CN115028094A - 一种基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及吊车智能化技术领域，具体涉及一种基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置及方法，装置包括激光雷达、标靶和处理器，激光雷达将采集的激光点云数据发送至处理器，设置激光雷达和标靶的连接线与吊臂的中轴线平行，处理器对所有激光点云进行空间立方网格划分，基于标靶的激光点云特征和标靶相对于吊臂的高度确定吊臂的中轴线及其表面的坐标，识别吊臂和标靶的激光点云数据、蚊虫和雨滴的激光点云并作为非目标对象去除；选择与标靶和/或吊臂的中轴线之间的距离最小的激光点云作为目标对象进行距离计算，基于当前吊车作业的安全距离进行分级预警。针对现有吊车预警装置的精确差的缺陷，本发明用于提高吊车安全距离的预警精度。

Description

一种基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置及方法
技术领域
本发明涉及吊车智能化技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置及方法。
背景技术
在电力施工作业过程中经常使用到高空作业车、高空作业平台、吊车和座位车等大型机械设备，这些大型施工机械在作业时碰到或接近到电力线路（设备）时，极易造成触电事故，威胁人身安全。虽然在电力施工作业要求中有规定施工机械要与带电线路保持安全距离，但是实际操作过程中很难做到，原因主要有以下几点：
（1）吊车设备一般臂展较长，吊车司机对上空视野、地下视野很难同时兼顾，在起吊时吊车司机的工作重心主要在吊物上，要时刻关注吊物的牢固程度、安全移动和就位角度等，因此吊车司机对吊臂及吊顶上的空间往往无暇兼顾。
（2）司机的视线受到限制，空中的视角、光线受到限制。空中周围没有参照物比照，要判断空中三维的点对点，如水平距离、垂直距离，会有很大难度与误差，准确度不易把握。
传统的安全距离预警装置只能监测某一方向的物体或障碍物，监测的广度、深度和颗粒度范围均较小，在复杂的环境中测量也不够准确，不能完全反映出吊臂所在准确位置，并且易受强电磁环境影响。为了弥补监测广度和精确度，往往需要在现场多点布设，但是又造成了安装麻烦，不易拆卸的问题。
当前，部分现有技术将激光雷达设置于吊车的吊车臂上以进行动态障碍物识别。例如，专利公开号为CN113031005B的中国专利公开了一种基于激光雷达的吊车动态障碍物识别方法，通过激光雷达扫描预设工作区域，获取所有障碍物对应的点云数据信息，根据扫描所得的点云数据信息建立三维坐标系，聚类障碍物点云，得到每个障碍物对应的点云，通过每个障碍物对应的点云数据信息构建栅格地图，得到障碍物的特征信息，关联相邻两帧的障碍物的特征信息，找到同一障碍物，计算得到同一障碍物当前时间的特征点经过相邻时间间隔后的若其为静态障碍物时其位置信息，通过判断实际的特征点位置信息与模拟得到的位置信息的相似程度，确定障碍物状态类型，若障碍物为动态障碍物，得到其速度矢量。
再例如，专利公开号为CN114660568A的中国专利公开了一种激光雷达障碍物检测方法及装置，涉及吊车智能化控制领域。用以解决现有技术中挖机因在凹凸不平的地面上有一定的俯仰角，存在障碍物离整机比较近的问题。该方法包括：将激光雷达探测到的障碍物的激光点云数据剪裁后投射到栅格地图上；根据激光雷达坐标系和二值化像素坐标系的关系，确定每个栅格在二值化图像中对应的位置以及所在位置的灰度值，得到激光点云数据的二值化图像；对激光点云数据的二值化图像进行孔洞填充得到障碍物在二值化像素坐标系中的位置坐标信息，根据第二距离对障碍物在激光雷达坐标系下的位置坐标信息进行修正；将障碍物在激光雷达坐标系下的修正位置坐标信息转换到地图坐标系下，得到障碍物的位置和形状。
