一种门机的视屏跟踪捕捉方法技术

本发明专利技术涉及一种门机的视屏跟踪捕捉方法，包括如下步骤：(1)摄像装置安装数据以及滑轮参数的输入；(2)摄像装置的摄像头的原始校对点的确定；(3)计算原始校对点状态下摄像头的摄像角度；(4)门机工作，控制器控制云台运动：倾角传感器和编码器分别检测水平安装板与水平面的夹角和吊绳长度，并实时将检测值发送至所述控制器，所述控制器根据水平安装板与水平面的夹角、吊绳长度、摄像装置安装数据以及滑轮参数计算工作状态下的摄像头的摄像角度，并根据工作状态摄像头的摄像角度与原始校对点状态下摄像头的摄像角度的差值发出控制命令控制云台竖向转动，云台执行命令保证摄像头对准吊具或抓斗，消除盲区。

A method of screen tracking and capturing for portal crane

The invention relates to a video screen tracking and capturing method for a door crane, which comprises the following steps: (1) the installation data of the camera device and the input of the pulley parameters; (2) the determination of the original calibration point of the camera of the camera device; (3) the calculation of the camera angle under the original calibration point state; (4) the door crane works and the controller controls the motion of the pan platform. The inclination sensor and the encoder detect the angle between the horizontal mounting plate and the horizontal plane and the length of the suspension rope respectively, and transmit the detection value to the controller in real time. The controller calculates the camera under the working state according to the angle between the horizontal mounting plate and the horizontal plane, the length of the suspension rope, the installation data of the camera device and the parameters of the pulley. The camera angle is controlled vertically according to the difference between the camera angle of the working camera and the camera angle of the original calibration point. The platform executes the command to ensure the camera is aligned with the spreader or grab to eliminate the blind area.

