CN110329913A - 用于大车定位的装置、方法和控制起重设备的系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及用于大车定位的装置、方法和控制起重设备的系统。该装置包括：图像获取装置，图像获取装置垂直向下设置在大车的一侧，并且图像获取装置被设置为拍摄沿着大车的行驶路径设置的位置标识的图像；图像处理装置，被配置为从图像获取装置接收拍摄的图像，并且将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定大车与目标位置之间的位置偏差，其中，基准图像是当大车位于目标位置时图像获取装置拍摄的图像；以及网络通信装置，被配置为将图像获取装置拍摄的图像传输到图像处理装置。本申请技术方案能够提高自动化控制大车定位的精度，并且降低定位传感器的成本。
Description
技术领域
本申请涉及自动化控制领域。具体地，本申请涉及用于大车定位的装置、方法和控制起重设备的系统。
背景技术
在轮胎式龙门起重机(RTG)的全自动/半自动控制系统中，用于驱动RTG的设备大车的方向的精确定位是关键的控制环节。RTG在作业过程中，由大车的驱动系统(行走机构)驱动整个起重机，使其沿着在地面的黄色引导线笔直行走。轮胎式龙门起重机的基本结构如图1所示，大车机构及其轮胎在RTG设备底部的两侧。通常，大车机构有8轮两驱或16轮四驱两种驱动形式。
在传统的手动作业过程中，当大车行进至接近目标贝位时，由司机观察设备参考点与贝位标识线，通过手动调整将大车粗略定位至目标贝位。在半自动或全自动码头作业工程中，RTG大车运行通常均是全自动运行，大车定位通过磁钉或其他高精定位方式一次将大车定位至目标位置。在此期间，大车高精度位置检测要求很高，通常至少需要达到小于20mm的定位精度。为实现此目的，通常使用在地面埋设磁钉的方案。在这个方案中，每个磁钉都被标定为不同的绝对地址，通过安装在RTG设备侧的磁钉读头读取磁钉的绝对位置进行大车位置检测。此方案虽然精度高，但施工非常不便，且磁钉与读头的成本非常高。
发明内容
本申请提供了用于大车定位的装置、方法和控制起重设备的系统。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种用于大车定位的装置，包括：图像获取装置，图像获取装置设置在大车的一侧，并且图像获取装置被设置为垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径设置的位置标识的图像；图像处理装置，被配置为从图像获取装置接收拍摄的图像，并且将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定大车与目标位置之间的位置偏差，其中，基准图像是当大车位于目标位置时图像获取装置拍摄的图像；以及网络通信装置，被配置为将图像获取装置拍摄的图像传输到图像处理装置。
以这样的方式，通过设置在大车一侧的图像获取装置拍摄沿着拍摄大车的行驶路径设置的位置标识的图像，能够基于图像处理方式确定大车与目标位置之间的位置偏差，实现高精度的大车定位。
根据本申请的示例性实施例，该装置还包括：绝对值编码器，设置在大车的任意一个车轮的中心，绝对值编码器被配置为获取大车的预测位置；以及实际位置计算装置，被配置为基于大车的预测位置和大车与目标位置之间的位置偏差确定目标位置的实际位置。
以这样的方式，能够基于绝对值编码器对大车进行粗略定位，结合图像处理方式对大车进行精确定位，实现大车的自动化控制。
根据本申请的示例性实施例，位置标识是每隔预定位置设置在大车的行驶路径上的贝位的标识，并且图像获取装置设置在大车的该侧以允许当大车行驶在行驶路径的任何位置时图像获取装置至少能够拍摄一个完整贝位范围。
以这样的方式，使得设置在大车上的图像获取装置能够随时获取用于确定大车精确定位的图像。
根据本申请的示例性实施例，图像获取装置包括：两个分别设置在大车的一侧的前后两端的端图像获取装置；以及设置在大车的一侧的中心的中心图像获取装置；并且当大车位于目标位置时，两个端图像获取装置与中心图像获取装置分别位于相邻的三个贝位的标识的正上方，三个贝位的中间的贝位的标识在中心图像获取装置拍摄的图像中的位置是位置标识在基准图像中的位置。
以这样的方式，提供一种具体的图像获取装置的布置方式，通过多个图像获取装置进一步提高大车定位的精度。
根据本申请的示例性实施例，每个贝位的标识包括：位于贝位的中心位置的柱状的中心标识；以及位于中心标识的两侧，并且按照相等间距以距中心标识距离越远则长度越短的方式排列的多个柱状的参考标识。
以这样的方式，实现稳定且精确的贝位标识的位置识别。
根据本申请的示例性实施例，该装置还包括：定位调整装置，被配置为基于确定的大车与目标位置之间的位置偏差控制大车的驱动系统，定位调整装置适于驱动大车行驶到目标位置。
