一种基于机器视觉的钢梁吊装监控系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的钢梁吊装监控系统中，桥面吊机通过钢丝吊绳连接于待架设梁段；工业相机固定于桥面吊机上，使其镜头竖直朝下；网络交换机分别与工业相机、智能计算终端、无线网桥通讯连接；方形基准标靶位于已架设梁段上桥面两侧；方形监测标靶位于待架设梁端上桥面两侧，方形监测标靶和方形基准标靶一一对应。本发明专利技术系统结构简单，监控方法工程现场实用性强，监测精度高，运维成本低，具备无人实时监测、无线传输数据、智能辅助控制等特点。等特点。等特点。

A monitoring system and method of steel beam hoisting based on machine vision

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的钢梁吊装监控系统及其方法


[0001]本专利技术涉及桥梁钢梁吊装监控方法领域。更具体地说，本专利技术涉及一种基于机器视觉的钢梁吊装监控系统和方法。

技术介绍

[0002]在现有的桥梁钢梁施工中，通常采用悬臂拼装的方法进行吊装，随着桥梁跨度的增大和科学技术的发展，钢梁施工空间愈加复杂，吊装难度越来越大。
[0003]传统的钢梁吊装监控方法在梁被吊起之前事先调整好其姿态，使其保持水平且无转角，在吊机拉索处安装拉力传感器获得拉力数据，根据力的对称性来判断钢梁是否存在偏转，在吊升过程中，凭借指挥人员肉眼观察梁的位移及转角情况。此种监控方法误差大，对指挥人员的业务水平要求高，人为主观不确定性强，且受环境因素影响大。
[0004]新兴的基于机器视觉的位移监测技术具有非接触、远距离、高精度、省时省力、多点监测等众多优点，已广泛应用于桥梁挠度、位移监测，但现有方法只能测量桥梁多点的面内相对位移，无法确定两梁段空间位置相对关系。