【技术实现步骤摘要】
一种门机的视屏跟踪捕捉方法
本专利技术属于机械自动控制领域，具体涉及一种门机的视屏跟踪捕捉方法。
技术介绍
目前的门机设备中，在门机的象鼻梁适当位置设置有可变焦带夜视功能的摄像装置，以便司机在司机室内显示器上可清楚地看到吊具、抓斗或吊钩在船舱内工作的情况。这种装置只局限于安装在象鼻梁下部的摄像装置在船舱的正上方，司机才能在司机室内显示器上可清楚地看到吊具、抓斗或吊钩在船舱内工作的情况；当象鼻梁上的摄像装置运行到图4的位置时或者吊具、抓斗被障碍物遮挡司机视线时，摄像装置不能有效的监控到吊具、抓斗的图像，并且门机在运行过种中象鼻梁角度变化时，司机在司机室内显示器上不能看到吊具运行时的实时图像。综上，亟需提供一种可消除门机司机盲点区、剔除安全隐患、降低工作强度同时门机维护方便的门机的视屏跟踪捕捉方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可消除门机司机盲点区、剔除安全隐患、降低工作强度同时门机维护方便的门机的视屏跟踪捕捉方法。上述目的是通过如下技术方案实现：一种门机的视屏跟踪捕捉方法，所述门机的象梁鼻底部设有水平安装板，所述水平安装板设有可竖向转动的云台以及用于检测水平安装板与水平面的夹角的倾角传感器，所述摄像装置设置在所述云台上，所述象梁鼻的端部设有用于调节吊绳的滑轮，所述门机设有用于检测吊绳长度的编码器，所述云台通过控制器调节竖向转动的角度；所述门机的视屏跟踪捕捉方法的包括如下步骤：(1)摄像装置安装数据以及滑轮参数的输入：将摄像装置安装数据以及滑轮参数输入并预存至所述控制器中；(2)摄像装置的摄像头的原始校对点的确定：将吊绳上的吊具或抓斗贴近地面，水平安装板的倾斜角为0°，将摄像头对着吊具或抓斗，此时摄像头的位置作为摄像头的原始校对点，云台的位置作为云台原点；(3)计算原始校对点状态下摄像头的摄像角度：摄像头的摄像点与吊具或抓斗的连线与水平安装板的夹角为摄像头的摄像角度，控制器根据摄像装置安装数据、滑轮参数以及吊绳长度进行计算并预存入控制器内；(4)门机工作，控制器控制云台运动：门机工作，象鼻梁倾斜角度和吊绳长度发生变化，倾角传感器和编码器分别检测水平安装板与水平面的夹角和吊绳长度，并实时将检测值发送至所述控制器，所述控制器根据水平安装板与水平面的夹角、吊绳长度、摄像装置安装数据以及滑轮参数计算工作状态下的摄像头的摄像角度，并根据工作状态摄像头的摄像角度与原始校对点状态下摄像头的摄像角度的差值发出控制命令控制云台竖向转动，云台执行命令保证摄像头对准吊具或抓斗，消除盲区。需要说明的是，此处吊绳的长度具体是指吊绳绕过滑轮后伸出的长度，更具体为吊绳与滑轮竖向相切处到吊具或抓斗中心点的长度。更进一步的技术方案是：所述步骤(4)中，将工作状态摄像头的摄像角度与原始校对点状态下摄像头的摄像角度的差值记为调节值，当调节值大于0°时，控制器控制云台在竖向平面逆时针转动，相对云台原点的转动角度等于调节值；当调节值小于0°时，控制器控制云台在竖向平面顺时针回转，相对云台原点的转动角度等于调节值，当调节值当等于0°时，控制器控制云台在竖向平面相对云台原点不转动。需要强调的是，云台在竖向平面的转动角度是相对云台原点而言，而且相对云台原点仅在竖向平面转动，具体相对的是在云台原点云台与水平面的夹角进行竖向平面的转动。更进一步的技术方案是：所述云台设有用于检测其与水平面的夹角的角度检测器，所述步骤(4)中，所述角度检测器将检测的角度信号反馈至控制器，所述控制器将接收的角度信号与调节值进行比较，当控制器将接收的角度信号的角度值与调节值相等时，控制器发出控制命令控制云台停止转动，云台执行命令。更进一步的技术方案是：所述云台原点云台与水平面的夹角为0°。如此设置，便于控制器发出控制简易命令进行调节云台在竖向平面的转动。更进一步的技术方案是：所述滑轮参数至少包括滑轮半径，所述摄像装置安装数据至少包括线段AD、OD、A’E’和0’E’的长度，其中，A点为原始校对点状态下摄像头的摄像点，B点为原始校对点状态下线段AB平行水平安装板时与吊绳的交点，O点为原始校对点状态下滑轮的中心点，D点为OD点垂直AB的垂足点；A’点为任意工作状态下摄像头的摄像点，B’点为任意工作状态下线段A’B’平行水平安装板时与吊绳的交点，0’为任意工作状态下滑轮的中心点，E’点是O’E’垂直于A’B’的垂足点。更进一步的技术方案是：原始校对点状态下摄像头的摄像角度的计算公式为：∠BAC＝arctan(BC/AB)，其中，线段AB＝AD+DB，BC＝EC-OD，C点为原始校对点状态下吊具或抓斗的中心点，E点为原始校对点状态下从O点作直线与竖向吊绳的垂足点，∠BAC为原始校对点状态下摄像头的摄像角度，EC为原始校对点状态下吊绳长度，DB为滑轮半径；工作状态下的摄像头的摄像角度为：∠B’A’C’＝arccos{(A’B’^2+A’C’^2-B’C’^2)/(2A’B’×A’C’)}，其中，∠B’A’C’为工作状态下摄像头的摄像角度，线段A’C’＝sqrt{(A’B’^2+B’C’^2-2A’B’×B’C’×COS∠A’B’C’)}，线段A’B’＝A’E’+E’F’+F’B’，F’B’＝F’G’/cos∠A’B’D’；E’F’＝O’E’×tan∠A’B’D’，∠A’B’C’＝∠A’B’D’+90°，B'C'＝H’C’-O’F’-G’B’，O’F’＝O’E’/cos∠A’B’D’；G’B’＝F’G’×tan∠A’B’D’；C’点为工作状态下吊具或抓斗的中心点，D'为直线B'D'线平行水平面的辅助点，F’点为平行于吊绳的线段O’F’与A’B’的交点，G’点是垂直吊绳的线段F’G’与吊绳的垂足点，H’点为工作状态下从O’点作直线与竖向吊绳的垂足点，F’G’为滑轮的半径，H’C’为工作状态吊绳长度，∠A’B’D’可通过倾角传感器的检测。更进一步的技术方案是：所述门机设有卷筒，所述吊绳的一端固定在所述卷筒上，通过驱动电机驱动所述卷筒转动进而调节吊绳长度，所述编码器用于检测卷筒的转动方向以及转动圈数进而检测吊绳长度的变化值，所述编码器将检测的信号传递给控制器，所述控制器内预存有原始校对点状态下的吊绳长度，所述控制器将接收的吊绳长度的变化值与原始校对点状态下的吊绳长度进行比较计算得到工作状态下的吊绳长度。需要说明的是，此处编码器用于检测卷筒的转动方向以及转动圈数均是相对原始校对点状态下卷筒进行比较。更进一步的技术方案是：所述倾角传感器为3D倾角传感器。3D倾角传感器比传统的倾角传感器精度更高应用了3D倾角传感器，使采集原始数据准确，为云台的精确调整奠定了基础。更进一步的技术方案是：所述门机还包括显示装置，所述显示装置与所述控制器电连，所述控制器可将视屏信号以及通过计算运算出的结果发送至显示装置进行实时显示。控制器是角度信号采集、检测、运算的中心，运算出的俯结果可以在显示器上显示，方便操作者监视，便于更好地控制设备运行。更进一步的技术方案是：所述控制器为PLC，所述编码器为绝对值编码器。本专利技术的实施，既可以使司机在司机室内显示器上可清楚地看到吊具、抓斗或吊钩在船舱内工作的情况，又可以使司机在司机室在象鼻梁角度变化时或者吊具被障碍物遮挡司机视线时，司机在司机室内显示器上清楚地看到吊具的实时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种门机的视屏跟踪捕捉方法，其特征在于，所述门机的象梁鼻底部设有水平安装板，所述水平安装板设有可竖向转动的云台以及用于检测水平安装板与水平面的夹角的倾角传感器，所述摄像装置设置在所述云台上，所述象梁鼻的端部设有用于调节吊绳的滑轮，所述门机设有用于检测吊绳长度的编码器，所述云台通过控制器调节竖向转动的角度；所述门机的视屏跟踪捕捉方法的包括如下步骤：(1)摄像装置安装数据以及滑轮参数的输入：将摄像装置安装数据以及滑轮参数输入并预存至所述控制器中；(2)摄像装置的摄像头的原始校对点的确定：将吊绳上的吊具或抓斗贴近地面，水平安装板的倾斜角为0°，将摄像头对着吊具或抓斗，此时摄像头的位置作为摄像头的原始校对点，云台的位置作为云台原点；(3)计算原始校对点状态下摄像头的摄像角度：摄像头的摄像点与吊具或抓斗的连线与水平安装板的夹角为摄像头的摄像角度，控制器根据摄像装置安装数据、滑轮参数以及吊绳长度进行计算并预存入控制器内；(4)门机工作，控制器控制云台运动：门机工作，象鼻梁倾斜角度和吊绳长度发生变化，倾角传感器和编码器分别检测水平安装板与水平面的夹角和吊绳长度，并实时将检测值发送至所述控制器，所述控制器根据水平安装板与水平面的夹角、吊绳长度、摄像装置安装数据以及滑轮参数计算工作状态下的摄像头的摄像角度，并根据工作状态摄像头的摄像角度与原始校对点状态下摄像头的摄像角度的差值发出控制命令控制云台竖向转动，云台执行命令保证摄像头对准吊具或抓斗，消除盲区。...