以这样的方式，形成闭环位置控制对大车进行高精度的位置调整。
根据本申请的示例性实施例，图像获取装置为广角摄像头。
以这样的方式，便于图像获取装置获取完整贝位图像。
根据本申请的示例性实施例，该装置还包括额外的图像获取装置，额外的图像获取装置设置在图像获取装置所在的大车的该侧的对侧，额外的图像获取装置的数量与图像获取装置相同，并且被设置为垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径设置的位置标识的图像。
以这样的方式，只要大车的任一侧设置有位置标识，都可以采用与设置有位置标识的这一侧对应的图像获取装置或额外的图像获取装置获取位置标识的图像。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种控制起重设备的系统，包括：起重设备；大车，设置于起重设备的底部，大车适于承载起重设备行驶；用于大车定位的装置，包括：图像获取装置，图像获取装置设置在大车的一侧，并且图像获取装置被设置为垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径设置的位置标识的图像；图像处理装置，被配置为从图像获取装置接收拍摄的图像，并且将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定大车与目标位置之间的位置偏差，其中，基准图像是当大车位于目标位置时图像获取装置拍摄的图像；以及网络通信装置，被配置为将图像获取装置拍摄的图像传输到图像处理装置。
以这样的方式，通过设置在大车一侧的图像获取装置拍摄沿着拍摄大车的行驶路径设置的位置标识的图像，能够基于图像处理方式确定大车与目标位置之间的位置偏差，实现高精度的大车定位。
根据本申请的示例性实施例，该系统还包括：绝对值编码器，设置在大车的任意一个车轮的中心，绝对值编码器被配置为获取大车的预测位置；以及实际位置计算装置，被配置为基于大车的预测位置和大车与目标位置之间的位置偏差确定目标位置的实际位置。
以这样的方式，能够基于绝对值编码器对大车进行粗略定位，结合图像处理方式对大车进行精确定位，实现大车的自动化控制。
根据本申请的示例性实施例，该系统还包括：定位调整装置，被配置为基于确定的大车与目标位置之间的位置偏差控制大车的驱动系统，定位调整装置适于驱动大车行驶到目标位置。
以这样的方式，形成闭环位置控制对大车进行高精度的位置调整。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种用于大车定位的方法，包括：从设置在大车的一侧的图像获取装置接收图像获取装置拍摄的图像，其中，图像获取装置被设置为垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径设置的位置标识的图像，并且将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定大车与目标位置之间的位置偏差，其中，基准图像是当大车位于目标位置时图像获取装置拍摄的图像。
以这样的方式，通过设置在大车一侧的图像获取装置拍摄沿着拍摄大车的行驶路径设置的位置标识的图像，能够基于图像处理方式确定大车与目标位置之间的位置偏差，实现高精度的大车定位。
根据本申请的示例性实施例，该方法还包括：通过设置在大车的任意一个车轮的中心的绝对值编码器获取大车的预测位置；以及基于大车的预测位置和大车与目标位置之间的位置偏差确定目标位置的实际位置。
以这样的方式，能够基于绝对值编码器对大车进行粗略定位，结合图像处理方式对大车进行精确定位，实现大车的自动化控制。
根据本申请的示例性实施例，位置标识是每隔预定位置设置在大车的行驶路径上的贝位的标识，并且图像获取装置设置在大车的一侧以允许当大车行驶在行驶路径的任何位置时图像获取装置至少能够拍摄一个完整贝位范围。
以这样的方式，使得设置在大车上的图像获取装置能够随时获取用于确定大车精确定位的图像。
根据本申请的示例性实施例，图像获取装置包括：两个分别设置在大车的一侧的前后两端的端图像获取装置；以及设置在大车的一侧的中心的中心图像获取装置；并且当大车位于目标位置时，两个端图像获取装置与中心图像获取装置分别位于相邻的三个贝位的标识的正上方，三个贝位的中间的贝位的标识在中心图像获取装置拍摄的图像中的位置是位置标识在基准图像中的位置。
以这样的方式，提供一种具体的图像获取装置的布置方式，通过多个图像获取装置进一步提高大车定位的精度。
根据本申请的示例性实施例，每个贝位的标识包括：位于贝位的中心位置的柱状的中心标识；以及位于中心标识的两侧，并且按照相等间距以距中心标识距离越远则长度越短的方式排列的多个柱状的参考标识。
以这样的方式，实现稳定且精确的贝位标识的位置识别。