技术实现思路

[0005]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，一方面，本专利技术的一实施方案提供了一种基于机器视觉的钢梁吊装监控系统，以监测待架设梁段和已架设梁段，便于二者拼接，包括工业相机、智能计算终端、无线网桥、网络交换机、方形基准标靶、方形监测标靶，其中，
[0006]桥面吊机通过钢丝吊绳连接于待架设梁段；
[0007]所述工业相机固定于桥面吊机上，使其镜头竖直朝下；
[0008]所述网络交换机分别与所述工业相机、所述智能计算终端、所述无线网桥发射端通讯连接；
[0009]所述方形基准标靶位于已架设梁段上桥面两侧；
[0010]所述方形监测标靶位于待架设梁端上桥面两侧，所述方形监测标靶和所述方形基准标靶一一对应。
[0011]优选地，所述无线网桥包括发射端和接收端，发射端和接收端成对使用，为所述工业相机、所述智能计算终端提供网络。
[0012]优选地，所述方形基准标靶有两个，分别为1号方形基准标靶和2号方形基准标靶，二者分别布置于已架设梁段桥面两侧，1号方形基准标靶和2号方形基准标靶的图像中心连线为L3。
[0013]优选地，所述方形监测标靶有两个，分别为1号方形监测标靶和2号方形监测标靶，分别布置于待架设梁段桥面两侧，1号方形监测标靶和2号方形监测标靶的图像中心连线为L4；
[0014]其中两个所述方形监测标靶和两个所述方形基准标靶一一对应，1号方形基准标
靶和1号方形监测标靶的图像中心连线为L1，2号方形基准标靶和2号方形监测标靶的图像中心连线为L2。
[0015]优选地，1号方形基准标靶、2号方形基准标靶、1号方形监测标靶和2号方形监测标靶均为正方形，其四条边均为B1、B2、B3以及B4，四条边的边长均为b；
[0016]其中，1号方形监测标靶的B1边和2号方形监测标靶的B1边均平行于X轴。
[0017]另一方面，本专利技术的一优选实施方案提供一种基于机器视觉的钢梁吊装监控方法，包括以下步骤：
[0018]S1、使用桥面吊机将待架设梁段吊至和已架设梁段大致高度处；
[0019]以纵桥向为X轴，以高程向为Y轴，以横桥向为Z轴，X轴、Y轴以及Z轴交汇于圆点O，平面XOZ水平；
[0020]S2、进行绕X轴转角监测
[0021]所述智能计算终端控制桥面吊机调节待架设梁段以所述X轴为轴心进行自转，直至工业相机中1号方形监测标靶的B1边和2号方形监测标靶的B1边的大小相等；
[0022]S3：绕Y轴转角监测
[0023]所述智能计算终端控制桥面吊机调节待架设梁段以所述Y轴为轴心进行自转，直至1号方形监测标靶和2号方形监测标靶的图像中心连线L4平行1号方形基准标靶和2号方形基准标靶的图像中心连线L3；
[0024]S4、绕Z轴转角监测
[0025]所述智能计算终端控制桥面吊机调节待架设梁段以所述Z轴为轴心进行自转，直至工业相机中1号方形监测标靶、2号方形监测标靶dB1边、B2边、B3边以及B4边均一致，且等于预设值；
[0026]S5、绕Y轴位移监测
[0027]所述智能计算终端实时计算待架设梁段和已架设梁段之间的相对高差，所述智能计算终端发送吊装指令，控制桥面吊机将待架设梁段沿着Y轴方向移动，直至待架设梁段和已架设梁段之间的相对高差为0；
[0028]S6、进行Z方向位移监测
[0029]所述智能计算终端控制桥面吊机将待架设梁段沿着Z轴方向移动，直至线L1垂直于L3，且L2垂直于L3；
[0030]S7、进行X方向位移监测
[0031]所述智能计算终端控制桥面吊机调节待架设梁段沿着X轴方向移动，直至待架设梁段和已架设梁段彼此贴近，并拼接完成。
[0032]优选地，所述S3：进行绕Y轴转角监测，具体为：
[0033]所述智能计算终端实时监测L3和L4是否平行，如果不平行，所述智能计算终端控制桥面吊机将待架设梁段沿着Y轴方向移动，直至L4平行L3。
[0034]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0035]1、本专利技术提出的一种基于机器视觉的钢梁吊装监控方法系统结构简单，工程现场实用性强，监测精度高，运维成本低，具备无人实时监测、无线传输数据、智能辅助控制等特点。
[0036]2、本专利技术提出的一种基于机器视觉的钢梁吊装监控方法将机器视觉技术运用到
桥梁钢梁架设工程中，通过工业相机将标靶图像采集并传递到智能计算终端，智能计算终端将收到的标靶图像进行识别、处理，计算出待架设梁端的空间姿态、已架设梁端和待架设梁端间相对距离，将计算结果上传至云端数据库，并发出吊梁控制命令，供桥面吊机操作人员参考。
[0037]3、本专利技术提出的一种基于机器视觉的钢梁吊装监控方法，技术人员可在现场外的任意地点从数据库下载数据，了解掌握现场吊装情况。
[0038]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0039]图1为本专利技术基于机器视觉的钢梁吊装监控系统的结构示意图。
[0040]图2为本专利技术中已架设梁段和待架设梁端的俯视图。
[0041]图3为本专利技术方形基准标靶、方形监测标靶的标注图。
[0042]1、工业相机，2、智能计算终端，3、无线网桥，4、网络交换机，5、方形基准标靶，6、方形监测标靶，7、桥面吊机，8、已架设梁段，9、待架设梁端，
[0043]5‑
1、1号方形基准标靶，5
‑
2、2号方形基准标靶，
[0044]6‑
1、1号方形监测标靶，6
‑
2、2号方形监测标靶，
[0045]L1、5
‑
1和6
‑
1的图像中心连线，L2、5
‑
2和6
‑
2的图像中心连线，L3、5
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的钢梁吊装监控系统，以监测待架设梁段和已架设梁段，便于二者拼接，其特征在于，包括工业相机、智能计算终端、无线网桥、网络交换机、方形基准标靶、方形监测标靶，其中，桥面吊机通过钢丝吊绳连接于待架设梁段；所述工业相机固定于桥面吊机上，使其镜头竖直朝下；所述网络交换机分别与所述工业相机、所述智能计算终端、所述无线网桥发射端通讯连接；所述方形基准标靶位于已架设梁段上桥面两侧；所述方形监测标靶位于待架设梁端上桥面两侧，所述方形监测标靶和所述方形基准标靶一一对应。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的钢梁吊装监控系统，其特征在于，所述无线网桥包括发射端和接收端，发射端和接收端成对使用，为所述工业相机、所述智能计算终端提供网络。3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的钢梁吊装监控系统，其特征在于，所述方形基准标靶有两个，分别为1号方形基准标靶和2号方形基准标靶，二者分别布置于已架设梁段桥面两侧，1号方形基准标靶和2号方形基准标靶的图像中心连线为L3。4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的钢梁吊装监控系统，其特征在于，所述方形监测标靶有两个，分别为1号方形监测标靶和2号方形监测标靶，分别布置于待架设梁段桥面两侧，1号方形监测标靶和2号方形监测标靶的图像中心连线为L4；其中两个所述方形监测标靶和两个所述方形基准标靶一一对应，1号方形基准标靶和1号方形监测标靶的图像中心连线为L1，2号方形基准标靶和2号方形监测标靶的图像中心连线为L2。5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的钢梁吊装监控系统，其特征在于，1号方形基准标靶、2号方形基准标靶、1号方形监测标靶和2号方形监测标靶均为正方形，其四条边均为B1、B2、B3以及B4，四条边的边长均为b；其中，1号方形监测标靶的B1边和2号方形监测标靶的B1边...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永涛，黄灿，朱浩，陈圆，刘志昂，郑建新，王永威，李焜耀，薛现凯，肖垚，李浩，王紫超，杨华东，代百华，高宏磊，黄甘乐，胡钦侠，
申请(专利权)人：中交武汉港湾工程设计研究院有限公司中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：