CN113401805A - 用于起重机的控制方法、控制装置、处理器及起重机 - Google Patents

用于起重机的控制方法、控制装置、处理器及起重机 Download PDF

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CN113401805A CN202110527193.6A CN202110527193A CN113401805A CN 113401805 A CN113401805 A CN 113401805A CN 202110527193 A CN202110527193 A CN 202110527193A CN 113401805 A CN113401805 A CN 113401805A
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Abstract

本发明公开了一种用于起重机的控制方法、控制装置、处理器及起重机。该方法包括：获取起重机的转台的周边图像；根据周边图像判断转台的回转路径上是否存在障碍物；在判断出回转路径上存在障碍物的情况下，确定转台的碰撞点与障碍物的距离；以及根据距离执行对应的预警操作。本发明通过视觉图像完成对起重机周围环境的监控，并以此来完成起重机回转的碰撞检测和预警，可以提高起重机的工作效率并降低发生事故的风险。

Description

用于起重机的控制方法、控制装置、处理器及起重机
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体地，涉及一种用于起重机的控制方法、控制装置、处理器及起重机。
背景技术
汽车起重机在工作时需要上装部分进行回转动作。在起重机进行回转动作时，上装部分会进行360度旋转，此时若在操作者视野不佳的位置出现障碍物，起重机的操作者很难察觉，易造成安全事故。传统的安全措施是在施工作业前由安全员全面检查起重机施工现场的环境，确定起重机施工时无碰撞危险，方可进行施工。在复杂的情况下施工时，操作者视野受到影响，会由起重机外的观察员指导驾驶员操作起重机，这样会导致起重机的工作效率较低并且仍然存在发生事故的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于起重机的控制方法、控制装置、处理器及起重机，用以解决现有技术中起重机的工作效率较低并且仍然存在发生事故的风险。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于起重机的控制方法，包括：
获取起重机的转台的周边图像；
根据周边图像判断转台的回转路径上是否存在障碍物；
在判断出回转路径上存在障碍物的情况下，确定转台的碰撞点与障碍物的距离；以及
根据距离执行对应的预警操作。
在本发明的实施例中，根据距离执行对应的预警操作包括：
判断距离是否大于安全距离；
在距离大于安全距离的情况下，发出报警信号。
在本发明的实施例中，根据距离执行对应的预警操作还包括：
在距离小于或等于安全距离的情况下，执行减速操作。
在本发明的实施例中，执行减速操作包括：
获取起重机的回转角速度；
根据距离以及回转角速度解算出减速度；
根据减速度执行减速操作。
在本发明的实施例中，根据距离以及回转角速度解算出减速度满足下列公式：
Figure BDA0003066167040000021
其中，a为减速度，v为回转角速度，La为距离。
在本发明的实施例中，根据周边图像判断所述转台的回转路径上是否存在障碍物，包括：
分别以设置于起重机表面的每个图像采集设备为第一原点建立多个图像坐标系；
以转台的回转中心为第二原点建立世界坐标系并确定转台在世界坐标系中的运动轨迹坐标的区域；
确定多个图像坐标系中的目标图像坐标；
将目标图像坐标转换为目标世界坐标；
判断目标世界坐标是否落在运动轨迹坐标的区域内；
在目标世界坐标落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，确定转台的回转路径上存在障碍物。
本发明第二方面提供一种处理器，被配置成执行根据上述的用于起重机的控制方法。
本发明第三方面提供一种用于起重机的控制装置，包括：
图像采集设备，设置于起重机的转台的外壁上，用于采集起重机的转台的周边图像；
