CN112194009A - 水电站启闭设备位置测量系统和测量方法 - Google Patents

水电站启闭设备位置测量系统和测量方法 Download PDF

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Abstract

水电站启闭设备位置测量系统和测量方法,包括设置在小车下部的激光扫描仪,所述激光扫描仪连接数据处理单元;还包括设置在吊具上的吊具反光板,和安装在闸门上的闸门反光板,和安装在坝面的门槽处的门槽反光板。激光扫描仪通过扫描下部设备获取点云数据,然后根据点云数据对吊具与闸门的位置、闸门和门槽的位置进行实时调整,实现移动式启闭机的自动化。且本发明提出的位置测量系统是一个单独的模块,不仅可以装备于新的启闭机设备上,也可以在现有启闭机设备上进行加装,仅需对现有启闭机控制系统进行改造,可实施性高。

Description

水电站启闭设备位置测量系统和测量方法
技术领域
本发明属于测量领域,具体涉及一种水电站启闭设备位置测量系统。
背景技术
对于水电站卷扬启闭机来说,主要作用为启闭和吊运检修闸门。卷扬启闭机中典型设备是移动式启闭机。随着自动化技术和传感器技术的发展,移动式启闭机的运行过程已经实现了一定程度的自动化和数字化。主要应用的自动化技术包括视频监控技术、基于卷筒端编码器的高度测量、基于车轮编码器的大小车位置测量、基于压力传感器的荷重测量等。这些测量信号均可以接入起重机控制系统,参与自动化控制。启闭机位置测量尤其是连续的位置测量主要依靠连接在车轮上的编码器连续记录车轮转过的角度,转化成启闭机的位置信息。在其它起重机行业也有采用二维码技术来实现当前位置检测的。
对于移动式启闭机来说,目前还没有实现全自动化的闸门启闭和吊运,启闭机在大坝上与闸门的配合仍然需要人的观察来操作。安装在车轮上的绝对值编码器并不能可靠准确地实现移动式启闭机的位置检测需求。一是因为绝对值编码器本身的误差,在启闭机运行过程中会不断累积。二是因为启闭机运行时车轮会出现打滑或车辆直径误差造成转换成启闭机位置时的不准确。三是连接在车轮上的编码器仅仅是测量车辆的转角来转化成启闭机的位置,而移动式启闭机在吊运闸门时,最终是要考量启闭机吊具或者闸门相对于大坝门槽的位置。从车轮的转动角度到吊具的最终位置,中间还有很多环节。所以通过车轮位置实现启闭机连续位置测量并不能满足启闭机的自动化运行需求。
发明内容
为了满足移动式启闭机自动化运行和精确定位的需求,本发明提出了一种用于卷扬启闭机的位置测量系统。
本发明采用以下技术方案:
水电站启闭设备位置测量系统,
包括设置在小车下部的激光扫描仪,所述激光扫描仪连接数据处理单元;
还包括:
设置在吊具上的吊具反光板,
和安装在闸门上的闸门反光板,
和安装在坝面的门槽处的门槽反光板。
所述数据处理单元包括处理器,处理器上连接存储器和通信模块,所述处理器连接启闭机控制系统。
所述吊具反光板、闸门反光板、门槽反光板之间具有不同的形状和/或大小。
一种水电站启闭设备位置测量系统的测量方法,包括:
在吊具上安装吊具反光板,在闸门上安装闸门反光板,在坝面的每个门槽处均安装门槽反光板;所述吊具反光板、闸门反光板、门槽反光板具有不同的形状或者大小;
启闭机工作时,启闭机的小车下部的激光扫描仪扫描下部所有物体扫描点的三维坐标数据和扫描点的反射率并发送给数据处理单元;
数据处理单元对所有扫描点的反射率和预存的反射率范围进行比较,如果扫描点的反射率位于预存的反射率范围内,则说明该扫描点为激光反射板,识别出所有属于激光反射板的扫描点后,与预存的吊具反光板、闸门反光板、门槽反光板的点云数据进行对比后,进行反光板的识别;
