[发明专利]起重设备行走的位姿检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉的检测，更具体地说，涉及一种起重设备行走的位姿检测装置及方法。

背景技术

全自动化码头的起重设备主要包括岸边集装箱起重机(QC)，轨道式集装箱门式起重机(RMG)，轮胎式集装箱门式起重机(RTG)等设备，码头内的作业就是通过这些设备的行走和抓取集装箱来完成的。因此，为了高效、精准地完成码头内的自动化作业，必须拥有起重设备行走的高精度的位姿检测设备。目前，已有的用于位姿检测或位移检测的设备主要分为接触式和非接触式两种。当工作环境允许通过接触的方式来检测位姿或位移时，可以选用接触式的检测设备，但这些设备对接触部件存在机械性的磨损，所以设备长时间工作后，会出现稳定性和精度下降的情况。当工作环境不允许与被检测体有接触，这时就要选用非接触式的检测设备，如一些利用GPS、电磁信号、超声波和红外光进行检测的设备，但他们的检测结果容易受到电磁干扰、环境噪音、接收信号电平波动等情况的影响，抑或容易受到雨水、灰尘、酸碱等自然环境的影响，从而导致检测精度降低，可靠性降低。本发明克服了上述缺点，提供了一种结构简单、检测精度高的基于机器视觉的起重设备行走位姿检测装置。

机器视觉是一个多学科交叉的领域，它综合了光学工程、电子信号处理、模式识别、人工智能、机械工程和软件工程等多领域知识。机器视觉系统一般由光源、镜头、摄像器件、图像存储体、监视器以及计算机系统等设备组成。光源为视觉系统提供足够的照度，镜头将被测场景中的目标成像到视觉传感器(即摄像器件)的成像面上，图像存储体负责将电信号转变为数字图像，即把每个像素点的亮度转变为灰度级数据，并存储为一幅或多幅图像，计算机系统负责对图像进行处理、分析、判断和识别，最终给出检测结果。

基于机器视觉的起重设备行走位姿检测装置综合运用了参照体上的标识在图像中的大量信息，由于所依据的信息量是二维空间上的图像信息，即从一整幅图像信息中提炼出一个位姿信息，因此，它可以克服各种各样的干扰信号，获得稳定且可靠的测量结果。

发明内容

针对现有起重设备行走的位姿检测技术中存在的系统结构复杂且检测精度不高的问题，本发明的目的是提供一种基于机器视觉的起重设备行走位姿检测装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种起重设备行走的位姿检测装置，包括多个支架、参照带、标识码、相机、起重设备、处理器。多个支架垂直固定于地面，且多个支架排列成一直线。参照带为长条形状，参照带上每隔一定距离设置一个支架，支架固定于参照带的背面，标识码设置于参照带的正面。相机固定于起重设备上，标识码位于相机的视野范围内，且相机把采集到的图像数据传输至处理器。

根据本发明的一实施例，支架包括主体、支撑板、压板。主体包括三角型铁架和铁板，铁板固定于地面，三角型铁架垂直于铁板且和铁板焊接固定，三角型铁架上设有用以固定支撑板的腰型孔。压板和支撑板固定并锁紧参照带。

根据本发明的一实施例，支撑板与主体通过螺丝固定，支撑板和压板通过攻丝孔和通孔固定。铁板为矩形，铁板的两端设有地埋螺丝固定孔。

根据本发明的一实施例，压板包括上压板和下压板，参照带位于上压板和下压板之间。

根据本发明的一实施例，上压板和下压板分别具有半切槽，上压板的半切槽向下，下压板的半切槽向上。

为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

一种起重设备行走的位姿检测方法，包括：步骤1，处理器获取参照带在相机中的图像；步骤2，从图像中提取标识码；步骤3，根据提取出的标识码，计算起重设备的当前位姿信息。

根据本发明的一实施例，还包括步骤4，判断是否需要继续获取起重设备的当前位姿信息？若是，则返回步骤1，若否，则结束。

根据本发明的一实施例，步骤3包括：根据相机获取的图像，计算相机相对于标识码的位姿，包括三维空间的位移信息和旋转角度信息，并根据相机的实际位姿信息计算起重设备的实际位姿信息。

在上述技术方案中，本发明的起重设备行走的位姿检测装置及方法能够精确、快速、实时地检测出起重设备的位姿信息，为起重设备实现安全、可靠、精确地闭环控制提供重要的信息。本发明的系统及方法结构简单、安全可靠、经济实用、易于实现，适用范围广泛。

附图说明

图1是本发明起重设备行走的位姿检测装置的结构示意图；

图2A和2B是支架主体的侧视图和俯视图；

图3A和3B是支撑板的主视图和侧视图；