根据上述的处理器，与图像采集设备连接，用于对周边图像进行处理并发送对应的预警信号至控制器；
控制器，与处理器连接，用于根据处理器发送的预警信号控制起重机。
在本发明的实施例中，还包括：
执行器，与控制器连接，用于接收控制器发送的减速信号并执行减速操作；
显示器，与控制器连接，用于接收控制器发送的报警信号并显示报警信号。
本发明第四方面提供一种起重机，包括根据上述的用于起重机回转的控制装置。
本发明实施例通过起重机的转台的周边图像，判断转台的回转路径上是否存在障碍物，并且在存在障碍物的情况下，根据转台的碰撞点与障碍物的距离执行对应的预警操作。这样，通过视觉图像完成对起重机周围环境的监控，并以此来完成起重机回转的碰撞检测和预警，可以提高起重机的工作效率并降低发生事故的风险。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的用于起重机的控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种起重机的结构示意图；
图3是本发明另一实施例提供的用于起重机的控制方法的流程示意图；
图4是本发明又一实施例提供的用于起重机的控制方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的一种判断转台的回转路径上是否存在障碍物的方法的流程示意图；
图6是本发明一实施例提供的用于起重机的控制装置的结构示意图；
图7是本发明另一实施例提供的用于起重机的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
图1是本发明一实施例提供的用于起重机的控制方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供一种用于起重机的控制方法，该方法可以包括：
在步骤S11中，获取起重机的转台的周边图像。在本发明的实施例中，起重机是指一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。起重机的回转是指起重机的转台绕回转中心转动的过程。本发明是实施例可以在起重机转台的表面设置有多个图像采集设备，以采集起重机的转台的周边图像。图像采集设备可以包括但不限于摄像头、照相机等可以采集图像的设备。图像采集设备采集到转台的周边图像后，将周边图像发送至用于处理图像的处理器，处理器获取图像采集设备发送的周边图像。
为了全方位地采集转台的周边图像，可以设置至少四个图像采集设备，每个图像采集设备采集至少一个方向的图像。图2是本发明实施例提供的一种起重机的结构示意图。在一个示例中，分别在起重机的转台的水平方向设置四个图像采集设备，参见图2，1、2、3及4号图像采集设备，5为起重机的转台的机棚。1号图像采集设备安装位置在机棚5前部的延伸支架上，2、4号图像采集设备安装在机棚5的外壳上，3号机棚安装在转台结构体尾部。这样，可以通过四个图像采集设备采集到转台水平方向全部的图像信息。需要说明的是，本发明实施例不限于上述的图像采集设备的安装方式，还可以是其他能够满足采集转台的周边图像的安装方式。例如，安装六个、八个等摄像头。为了更好地采集状态的周边图像，优选地，本发明实施例的图像采集设备还可以为广角摄像头。
在步骤S12中，根据周边图像判断转台的回转路径上是否存在障碍物。在本发明的实施例中，转台的回转路径为绕转台中心转动的圆周范围。由于图像采集设备可能为多个，处理器会获取转台周边多个方位的图像，因此，处理器需要将多个周边图像整合为一张图像，以便分析转台的回转路径上是否存在障碍物。在一个示例中，可以利用飞行时间(Timeofflight，TOF)法获取图像采集设备所获取图像的深度信息，再分别建立像素坐标系和图像坐标系。图像都是由像素组成，像素坐标是像素在图像中的位置，得到像素坐标后可以根据坐标转换得到图像坐标。因此，可以以每个图像采集设备为第一原点分别建立多个图像坐标系，利用图像深度信息和焦距，可以将目标的像素坐标转换为图像坐标，即目标图像坐标。同时，还可以以转台的回转中心为第二原点建立世界坐标系，并根据输入的起重机转台结构参数，确定转台在世界坐标系的运动轨迹坐标的区域。根据图像采集设备相对回转中心和转台边缘的位置参数，可以将目标图像坐标转换为目标世界坐标，进而将目标世界坐标与转台的运动轨迹坐标的区域进行比较。在目标世界坐标落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，可以确定转台的回转路径上存在障碍物，在目标世界坐标未落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，可以确定转台的回转路径上不存在障碍物。通过将图像采集设备的相机坐标转换为世界坐标，可以将多个图像采集设备的图像整合在同一个坐标系中，使得对障碍物的判断更加便捷全面。