再例如，专利公开号为CN111474530A的中国专利公开了一种基于激光雷达平台的作业距离测量系统及其使用方法，包括激光雷达平台、第一MCU、告警制动模块、第一WIFI模块和第二WIFI模块，激光雷达平台和第一WIFI模块均与第一MCU信号连接；第二WIFI模块与告警制动模块信号连接，第一WIFI模块和第二WIFI模块信号连接；其中，激光雷达平台其所在区域内带电体表面的点云数据，第一MCU利用获得的点云数据进行计算，得到带电体表面与激光雷达平台之间的最小距离；并将该最小距离发送告警制动模块，告警制动模块将该最小距离与预设的工作环境的安全距离进行对比，根据对比结果维持或者改变激光雷达平台的运动状态。
但是，上述的现有技术的缺陷在于，没有基于标靶和吊臂的中轴线进行距离测量，也没有将蚊虫、雨滴等干扰因素排除，使得吊车作业干扰因素多，预警系统经常出现错误预警。
发明内容
在现有技术中，虽然存在将激光雷达设置在吊车上以用于障碍物识别的技术方案，但是，现有的预警技术并没有将标靶的作用考虑进去，也没有基于吊车的吊臂的结构特征来设置吊车的预警装置，使得当前的预警装置即使安装在吊车上，由于吊臂的移动的干扰影响，当前预警装置不能完全识别出吊臂所在的准确位置以及自身的干扰激光点云，不仅如此，吊臂在收缩或者伸长过程中导致吊臂的坐标发生变化，也增加了坐标计算的运算量，使得计算延时并导致预警延迟，当发出警报时，障碍物可能已经到达危险区域，这也是目前导致预警精度低的原因之一。因此，本发明希望提供的吊车吊臂安全距离预警装置，能够减少对吊臂的坐标变化的计算，同时排除干扰的数据，实现数量较少的计算量，减少计算延迟并提高预警精度。
针对现有技术之不足，本发明提供了一种基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置，装置至少包括激光雷达、标靶和处理器，激光雷达与处理器连接以将采集的激光点云数据发送至处理器，按照激光雷达与标靶的连接线与吊臂的中轴线平行的方式设置激光雷达和标靶，处理器被配置为：对所有激光点云进行空间立方网格划分，基于标靶的激光点云特征和标靶相对于吊臂的高度确定吊臂的中轴线及其表面的坐标，从而识别吊臂和标靶的激光点云数据并作为非目标对象去除；基于网格内激光点云数量阈值将蚊虫和雨滴的激光点云作为非目标对象去除；选择与标靶和/或吊臂的中轴线之间的距离最小的激光点云作为目标对象进行距离计算，基于当前吊车作业的安全距离进行分级预警。
本发明通过基于吊车吊臂的结构来设置激光雷达与标靶的位置，将标靶设置在激光雷达的x坐标轴上，可同时获取距离吊臂顶端和吊臂周围的最近物体距离，适用于吊车作业的多种复杂工况，同时采用蚊虫、雨滴等干扰因素的滤波算法，减少吊车作业现场常见的干扰影响。
优选地，激光雷达设置于吊臂的臂根位置，标靶设置于吊臂的顶端，以激光雷达的视角前方为x轴正方向，标靶设置于激光雷达的空间坐标的x轴上。如此设置，有利于激光雷达对吊臂的中轴线周围的空间范围进行扫描。
优选地，处理器被配置为：根据Ln=knLsafe划分预警距离，其中Lsafe表示安全距离；n为正整数，k1=1，kn<kn+1；当LTmin<Ln或Lfmin<Ln时，通过声音和/或显示预警界面等方式进行不同级别的预警；其中，LTmin表示激光点云与标靶之间的最小距离，Lfmin表示激光点云与吊臂的中轴线之间的最小距离。如此设置，能够避免当障碍物靠近标靶位置时无法预测的危险情况。本发明通过分级预警的方式，当发现预警距离范围内出现激光点云数据时，判断其属于哪类预警级别，将预警级别与最近的激光点云距离数值发送至吊车驾驶室内的预警接收装置，预警接收装置根据指令，发出图像和声音的报警，提醒驾驶司机注意。