根据本申请的示例性实施例，该方法还包括：在将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较前，确定位置标识在图像中的位置，包括：将图像获取装置拍摄的图像转换到HSV颜色空间，以获得HSV颜色图像；在HSV空间中对HSV颜色图像进行二值化操作，以获得二值化图像；对二值化图像执行边缘提取，以获得边缘提取的图像，边缘提取的图像包括贝位的标识的边缘特征；以及根据边缘提取的图像中的贝位的标识的边缘特征，计算贝位的中心标识和参考标识的柱状图形的轮廓面积和长宽比以确定贝位的中心标识，将中心标识的位置作为位置标识在图像中的位置。
以这样的方式，通过图像处理方式从原始图像中提取贝位的标识的边缘特征，从而自动确定中心标识的位置作为位置标识在图像中的位置。
根据本申请的示例性实施例，该方法还包括：基于确定的大车与目标位置之间的位置偏差控制大车的驱动系统以驱动大车行驶到目标位置。
以这样的方式，形成闭环位置控制对大车进行高精度的位置调整。
根据本申请的示例性实施例，图像获取装置为广角摄像头。
以这样的方式，便于图像获取装置获取完整贝位图像。
根据本申请的示例性实施例，该方法还包括：通过额外的图像获取装置获取拍摄的图像，额外的图像获取装置设置在图像获取装置所在的大车的一侧的对侧，额外的图像获取装置的数量与图像获取装置相同，并且被设置为垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径设置的位置标识的图像。
以这样的方式，只要大车的任一侧设置有位置标识，都可以采用与设置有位置标识的这一侧对应的图像获取装置或额外的图像获取装置获取位置标识的图像。
在本申请实施例中提供了一种利用RTG车道上的贝位颜色标识作为标定的参考位、在大车上安装至少一个摄像头垂直向下拍摄，通过对标定的参考位的特征图像进行图像数据分析，当大车行进至目标贝位时，计算出当前大车的高精度绝对位置偏差，结合绝对值编码器的粗略定位值得出高精度的当前大车位置或目标位置的技术方案。此外，本申请技术方案能够通过闭环位置控制实现高精度的大车定位。
本申请技术方案通过将摄像头提供的精确定位与编码器粗略定位结合，实现高精度大车定位，其中，通过对贝位标识的高低柱状图的图像处理实现接近目标位时的精确定位检测。
本申请技术方案在达到自动化控制精度的前提下，降低了定位传感器的成本，对大车行驶的码头场地无任何破坏，并且适用于所有类型的RTG起重设备。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是轮胎式龙门起重机的立体示意图；
图2是根据本申请实施例的用于大车定位的装置的示意图；
图3是根据本申请的用于大车定位的装置的框图；
图4是根据本申请示例性实施例的用于大车定位的装置的框图；
图5是根据本申请示例性实施例的贝位的示意图；
图6(a)至图6(d)是根据本申请示例性实施例的图像处理的示意图；
图7是根据本申请示例性实施例的控制起重设备的系统的框图；
图8是根据本申请实施例的用于大车定位的方法的流程图；
图9是根据本申请示例性实施例的确定位置标识在图像中的位置的方法的流程图。
附图标号说明：
1，用于大车定位的装置；
11，图像获取装置；
13，图像处理装置；
15，网络通信装置；
17，绝对值编码器；
19，实际位置计算装置；
21，定位调整装置；
3，大车；
31，行驶路径；
33，位置标识；
5，控制起重设备的系统；
7，起重设备；
S801～S804、S901`S904，步骤。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块或单元。
根据本申请实施例，提供了一种用于大车定位的装置。图2是根据本申请实施例的用于大车定位的装置的示意图。图3是根据本申请的用于大车定位的装置的框图。
首先参见图2，大车3的一侧设置图像获取装置11，其可以是一个图像获取装置11，也可以是多个图像获取装置11，在图2中，例如示出了3个图像获取装置11。此外，在大车3的另一侧也可以设置图像获取装置11，其设置数量与设置方式与当前一侧相同。这样，只要大车的任一侧设置有贝位标记，都可以采用与设置有贝位标记的这一侧对应的图像获取装置11获取贝位图像。例如，在图2中示出的例如包括3个图像获取装置11的情况下，大车的另一侧也包括3个图像获取装置11，总共为6个图像获取装置11。应理解，其他数量的图像获取装置11也能够实现本申请的技术方案。
在图2中，大车3行驶在行驶路径31上，行驶路径31上设置有位置标识33。其中，图2中示出的位置标识为“101”、“102”、“103”、“104”和“105”和该位置处的标识线，便于区分和示意位置标识所在的位置。