在步骤S13中，在判断出回转路径上存在障碍物的情况下，确定转台的碰撞点与障碍物的距离。在本发明的实施例中，若回转路径上存在障碍物，则需要进一步确定障碍物与转台的碰撞点之间的距离，以便根据不同情况执行对应的预警操作。碰撞点是根据转台旋转方向和障碍物的世界坐标与转台的外表面在旋转过程中重合的坐标得到的位置，用以判断转台与障碍物的距离。在一个示例中，可以根据碰撞点此时在世界坐标系的坐标和障碍物此时在世界坐标系的坐标计算碰撞点和障碍物的距离。
在步骤S14中，根据距离执行对应的预警操作。在本发明的实施例中，根据碰撞点和障碍物距离的远近可以分别进行不同的预警操作。例如，在碰撞点和障碍物的距离比较远的情况下，可以发出报警信号提醒操作者进行相应的操作。在碰撞点和障碍物的距离比较近的情况下，可以发送减速信号至执行器使得起重机匀降速直至停止。这样，可以提高起重机的工作效率，既实现了自动规避危险又能保证起重机运行的稳定。在一个示例中，处理器可以获取用户预设的安全距离，将当前碰撞点和障碍物的距离与安全距离进行比较。在当前碰撞点和障碍物的距离大于安全距离的情况下，处理器向控制器发送次级预警信号，例如可以发出报警信号至驾驶舱。报警信号可以通过声音信号、视频信号、文字信号等提示，以告知操作者当前有碰撞的危险，操作者接收到报警信号，可以进行相应地处理。在当前碰撞点和障碍物的距离小于安全距离的情况下，处理器向控制器发送高级预警信号。此时，控制器不受操作者手柄的控制指令，而是根据当前由回转编码器提供的数据而计算的回转角速度和由处理器根据图像解算出的障碍物的距离来解算出减速度的大小，再控制起重机进行匀降速运动，从而使得起重机平稳停止。
本发明实施例通过起重机的转台的周边图像，判断转台的回转路径上是否存在障碍物，并且在存在障碍物的情况下，根据转台的碰撞点与障碍物的距离执行对应的预警操作。这样，通过视觉图像完成对起重机周围环境的监控，并以此来完成起重机回转的碰撞检测和预警，可以提高起重机的工作效率并降低发生事故的风险。
图3是本发明另一实施例提供的用于起重机的控制方法的流程示意图。如图3所示，根据距离执行对应的预警操作可以包括：
步骤S15、判断距离是否大于安全距离；
步骤S16、在距离大于安全距离的情况下，发出报警信号。
在本发明的实施例中，在当前碰撞点和障碍物的距离大于安全距离的情况下，处理器向控制器发送次级预警信号，例如可以发出报警信号至驾驶舱。报警信号可以通过声音信号、视频信号、文字信号等提示显示于显示器上，以告知操作者当前有碰撞的危险，操作者接收到报警信号，可以进行相应地处理。这样，可以及时提醒操作者有碰撞的危险，并且有足够的时间让操作者进行相应地处理，减小了碰撞的可能性，提高了起重机回转的安全性。
图4是本发明又一实施例提供的用于起重机的控制方法的流程示意图。如图4所示，在本发明的实施例中，根据距离执行对应的预警操作还可以包括：
步骤S17、在距离小于或等于安全距离的情况下，执行减速操作。
在本发明的实施例中，在当前碰撞点和障碍物的距离小于安全距离的情况下，处理器向控制器发送高级预警信号。此时，控制器不受操作者手柄的控制指令，而是根据当前由回转编码器提供的数据而计算的回转角速度和由视觉处理器根据图像解算出的障碍物的距离来解算出减速度的大小，再控制起重机的执行器进行匀降速运动，从而使得起重机平稳停止。
在本发明的实施例中，执行减速操作可以包括：
获取起重机的回转角速度；
根据距离以及回转角速度解算出减速度；
根据减速度执行减速操作。
具体地，控制器接收到高级预警信号后，对回转编码器的数据进行滤波解算得到回转角速度，根据当前的回转角速度和由处理器根据图像解算出的障碍物与碰撞点的距离解算出减速度的大小，再控制起重机进行匀降速运动，从而使得起重机平稳停止。这样，可以使得起重机自动规避危险又保证起重机运行稳定。
在本发明的实施例中，根据距离以及回转角速度解算出减速度可以满足下列公式：