在启闭机移动过程中,实时计算吊具反光板和闸门反光板的相对位置,并将相对位置信息发送给启闭机控制系统,启闭机控制系统将实时获取的相对位置信息和预存的起吊状态下的吊具反光板和闸门反光板的吊具-闸门相对位置的阈值范围进行比较,根据比较结果,启闭机控制系统控制大车、小车或起升机构运动直至获取的相对位置位于预存的吊具-闸门相对位置的阈值范围内,则启闭机控制系统能够控制吊具对闸门进行起吊;
在启闭机移动过程中,实时计算门槽反光板和闸门反光板的相对位置,并将相对位置信息发送给启闭机控制系统,启闭机控制系统将实时获取的相对位置信息和预存的起吊状态下的门槽反光板和闸门反光板的门槽-闸门相对位置的阈值范围进行比较,根据比较结果,启闭机控制系统控制大车、小车或起升机构运动直至获取的相对位置位于预存的门槽-闸门相对位置的阈值范围内,则启闭机控制系统能够控制吊具将闸门放入门槽。
所述吊具上安装的吊具反光板、闸门上安装闸门反光板、坝面的门槽处安装的门槽反光板均不少于一个且形状不同。
本发明的有益效果:
本发明提供利用激光三维扫描技术和数据处理技术可以实现移动式启闭机相对于大坝门槽的精确位置的连续检测和精确定位,该位置测量系统产生的数据可以实时提供给启闭机控制系统,用于启闭机的自动化运行。
本发明的测量系统可以通过扫描得到所有需要扫描点的坐标,并通过计算得到吊具、闸门和门槽的相对位置以及启闭机的运行速度。直接从启闭机的终端吊具反映启闭机的位置数据,位置数据精度高,可靠性好。位置测量系统将处理的数据提供给启闭机控制系统,可以大幅提高移动式启闭机的自动化水平。
本发明提出的位置测量系统是一个单独的模块,不仅可以装备于新的启闭机设备上,也可以在现有启闭机设备上进行加装,仅需对现有启闭机控制系统进行改造,可实施性高。
附图说明
图1位置测量系统数原理图。
图2位置测量系统实施方案示意图。
图3位置测量系统工作过程示意。
图4激光扫描仪扫描反光板示意图。
图5为图3的局部示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
应该指出,以下详细说明都是例式性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的技术含义相同。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明提供的水电站启闭设备位置测量系统,包括设置在启闭机的小车4下部的激光扫描仪1,所述激光扫描仪1连接数据处理单元;所述的水电站启闭设备位置测量系统还包括设置在吊具6上的吊具反光板31和安装在闸门上的闸门反光板32和安装在坝面的门槽处的门槽反光板33。
上述的吊具反光板31、闸门反光板32、门槽反光板33均至少设置一个,即上述每种反光板的数目根据各设备的数目进行设置。例如,当启闭机系统具有多个门槽时,每个门槽处均需要设置门槽反光板,且每个门槽处的门槽反光板的数量根据需要设定,并不局限于一个。其中,激光扫描仪1的扫描距离可以覆盖其下方到坝面的高度范围,激光扫描仪1获取的数据包括三维点云数据和反射率数据,激光扫描仪1采用现有扫描仪。
进一步来说,所述的数据处理单元包括处理器,处理器连接存储器和通信模块,所述处理器还连接启闭机控制系统,该启闭机控制系统为现有的启闭机控制系统。上述的控制器、存储器、通信模块均采用现有的型号即可,本发明仅仅拿来使用。
本发明的位置测量系统在使用时,激光扫描仪1固定在移动式启闭机的小车4底部,向下扫描其下方所有物体的扫描点的三维坐标数据和每个扫描点的反射率信息并将数据发送给数据处理单元的处理器,三维坐标数据包括扫描点的x、y和z向的坐标,从而可以得到该次扫描的所有物体的扫描点的三维数据点云。
数据处理单元2包含的存储器可以存储激光扫描仪1得到的三维点云数据和反射率数据。数据处理单元2可以就近置于启闭机的电气室内。数据处理单元2可以与启闭机控制系统进行通讯,可以根据启闭机控制系统的要求进行数据处理并将结果数据返回给控制系统。
