CN220813465U - 一种基于工业摄影测量的公路预制t梁智能落梁控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于工业摄影测量的预制T梁智能落梁控制装置，包括：设于架桥机(4)的桁架(41)下缘的工业相机(5)；安装于桥墩(1)的支座垫石的顶面的第一测量定位靶标(6)；安装于待架T梁梁片(3)的顶面的第二测量定位靶标(7)；设于控制室内的工业处理器(8)；安装于的控制室中的显示模块(9)，与工业处理器(8)通讯连接。将偏差值通过优化转换为图像信号，再由显示模块具体显现，使操作人员更直观的感受到T梁所处的空间位置状态，从而更快的做出准确的判断，接着完成正确的操作，简化了操作流程，减小了操作过程中出现错误操作的概率，进一步消除了作业过程中的安全隐患。
Description
技术领域
本实用新型的实施例属于架桥机技术领域，更具体地，涉及一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置及方法。
背景技术
架桥机是一种将预制好的梁片架设到预制桥墩上的设备，属于起重机范畴，主要功能是将梁片提起，然后运送到规定位置后落下，在落梁时应保证落梁位置符合设计要求。在架桥机进行喂梁、落梁和精确定位的过程中，传统架桥机是人工通过肉眼或者尺子来测量待架梁片位置信息，实现落梁对位的过程监控。整个落梁过程监控人员和操作人员频繁沟通，架梁效率低、耗时长，且落梁精确度难以控制。同时，由于多个监控人员分布于梁体前后，存在高空作业安全隐患。
目前市面上采用的解决方法大多是在桥墩处安装辅助定位装置，对落梁位置提前定位。公开号为CN218540414U的中国专利公开了一种预制T梁架设定位用辅助装置，包括竖向角钢、横向角钢、螺栓、端部挡板、钢筋、螺钉和侧面挡板，四个竖向角钢设立在垫石的四角；两个横向角钢一前一后并排设置在竖向角钢的端部并分别通过螺栓连接；两块侧面挡板设置在两个横向角钢上并通过固定设置在侧面挡板上的螺钉连接；两个钢筋分别沿侧面挡板外侧设置并与侧面挡板、横向角钢焊接；端部挡板设置在两个侧面挡板的一端并与侧面挡板焊接连接。
公开号为CN218540414U的中国专利所述预制T梁架设定位用辅助装置通过设立在垫石的四角，对落梁位置进行预定位，使T梁准确落入预期安装位置，提高了施工效率，提高了落梁精确度。但是，此装置仅省去了人工测量步骤，安装过程中还是需要人工对吊装过程实时监测，并同时与操作人员频繁沟通拉低吊装作业效率，且具有重大高空作业安全隐患。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置，通过工业处理器采集所述工业相机的图像信号，确定所述第一测量定位靶标和第二测量定位靶标在相机坐标系中的实际坐标及空间姿态，计算所述第一测量定位靶标与第二测量定位靶标之间的欧式距离，并将所述的欧式距离与设计值进行比对以获得偏差值，根据所得实时数据调整预制T梁的位置及姿态，实现精准落梁。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置，包括：
安装于桥墩支座垫石顶面的第一测量定位靶标；
安装于待架T梁梁片顶面的第二测量定位靶标；
所述第一测量定位靶标与第二测量定位靶标采用定位点群标记，包括中心定位圆和边缘定位圆；
设于架桥机的桁架下缘用于在架梁前检测所述第一测量定位靶标和第二测量定位靶标实际坐标及空间姿态的工业相机；
以及设于控制室内的工业处理器，所述工业处理器用于采集所述工业相机的图像信号，确定所述第一测量定位靶标和第二测量定位靶标在相机坐标系中的实际坐标及空间姿态，计算所述第一测量定位靶标与第二测量定位靶标之间的欧式距离，并将所述的欧式距离与设计值进行比对以获得偏差值。
进一步地，所述中心定位圆至少包含两个，且所述的中心定位圆为同心圆，所述的边缘定位圆为多个。
进一步地，所述第一测量定位靶标与第二测量定位靶标用于将光信号反射给所述工业相机。
进一步地，所述工业处理器包括数据采集单元和数据处理单元；其中，
所述数据采集单元与工业相机采用通讯连接，用于采集工业相机的图像数据；
所述的数据处理单元与数据采集单元通讯连接，用于对所述的图像数据进行数据处理。
进一步的，还包括安装于的控制室中的显示模块，与所述工业处理器通讯连接。