Figure BDA0003066167040000081
其中，a为减速度，v为回转角速度，La为距离。
具体地，可以根据a＝v/t以及vt-at2＝La，推出上述减速度的计算公式。只要知道了回转角速度和碰撞点与障碍物的距离，就能得出减速度最小值，只要按照大于该最小值的减速度进行减速，就能在障碍物与碰撞点发生碰撞之前停止回转动作，从而使得起重机规避危险，并且又能使得起重机运行稳定。
图5是本发明实施例提供的一种判断转台的回转路径上是否存在障碍物的方法的流程示意图。如图5所示，步骤S12、根据周边图像判断所述转台的回转路径上是否存在障碍物，可以包括：
步骤S51、分别以设置于起重机表面的每个图像采集设备为第一原点建立多个图像坐标系；
步骤S52、以转台的回转中心为第二原点建立世界坐标系并确定转台在世界坐标系中的运动轨迹坐标的区域；
步骤S53、确定多个图像坐标系中的目标图像坐标；
步骤S54、将目标图像坐标转换为目标世界坐标；
步骤S55、判断目标世界坐标是否落在运动轨迹坐标的区域内；
步骤S56、在目标世界坐标落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，确定转台的回转路径上存在障碍物。
在本发明的实施例中，转台的回转路径为绕转台中心转动的圆周范围。由于图像采集设备可能为多个，处理器会获取转台周边多个方位的图像，因此，处理器需要将多个周边图像整合为一张图像，以便分析转台的回转路径上是否存在障碍物。在一个示例中，可以利用飞行时间(Timeofflight，TOF)法获取图像采集设备所获取图像的深度信息，再分别建立像素坐标系和图像坐标系。图像都是由像素组成，像素坐标是像素在图像中的位置，得到像素坐标后可以根据坐标转换得到图像坐标。因此，可以以每个图像采集设备为第一原点分别建立多个图像坐标系，利用图像深度信息和焦距，可以将目标的像素坐标转换为图像坐标，即目标图像坐标。同时，还可以以转台的回转中心为第二原点建立世界坐标系，并根据输入的起重机转台结构参数，确定转台在世界坐标系的运动轨迹坐标的区域。根据图像采集设备相对回转中心和转台边缘的位置参数，可以将目标图像坐标转换为目标世界坐标，进而将目标世界坐标与转台的运动轨迹坐标的区域进行比较。在目标世界坐标落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，可以确定转台的回转路径上存在障碍物，在目标世界坐标未落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，可以确定转台的回转路径上不存在障碍物。通过将图像采集设备的相机坐标转换为世界坐标，可以将多个图像采集设备的图像整合在同一个坐标系中，使得对障碍物的判断更加便捷全面。
本发明实施例还提供一种处理器，被配置成执行根据上述的用于起重机的控制方法。在本发明的实施例中，处理器被配置成：
获取起重机的转台的周边图像；
根据周边图像判断转台的回转路径上是否存在障碍物；
在判断出回转路径上存在障碍物的情况下，确定转台的碰撞点与障碍物的距离；以及
根据距离执行对应的预警操作。
在本发明的实施例中，起重机是指一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。起重机的回转是指起重机的转台绕回转中心转动的过程。本发明是实施例可以在起重机转台的表面设置有多个图像采集设备，以采集起重机的转台的周边图像。图像采集设备可以包括但不限于摄像头、照相机等可以采集图像的设备。图像采集设备采集到转台的周边图像后，将周边图像发送至用于处理图像的处理器，处理器获取图像采集设备发送的周边图像。
为了全方位地采集转台的周边图像，可以设置至少四个图像采集设备，每个图像采集设备采集至少一个方向的图像。图2是本发明实施例提供的一种起重机的结构示意图。在一个示例中，分别在起重机的转台的水平方向设置四个图像采集设备，参见图2，1、2、3及4号图像采集设备，5为起重机的转台的机棚。1号图像采集设备安装位置在机棚5前部的延伸支架上，2、4号图像采集设备安装在机棚5的外壳上，3号机棚安装在转台结构体尾部。这样，可以通过四个图像采集设备采集到转台水平方向全部的图像信息。需要说明的是，本发明实施例不限于上述的图像采集设备的安装方式，还可以是其他能够满足采集转台的周边图像的安装方式。例如，安装六个、八个等摄像头。为了更好地采集状态的周边图像，优选地，本发明实施例的图像采集设备还可以为广角摄像头。