由于激光反射板通常和其它物体具有不同的反射率,因此在预先知道激光反射板在不同角度下的反射率范围的情况下,数据处理单元2可根据存储的不同扫描点的反射率信息识别出属于反光板的扫描点,即可得到属于反光板的所有扫描点的三维坐标数据,然后根据激光反射板的扫描点的三维坐标数据得出激光反光板的大小或者形状后,即可与事先已知的激光反光板大小或者形状信息进行匹配,从而实现激光反光板的识别。然后可以根据坐标数据的计算得到吊具、闸门和门槽上激光反光板的相对位置。
具体来说,上述的激光反光板可选择表面反射率较高的金属板状材料。
选择好激光反光板后,首先对激光反光板进行多次实际测量,根据多次实际测量的激光反光板的反射率数据,获取激光反光板的反射率范围,然后在存储器中预先存储激光反光板的反射率范围,即当激光扫描仪扫描时获取的扫描点的反射率数据处于该范围内时,认定该扫描点属于激光反射板。当激光扫描仪扫描到下方各扫描点的反射率后,通过对各扫描点反射率与反光板的反射率范围对比,获取激光扫描仪下方属于反光板的扫描点,便于进行后续的反光板所属对象的识别。
且为了便于后续的识别,所述吊具反光板31、闸门反光板32、门槽反光板33之间具有不同的形状和/或大小,即每种类型的反光板之间均可根据大小或者形状直接进行区分,例如针对长方形的反光板,长方形的长和宽比值不同的两个放光板则认为是大小不同的反光板,长和宽比值相同或者相差很小(可事先设定差值作为判定依据)则认为是相同的反光板,便于进行识别;同时反光板一般选择具有角点的三角形、长方形等形状,便于对角点进行识别并进行匹配。
选择完反光板后,系统正式工作之前,系统首先通过激光扫描仪对每个反光板进行扫描,获取每个反光板的点云数据,然后检测每个反光板的点云数据中的关键点,形成每个反光板的关键点集合,所述关键点集合中的关键点为描述反光板特征的关键特征点,例如当反光板为三角形或者长方形时,关键特征点可以为每个反光板的角点;关键点集合中还可包括描述一个反光板的多个关键点之间的相互关系,以及进行判断时,相互关系允许的波动阈值,例如长方形的反光板中,形成长方形的宽边和长边的距离比值和两个相邻边之间的角度;或者三角形的反光板中,三角形的三个角点形成的三条边中,相邻两条边的长度比值和角度,获取这些相互关系后,便于与实际测量的反光板进行比较,进而进行识别。同时,激光扫描仪对每个反光板进行扫描获取上述存储在对比数据库中的关键点集合时,反光板的固定姿态与真实固定在吊具、闸门、门槽上的反光板的固定姿态基本一致,便于确定各点的位置,利于进行后续的判断;或者可将反光板固定在吊具、闸门、门槽上后,再根据小车实际行走的方向使小车行走,然后激光扫描仪扫描点云后,人工或者自动获取反光板的点云数据,并对反光板的点云数据提取关键点,形成每个反光板的关键点集合存储在与处理器连接的存储器中。
系统实际运行时,通过对激光扫描仪实时获取的点云数据的处理,得出反光板的关键点,然后与每个反光板的关键点集合中的数据进行对比,可获取当前反光板属于哪个设备的反光板。例如当反光板为长方形时,获取的关键点为四个角点处的扫描点。此时四个扫描点两两之间的相对位置或距离与关键点集合中多个关键点之间的相互关系相对应,例如系统存储的关键点集合中的相互关系和实际测量的相互关系的差值处于预先设置的匹配误差范围内,此时认为两者为相同的反光板。
其次,需要预先对需要进行相对位置计算的两个反光板之间进行关键点的匹配。具体来说,对需要进行相对位置计算的每个反光板,预先各选择至少一个关键点形成至少一个关键点匹配对,在计算两个反光板之间的相对位置时,通过计算关键点匹配对的相对位置来获取两个反光板的相对位置。一般来说,每个反光板均需要选择至少两个关键点形成至少两个关键点匹配对来计算相对位置,避免出现误差。例如,对于长方形的反光板,可选择位于对角线上的两个角点作为关键点,对于等腰三角形的反光板,可选择三个顶点中的两个作为关键点,形成关键点匹配对的两个关键点的选取需要对进行匹配的两个形状之间预先进行设置,例如如果进行长方形的反光板和三角形的反光板之间的相对位置计算,则可选择长方形位于对角线上的两个角点和等腰三角形底边上的两个点作为两组关键点匹配对进行相对位置的计算。对点云数据获取关键点为现有的算法,本申请不再赘述。