如图3所示，根据本申请实施例的一种用于大车定位的装置1包括：图像获取装置11，图像处理装置13和网络通信装置15。图像获取装置11设置在大车3的一侧，并且图像获取装置被设置为垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径31设置的位置标识33的图像。图像处理装置13被配置为从图像获取装置11接收拍摄的图像，并且将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定大车与目标位置之间的位置偏差，其中，基准图像是当大车位于目标位置时图像获取装置拍摄的图像。网络通信装置15，被配置为将图像获取装置拍摄的图像传输到图像处理装置。
根据本申请实施例，图像处理装置13可以是安装在电器房内的IPC工控机，其上运行图像定位软件。大车位于目标位置时，图像获取装置11垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径31设置的位置标识33的图像为基准图像。在基准图像中，位置标识33的位置为第一位置。在大车向目标位置的定位过程中，大车难以直接准确停泊在目标位置，此时，在图像获取装置11垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径31设置的位置标识33的图像中，位置标识33的位置为第二位置。由于大车的位置实际与目标位置存在偏差，因此，图像中的第一位置与第二位置不同。经过图像处理装置13比较第一位置与第二位置，可以确定大车与目标位置之间的位置偏差。
图4是根据本申请示例性实施例的用于大车定位的装置的框图。根据本申请实施例，用于大车定位的装置1还包括：绝对值编码器17和实际位置计算装置19。绝对值编码器17设置在大车的任意一个车轮的中心，绝对值编码器被配置为获取大车的预测位置。图2示出了绝对值编码器17设置在一个车轮的中心的实施例。实际位置计算装置19被配置为基于大车的预测位置和大车与目标位置之间的位置偏差确定目标位置的实际位置。
在应用中，可以将实际位置计算装置19以RTG主控PLC的方式实现。
根据本申请实施例，位置标识是每隔预定位置设置在大车的行驶路径上的贝位的标识，并且图像获取装置被以当大车行驶在行驶路径的任何位置时至少能够拍摄一个完整贝位范围的方式设置在大车的一侧。
根据本申请实施例，图像获取装置11包括：两个分别设置在大车3的一侧的前后两端的端图像获取装置；以及设置在大车的一侧的中心的中心图像获取装置；并且当大车位于目标位置时，两个端图像获取装置与中心图像获取装置分别位于相邻的三个贝位的标识的正上方，三个贝位的中间的贝位的标识在中心图像获取装置拍摄的图像中的位置是位置标识在基准图像中的位置。
根据本申请实施例，每个贝位的标识包括：位于贝位的中心位置的柱状的中心标识；以及位于中心标识的两侧，并且按照相等间距以距中心标识距离越远则长度越短的方式排列的多个柱状的参考标识。
以下结合附图与实施例对用于大车定位的装置1进行进一步说明。
在大车定位过程中，若将大车停在目标位置，需将大车的中心位置精确停在对应贝位的正中心。如图2所示，在大车3两侧的大车鞍梁的外侧安装的3个图像获取装置11是垂直向下安装的，安装高度及图像获取装置11采用的广角摄像头确保每个图像获取装置11在任何时刻至少可以拍摄到一个完整贝位范围。例如，一个完整的贝位范围为该贝位的贝位标记的前一个贝位标记与后一个贝位标记之间的全部范围。根据本申请一个示例性实施例，图像获取装置11为广角摄像头。
当大车停在目标位置时，如图2所示，设置在大车3的一侧的中心的中心图像获取装置11处于所在贝位“103”的正上方，此时大车3的行驶路径31的车道侧的贝位号为“101”贝位至“105”贝位。
在一个示例性的实施例中，当设置在大车3的一侧的中心的中心图像获取装置11处于所在贝位“103”的正上方时，图2中的左侧的端图像获取装置11处于“102”贝位正中心上方，图2中右侧的端图像获取装置11处于“104”贝位的正中心上方。可以基于以上确定当大车3位于目标位置时，作为位置标识33的贝位在图像获取装置11拍摄的基准图像中的位置。
图5是根据本申请示例性实施例的贝位的示意图。为实现稳定且精确的贝位标识的位置识别，在每个贝位的中心标识的两侧，按等间距排列且高度按逐个增长再缩短的柱状图符(即，参考标识)进行改造涂刷，即，按照相等间距以距中心标识距离越远则长度越短的方式排列，其俯视视觉效果如图5所示。贝位103的完整范围为从贝位102的最接近贝位103的柱形到贝位104的最接近贝位103的柱形之间的全部范围。选择柱状标识的高度与间隔的合适尺寸后，图像获取装置11可据此获取包含精准坐标的图像数据。最准确的贝位103的位置可以通过图像处理方式分析贝位103的柱状图中的多个柱形的长短而找出最长的柱形的位置来确定。图像处理装置13通过对每一帧的视频图像进行分析处理，提取出当前大车位置距目标位置的精准位置偏差，与绝对值编码器17确定的位置数据进行结合，计算出目标位置的实际位置值。例如，绝对值编码器17确定的位置为预测位置，根据图像处理得到的大车距目标贝位103的位置偏差为△P0，目标位置的实际位置值为预测位置+(根据实际情况或-)△P0。