在本发明的实施例中，转台的回转路径为绕转台中心转动的圆周范围。由于图像采集设备可能为多个，处理器会获取转台周边多个方位的图像，因此，处理器需要将多个周边图像整合为一张图像，以便分析转台的回转路径上是否存在障碍物。在一个示例中，可以利用飞行时间(Timeofflight，TOF)法获取图像采集设备所获取图像的深度信息，再分别建立像素坐标系和图像坐标系。图像都是由像素组成，像素坐标是像素在图像中的位置，得到像素坐标后可以根据坐标转换得到图像坐标。因此，可以以每个图像采集设备为第一原点分别建立多个图像坐标系，利用图像深度信息和焦距，可以将目标的像素坐标转换为图像坐标，即目标图像坐标。同时，还可以以转台的回转中心为第二原点建立世界坐标系，并根据输入的起重机转台结构参数，确定转台在世界坐标系的运动轨迹坐标的区域。根据图像采集设备相对回转中心和转台边缘的位置参数，可以将目标图像坐标转换为目标世界坐标，进而将目标世界坐标与转台的运动轨迹坐标的区域进行比较。在目标世界坐标落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，可以确定转台的回转路径上存在障碍物，在目标世界坐标未落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，可以确定转台的回转路径上不存在障碍物。通过将图像采集设备的相机坐标转换为世界坐标，可以将多个图像采集设备的图像整合在同一个坐标系中，使得对障碍物的判断更加便捷全面。
在本发明的实施例中，若回转路径上存在障碍物，则需要进一步确定障碍物与转台的碰撞点之间的距离，以便根据不同情况执行对应的预警操作。碰撞点是根据转台旋转方向和障碍物的世界坐标与转台的外表面在旋转过程中重合的坐标得到的位置，用以判断转台与障碍物的距离。在一个示例中，可以根据碰撞点此时在世界坐标系的坐标和障碍物此时在世界坐标系的坐标计算碰撞点和障碍物的距离。
在本发明的实施例中，根据碰撞点和障碍物距离的远近可以分别进行不同的预警操作。例如，在碰撞点和障碍物的距离比较远的情况下，可以发出报警信号提醒操作者进行相应的操作。在碰撞点和障碍物的距离比较近的情况下，可以发送减速信号至执行器使得起重机匀降速直至停止。这样，可以提高起重机的工作效率，既实现了自动规避危险又能保证起重机运行的稳定。在一个示例中，处理器可以获取用户预设的安全距离，将当前碰撞点和障碍物的距离与安全距离进行比较。在当前碰撞点和障碍物的距离大于安全距离的情况下，处理器向控制器发送次级预警信号，例如可以发出报警信号至驾驶舱。报警信号可以通过声音信号、视频信号、文字信号等提示，以告知操作者当前有碰撞的危险，操作者接收到报警信号，可以进行相应地处理。在当前碰撞点和障碍物的距离小于安全距离的情况下，处理器向控制器发送高级预警信号。此时，控制器不受操作者手柄的控制指令，而是根据当前由回转编码器提供的数据而计算的回转角速度和由处理器根据图像解算出的障碍物的距离来解算出减速度的大小，再控制起重机进行匀降速运动，从而使得起重机平稳停止。
本发明实施例通过起重机的转台的周边图像，判断转台的回转路径上是否存在障碍物，并且在存在障碍物的情况下，根据转台的碰撞点与障碍物的距离执行对应的预警操作。这样，通过视觉图像完成对起重机周围环境的监控，并以此来完成起重机回转的碰撞检测和预警，可以提高起重机的工作效率并降低发生事故的风险。
进一步地，处理器还被配置成：
根据距离执行对应的预警操作包括：
判断距离是否大于安全距离；
在距离大于安全距离的情况下，发出报警信号。
在本发明的实施例中，在当前碰撞点和障碍物的距离大于安全距离的情况下，处理器向控制器发送次级预警信号，例如可以发出报警信号至驾驶舱。报警信号可以通过声音信号、视频信号、文字信号等提示，以告知操作者当前有碰撞的危险，操作者接收到报警信号，可以进行相应地处理。这样，可以及时提醒操作者有碰撞的危险，并且有足够的时间让操作者进行相应地处理，减小了碰撞的可能性，提高了起重机回转的安全性。
进一步地，处理器还被配置成：
根据距离执行对应的预警操作还包括：
在距离小于或等于安全距离的情况下，执行减速操作。