在贴好反光板后,本发明系统的存储器中还需要预先存储吊具动作对闸门进行起吊时吊具反光板所在的三维位置与闸门上的闸门反光板所在位置的吊具-闸门相对位置和吊具-闸门相对位置的阈值范围,所述吊具-闸门相对位置包括吊具反光板与闸门反光板之间处于起吊状态时的至少一个关键点匹配对的相对位置和相对位置可变化的阈值范围;同时需要预存闸门的门槽上的门槽反光板和闸门上的闸门反光板之间的门槽-闸门相对位置和门槽-闸门相对位置可变化的阈值范围,所述门槽-闸门相对位置包括闸门反光板与门槽反光板的处于能够将闸门向下移动后放置在门槽中时的至少一个关键点匹配对的相对位置,阈值范围包括相对位置可变化的阈值范围。
上述的相对位置的获取需要在贴好反光板后,通过人为操作系统将所有的动作做至少一遍后获取,即将吊具的吊钩插入到闸门上的吊环的位置后获取吊具反光板和闸门反光板的相对位置及其允许变化的阈值范围;同时人为辅助将闸门放置在每个门槽上方后(即闸门即将下降进入门槽中之前的状态),获取闸门反光板和门槽反光板的相对位置及其允许变化的阈值范围。
所述的相对位置表示两个关键点之间在x轴、y轴、z轴上的偏移或者点与点之间的距离,阈值范围包括每个轴上允许的偏移范围。
上述的相对位置和相对位置的阈值范围存储在启闭机的控制系统的存储器中。
即本发明的工作如下:
在吊具上固定吊具反光板、在闸门上固定闸门反光板、在门槽侧部固定门槽反光板,不同反光板具有不同形状和/或大小;
在小车下方设置激光扫描仪;
在与处理器连接的存储器中预先存储反光板的反射率范围,当扫描点的反射率位于反射率范围时,则认为该扫描点为反光板上的点;
在存储器中存储吊具与闸门处于起吊位置时,吊具反光板和闸门反光板的吊具-闸门相对位置范围,当吊具反光板和闸门反光板的位置处于吊具-闸门相对位置的范围时,说明吊具与闸门连接,可以进行起吊;
在存储器中存储闸门反光板和门槽反光板的门槽-闸门相对位置范围,当闸门反光板和门槽反光板的相对位置处于门槽-闸门相对位置范围内时,说明闸门位于门槽的上方,可以进行闸门落入门槽的操作;
即上述反光板与反光板之间的相对位置为关键点在x轴、y轴、z轴上的偏移量的范围:获取一个反光板的至少一个关键点和另一个反光板的至少一个关键点形成关键点匹配对后,计算两个关键点在x轴、y轴、z轴上的相对位置,如果每对关键点匹配对在x轴、y轴、z轴上的偏移量均符合预先设定的相对位置的阈值范围,则认为吊具处于能够起吊闸门的位置或者闸门位于门槽的上方,可以进行起吊操作或者门闸落入门槽的操作。
上述准备工作做好后,如果需要对门槽中的闸门进行移动,则启闭机的控制系统控制大车和小车移动,随着启闭机的移动,下部的激光扫描仪获取下方所有物体的三维点坐标数据和反射率数据发送给处理器,处理器对数据进行去噪后,与预先存储的反光板的反射率范围进行对应比较,选择属于吊具反光板的扫描点,由于属于同一个反光板的扫描点之间的位置相距很近,而不属于同一反光板的扫描点之间的位置相距相对很远,根据预先设置的扫描点之间的距离阈值对扫描点进行反光板的划分,划分完毕后,对属于每一个反光板的扫描点进行关键点提取形成需要判断的反光板的关键点集合,然后对需要判断的反光板的关键点集合中的数据与预存的所有类型的反光板的关键点集合中的数据进行对比,对需要判断的反光板进行所述类型的判断,即识别反光板属于吊具反光板、闸门反光板、门槽反光板中的哪一个。
