[发明专利]一种起重机吊钩/吊物摆角检测方法和系统

说明书

本发明公开了一种起重机吊钩/吊物摆角检测方法和系统，其中方法包括获取实时标志物图像；对实时标志物图像进行预处理，得到标志物上N个光源的共圆实时圆心坐标及其半径；将半径分别输入预先设定的初始标定半径与初始标定圆心坐标和绳长的拟合曲线函数中，得到当前绳长和共圆的初始标定圆心坐标；计算标志物实际偏移距离并结合绳长计算得到摆角的值。通过三点共圆和多次求取平均值的方法，实现了绳长的自动检测和摆角快速检测，稳定性好、精度高、速度快；实施简单，解决了起重机吊钩/吊物摆角难以在线快速检测的问题；为进一步实现起重机闭环防摆控制技术提供技术支持，在起重机智能化发展过程中有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及重机吊钩/吊物状态监测技术领域，尤其涉及一种起重机吊钩/吊物摆角检测方法和系统。

背景技术

起重机，通常由桥架、大车行移装置、小车行移装置、提升装置、控制室等部分构成，桥架沿两侧轨道纵向运行，能够充分利用桥架下面空出的空间吊运货物，其方便省力，广泛应用于车间、港口码头、仓库、高层建筑工地等场所。

起重机在工作过程中会产生非常大的运行摆动，使得生产效率严重下降，可能会让起重机的吊索发生严重的损坏；也会对金属结构产生危害，如出现断裂以及松动等现象；还会为起重机以后的使用埋下啃轨的危险，造成经济损失和危害工作人员安全。

过去消除起重机的运行摆动几乎都是利用操作员的经验，这种方式精度比较差、效率不高，而且操作难度大，早已无法满足现代工业的需要。目前防摆控制的主要包括开环控制、闭环控制以及开环和闭环相结合的方式。开环控制很容易实现，但不够精确；闭环系统精确性好，但需要时刻需要测量小车的位置和吊物的摆动角度作为控制器的反馈量，其中小车位置可以通过起重机主控制器PLC进行获取，如何测量获取吊物的摆角是实现闭环防摆控制的关键。

在已有的起重机吊钩/吊物摆角检测的相关研究中，存在一些关于起重机摆角检测装置和方法的专利文献，申请公布号CN111646357A和CN111348544A在滑轮组定滑轮与所述吊臂之间所限定联接件上，装设检测仪以检测滑轮组力作用线偏离铅垂线角度的吊钩偏角，改方法复杂，不能广泛的应用；申请公布号CN111422739A和CN110775818A采用了机器视觉技术开展摆角检测，但是未考虑周围环境光线等条件，且摆角检测方法不明确，精度不可知；正是上述缺陷，这些摆角检测装置和方法并未在生产实际中得到大规模推广应用。

发明内容

本发明提供了一种起重机吊钩/吊物摆角检测方法和系统，以解决现有的起重机吊钩/吊物摆角在线检测精度低的问题。

第一方面，提供了一种起重机吊钩/吊物摆角检测方法，包括：

获取实时标志物图像，其中，标志物水平安装于吊钩的上表面，且在标志物的上表面同一半径为R的圆周上设置有N个光源，且N≥3；实时标志物图像通过设置于标志物上方的图像采集装置采集得到；

对实时标志物图像进行预处理，得到标志物上N个光源的共圆实时圆心坐标D_i(x_i，y_i)及其半径

将半径分别输入预先设定的初始标定半径与初始标定圆心坐标和绳长的拟合曲线函数中，得到当前绳长l和共圆的初始标定圆心坐标D₀(x₀，y₀)；

通过下式计算得到摆角θ的值：

其中，D_p表示标志物实际偏移距离，k表示放大或缩小系数，