根据本申请实施例，如图4所示，用于大车定位的装置1还包括：定位调整装置21，被配置为基于确定的大车与目标位置之间的位置偏差控制大车的驱动系统，定位调整装置21适于驱动大车行驶到目标位置。
如图5所示，设置在大车的一侧的中心的中心图像获取装置11视野内的“103”贝位的中心位置即标有“103”的贝位柱状中心标识，当大车不在目标位置时，例如，大车的中心不完全在“103”贝位正中心时(比如偏差为40mm)，此时图像获取装置11的画面中，“103”贝位的位置与当大车位于目标位置时“103”贝位在拍摄的图像中应当位于的位置“103’”之间存在的像素偏差值△P0(即大车与目标位置偏差40mm)。此时，将△P0通过例如工业以太网发送给RTG主控PLC，主控PLC结合当前绝对值编码器17确定的位置数据计算出目标位置相对当前大车位置的精准位置。即绝对值编码器实现定位系统的粗调，采用图像处理实现目标位置的精调。由主控PLC通过位置闭环驱动控制，最终实现大车精确定位。根据实际项目测试，该系统的定位精度可达到10mm，可满足自动化系统中大车高精度定位的需要。
图6(a)至图6(d)是根据本申请示例性实施例的图像处理的示意图。图像获取装置11拍摄的图像如图6(a)所示。由于拍摄的图像中可能存在除了贝位标记之外的图像信息(例如，图6(a)中的斜向纹理)，这些图像信息会干扰从图像中识别贝位标记和提取贝位标记位置的准确度。因此，通过如下的图像处理方法从包含与贝位标记无关的图像信息的图像中提取贝位位置的信息。可以通过图像处理方式提取出当大车位于目标位置时“103”贝位在拍摄的图像中应当位于的位置“103’”的位置，具体流程如下：
a、将图像获取装置11采集的原始图像转到对于色彩敏感的HSV颜色空间，得到如图6(b)所示的图像；
b、在HSV空间中对图像进行二值化操作，得到如图6(c)所示的图像；
c、之后对二值图像进行边缘提取，得到图6(d)所示的图像；
d、之后根据轮廓面积、长宽比等特点，筛选出贝位中心标识符，确定标识符位置。
通过采用如上描述的用于大车定位的装置能够通过对高低柱状图的图像进行处理，从图像中找出最接近贝位标记的柱形，从而确定准确的贝位标记位置。例如，基于目标贝位(例如贝位“103”)的贝位标记的最长的柱形在图像中的位置与当大车位于目标位置时目标贝位在拍摄的图像中应当位于的位置(例如标记“103’”)之间的像素偏差值，以高精度计算大车当前位置与目标位置之间的距离，实现大车在接近目标位置时的精确定位。
根据本申请的另一个实施例，还提供了一种控制起重设备的系统。图7是根据本申请示例性实施例的控制起重设备的系统的框图。如图7所示，控制起重设备的系统5包括：起重设备(7)；大车(3)，大车(3)设置于所述起重设备(7)的底部并且适于承载起重设备(7)行驶；用于大车定位的装置1，包括：图像获取装置11，图像获取装置设置在大车的一侧，并且图像获取装置被设置为垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径31设置的位置标识33的图像；图像处理装置13，被配置为从图像获取装置接收拍摄的图像，并且将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定大车与目标位置之间的位置偏差，其中，基准图像是当大车位于目标位置时图像获取装置拍摄的图像；以及网络通信装置15，被配置为将图像获取装置拍摄的图像传输到图像处理装置。
如图7所示，根据本申请的示例性实施例，该系统5还包括：绝对值编码器17以及实际位置计算装置19。绝对值编码器17设置在大车的任意一个车轮的中心，绝对值编码器被配置为获取大车的预测位置。实际位置计算装置19被配置为基于大车的预测位置和大车与目标位置之间的位置偏差确定目标位置的实际位置。
如图7所示，根据本申请的示例性实施例，该系统5还包括：定位调整装置21，被配置为基于确定的大车与目标位置之间的位置偏差控制大车的驱动系统，定位调整装置21适于驱动大车行驶到目标位置。
根据本申请实施例，还提供了一种用于大车定位的方法。图8是根据本申请实施例的用于大车定位的方法的流程图。