识别反光板以后,对需要进行相对位置计算的两个反光板进行关键点的匹配,由于每两个需要进行关键点匹配的反光板之间预先已经设置好进行匹配的关键点匹配对,因此,通过对两个反光板的关键点匹配对进行相对位置的计算判断是否位于合适的位置。即处理器计算吊具反光板和闸门反光板的相对位置信息并发送给启闭器的控制系统判断相对位置是否处于吊具-闸门相对位置的阈值范围内,如果是,则说明吊具和闸门处于起吊位置,控制系统控制吊具对闸门进行起吊,如果不是,则根据相对位置控制大车、小车和起升机构移动,调整吊具和闸门的的相对位置直到处于吊具-闸门相对位置的阈值范围内。
吊具对闸门进行起吊后,启闭机的控制系统控制小车继续移动,激光扫描仪扫描小车下部物体的所有扫描点的坐标数据和反射率数据,并发送给处理器,处理器对数据去噪后,与预先存储的反光板的反射率范围进行对应比较,选择属于反光板的扫描点,由于属于同一个反光板的扫描点之间的位置相距很近,而不属于同一反光板的扫描点之间的位置相距相对很远,根据预先设置的扫描点之间的距离阈值对扫描点进行反光板的划分,划分完毕后,对属于每一个反光板的扫描点进行关键点提取形成需要判断的反光板的关键点集合,然后对需要判断的反光板的关键点集合中的数据与预存的所有类型的反光板的关键点集合中的数据进行对比,对需要判断的反光板进行所述类型的判断,即识别反光板属于吊具反光板、闸门反光板、门槽反光板中的哪一个。
识别出需要放置闸门的门槽处的反光板以后,对需要进行相对位置计算的两个反光板进行关键点的匹配,由于每两个需要进行关键点匹配的反光板之间预先已经设置好进行匹配的关键点匹配对,因此,通过对两个反光板的关键点匹配对进行相对位置的计算判断是否位于合适的位置。即处理器计算门槽反光板和闸门反光板的相对位置信息并发送给启闭器的控制系统,控制系统判断相对位置是否处于门槽-闸门相对位置的阈值范围内,如果是,则说明门槽和闸门处于相对应的位置,控制系统控制吊具向下放下闸门,使闸门进入门槽,如果不是,则根据相对位置控制大车、小车移动,调整门槽和闸门的相对位置直到门槽-闸门相对位置的阈值范围内后再向下放下闸门。
如图3所示,为本发明的一个实施例,该实施例以双向移动式启闭机为例,该实施例的大坝8上有三个门槽,三个门槽共用一套闸门5,启闭机的主要功能为把闸门5放入和提出需要的门槽。但需要说明的是,在实际应用时,启闭机可以为任意型式的移动式启闭机,而门槽5和闸门数量都可以为任意数量。
结合如图3所示的启闭机的一个典型的运行流程,对位置测量系统的工作过程进行说明。
在移动式启闭机吊运闸门5的过程中,有些轮廓要素可能被遮挡(如门槽)或者某些轮廓特征不明显,所以可在大坝8上、闸门5上和启闭机吊具6上预先铺设激光反光板3,而为了识别吊具、闸门和不同门槽的激光反光板,每处设置的激光反光板可采用不同形状或者尺寸,这样更方便位置测量系统识别和运算。激光反光板3的数量和位置可以根据大坝8上门槽的数量、闸门5的型式、吊具6的型式和扫描需求来设置。位置测量系统可以根据反射率的不同识别出激光反光板的三维坐标数据信息,并计算激光反光板的大小并进行对比,确定激光反射板属于哪个设备上的反光板。
假定闸门5初始状态锁定在1号门槽上方,启闭机需要将闸门从1号门槽吊起,吊运至2号门槽,并将闸门5放入2号门槽底部。
首先启闭机需要将吊具6对准闸门5,因此启闭机控制系统需要得到吊具6的吊具反光板和闸门5的闸门反光板的相对位置。数据处理单元2可以根据激光扫描仪1扫描得到的三维坐标数据信息和反射率信息,通过三维数据识别和数据计算得到吊具反光板31和闸门反光板32的相对位置,从而得到吊具6和闸门5的相对位置。然后将该数据提供给启闭机控制系统。在吊具6抓取的闸门5的过程中,可以不间断地提供该数据。控制系统可以根据该数据调整各机构的运行参数。
吊具6抓取闸门后,将闸门5吊出门槽,启闭机向2号门槽移动,位置测量系统可以根据门槽反光板33的位置,实时提供启闭机的位置直至到达2号门槽位置。