进一步地，所述工业相机铰接于所述架桥机的桁架下缘。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1.本实用新型的装置，通过工业处理器采集所述工业相机的图像信号，确定所述第一测量定位靶标和第二测量定位靶标在相机坐标系中的实际坐标及空间姿态，计算所述第一测量定位靶标与第二测量定位靶标之间的欧式距离，并将所述的欧式距离与设计值进行比对以获得偏差值，根据所得实时数据调整预制T梁的位置及姿态，实现精准落梁。
2.本实用新型实施例在架梁之前识别第一测量定位靶标的空间坐标，并建立第一空间直角坐标系，以避免第一测量标志被待架梁片遮挡带来的影响，从而实现精确架梁。
3.本实用新型实施例的工业相机可以根据需要转动以获得最佳角度，实现了在落梁过程实时自动监测，避免了人为误差，使得测量数据更加准确可靠。同时减少了人工测量，提高了测量效率，降低测量人员的劳动强度，整体提高了落梁安全性，进一步保证了落梁质量。
4.本实用新型实施例的两个定位靶标分别在相机坐标系中被测量出一个目标量与一个实际量，计算得出二者之间的偏差值，在于设计的目标偏差值进行对比，从而得到精确的偏差数据，根据所得实时数据进行调整，从而提高工作效率，同时避免人工测量造成安全隐患。
5.本实用新型实施例将偏差值通过优化转换为图像信号，再由显示模块具体显现，使操作人员更直观的感受到T梁所处的空间位置状态，从而更快的做出准确的判断，接着完成正确的操作，简化了操作流程，减小了操作过程中出现错误操作的概率，进一步消除了作业过程中的安全隐患。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置的整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置的局部结构示意图；
图3为本实用新型实施例一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置中信号传输关系示意图；
图4为本实用新型实施例一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置中定位靶标示意图；
图5为本实用新型实施例一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置的实施具体流程图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-桥墩、2-已架T梁梁片、3-待架T梁梁片、4-架桥机、5-工业相机、6-第一测量定位靶标、7-第二测量定位靶标、8-工业处理器、81-数据采集单元、82-数据处理单元、9-显示模块。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不是要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
如图1-2所示，本实用新型实施例提供一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置，该装置包括工业相机5、第一测量定位靶标6、第二测量定位靶标7、工业处理器8以及显示模块9。其中，所述第一测量定位靶标6安装于桥墩1的支座垫石的顶面，用于定位支座垫石在相机坐标系中的实际坐标及空间姿态以确定待架T梁梁片3的目标坐标及空间姿态；所述第二测量定位靶标7安装于待架T梁梁片3的顶面，用于定位在相机坐标系中所述待架T梁梁片3的实际坐标及空间姿态，以确定所述待架T梁梁片3与目标坐标及空间姿态之间的偏差值。两个定位靶标分别在相机坐标系中被测量出一个目标量与一个实际量，计算得出二者之间的偏差值，在于设计的目标偏差值进行对比，从而得到精确的偏差数据，根据所得实时数据进行调整，从而提高工作效率，同时避免人工测量造成安全隐患。通过工业处理器采集所述工业相机的图像信号，确定所述第一测量定位靶标和第二测量定位靶标在相机坐标系中的实际坐标及空间姿态，计算所述第一测量定位靶标与第二测量定位靶标之间的欧式距离，并将所述的欧式距离与设计值进行比对以获得偏差值，根据所得实时数据调整预制T梁的位置及姿态，实现精准落梁。