根据本申请实施例的用于大车定位的方法可以结合本申请提供的用于大车定位的装置和控制起重设备的系统执行。例如，如图8所示，用于大车定位的方法包括：步骤S801，从设置在大车的一侧的图像获取装置接收图像获取装置拍摄的图像，其中，图像获取装置被设置为垂直向下拍摄沿着大车的行驶路径设置的位置标识的图像。然后进行步骤S802，将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定大车与目标位置之间的位置偏差，其中，基准图像是当大车位于目标位置时图像获取装置拍摄的图像。通过设置在大车一侧的图像获取装置拍摄沿着拍摄大车的行驶路径设置的位置标识的图像，能够基于图像处理方式确定大车与目标位置之间的位置偏差，实现高精度的大车定位。接下来进行步骤S803，通过设置在大车的任意一个车轮的中心的绝对值编码器获取大车的预测位置。然后进行步骤S804，基于大车的预测位置和大车与目标位置之间的位置偏差确定目标位置的实际位置。通过采用本申请实施例的用于大车定位的方法能够基于绝对值编码器对大车进行粗略定位，结合图像处理方式对大车进行精确定位，实现大车的自动化控制。
根据本申请示例性实施例，在将位置标识在图像中的位置与位置标识在基准图像中的位置进行比较前，确定位置标识在图像中的位置。
下面结合图6(a)至图6(d)以及图9说明根据本申请示例性实施例的确定位置标识在图像中的位置的方法。图9是根据本申请示例性实施例的确定位置标识在图像中的位置的方法的流程图。如图9所示，根据本申请示例性实施例的确定位置标识在图像中的位置的方法包括：步骤S901，将图像获取装置拍摄的图像转换到HSV颜色空间，以获得HSV颜色图像，得到的HSV颜色图像如图6(b)所示。接下来在步骤S902，在HSV空间中对HSV颜色图像进行二值化操作，以获得二值化图像，得到的二值化图像如图6(c)所示。接下来在步骤S903，对二值化图像执行边缘提取，以获得边缘提取的图像，得到的边缘提取的图像如图6(d)所示，边缘提取的图像包括贝位的标识的边缘特征。接下来在步骤S904，根据边缘提取的图像中的贝位的标识的边缘特征，计算贝位的中心标识和参考标识的柱状图形的轮廓面积和长宽比以确定贝位的中心标识，将中心标识的位置作为位置标识在图像中的位置。通过采用根据本申请示例性实施例的确定位置标识在图像中的位置的方法，通过图像处理方式从原始图像中提取贝位的标识的边缘特征，从而自动确定中心标识的位置作为位置标识在图像中的位置。
根据本申请实施例的用于大车定位的方法已经在如上的用于大车定位的装置和控制起重设备的系统中详细描述，在此不再赘述。
本申请通过摄像头与编码器粗定位的结合，实现高精度大车定位，在达到自动化控制精度的前提下，降低了定位传感器的成本，并且无需对大车行驶场地进行破坏。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元或模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元或模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元或模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元或模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元或模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元或模块中，也可以是各个单元或模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元或模块集成在一个单元或模块中。上述集成的单元或模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元或模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，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 (20)
1.一种用于大车定位的装置，其特征在于，包括：
图像获取装置(11)，所述图像获取装置(11)设置在大车(3)的一侧，并且所述图像获取装置(11)被设置为垂直向下拍摄沿着所述大车(3)的行驶路径(31)设置的位置标识(33)的图像；
图像处理装置(13)，被配置为从所述图像获取装置(11)接收拍摄的所述图像，并且将所述位置标识(33)在所述图像中的位置与所述位置标识(33)在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定所述大车(3)与目标位置之间的位置偏差，其中，所述基准图像是当所述大车(3)位于所述目标位置时所述图像获取装置(11)拍摄的图像；以及
网络通信装置(15)，被配置为将所述图像获取装置(11)拍摄的所述图像传输到所述图像处理装置(13)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