启闭机吊具6携带闸门5开始放下闸门5,位置测量系统可以根据2号门槽反光板和闸门反光板的位置,实时获取闸门5和2号门槽的相对位置,并提供给控制系统用于闸门5和门槽的对位。
此外当吊具6不携带闸门5进入门槽时,位置测量系统通过计算吊具6上激光反光板31和门槽反光板33的相对位置得到吊具6和门槽的相对位置并提供给控制系统,用于吊具6和门槽之间的对位。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.水电站启闭设备位置测量系统,其特征在于:
包括设置在小车(4)下部的激光扫描仪(1),所述激光扫描仪(1)连接数据处理单元;
还包括:
设置在吊具(6)上的吊具反光板(31),
和安装在闸门上的闸门反光板(32),
和安装在坝面的门槽处的门槽反光板(33)。
2.根据权利要求1所述的水电站启闭设备位置测量系统,其特征在于:所述数据处理单元包括处理器,处理器上连接存储器和通信模块,所述处理器连接启闭机控制系统。
3.根据权利要求1所述的水电站启闭设备位置测量系统,其特征在于:所述吊具反光板(31)、闸门反光板(32)、门槽反光板(33)之间具有不同的形状和/或大小。
4.一种应用权利要求1~3任一项所述的水电站启闭设备位置测量系统的测量方法,其特征在于,包括:
在吊具(6)上安装吊具反光板(31),在闸门上安装闸门反光板(32),在坝面的每个门槽处均安装门槽反光板(33);所述吊具反光板(31)、闸门反光板(32)、门槽反光板(33)具有不同的形状或者大小;
启闭机工作时,启闭机的小车(4)下部的激光扫描仪(1)扫描下部所有物体扫描点的三维坐标数据和扫描点的反射率并发送给数据处理单元;
数据处理单元对所有扫描点的反射率和预存的反射率范围进行比较,如果扫描点的反射率位于预存的反射率范围内,则说明该扫描点为激光反射板,识别出所有属于激光反射板的扫描点后,与预存的吊具反光板(31)、闸门反光板(32)、门槽反光板(33)的点云数据进行对比后,进行反光板的识别;
在启闭机移动过程中,实时计算吊具反光板(31)和闸门反光板(32)的相对位置,并将相对位置信息发送给启闭机控制系统,启闭机控制系统将实时获取的相对位置信息和预存的起吊状态下的吊具反光板(31)和闸门反光板(32)的吊具-闸门相对位置的阈值范围进行比较,根据比较结果,启闭机控制系统控制大车、小车或起升机构运动直至获取的相对位置位于预存的吊具-闸门相对位置的阈值范围内,则启闭机控制系统能够控制吊具对闸门进行起吊;
在启闭机移动过程中,实时计算门槽反光板(33)和闸门反光板(32)的相对位置,并将相对位置信息发送给启闭机控制系统,启闭机控制系统将实时获取的相对位置信息和预存的起吊状态下的门槽反光板(33)和闸门反光板(32)的门槽-闸门相对位置的阈值范围进行比较,根据比较结果,启闭机控制系统控制大车、小车或起升机构运动直至获取的相对位置位于预存的门槽-闸门相对位置的阈值范围内,则启闭机控制系统能够控制吊具将闸门放入门槽。
5.根据权利要求4所述的测量方法,其特征在于:所述吊具(6)上安装的吊具反光板(31)、闸门上安装闸门反光板(32)、坝面的门槽处安装的门槽反光板(33)均不少于一个且形状不同。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114476951A (zh) * 2022-01-10 2022-05-13 中国长江电力股份有限公司 一种控制台车式起重设备操作闸门提落的方法
CN116147536A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 江苏省新通智能交通科技发展有限公司 一种基于激光的闸门错位监测系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57160002A (en) * 1981-03-27 1982-10-02 Sumitomo Metal Ind Ltd Detecting method for position of crane