优选地，处理器被配置为：将与吊臂的中轴线的距离小于吊臂的表面与中轴线之间的最大距离r，并且x坐标小于xT的所有点识别为与吊臂对应的激光点云并作为非目标对象去除，xT表示标靶在x轴的坐标位置。
优选地，处理器被配置为：将与x轴距离不大于标靶的半径R的所有激光点云作为非目标对象去除。
优选地，处理器被配置为：将空间立方网格内的激光点云数量低于阈值的所有激光点云作为非目标对象去除。
如此设置，本发明将无用的数据提前过滤并排除，减少了处理器的数据处理量，减少了数据计算结果，降低了预警的延迟时间。
本发明还提供一种基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警方法，方法至少包括：按照激光雷达与标靶的连接线与吊臂的中轴线平行的方式设置激光雷达和标靶，对所有激光点云进行空间立方网格划分，基于标靶的激光点云特征和标靶相对于吊臂的高度确定吊臂的中轴线及其表面的坐标，从而识别吊臂和标靶的激光点云数据并作为非目标对象去除；基于网格内激光点云数量阈值将蚊虫和雨滴的激光点云作为非目标对象去除；选择与标靶和/或吊臂的中轴线之间的距离最小的激光点云作为目标对象进行距离计算，基于当前吊车作业的安全距离进行分级预警。
优选地，方法还包括：将激光雷达设置于吊臂的臂根位置，将标靶设置于吊臂的顶端，以激光雷达的视角前方为x轴正方向，将标靶设置于激光雷达的空间坐标的x轴上。
优选地，方法还包括：以Ln=knLsafe划分预警距离，其中n表示预警等级，n的取值为1，2，3……，k1=1，kn<kn+1；当LTmin<Ln或Lfmin<Ln时，通过声音和/或显示预警界面等方式进行不同级别的预警；其中，LTmin表示激光点云与标靶之间的最小距离，Lfmin表示激光点云与吊臂的中轴线之间的最小距离。
优选地，方法还包括：将与吊臂的中轴线的距离小于吊臂的表面与中轴线之间的最大距离r，并且x坐标小于xT的所有点识别为与吊臂对应的激光点云并作为非目标对象去除，xT表示标靶在x轴的坐标位置。
本发明的预警方法通过将标靶设于吊臂顶端来作为距离参照物，使得靠近标靶的障碍物业纳入预警范围。本发明的预警方法通过过滤非目标对象来减少了数据的处理量，也减少了失误报警的几率。本发明的方法，能够将安装激光雷达的架体的干扰消除，当吊车司机在查看预警信息时，更能够简单、清楚地了解到当前预警情况。
附图说明
图1是本发明的吊车吊臂安全距离预警装置的整体结构的安装示意图；
图2是本发明的激光雷达与标靶的相对位置的结构示意图；
图3是本发明的激光雷达的固定支架的结构示意图；
图4是本发明的激光雷达与其固定支架的安装示意图；
图5是本发明的报警终端的一种预警界面的示意图。
附图标记：
1：激光雷达；2：标靶；3：处理器；4：吊臂；5：第一支架；6：第二支架；7：固定件；8：第三支架。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
本发明一种基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置及方法。本发明还能够提供一种吊车吊臂安全距离预警的数据处理方法。
一种基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置，如图1所示。结合图1、图2所示，本发明的预警装置至少包括激光雷达1、标靶2和处理器3。激光雷达1与处理器3连接，以将采集的激光点云数据发送至处理器3。处理器3与报警终端连接，当需要报警时，报警终端基于处理器3发送的安全距离预警信息发出声音、灯光和/或显示预警界面。
