二导轨移动的两第二滑块以及分别套设于两所述第二滑块上且可在垂直于所述支架平台的方向上相对于所述第二滑块移动的两移动轴，所述舱架固定连接于两所述移动轴的顶端。
进一步地，所述多维支架还包括与其中一所述第一滑块固定连接且驱动所述第一滑块相对第一导轨移动的第一电机、与其中一第二滑块固定连接且驱动所述第二滑块相对第二导轨移动的第二电机以及与另一第二滑块固定连接用于驱动所述移动轴相对所述第二滑块移动的第三电机。
本发明的有益效果：
本发明中，利用视觉处理装置捕捉系留气球囊体表面图像信息，并同时根据指令在图像信息上锁定并追踪待检目标；位置检测装置实时检测待检目标的位置信息，总控制装置根据视觉处理装置和位置检测装置反馈的信息，控制多维支架驱动载人舱跟随待检目标移动，采用上述控制系统，信息反馈响应度及执行力高，更安全可靠，不会造成人员受伤或囊体受损等事故；而且，通过上述的控制系统，方便地面、吊车及高空三方的沟通，维修效率高、效果好；作业不受环境限制，在较大的风速状态下也能顺利检修。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的系留气球囊体维检高空作业控制系统的控制原理图；
图2为本发明实施例提供的系留气球囊体维检高空作业控制系统中高空作业平台的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的系留气球囊体维检高空作业控制系统的控制流程图；
其中，图中各附图标记：
100-高空作业平台；110-载人舱；111-舱架；120-多维支架；121-支架平台；122-连接头；123-支撑杆；124-导轨支杆；125-第一导轨；126-第一滑块；127-第一电机；128-第二导轨；129-第二滑块；130-第二电机；131-移动轴；132-第三电机；200-视觉处理装置；210-摄像头；220-驱动装置；300-位置检测装置；400-总控制装置；410-自动控制装置；420-手动控制装置。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1，本发明实施例提供的一种系留气球囊体维检高空作业控制系统，包括：高空作业平台100，包括连接在吊车吊臂上的多维支架120以及连接在多维支架120上且可随多维支架120移动的载人舱110；视觉处理装置200，设于载人舱110上且朝向系留气球囊体，被配置为捕捉系留气球囊体表面图像信息，并根据控制指令在所述图像信息上锁定并追踪待检目标；位置检测装置300，设于载人舱110上且朝向系留气球囊体，用于检测所述待检目标的位置信息；总控制装置400，分别与高空作业平台100、视觉处理装置200和位置检测装置300通信连接，总控制装置400用于下发所述控制指令，并根据待检目标的位置信息的变化，控制多维支架120驱动载人舱110跟随待检目标移动。
本发明中，利用视觉处理装置200捕捉系留气球囊体表面图像信息，并同时根据指令在图像信息上锁定并追踪待检目标；位置检测装置300实时检测待检目标的位置信息，总控制装置400根据视觉处理装置200和位置检测装置300反馈的信息，控制多维支架120驱动载人舱110跟随待检目标移动，采用上述控制系统，信息反馈响应度及执行力高，更安全可靠，不会造成人员受伤或囊体受损等事故；而且，通过上述的控制系统，方便地面、吊车及高空三方的沟通，维修效率高、效果好；作业不受环境限制，在较大的风速状态下也能顺利检修。
如图2所示，本发明实施例中，载人舱110通过舱架111固定于多维支架120上，多维支架120设于一支架平台121上，支架平台121通过连接头122固定于吊车吊臂上。连接头122为两个，分别设于支架平台121同一侧的两端头上。
支架平台121包括间隔且平行设置的两支撑杆123，多维支架120包括两导轨支杆124、两第一导轨125、两第一滑块126、第二导轨128、两第二滑块129以及两移动轴131。具体地，两导轨支杆124架设于两支撑杆123之间且相互平行，两第一导轨125相互平行且垂直于导轨支杆124而设置，各第一导轨125的两端分别与两导轨支杆124连接，两第一滑块126分别设于两第一导轨125上且可沿第一导轨125移动，第二导轨128的相对两端分别与两第一滑块126连接。本实施例中，第二导轨128为一个，当然，也可以将第二导轨128设置为两个，以增强多维支架120的稳固性。两移动轴131分别套设于两第二滑块129上且可在垂直于支架平台121方向上相对于第二滑块129移动，舱架111固定连接于两移动轴131的顶端。