如图1-2所示，所述工业相机5铰接于架桥机4的桁架41下缘，用于在架梁前检测所述第一测量定位靶标6的实际坐标及空间姿态，还用于在架梁过程中检测所述第二测量定位靶标7的实际坐标及空间姿态。铰接可采用球头等具有一定限位功能的铰接件，从而便于所述工业相机5在转动之后还得以固定，从而适应对所述第一测量定位靶标6、第二测量定位靶标7的调整，使得所述工业相机5可在落梁前检测所述第一测量定位靶标6的位置，在落梁过程中和落梁结束后检测所述第二测量定位靶标7的位置。同时，所述工业相机5可以根据需要转动以获得最佳角度，使T梁在连续吊装时不受位置限制，均可以对其实现辅助控制，提升了连续作业的效率。实现了在落梁过程实时自动监测，避免了人为误差，使得测量数据更加准确可靠。同时减少了人工测量，提高了测量效率，降低测量人员的劳动强度，整体提高了落梁安全性，进一步保证了落梁质量。
如图3所示，所述工业处理器8包括数据采集单元81和数据分析单元82。其中，所述数据采集单元81与所述工业相机5的图像输出端相连，用于采集所述工业相机5的图像信号并确定所述第一测量定位靶标6和第二测量定位靶标7在相机坐标系中的实际坐标及空间姿态；所述数据分析单元82与所述数据采集单元81通讯连接，用于对测试数据进行数据分析，计算所述第一测量定位靶标6与第二测量定位靶标7之间的欧式距离，并将所述的欧式距离与设计值进行比对以获得偏差值，再将偏差值转化为数字信息和图像信息。
如图3所示，所述显示模块9与工业处理器通过视频传输线连接，对偏差值进一步优化，更直观的展示给架梁操作人员，辅助操作人员精确、高效、安全落梁。将偏差值通过优化转换为图像信号，再由显示模块9具体显现，使操作人员更直观的感受到T梁所处的空间位置状态，从而更快的做出准确的判断，接着完成正确的操作，简化了操作流程，减小了操作过程中出现错误操作的概率，进一步消除了作业过程中的安全隐患。
如图4所示，所述第一测量定位靶标6由黑白两种颜色组成，中间位置由多个同心定位圆组成，外圈绕中心设置多个等距定位圆，所有圆形线条左右两侧为黑白相间，以区分定位圆的边界。中心定位圆为第一等级，边缘定位圆为第二等级，以二者结合，组合计算得出所述待架T梁梁片3的坐标位置以及空间姿态，以此得出得到位置偏差以及倾斜偏差。
如图1-4所示，定位点群标定图案包括：中心定位点标定单元以及边缘定位点标定单元；其中，中点定位点标定单元用于标定靶标图案的中心，得到中心定位点；边缘定位点标定单元用于标定靶标图案的边缘，得到多个边缘定位点。像面坐标获取模块包括：边缘检测单元、中心定位圆的边界锁定单元、中心定位点的像面坐标获得单元、边缘定位圆的边界锁定单元以及边缘定位点的像面坐标获得单元；其中，定位点群标定模块中的定位点群包括：中心定位点以及边缘定位点，所述中心定位点为中心定位圆的圆心，所述边缘定位点为边缘定位圆的圆心；边缘检测单元用于采用边界提取法对靶标图案进行边缘检测，提取带有边缘等级信息的边缘拓扑表；中心定位点的像面坐标获得单元用于采用最小二乘法拟合对中心定位圆的边界进行处理，得到中心定位圆的圆心坐标，即为中心定位点的像面坐标；边缘定位点的像面坐标获得单元用于采用最小二乘法拟合对多个所述边缘定位点的边界进行处理，得到多个所述边缘定位点的圆心坐标，即为多个所述边缘定位点的像。
如图5所示，在本实用新型的另一个实施例中，提供一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制方法，基于以上装置实现，具体包括以下步骤：
S100：落梁之前，通过所述第一测量定位靶6标识别第一测量定位靶标6的空间坐标，并建立第一空间直角坐标系；
S200：落梁过程中，通过所述第二测量定位靶标7识别第二测量定位靶标7的空间坐标，并将其转化至第一空间直角坐标系中，将最终三维坐标与设计三维坐标进行比对，得到待架T梁梁片3的位置偏差；
S300：落梁结束后，通过第二测量定位靶标7识别第二测量定位靶标7位于第一空间直角坐标系中的三维姿态。将最终的三维姿态与所述设计三维姿态进行比对，判断待架T梁梁片的实际横坡与纵坡是否满足设计要求，并在显示模块中实时显示姿态偏差与是否需要重新落梁的指令。
其中，所述S100包括：
S101：标定第一测量定位靶标图案的定位点群；
S102：对靶标图案进行二值化处理；
S103：采用边界提取法对靶标图案进行边缘检测，提取带有边缘等级信息的边缘拓扑表；
S104：采用最小二乘法拟合对中心定位圆的边界进行处理，得到中心定位圆的圆心坐标，即为中心定位点的像面坐标；
S105：采用最小二乘法拟合对多个边缘定位点的边界进行处理，得到多个边缘定位点的圆心坐标，即为多个边缘定位点的像面坐标；