如图3和图4所示，激光雷达1通过固定支架安装在吊臂4的臂根位置，固定支架包括第一支架5、第二支架6、固定件7以及第三支架8。激光雷达1及附属装置平稳放置于第一支架5上的支撑板上。在支撑板的底部用固定件7紧固。固定件7例如是四颗M6直纹把手螺丝。激光雷达1设置有不影响探测的透明保护盖。第二支架6与第一支架5以近似垂直的方式连接，使得第二支架6能够跨越吊臂4。第三支架8与第二支架6以近似垂直的方式连接，使得第三支架8能够用固定件7紧固在吊臂4上。如图3和图4所示，第一支架5和第三支架8从吊臂4的两侧将吊臂4围绕和夹紧固定，从而使第一支架5稳定的安装在吊臂4的臂根处，并且不会轻易晃动。
本发明采用外设加装的方式，并且结合可伸缩的固定夹具设计激光雷达1的支架，该支架使得预警装置适配于不同型号、不同大小的多种大型施工机械设备。
现有技术将激光雷达1用于汽车安全距离预警，本发明与此种激光雷达1对安全距离进行预警的方法的方式有本质区别。在汽车上，激光雷达1的位置是固定的，采集的方向是固定的，因此计算障碍物的距离比较简便。对于吊车来说，在吊车作业时，吊臂4是移动的，吊臂4吊装的物体是移动的，因此吊臂4与障碍物之间的距离是不方便计算的。不仅如此，若将激光雷达1设置于吊车的其他位置，激光雷达1的探测方向都会被移动的吊臂4所遮挡，导致激光点云的数据缺失。若将激光雷达1设置于吊臂4顶端，那么激光雷达1也无法全方位地探测到移动的吊臂4的周边的全部空间。因此，为了将吊臂4的移动空间的范围全部纳入探测范围，本发明将激光雷达1安装在吊臂4的臂根。激光雷达1的探测方向对准吊臂4的臂头方向，与吊臂4的中轴线保持近似平行，使得激光雷达1的x轴方向与吊臂4的伸展方向保持平行。
本发明将标靶2设置于吊臂4的顶端。按照激光雷达1与标靶2的连接线与吊臂4的中轴线平行的方式设置标靶2。以激光雷达1的视角前方为x轴正方向，标靶2设置于激光雷达1的空间坐标的x轴上。激光雷达1的y轴、z轴均与吊臂4的中轴线垂直。
标靶2的正面始终朝向激光雷达1。标靶2的激光点云具有易于识别的明显特征，标靶2的空间坐标在激光雷达1的x轴上。标靶2正面为高反射材料，可对激光进行全反射。在激光雷达1所采集的激光点云数据中，其反射率特征与吊车施工作业现场的标靶2周围的漫反射物体有明显区别。标靶2的靶形状优选为圆形，针对标靶2对应的所有激光点云能够采用平均算法计算，可通过一个中心点坐标表示标靶2的空间位置。在吊臂4的伸缩过程中，激光雷达1和标靶2的连线始终与吊臂4的中轴线平行，并且相对位置不变。激光雷达1和标靶2在吊臂4的旋转过程中，标靶2始终与吊臂4同步旋转，与吊臂4保持相对位置不变。
本发明将处理器3与激光雷达1安装在一起，以便于数据的处理。例如，处理器3与激光雷达1一体集成。本发明将报警终端安装在吊车的驾驶室内。处理器3能够是专用集成芯片或者逻辑处理器、单片机中的一种。处理器3与报警终端以有线或者无线的方式建立连接，用于传输预警指令。优选地，基于吊臂4的移动特性，将处理器3与报警终端以无线的方式建立连接。例如，处理器3与报警终端均安装有适配的无线通信装置，例如蓝牙通信装置或者WiFi通信装置，使得激光点云数据能够近距离无障碍传输。
本发明将激光雷达1与标靶2按照与吊臂4的中轴线平行的方式安装，提高了准确度。经过与双目/多目立体视觉系统、超声波雷达、毫米波雷达等测距方案的比较，激光雷达1的各方面综合优势较为突出，在不同的环境下（室内外、光线强弱）的发挥均较其他设备更为稳定。在测量距离拉远后，激光雷达1采集的数据也不会快速损失精度。在吊车的吊臂4的安全距离测量工作中，激光雷达1能够直接、准确的获得障碍物的距离信息，更能满足安全距离预警的高实时性、高准确性的要求。
激光雷达1可达到数十万点/秒，距离计算均在与激光雷达1一体集成的处理器3上实时就近计算，可确保不高于0.1秒刷新1次计算数据，满足吊车作业现场对距离数据实时性的要求。
在激光雷达1、标靶2、处理器3和报警终端安装完成后，测量激光雷达1相对于吊臂4的中轴线的安装高度h。对应地，测量标靶2相对于吊臂4的中轴线的安装高度也为h。吊臂4的表面与吊臂4的中轴线之间的最大距离为r。将高度h和最大距离为r通过报警终端的输入端口输入并发送至处理器3中。处理器3得到吊臂4的中轴线的表达式f（x，y，z）。