具体地，多维支架120还包括与其中一第一滑块126固定连接且驱动第一滑块126相对第一导轨125移动的第一电机127、与其中一第二滑块129固定连接且驱动第二滑块129相对第二导轨128移动的第二电机130以及与另一第二滑块129固定连接用于驱动移动轴131相对第二滑块129移动的第三电机132。本实施例中，第一电机127驱动第一滑块126沿第一导轨125的移动、第二电机130驱动第二滑块129沿第二导轨128的移动以及第三电机132驱动移动轴131相对第二滑块129的运动可以通过直线电机模组或螺杆螺母传动模组、皮带轮直线模组等等来实现，不局限于本实施例附图所示。
本实施例中，控制总模块控制多维支架120驱动载人舱110跟随待检目标移动时，通过上述的多维支架在前、后、左、右、上、下方向上移动，使载人舱110移动更精准。
具体地，参照图3，本实施例中，视觉处理装置200和位置检测装置300设于载人舱110的前方外侧，即朝向系留气球囊体并与系留气球正对的一侧。视觉处理装置200包括用于采集图像信息的摄像头210以及驱动摄像头210转动以追踪待检目标的驱动装置220。当多维支架120带动载人舱110移动靠近系留气球囊体时，摄像头210也靠近系留气球囊体，此时，摄像头210开始在系留气球囊体上捕捉待检区域并锁定待检目标，当有微风带动系留气球囊体摆动时，待检目标发生位移变化，此时，驱动装置驱动摄像头210转动以追踪待检目标。所述的待检目标是指系留气球囊体上需要检测修理的地方，摄像头210捕捉到此地方后将其标记为待检目标进行追踪。
具体地，本实施例中，位置信息包括待检目标与载人舱110的相对距离信息、待检目标相对载人舱110的偏移角度信息以及待检目标的GPS定位信息。总控制装置400接收位置信息模块反馈的上述信息信号经系统运算获得最新的位置控制信息。
进一步地，总控制装置400包括与总控制装置400通信连接的手动控制装置420，手动控制装置420设于载人舱110上供维检人员接收总控制装置400的控制指令手动控制多维支架120驱动载人舱110移动。
总控制装置400包括还包括与总控制装置400通信连接的自动控制装置410，自动控制装置410与手动控制装置420切换使用，用于自动控制多维支架120驱动载人舱110移动。
进一步地，总控制装置400与高空作业平台100上的多维支架120通信连接，用于在锁定待检目标后，控制多维支架120驱动载人舱110移动至与待检目标的预设相对位置上。为了使载人舱110内的维检人员对待检目标更好地维修，需要使维检人员与待检目标之间保持最挂的操作距离，此最佳的操作距离即可换算为载人舱110与待检目标的预设相对位置。
优先地，总控制装置400与吊车操作人员通信连接，用于位置信息的变化率大于阈值时，发出收回吊臂的预警指令。当风速急剧增大时，系留气球囊体随风摆动幅度增大，此时，视觉处理装置200及位置检测装置300反馈的待检目标与载人舱110之间的相对位置变化的速率大于阈值，总控制装置400判定风速超过多维支架120的可调整范围后，发出回收吊臂的指令到吊车司机无线通信连接终端，同时，系统发出指令到多维支架120使载人舱110迅速运动远离系留气球囊体，避免气球囊体触碰到载人舱110而受损，也避免载人舱110内维检人员受伤。
本发明实施例中，总控制装置400与地面锚铂车通信连接，用于向地面锚铂车发出指令以锁定系留气球。
本发明实施例中，系留气球囊体维检高空作业控制系统的工作过程为：总控制装置400向地面锚铂车发出指令，维检人员锁定系留气球，随后总控制装置400发出指令至吊车，吊车将高空作业平台100送至系留气球待检区域附近，然后载人舱110上的维检人员利用手动控制装置420来控制多维支架120带动载人舱110移动至待检目标处，此时视觉处理装置200中的摄像头210捕捉待检区域并锁定待检目标，随后设定为自动控制模式。摄像头210反馈视觉信息至总控制装置400，同时位置检测装置300检测此时待检目标的位置信息，即待检目标与载人舱110的相对距离信息、待检目标相对载人舱110的偏移角度信息以及待检目标的GPS定位信息，并经系统处理后再传送到总控制装置400，总控制比对位置信息和视觉信息后发出指令到多维支架120，调整载人舱110前后、左右、上下方向的移动位置直到达到预设相对位置，当达到稳定状态后，维检人员开始维检作业。