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    门吊障碍物检测系统

    来源:localhost    发布于:2014-10-24 14:05:04    点击量:

     

     
    背景需求
        门式起重机(门吊)是用于编组和堆放集装箱的岸边起重机。这种起重机操作时横跨几组集装箱,根据需要将集装箱举起放下。门吊可以说是可移动的起重机,其移动方式有轨道式和轮胎式。
        门吊前后移动时,在门吊的预定移动轨道上如果出现任何人或障碍物,会造成严重的生产事故,危害人身安全和造成财产损失。所以,自动、快速、精确地检测门吊前方的障碍物并及时制动门吊,成为许多港口码头迫切的应用需求。
        目前现有的门吊前障碍物检测方案是雷达检测。在该方案中,雷达被安装在门吊下部位置,由于雷达本身检测区域为“梭形”,在距离门吊一定远距离后其检测效果减弱,不能达到十分理想的效果,仍在存在一定的安全隐患,同时雷达价格昂贵,急需更精准、可靠的设备对其进行替换。
     
    技术指标要求 
    (1)测量精度:1cm
    (2)测量速度:实时的返回门柱正前方的障碍物信息(轮胎吊大车车速1-2m/s)。
    (3)测量范围:吊门柱正前方宽1M,长11M的长条形区域。
     
    解决方案
     

                         
                                                       系统示意图
     
    首先,如何在一个狭长的范围内找到障碍物并获得准确的距离信息。
        湖南科天健光电技术有限公司针对这种特殊的应用需求,提出了基于双目视觉的检测方案,该方案采用双目立体视觉和结构光相融合的技术,以双目传感器采集的图像为处理对象,结构光可降低双目匹配难度并保证对凸起物可靠检测,通过对障碍物的提取和测距,为门吊大车提供障碍物目标的检测和距离测量。
        双目视觉与人类视觉的立体感知过程类似。它用两台固定于不同位置的相机拍摄物体上的同一特征点,分别获得该点在两部相机像平面上的坐标。同时又知道两部相机精确的相对位置,就可用几何的方法得到该特征点在坐标系中的坐标,即确定了特征点的位置。
        在港口应用中,在每个门柱上安装两台高速相机,采用双目立体交会的方法,实现对每个门柱正前方范围内的障碍物检测和定位。通过双目相机,可以从两个视点观察门柱前下方预定轨道场景,以获取视差信息,判断是否有障碍物通过。
    其次,在确定采用双目视觉方案后,如何快速、准确地匹配双目相机。

     

        由于地面运行轨迹标志易被磨损,导致双目相机拍摄的视场中没有固定的标志点,大大提升了后续程序处理的难度。通过原有双目相机基础上增加激光线辅助,可以提供立体匹配的特征点和特征线,快速匹配双目相机获取的两幅图像,降低双目立体匹配的难度。由于激光线仅起到辅助标志作用,工作距离较短,对功率要求低,使用者不需要专门考虑大功率供电问题。
    最后,是信息反馈部分的设计。

     

        整个门吊障碍物检测系统可以对门柱前方进行长时间自动化监控,会在主机上对图像进行匹配、处理、分析,当发现门柱前方有障碍物时,即获得其距离信息,实时反馈给门吊控制系统,及时制动门吊。这样的全自动化系统带来的好处是很明显的:首先,可做到100%的实时监测,不会出现人工监测时有遗漏的情况;另外,全自动化的自动监控系统在障碍物撤离后就会及时反馈信息,让门吊恢复到正常工况,在提高安全性的前提下保证生产效率。
     
     
     

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