绝对值编码器(17)，设置在所述大车(3)的任意一个车轮的中心，所述绝对值编码器(17)被配置为获取所述大车(3)的预测位置；以及
实际位置计算装置(19)，被配置为基于所述大车(3)的所述预测位置和所述大车(3)与所述目标位置之间的所述位置偏差确定所述目标位置的实际位置。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述位置标识(33)是每隔预定位置设置在所述大车(3)的行驶路径(31)上的贝位的标识，并且所述图像获取装置(11)设置在所述大车(3)的所述一侧以允许当所述大车(3)行驶在所述行驶路径(31)的任何位置时所述图像获取装置(11)至少能够拍摄一个完整贝位范围。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述图像获取装置(11)包括：
两个分别设置在所述大车(3)的所述一侧的前后两端的端图像获取装置；以及
设置在所述大车(3)的所述一侧的中心的中心图像获取装置；并且
当所述大车(3)位于所述目标位置时，两个所述端图像获取装置与所述中心图像获取装置分别位于相邻的三个贝位的标识的正上方，所述三个贝位的中间的贝位的标识在所述中心图像获取装置拍摄的图像中的位置是所述位置标识在所述基准图像中的位置。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，每个所述贝位的标识包括：
位于所述贝位的中心位置的柱状的中心标识；以及
位于所述中心标识的两侧，并且按照相等间距以距所述中心标识距离越远则长度越短的方式排列的多个柱状的参考标识。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括：
定位调整装置(21)，被配置为基于确定的所述大车(3)与所述目标位置之间的所述位置偏差控制所述大车(3)的驱动系统，所述定位调整装置(21)适于驱动所述大车(3)行驶到所述目标位置。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述图像获取装置(11)为广角摄像头。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括：
额外的图像获取装置，所述额外的图像获取装置设置在所述图像获取装置(11)所在的大车(3)的所述一侧的对侧，所述额外的图像获取装置的数量与所述图像获取装置(11)相同，并且被设置为垂直向下拍摄沿着所述大车(3)的行驶路径(31)设置的位置标识(33)的图像。
9.一种控制起重设备的系统，其特征在于，包括：
起重设备(7)；
大车(3)，设置于所述起重设备(7)的底部，所述大车(3)适于承载所述起重设备(7)行驶；
用于大车(3)定位的装置(1)，包括：
图像获取装置(11)，所述图像获取装置(11)设置在所述大车(3)的一侧，并且所述图像获取装置(11)被设置为垂直向下拍摄沿着所述大车(3)的行驶路径(31)设置的位置标识(33)的图像；
图像处理装置(13)，被配置为从所述图像获取装置(11)接收拍摄的所述图像，并且将所述位置标识(33)在所述图像中的位置与所述位置标识(33)在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定所述大车(3)与目标位置之间的位置偏差，其中，所述基准图像是当所述大车(3)位于所述目标位置时所述图像获取装置(11)拍摄的图像；以及
网络通信装置(15)，被配置为将所述图像获取装置(11)拍摄的所述图像传输到所述图像处理装置(13)。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：
绝对值编码器(17)，设置在所述大车(3)的任意一个车轮的中心，所述绝对值编码器(17)被配置为获取所述大车(3)的预测位置；以及
实际位置计算装置(19)，被配置为基于所述大车(3)的所述预测位置和所述大车(3)与所述目标位置之间的所述位置偏差确定所述目标位置的实际位置。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：
定位调整装置(21)，被配置为基于确定的所述大车(3)与所述目标位置之间的所述位置偏差控制所述大车(3)的驱动系统，所述定位调整装置(21)适于驱动所述大车(3)行驶到所述目标位置。
12.一种用于大车定位的方法，其特征在于，包括：
从设置在大车(3)的一侧的图像获取装置(11)接收所述图像获取装置(11)拍摄的图像，其中，所述图像获取装置(11)被设置为垂直向下拍摄沿着所述大车(3)的行驶路径(31)设置的位置标识(33)的图像，并且