此时的摄像头210和位置检测装置300保持动态跟踪状态，当检查过程遇到微风系留气球摆动，待检区域的位置发生改变，待检目标偏离。摄像头210和位置检测装置300识别位置变化后反馈信号到总控制装置400，总控制装置400发出指令调整摄像头210和位置检测装置300的角度，同时，总控制装置400发出指令到多维支架120在前后、左右、上下方向上调整，始终保证载人舱110与系留气球囊体保持在同一相对位置。在此过程中地面锚泊工作人员和吊车操作人员通过通信连接终端实时获取载人舱110与系留气球的相对位置，形成预警信号。当风速急剧增大时，系留气球囊体随风摆动幅度增大，此时，视觉处理装置200及位置检测装置300反馈的待检目标与载人舱110之间的相对位置变化的速率大于阈值，总控制装置400判定风速超过多维支架120的可调整范围后，发出回收吊臂的指令到吊车操作人员无线通信连接终端，同时，系统发出指令到多维支架120使载人他迅速运动远离系留气球囊体，避免系留气球的囊体触碰到载人舱110而受损，也避免载人舱110内维检人员受伤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种系留气球囊体维检高空作业控制系统，其特征在于，包括：
高空作业平台，包括连接在吊车吊臂上的多维支架以及连接在所述多维支架上且可随所述多维支架移动的载人舱；
视觉处理装置，设于所述载人舱上且朝向系留气球囊体，被配置为捕捉系留气球囊体表面图像信息，并根据控制指令在所述图像信息上锁定并追踪系留气球囊体上的待检目标；
位置检测装置，设于所述载人舱上且朝向系留气球囊体，用于检测所述待检目标的位置信息；
总控制装置，分别与所述高空作业平台、所述视觉处理装置和所述位置检测装置通信连接，所述总控制装置用于下发所述控制指令，并根据所述待检目标的位置信息的变化，控制所述多维支架驱动所述载人舱跟随所述待检目标移动；
所述载人舱通过舱架固定于所述多维支架上，所述多维支架设于一支架平台上，所述支架平台通过连接头固定于吊车吊臂上，连接头为两个，分别设于支架平台同一侧的两端头上；
所述支架平台包括间隔且平行设置的两支撑杆，所述多维支架包括架设于所述两支撑杆上的相互平行的两导轨支杆、相互平行且相对两端分别与所述两导轨支杆连接的两第一导轨、分别设于所述两第一导轨上且可分别沿所述两第一导轨移动的两第一滑块、相对两端分别与所述两第一滑块连接的第二导轨、设于所述第二导轨上且沿所述第二导轨移动的两第二滑块以及分别套设于所述两第二滑块上且可在垂直于所述支架平台的方向上分别相对于所述两第二滑块移动的两移动轴，所述舱架固定连接于所述两移动轴的顶端。
2.根据权利要求1所述的系留气球囊体维检高空作业控制系统，其特征在于：所述总控制装置与所述多维支架通信连接，用于在锁定所述待检目标后，控制所述多维支架驱动所述载人舱移动至与所述待检目标的预设相对位置上。
3.根据权利要求2所述的系留气球囊体维检高空作业控制系统，其特征在于：所述总控制装置与吊车操作人员通信连接，用于所述位置信息的变化率大于阈值时，发出收回所述吊臂的预警指令。
4.根据权利要求1所述的系留气球囊体维检高空作业控制系统，其特征在于：所述视觉处理装置包括用于采集图像信息的摄像头以及与所述摄像头固定连接的驱动装置，所述驱动装置带动所述摄像头转动以追踪待检目标。
5.根据权利要求1所述的系留气球囊体维检高空作业控制系统，其特征在于：所述总控制装置与地面锚铂车通信连接，所述总控制装置向所述地面锚铂车发出指令以锁定系留气球。
6.根据权利要求1所述的系留气球囊体维检高空作业控制系统，其特征在于：还包括与所述总控制装置通信连接的手动控制装置，所述手动控制装置设于所述载人舱上供维检人员接收所述总控制装置的控制指令手动控制所述多维支架驱动所述载人舱移动。
7.根据权利要求6所述的系留气球囊体维检高空作业控制系统，其特征在于：还包括与所述总控制装置通信连接的自动控制装置，所述自动控制装置用于自动控制所述多维支架驱动所述载人舱移动。
8.根据权利要求1所述的系留气球囊体维检高空作业控制系统，其特征在于：所述多维支架还包括与其中一所述第一滑块固定连接且驱动所述第一滑块相对第一导轨移动的第一电机、与其中一第二滑块固定连接且驱动所述第二滑块相对第二导轨移动的第二电机以及与另一第二滑块固定连接用于驱动所述移动轴相对所述第二滑块移动的第三电机。
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