[发明专利]一种控制执行臂末端运动的方法及控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种控制执行臂末端运动的方法。本发明还涉及一种执行臂末端运动的控制系统。

背景技术

多种工程机械具有臂架结构，比如混凝土泵车、起重机、消防车等，臂架用以输送人力或物料至指定施工地点。在施工过程中，经常需要臂架依照同一状态稳定运动，此时，需要准确采集臂架末端的位置参数，根据位置参数变化计算出臂架末端相对初始位置移动的距离，进而实时控制臂架末端运动的轨迹。

现有技术中，通常采取间接计算的方式获取臂架末端的位置，控制臂架末端在某一固定位置运动，主要计算方式如下：

(1)在臂架的各节臂均安装角度传感器分别测量各节臂的角度，再结合各节臂的长度计算臂架末端的位置。然而，各节臂在工作过程中会不断产生形变，通过角度和未产生形变的臂架长度来计算末端的竖直高度是不准确的。即使，在各节臂安装位移传感器，计算出各节臂的形变，结合形变量再计算，也无法保证计算结果的精确性。主要由于，臂架包含多节节臂，各节臂的叠加运算势必会降低计算结果的精确度，无法满足智能化、自动化施工操作需求。

(2)在臂架末端设置测距传感器，用以测量臂架末端的位置参数。该种方式可以直接测量臂架末端的竖直高度，但测量距离有限、精度不高，特别是当臂架末端下方存在高度不断变化的物体(比如混凝土泵车打泵时臂架末端下方地面堆积的混凝土高度会不断变化)时，测量结果并不准确。

因此，如何改进臂架末端运动的控制方法，提高控制精度，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明的目的为提供一种控制执行臂末端运动的方法，该控制方法利用图像处理方式直接实时获取执行臂末端的位移，从而能够精确地控制执行臂末端的运动轨迹。本发明的另一目的是提供一种执行臂末端运动的控制系统。

为达到本发明的目的，本发明提供一种控制执行臂末端运动的方法，包括以下步骤：

11)于所述执行臂末端设置摄像头，并于所述摄像头的可视区域设置标识；

12)所述摄像头实时获取所述标识的图像；

13)预存初始位置所述标识的初始图像，对比分析所述初始图像和实时获取的所述标识的图像，计算获得所述执行臂末端相对所述标识的实时位移；

14)根据所述执行臂末端的实时位移控制所述执行臂末端的运动。

优选地，

步骤11)中，还在所述摄像头的窗口近端设置标尺，所述标尺与所述摄像头的位置关系保持恒定；

步骤12)中，所述摄像头获取包括所述标识和所述标尺的图像；

步骤13)中，预存初始位置包括所述标识和所述标尺的初始图像，对比分析所述初始图像分析实时获取的包括所述标识和所述标尺的图像，计算获得所述执行臂末端相对所述标识的实时位移。

优选地，

步骤11)中，设置的所述标尺为交叉的水平标尺和竖直标尺；步骤13)中，将初始图像中的标识和实时获取图像中的标识均与对应的所述标尺的水平标尺以及竖直标尺的成像进行对比分析，计算获得所述执行臂末端相对所述标识的左右位移和上下位移。

优选地，

步骤11)中，在所述摄像头上设置角度传感器；

步骤12)中，所述摄像头跟踪所述标识的中心位置，并获取所述标识的图像；

步骤13)中，记录所述角度传感器检测的所述摄像头水平角度和垂直角度，对比分析所述初始图像和实时获取的标识图像，获得所述摄像头至所述标识中心位置的初始距离和实时距离，根据转角、初始距离、实时距离、初始水平角度、初始垂直角度、实时水平角度和实时垂直角度计算获得所述执行臂末端相对所述初始位置的实时位移。

优选地，在步骤12)和步骤13)之间还具有以下步骤：

123)调整摄像头，使在初始位置所述摄像头的窗口中心对准所述标识的中心位置。

优选地，根据获取的所述标识的图像控制所述摄像头的焦距。

优选地，步骤11)中，在所述执行臂末端四周的工作区域设置至少两个标识。

本发明所提供的控制执行臂末端运动的方法，可以直接通过初始图像和实时获取的标识图像的分析比较，获取标识的实时位移，进而获知执行臂末端的实时位移，输出控制执行臂末端运动的指令。直接通过图像比较计算的方式，相对于现有技术中利用多个传感器数据信号叠加计算的方式，具有更高的精确度。