将所述位置标识(33)在所述图像中的位置与所述位置标识(33)在基准图像中的位置进行比较，基于比较结果确定所述大车(3)与目标位置之间的位置偏差，其中，所述基准图像是当所述大车(3)位于所述目标位置时所述图像获取装置(11)拍摄的图像。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：
通过设置在所述大车(3)的任意一个车轮的中心的绝对值编码器(17)获取所述大车(3)的预测位置；以及
基于所述大车(3)的所述预测位置和所述大车(3)与所述目标位置之间的所述位置偏差确定所述目标位置的实际位置。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述位置标识(33)是每隔预定位置设置在所述大车(3)的行驶路径(31)上的贝位的标识，并且所述图像获取装置(11)设置在所述大车(3)的所述一侧以允许当所述大车(3)行驶在所述行驶路径(31)的任何位置时所述图像获取装置(11)至少能够拍摄一个完整贝位范围。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述图像获取装置(11)包括：
两个分别设置在所述大车(3)的所述一侧的前后两端的端图像获取装置；以及
设置在所述大车(3)的所述一侧的中心的中心图像获取装置；并且
当所述大车(3)位于所述目标位置时，两个所述端图像获取装置与所述中心图像获取装置分别位于相邻的三个贝位的标识的正上方，所述三个贝位的中间的贝位的标识在所述中心图像获取装置拍摄的图像中的位置是所述位置标识在所述基准图像中的位置。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，每个所述贝位的标识包括：
位于所述贝位的中心位置的柱状的中心标识；以及
位于所述中心标识的两侧，并且按照相等间距以距所述中心标识距离越远则长度越短的方式排列的多个柱状的参考标识。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：
在将所述位置标识(33)在所述图像中的位置与所述位置标识(33)在基准图像中的位置进行比较前，确定所述位置标识(33)在所述图像中的位置，包括：
将所述图像获取装置(11)拍摄的所述图像转换到HSV颜色空间，以获得HSV颜色图像；
在HSV空间中对所述HSV颜色图像进行二值化操作，以获得二值化图像；
对所述二值化图像执行边缘提取，以获得边缘提取的图像，所述边缘提取的图像包括所述贝位的标识的边缘特征；以及
根据所述边缘提取的图像中的所述贝位的标识的边缘特征，计算所述贝位的中心标识和参考标识的柱状图形的轮廓面积和长宽比以确定所述贝位的所述中心标识，将所述中心标识的位置作为所述位置标识(33)在所述图像中的位置。
18.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，还包括：
基于确定的所述大车(3)与所述目标位置之间的所述位置偏差控制所述大车(3)的驱动系统以驱动所述大车(3)行驶到所述目标位置。
19.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述图像获取装置(11)为广角摄像头。
20.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，还包括：
通过额外的图像获取装置获取拍摄的所述图像，所述额外的图像获取装置设置在所述图像获取装置(11)所在的大车(3)的所述一侧的对侧，所述额外的图像获取装置的数量与所述图像获取装置(11)相同，并且被设置为垂直向下拍摄沿着所述大车(3)的行驶路径(31)设置的位置标识(33)的图像。
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| CN201910665652.XA CN110329913A (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 用于大车定位的装置、方法和控制起重设备的系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112811321A (zh) * | 2019-11-18 | 2021-05-18 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种轨道起重机大车行走行程范围控制方法 |
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2019
- 2019-07-23 CN CN201910665652.XA patent/CN110329913A/zh active Pending
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