处理器3内部配置有预设的计算程序，运行后能够执行基于激光雷达1的吊车吊臂4安全距离预警方法。
具体地，处理器3被配置为：计算激光点云数据以及安全距离、障碍物与吊臂4之间的距离并判断是否发出预警指令。
处理器3接收由激光雷达1采集的测量范围内的空间的激光点云的坐标。处理器3对所有激光点云数据进行空间立方网格划分。基于标靶2的激光点云特征和标靶2相对于吊臂4的高度确定吊臂4的中轴线及其表面的坐标。
激光雷达1的空间坐标为O（0，0，0）。通过激光点云明显特征获取标靶2的空间坐标T（xT，0，0）。基于激光雷达1和标靶2相对于吊臂4的中轴线的安装高度为h，确定吊臂4的中轴线的表达式为：
Figure 986141DEST_PATH_IMAGE001
。
在处理器3接收由激光雷达1扫描到的激光点云数据后，识别吊臂4和标靶2的激光点云数据并作为非目标对象去除。即处理器3对吊臂4的点云数据做剔除，剩余数据使用滤波算法对数据进行过滤，剔除无关的噪点数据。
具体地，处理器3将与吊臂4的中轴线的距离小于吊臂4表面与中轴线之间的最大距离r，并且x坐标小于xT的所有点识别为与吊臂4对应的激光点云并作为非目标对象去除。xT表示标靶2在x轴的坐标位置。处理器3将与x轴距离不大于标靶2的半径R的所有激光点云作为非目标对象去除。
处理器3基于网格内的激光点云数量阈值将蚊虫和雨滴的激光点云作为非目标对象去除。例如将空间立方网格内的激光点云数量低于阈值的所有激光点云作为非目标对象去除。
通过上述的数据处理方式将激光点云数据进行过滤，就能够得带有效的激光点云数据，减少处理器3的处理数据的总量，从而减少了计算结果的延迟，避免了预警延迟，从而提高预警的精度。
在激光点云数据由处理器3进行过滤后，处理器3选择与标靶2和/或吊臂4的中轴线之间的距离最小的激光点云作为目标对象进行距离计算。
具体地，处理器3计算剩余所有激光点云与标靶2的坐标T（xT，0，0）的距离，筛选出最小距离LTmin和对应的激光点云中的点PTmin。处理器3计算剩余所有激光点云与吊臂4的中轴线的f（x，y，z）的距离，筛选出距离吊臂4中轴线的最小距离Lfmin和对应的激光点云中的点Pfmin。
处理器3基于当前吊车作业的安全距离进行分级预警。
本发明以Ln=knLsafe划分不同半径的预警距离。其中Lsafe表示安全距离；Ln表示预警的半径范围；n为正整数，k1=1，kn<kn+1。
以10kV电压等级为例，吊车安全距离Lsafe为3m。k1=1；k2=1.1；k3=1.3；k4=2。则距离吊臂4的中轴线的不同级别的预警距离可设置为6m、3.9m、3.3m、3m。即物体与吊臂4的中轴线之间的距离越小，预警级别越高。
当LTmin<Ln或Lfmin<Ln时，通过声音和/或显示预警界面等方式进行不同级别的预警；其中，LTmin表示激光点云与标靶2之间的最小距离，Lfmin表示激光点云与吊臂4的中轴线之间的最小距离。
本发明中，报警终端还可以含有显示屏幕，用于显示有效的激光点云的位置与报警信息、距离信息。
例如，报警终端以吊臂4的臂头为中心，将吊臂4的不同预警级别的预警范围以同心圆的方式显示在显示屏幕上。报警终端将与吊臂4的距离最近的物体的激光点云数据也显示在同心圆上。
优选地，处理器3将吊臂4周边的激光点云数据的三维坐标转换为二维坐标数据，并且将由二维坐标数据表示的激光点云数据与预警范围对应性融合显示，将激光点云数据叠加在同心圆半径上。
优选地，处理器3将与不同预警级别对应的空间范围按照不同的颜色进行设置，使得当物体进入预警范围时，物体的激光点云按照与预警的空间范围的对应颜色显示，有利于吊车司机快速识别吊臂4与物体之间的距离和预警级别。