【技术特征摘要】
1.一种门机的视屏跟踪捕捉方法，其特征在于，所述门机的象梁鼻底部设有水平安装板，所述水平安装板设有可竖向转动的云台以及用于检测水平安装板与水平面的夹角的倾角传感器，所述摄像装置设置在所述云台上，所述象梁鼻的端部设有用于调节吊绳的滑轮，所述门机设有用于检测吊绳长度的编码器，所述云台通过控制器调节竖向转动的角度；所述门机的视屏跟踪捕捉方法的包括如下步骤：(1)摄像装置安装数据以及滑轮参数的输入：将摄像装置安装数据以及滑轮参数输入并预存至所述控制器中；(2)摄像装置的摄像头的原始校对点的确定：将吊绳上的吊具或抓斗贴近地面，水平安装板的倾斜角为0°，将摄像头对着吊具或抓斗，此时摄像头的位置作为摄像头的原始校对点，云台的位置作为云台原点；(3)计算原始校对点状态下摄像头的摄像角度：摄像头的摄像点与吊具或抓斗的连线与水平安装板的夹角为摄像头的摄像角度，控制器根据摄像装置安装数据、滑轮参数以及吊绳长度进行计算并预存入控制器内；(4)门机工作，控制器控制云台运动：门机工作，象鼻梁倾斜角度和吊绳长度发生变化，倾角传感器和编码器分别检测水平安装板与水平面的夹角和吊绳长度，并实时将检测值发送至所述控制器，所述控制器根据水平安装板与水平面的夹角、吊绳长度、摄像装置安装数据以及滑轮参数计算工作状态下的摄像头的摄像角度，并根据工作状态摄像头的摄像角度与原始校对点状态下摄像头的摄像角度的差值发出控制命令控制云台竖向转动，云台执行命令保证摄像头对准吊具或抓斗，消除盲区。2.根据权利要求1所述的门机的视屏跟踪捕捉方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将工作状态摄像头的摄像角度与原始校对点状态下摄像头的摄像角度的差值记为调节值，当调节值大于0°时，控制器控制云台在竖向平面逆时针转动，相对云台原点的转动角度等于调节值；当调节值小于0°时，控制器控制云台在竖向平面顺时针回转，相对云台原点的转动角度等于调节值，当调节值当等于0°时，控制器控制云台在竖向平面相对云台原点不转动。3.根据权利要求2所述的门机的视屏跟踪捕捉方法，其特征在于，所述云台设有用于检测其与水平面的夹角的角度检测器，所述步骤(4)中，所述角度检测器将检测的角度信号反馈至控制器，所述控制器将接收的角度信号与调节值进行比较，当控制器将接收的角度信号的角度值与调节值相等时，控制器发出控制命令控制云台停止转动，云台执行命令。4.根据权利要求3所述的门机的视屏跟踪捕捉方法，其特征在于，所述云台原点云台与水平面的夹角为0°。5.根据权利要求4所述的门机的视屏跟踪捕捉方法，其特征在于，所述滑轮参数至少包括滑轮半径，所述摄像装置安装数据至少包括线段AD、OD、A’E’和0’E’的长度，其中，A点为原始校对点状态下摄像头的摄像点，B点为原始校对点状态下线段AB平行水平安装板时与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘渭忠，
申请(专利权)人：泰富国际工程有限公司，泰富重工制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43