S106：根据各定位点的像面坐标，建立物面的三维坐标系，即所述的第一空间直角坐标系。
所述S200包括：
S201：标定第二测量定位靶标图案的定位点群；
S202：采用边界提取法对靶标图案进行边缘检测，提取带有边缘等级信息的边缘拓扑表；
S203：采用最小二乘法拟合对中心定位圆的边界进行处理，得到中心定位圆的圆心坐标，即为中心定位点的像面坐标；
S204：采用最小二乘法拟合对多个边缘定位点的边界进行处理，得到多个边缘定位点的圆心坐标，即为多个边缘定位点的像面坐标；
S205：利用定位点群中的各定位点求解像面映射到物面的二维坐标系下的透视变换矩阵与平移矩阵，将平移矩阵转化至第一直角坐标系，最终的平移矩阵即是第二测量定位靶标7与第二测量定位靶标6在第一直角坐标系中的空间三维坐标；
S206：最终的三维坐标与设计三维坐标进行比对，得到待架T梁梁片3的位置偏差，并在显示模块中以图像信息的形式实时显示。
所述S300包括：
S301：标定第二测量定位靶标图案的定位点群；
S302：对靶标图案进行二值化处理；
S303：采用边界提取法对靶标图案进行边缘检测，提取带有边缘等级信息的边缘拓扑表；
S304：采用最小二乘法拟合对中心定位圆的边界进行处理，得到中心定位圆的圆心坐标，即为中心定位点的像面坐标；
S305：采用最小二乘法拟合对多个边缘定位点的边界进行处理，得到多个边缘定位点的圆心坐标，即为多个边缘定位点的像面坐标；
S306：利用定位点群中的各定位点求解像面映射到物面的二维坐标系下的透视变换矩阵与平移矩阵，将透视变换矩阵转化至第一直角坐标系，最终的透视变换矩阵即为待架T梁梁片3的三维姿态数据；
S307：将待架T梁梁片3的三维姿态数据与设计的三维姿态数据进行比对，判断待架T梁梁片的实际横坡与纵坡是否满足设计要求，并在显示模块中实时显示姿态偏差与是否需要重新落梁的指令。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置，其特征在于，包括：
安装于桥墩(1)支座垫石顶面的第一测量定位靶标(6)；
安装于待架T梁梁片(3)顶面的第二测量定位靶标(7)；
所述第一测量定位靶标(6)与第二测量定位靶标(7)采用定位点群标记，包括中心定位圆和边缘定位圆；
设于架桥机(4)的桁架(41)下缘用于在架梁前检测所述第一测量定位靶标(6)和第二测量定位靶标(7)实际坐标及空间姿态的工业相机(5)；
以及设于控制室内的工业处理器(8)，所述工业处理器(8)用于采集所述工业相机(5)的图像信号，确定所述第一测量定位靶标(6)和第二测量定位靶标(7)在相机坐标系中的实际坐标及空间姿态，计算所述第一测量定位靶标(6)与第二测量定位靶标(7)之间的欧式距离，并将所述的欧式距离与设计值进行比对以获得偏差值。
2.根据权利要求1所述的基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置，其特征在于，所述中心定位圆至少包含两个，且所述的中心定位圆为同心圆，所述的边缘定位圆为多个。
3.根据权利要求2所述的基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置，其特征在于，所述第一测量定位靶标(6)与第二测量定位靶标(7)用于将光信号反射给所述工业相机(5)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置，其特征在于，所述工业处理器(8)包括数据采集单元(81)和数据处理单元(82)；其中，
所述数据采集单元(81)与工业相机(5)采用通讯连接，用于采集工业相机(5)的图像数据；
所述的数据处理单元(82)与数据采集单元通讯连接，用于对所述的图像数据进行数据处理。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置，其特征在于，还包括安装于的控制室中的显示模块(9)，与所述工业处理器(8)通讯连接。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的基于工业摄影测量的公路预制T梁智能落梁控制装置，其特征在于，所述工业相机(5)铰接于所述架桥机(4)的桁架(41)下缘。
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