例如，将预警空间范围从外向内划分为吊车作业空间的0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级预警空间。将对应预警空间内的物体的激光点云的颜色按照与预警等级对应的关系进行区分。例如。第0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级预警空间的颜色能够设为绿色、黄色、橙色、红色。
当LTmin<Ln或Lfmin<Ln时，与物体落入Ⅱ级预警空间区域的部分对应的激光点云的颜色为橙色，与物体落入Ⅲ级预警空间区域的部分对应的激光点云的颜色为红色。如图5所示，树的树冠部分落入Ⅱ级预警空间区域，在Ⅱ级预警区域内的树冠部分的激光点云呈橙色。树的树干和树冠部分落入Ⅰ级预警区域。在Ⅰ级预警区域内的树冠部分的激光点云呈黄色。物体距离吊臂4中轴线的最近物体点的激光点云用蓝色标记，用于提醒吊车司机关注最近物体点的位置并进行前方的控制操作，避免发生安全事故。
优选地，当吊车的吊臂4靠近物体时，随着物体落入预警范围的级别的增加，报警终端发出的警示音的音量也可以逐渐提高。
本发明构建的基于标靶2和吊臂4中轴线的空间距离测量模式，能够同时获取距离吊臂4顶端和吊臂4周围的最近物体距离，适用于吊车作业的多种复杂工况，同时采用蚊虫、雨滴等干扰因素的滤波算法，减少吊车作业现场常见的干扰影响。
本发明解决了现有吊车作业过程中吊臂4与周围物体之间的距离由人为主观评估的问题，为吊车司机及指挥人员提供吊臂4与周围物体距离实时测量及越限告警的辅助，可广泛应用于各种基建施工现场，为吊车施工作业安全提供辅助工具。
处理器3剔除无关的噪点数据，通过设置的吊车安全作业距离的预警值范围数据，判断是否超出预警范围。当发现预警距离范围内出现激光点云数据时，判断其属于哪类预警级别。将预警级别与最近激光点云距离数值发送至吊车驾驶室内的报警终端。报警终端根据接收的预警指令，发出图像和声音的报警，提醒驾驶司机注意。
本发明在吊车施工作业前，需要根据作业内容及相应的安规要求，对预警距离参数和预警级别进行设置，然后通过显示屏幕或键盘上的输入单元将预设值输入到处理器3。在吊车施工作业时，处理器3对实际距离值和预设值进行比较计算，当实际距离值小于或等于预设值时，处理器3向报警终端发出信号，控制其发生报警。本发明采用此种方法的检测效率和检测精准度较高，能有效的避免由于对安全距离观测不准造成的事故。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置，其特征在于，所述装置至少包括激光雷达（1）、标靶（2）和处理器（3），所述激光雷达（1）与所述处理器（3）连接以将采集的激光点云数据发送至所述处理器（3）；
按照所述激光雷达（1）与所述标靶（2）的连接线与吊臂（4）的中轴线平行的方式设置所述激光雷达（1）和所述标靶（2）；
所述处理器（3）被配置为：
对所有激光点云进行空间立方网格划分；
基于标靶（2）的激光点云特征和所述标靶（2）相对于吊臂（4）的高度确定所述吊臂（4）的中轴线及其表面的坐标，从而识别所述吊臂（4）和所述标靶（2）的激光点云数据并作为非目标对象去除；
基于网格内激光点云的数量阈值将蚊虫和雨滴的激光点云作为非目标对象去除；
选择与所述标靶（2）和/或所述吊臂（4）的中轴线之间的距离最小的激光点云作为目标对象进行距离计算；
基于当前吊车作业的安全距离进行分级预警。
2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置，其特征在于，所述激光雷达（1）设置于所述吊臂（4）的臂根位置，所述标靶（2）设置于所述吊臂（4）的顶端；
以所述激光雷达（1）的视角前方为x轴正方向，所述标靶（2）设置于所述激光雷达（1）的空间坐标的x轴上。