在本发明的实施例中，在当前碰撞点和障碍物的距离小于安全距离的情况下，处理器向控制器发送高级预警信号。此时，控制器不受操作者手柄的控制指令，而是根据当前由回转编码器提供的数据而计算的回转角速度和由视觉处理器根据图像解算出的障碍物的距离来解算出减速度的大小，再控制起重机进行匀降速运动，从而使得起重机平稳停止。
进一步地，处理器还被配置成：
执行减速操作包括：
获取起重机的回转角速度；
根据距离以及回转角速度解算出减速度；
根据减速度执行减速操作。
具体地，控制器接收到高级预警信号后，对回转编码器的数据进行滤波解算得到回转角速度，根据当前的回转角速度和由处理器根据图像解算出的障碍物与碰撞点的距离解算出减速度的大小，再控制起重机进行匀降速运动，从而使得起重机平稳停止。这样，可以使得起重机自动规避危险又保证起重机运行稳定。
在本发明的实施例中，根据距离以及回转角速度解算出减速度满足下列公式：
Figure BDA0003066167040000141
其中，a为减速度，v为回转角速度，La为距离。
具体地，可以根据a＝v/t以及vt-at2＝La，推出上述减速度的计算公式。只要知道了回转角速度和碰撞点与障碍物的距离，就能得出减速度最小值，只要按照大于该最小值的减速度进行减速，就能在障碍物与碰撞点发生碰撞之前停止回转动作，从而使得起重机规避危险，并且又能使得起重机运行稳定。
进一步地，处理器还被配置成：
根据周边图像判断所述转台的回转路径上是否存在障碍物，包括：
分别以设置于起重机表面的每个图像采集设备为第一原点建立多个图像坐标系；
以转台的回转中心为第二原点建立世界坐标系并确定转台在世界坐标系中的运动轨迹坐标的区域；
确定多个图像坐标系中的目标图像坐标；
将目标图像坐标转换为目标世界坐标；
判断目标世界坐标是否落在运动轨迹坐标的区域内；
在目标世界坐标落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，确定转台的回转路径上存在障碍物。
在本发明的实施例中，转台的回转路径为绕转台中心转动的圆周范围。由于图像采集设备可能为多个，处理器会获取转台周边多个方位的图像，因此，处理器需要将多个周边图像整合为一张图像，以便分析转台的回转路径上是否存在障碍物。在一个示例中，可以利用飞行时间(Timeofflight，TOF)法获取图像采集设备所获取图像的深度信息，再分别建立像素坐标系和图像坐标系。图像都是由像素组成，像素坐标是像素在图像中的位置，得到像素坐标后可以根据坐标转换得到图像坐标。因此，可以以每个图像采集设备为第一原点分别建立多个图像坐标系，利用图像深度信息和焦距，可以将目标的像素坐标转换为图像坐标，即目标图像坐标。同时，还可以以转台的回转中心为第二原点建立世界坐标系，并根据输入的起重机转台结构参数，确定转台在世界坐标系的运动轨迹坐标的区域。根据图像采集设备相对回转中心和转台边缘的位置参数，可以将目标图像坐标转换为目标世界坐标，进而将目标世界坐标与转台的运动轨迹坐标的区域进行比较。在目标世界坐标落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，可以确定转台的回转路径上存在障碍物，在目标世界坐标未落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，可以确定转台的回转路径上不存在障碍物。通过将图像采集设备的相机坐标转换为世界坐标，可以将多个图像采集设备的图像整合在同一个坐标系中，使得对障碍物的判断更加便捷全面。
处理器的示例可以包括但不限于通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)以及状态机等等。处理器可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理。
图6是本发明一实施例提供的用于起重机的控制装置的结构示意图。如图6所示，本发明实施例提供一种用于起重机的控制装置，包括：
图像采集设备61，设置于起重机的转台的外壁上，用于采集起重机的转台的周边图像；
上述的处理器62，与图像采集设备61连接，用于对周边图像进行处理并发送对应的预警信号至控制器；
控制器63，与处理器62连接，用于根据处理器62发送的预警信号控制起重机。