JP2001279649A (ja) * 2000-03-29 2001-10-10 Seibu Electric & Mach Co Ltd ゲート位置検出システム
CN201672907U (zh) * 2010-05-27 2010-12-15 刘淑兰 一种水利工程用闸阀门开启高度的测量装置
CN203284078U (zh) * 2013-05-08 2013-11-13 北京国泰星云科技有限公司 集装箱码头rtg/rmg吊具防碰箱自动控制系统
CN203439940U (zh) * 2013-09-04 2014-02-19 贾来国 集装箱码头rtg/rmg双激光吊具防碰箱自动控制系统
CN108646256A (zh) * 2018-07-27 2018-10-12 武汉理工大学 一种用于船闸启闭机的实时激光测距设备及方法
CN110528468A (zh) * 2019-09-29 2019-12-03 黄河勘测规划设计研究院有限公司 水电站卷扬式单吊点闸门启闭机无人值守设计方法
CN110540136A (zh) * 2019-09-16 2019-12-06 中南大学 桥式起重机大车位置检测方法、装置、设备及存储介质

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57160002A (en) * 1981-03-27 1982-10-02 Sumitomo Metal Ind Ltd Detecting method for position of crane
JP2001279649A (ja) * 2000-03-29 2001-10-10 Seibu Electric & Mach Co Ltd ゲート位置検出システム
CN201672907U (zh) * 2010-05-27 2010-12-15 刘淑兰 一种水利工程用闸阀门开启高度的测量装置
CN203284078U (zh) * 2013-05-08 2013-11-13 北京国泰星云科技有限公司 集装箱码头rtg/rmg吊具防碰箱自动控制系统
CN203439940U (zh) * 2013-09-04 2014-02-19 贾来国 集装箱码头rtg/rmg双激光吊具防碰箱自动控制系统
CN108646256A (zh) * 2018-07-27 2018-10-12 武汉理工大学 一种用于船闸启闭机的实时激光测距设备及方法
CN110540136A (zh) * 2019-09-16 2019-12-06 中南大学 桥式起重机大车位置检测方法、装置、设备及存储介质
CN110528468A (zh) * 2019-09-29 2019-12-03 黄河勘测规划设计研究院有限公司 水电站卷扬式单吊点闸门启闭机无人值守设计方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114476951A (zh) * 2022-01-10 2022-05-13 中国长江电力股份有限公司 一种控制台车式起重设备操作闸门提落的方法
CN114476951B (zh) * 2022-01-10 2024-05-10 中国长江电力股份有限公司 一种控制台车式起重设备操作闸门提落的方法
CN116147536A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 江苏省新通智能交通科技发展有限公司 一种基于激光的闸门错位监测系统

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