3.根据权利要求2所述的基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置，其特征在于，所述处理器（3）被配置为：
根据Ln=knLsafe划分预警距离，其中Lsafe表示安全距离，n为正整数，k1=1，kn<kn+1；当LTmin<Ln或Lfmin<Ln时，通过声音和/或显示预警界面方式进行不同级别的预警；其中，LTmin表示激光点云与所述标靶（2）之间的最小距离，Lfmin表示激光点云与所述吊臂（4）的中轴线之间的最小距离。
4.根据权利要求3所述的基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置，其特征在于，所述处理器（3）被配置为：
将与所述吊臂（4）的中轴线的距离小于所述吊臂（4）的表面与中轴线之间的最大距离r，并且x坐标小于xT的所有点识别为与所述吊臂（4）对应的激光点云并作为非目标对象去除，xT表示所述标靶（2）在x轴的坐标位置。
5.根据权利要求4所述的基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置，其特征在于，所述处理器（3）被配置为：
将与x轴距离不大于所述标靶（2）的半径R的所有激光点云作为非目标对象去除。
6.根据权利要求5所述的基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警装置，其特征在于，所述处理器（3）被配置为：
将所述空间立方网格内的激光点云数量低于阈值的所有激光点云作为非目标对象去除。
7.一种基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警方法，其特征在于，所述方法至少包括：
按照激光雷达（1）与标靶（2）的连接线与吊臂（4）的中轴线平行的方式设置所述激光雷达（1）和所述标靶（2）；
对所有激光点云进行空间立方网格划分；
基于标靶（2）的激光点云特征和所述标靶（2）相对于吊臂（4）的高度确定吊臂（4）的中轴线及其表面的坐标，从而识别所述吊臂（4）和所述标靶（2）的激光点云数据并作为非目标对象去除；
基于网格内激光点云数量阈值将蚊虫和雨滴的激光点云作为非目标对象去除；
选择与所述标靶（2）和/或所述吊臂（4）的中轴线之间的距离最小的激光点云作为目标对象进行距离计算；
基于当前吊车作业的安全距离进行分级预警。
8.根据权利要求7所述的基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述激光雷达（1）设置于所述吊臂（4）的臂根位置，将所述标靶（2）设置于所述吊臂（4）的顶端；
以所述激光雷达（1）的视角前方为x轴正方向，将所述标靶（2）设置于所述激光雷达（1）的空间坐标的x轴上。
9.根据权利要求8所述的基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警方法，其特征在于，所述方法还包括：
设置Ln=knLsafe为n级预警的预警距离，其中Lsafe表示安全距离；n为正整数，k1=1，kn<kn+1；
当LTmin<Ln或Lfmin<Ln时，通过声音和/或显示预警界面方式进行不同级别的预警；其中，LTmin表示激光点云与所述标靶（2）之间的最小距离，Lfmin表示激光点云与所述吊臂（4）的中轴线之间的最小距离。
10.根据权利要求9所述的基于激光雷达的吊车吊臂安全距离预警方法，其特征在于，所述方法还包括：
将与所述吊臂（4）的中轴线的距离小于所述吊臂（4）的表面与中轴线之间的最大距离r，并且x坐标小于xT的所有点识别为与吊臂（4）对应的激光点云并作为非目标对象去除，xT表示所述标靶（2）在x轴的坐标位置。
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