在本发明的实施例中，可以在起重机转台的表面设置有多个图像采集61设备，以采集起重机的转台的周边图像。图像采集设备61可以包括但不限于摄像头、照相机等可以采集图像的设备。图像采集设备61采集到转台的周边图像后，将周边图像发送至用于处理图像的处理器62，处理器62获取图像采集设备61发送的周边图像。为了全方位地采集转台的周边图像，可以设置至少四个图像采集设备61，每个图像采集设备61采集至少一个方向的图像。图2是本发明实施例提供的一种起重机的结构示意图。在一个示例中，分别在起重机的转台的水平方向设置四个图像采集设备61，参见图2，1、2、3及4号图像采集设备，5为起重机的转台的机棚。1号图像采集设备安装位置在机棚5前部的延伸支架上，2、4号图像采集设备安装在机棚5的外壳上，3号机棚安装在转台结构体尾部。这样，可以通过四个图像采集设备61采集到转台水平方向全部的图像信息。需要说明的是，本发明实施例不限于上述的图像采集设备的安装方式，还可以是其他能够满足采集转台的周边图像的安装方式。例如，安装六个、八个等图像采集设备。为了更好地采集状态的周边图像，优选地，本发明实施例的图像采集设备还可以为广角摄像头。
在本发明的实施例中，处理器62接收到周边图像后，可以对周边图像进行处理并发送对应的预警信号至控制器63。具体地，处理器62需要将多个周边图像整合为一张图像，以便分析转台的回转路径上是否存在障碍物。在一个示例中，可以利用飞行时间(Timeofflight，TOF)法获取图像采集设备61所获取图像的深度信息，再分别建立像素坐标系和图像坐标系。图像都是由像素组成，像素坐标是像素在图像中的位置，得到像素坐标后可以根据坐标转换得到图像坐标。因此，可以以每个图像采集设备61为第一原点分别建立多个图像坐标系，利用图像深度信息和焦距，可以将目标的像素坐标转换为图像坐标，即目标图像坐标。同时，还可以以转台的回转中心为第二原点建立世界坐标系，并根据输入的起重机转台结构参数，确定转台在世界坐标系的运动轨迹坐标的区域。根据图像采集设备相对回转中心和转台边缘的位置参数，可以将目标图像坐标转换为目标世界坐标，进而将目标世界坐标与转台的运动轨迹坐标的区域进行比较。在目标世界坐标落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，可以确定转台的回转路径上存在障碍物，在目标世界坐标未落在运动轨迹坐标的区域内的情况下，可以确定转台的回转路径上不存在障碍物。通过将图像采集设备的相机坐标转换为世界坐标，可以将多个图像采集设备的图像整合在同一个坐标系中，使得对障碍物的判断更加便捷全面。若回转路径上存在障碍物，则需要进一步确定障碍物与转台的碰撞点之间的距离，以便根据不同情况执行对应的预警操作。碰撞点是根据转台旋转方向和障碍物的世界坐标与转台的外表面在旋转过程中重合的坐标得到的位置，用以判断与障碍物的距离。在一个示例中，可以根据碰撞点此时在世界坐标系的坐标和障碍物此时在世界坐标系的坐标计算碰撞点和障碍物的距离。
在本发明的实施例中，根据碰撞点和障碍物距离的远近可以分别进行不同的预警操作。例如，在碰撞点和障碍物的距离比较远的情况下，可以发出报警信号提醒操作者进行相应的操作。在碰撞点和障碍物的距离比较近的情况下，可以发送减速信号至执行器使得起重机匀降速直至停止。这样，可以提高起重机的工作效率，既实现了自动规避危险又能保证起重机运行的稳定。在一个示例中，处理器62可以获取用户预设的安全距离，将当前碰撞点和障碍物的距离与安全距离进行比较。在当前碰撞点和障碍物的距离大于安全距离的情况下，处理器向控制器63发送次级预警信号，例如可以发出报警信号至驾驶舱。报警信号可以通过声音信号、视频信号、文字信号等提示，以告知操作者当前有碰撞的危险，操作者接收到报警信号，可以进行相应地处理。在当前碰撞点和障碍物的距离小于安全距离的情况下，处理器62向控制器63发送高级预警信号。此时，控制器63不受操作者手柄的控制指令，而是根据当前由回转编码器提供的数据而计算的回转角速度和由处理器62根据图像解算出的障碍物的距离来解算出减速度的大小，再控制起重机进行匀降速运动，从而使得起重机平稳停止。
本发明实施例通过起重机的转台的周边图像，判断转台的回转路径上是否存在障碍物，并且在存在障碍物的情况下，根据转台的碰撞点与障碍物的距离执行对应的预警操作。这样，通过视觉图像完成对起重机周围环境的监控，并以此来完成起重机回转的碰撞检测和预警，可以提高起重机的工作效率并降低发生事故的风险。
图7是本发明另一实施例提供的用于起重机的控制装置的结构示意图。如图7所示，还可以包括：
执行器64，与控制器63连接，用于接收控制器63发送的减速信号并执行减速操作；
显示器65，与控制器63连接，用于接收控制器63发送的报警信号并显示报警信号。
在本发明的实施例中，在当前碰撞点和障碍物的距离大于安全距离的情况下，处理器62向控制器63发送次级预警信号，例如可以发出报警信号至驾驶舱。报警信号可以通过声音信号、视频信号、文字信号等提示显示于显示器65上，以告知操作者当前有碰撞的危险，操作者接收到报警信号，可以进行相应地处理。这样，可以及时提醒操作者有碰撞的危险，并且有足够的时间让操作者进行相应地处理，减小了碰撞的可能性，提高了起重机回转的安全性。在当前碰撞点和障碍物的距离小于安全距离的情况下，处理器62向控制器63发送高级预警信号。此时，控制器63不受操作者手柄的控制指令，而是根据当前由回转编码器提供的数据而计算的回转角速度和由视觉处理器根据图像解算出的障碍物的距离来解算出减速度的大小，再控制起重机的执行器64进行匀降速运动，从而使得起重机平稳停止。
本发明实施例还提供一种起重机，包括根据上述的用于起重机回转的控制装置。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于起重机的控制方法，其特征在于，包括：
获取起重机的转台的周边图像；
根据所述周边图像判断所述转台的回转路径上是否存在障碍物；
在判断出所述回转路径上存在障碍物的情况下，确定所述转台的碰撞点与所述障碍物的距离；以及
根据所述距离执行对应的预警操作。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述距离执行对应的预警操作包括：
判断所述距离是否大于安全距离；
在所述距离大于所述安全距离的情况下，发出报警信号。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述距离执行对应的预警操作还包括：
在所述距离小于或等于所述安全距离的情况下，执行减速操作。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述执行减速操作包括：
获取所述起重机的回转角速度；
根据所述距离以及所述回转角速度解算出减速度；
根据所述减速度执行减速操作。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，根据所述距离以及所述回转角速度解算出减速度满足下列公式：
Figure FDA0003066167030000011
其中，a为所述减速度，v为所述回转角速度，La为所述距离。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述周边图像判断所述转台的回转路径上是否存在障碍物，包括：
分别以设置于所述起重机表面的每个图像采集设备为第一原点建立多个图像坐标系；
以所述转台的回转中心为第二原点建立世界坐标系并确定所述转台在所述世界坐标系中的运动轨迹坐标的区域；
确定所述多个图像坐标系中的目标图像坐标；
将所述目标图像坐标转换为目标世界坐标；
判断所述目标世界坐标是否落在所述运动轨迹坐标的区域内；
在所述目标世界坐标落在所述运动轨迹坐标的区域内的情况下，确定所述转台的回转路径上存在障碍物。
7.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至6中任一项所述的用于起重机的控制方法。
8.一种用于起重机的控制装置，其特征在于，包括：
图像采集设备，设置于起重机的转台的外壁上，用于采集所述起重机的转台的周边图像；
根据权利要求7所述的处理器，与所述图像采集设备连接，用于对所述周边图像进行处理并发送对应的预警信号至控制器；
控制器，与所述处理器连接，用于根据所述处理器发送的预警信号控制所述起重机。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，还包括：
执行器，与所述控制器连接，用于接收所述控制器发送的减速信号并执行减速操作；
显示器，与所述控制器连接，用于接收所述控制器发送的报警信号并显示所述报警信号。
10.一种起重机，其特征在于，包括根据权利要求8或9所述的用于起重机回转的控制装置。
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