【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑施工，特别涉及一种塔吊吊装智能化三维定位方法与系统。
技术介绍
1、塔吊是建筑施工中常用的垂直运输机械，承担设备、构件等吊装物体垂直运输任务。目前，塔吊吊装作业通常由塔吊作业人员在驾驶舱内操控塔吊运行，由地面指挥人员通过传呼机指挥塔吊作业人员进行作业，吊装物体的下放位置通常由地面操作人员目测或由塔吊作业人员根据经验确定，难以准确判断物体的吊装位置是否到达指定位置，由此带来物体在吊装下放过程中的吊装偏差及安全隐患。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是，提供一种塔吊吊装智能化三维定位方法与系统，以解决塔吊吊装物体时难以监测吊装物体的吊装位置的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：一种塔吊吊装智能化三维定位方法，包括：
3、采用一个定位基站和两个定位标签，将定位基站安装于塔吊的塔身顶部中心，将两个定位标签分别安装于塔吊的塔臂上的运动小车上和塔吊的吊钩上；通过定位基站读取两个定位标签的信号确定塔身至塔臂上的运动小车之间的距离以及塔身至吊钩之间的距离；
4、采用一个姿态监测装置，将姿态监测装置安装于塔吊的塔臂上，所述姿态监测装置包括倾角传感器，通过倾角传感器监测塔臂相对于水平面的倾斜角度；
5、采用一个数据处理装置，将数据处理装置放置或者安装于塔吊的驾驶舱内，数据处理装置根据公式(1)计算塔臂上的运动小车相对于地面的高度，根据公式(2)计算塔臂上的运动小车与吊钩之间的吊绳长度，根据公式(3)计算吊钩连
6、h4＝h+l1×sinα (1)；
7、式(1)中，h4是塔臂上的运动小车至地面的高度，h是塔身至地面的高度，l1是塔身至塔臂上的运动小车之间的距离，α是塔臂相对于水平面的倾斜角度；
8、
9、式(2)中，h3是塔臂上的运动小车与吊钩之间的吊绳长度，l1是塔身至塔臂上的运动小车之间的距离，α是塔臂相对于水平面的倾斜角度，l2是塔身至吊钩之间的距离；
10、h1＝h4-h3-h2 (3)；
11、式(3)中，h1＝吊装物体至地面之间的距离，h3是塔臂上的运动小车与吊钩之间的吊绳长度，h2是吊钩处的定位标签至吊装物体的下表面之间的距离，为已知参数；
12、数据处理装置根据公式(3)确定塔吊的吊钩连接的吊装物体的实时高度坐标；
13、采用至少两个基准标签，将两个基准标签以塔吊基础中心为原点，以预定距离为半径相互垂直布置；
14、采用一个图像采集装置，将图像采集装置安装于塔吊的塔臂上的运动小车下方，用于识别吊装物体及其下放在地面上指定位置的平面坐标、基准标签和塔吊基础中心的位置；
15、数据处理装置以塔吊基础中心为原点，以原点与垂直布置的基准标签的连线为横轴和纵轴建立平面坐标系，数据处理装置通过图像采集装置识别吊装物体在平面坐标系中相对于原点的横向距离x1和纵向距离y1确定吊装物体的实时影像平面坐标；
16、数据处理装置根据吊装物体的实时高度坐标和实时影像平面坐标对吊装物体进行三维智能定位。
17、进一步地，本专利技术提供的塔吊吊装智能化三维定位方法，数据处理装置还通过图像采集装置识别原点至基准标签的距离为di，在施工现场通过测量工具测量原点至基准标签的实际距离为di，根据公式(4)和公式(5)确定吊装物体在施工现场的实时实际平面坐标；
18、
19、式(4)至(5)中，x1吊装物体在施工现场的平面坐标中的实际横向值，y1吊装物体在施工现场的平面坐标中的实际纵向值，di是在施工现场通过测量工具测量原点至基准标签的实际距离，x1是通过图像采集装置识别的吊装物体在平面坐标系中的横向距离，y1是通过图像采集装置识别的吊装物体在平面坐标系中的纵向距离，di是图像采集装置识别基准标签与原点之间的距离；
20、数据处理装置根据吊装物体的实时高度坐标和实时实际平面坐标对吊装物体进行三维智能定位。
21、进一步地，本专利技术提供的塔吊吊装智能化三维定位方法，所述姿态监测装置包括陀螺仪，通过陀螺仪测量塔臂的旋转角速度并传输给数据处理装置，塔吊的驾驶舱内的驾驶员根据数据处理装置显示的塔臂的旋转角速度控制塔臂旋转角度。
22、进一步地，本专利技术提供的塔吊吊装智能化三维定位方法，所述基准标签为四个，以塔吊基础中心为原点，以预定距离为半径分布在平面坐标系的坐标轴上，以在吊装物体坐落于平面坐标系的不同象限上对其平面坐标进行计算。
23、进一步地，本专利技术提供的塔吊吊装智能化三维定位方法，所述定位基站为射频基站；所述定位标签、基准标签均为射频定位标签；所述图像采集装置为平台摄像头；所述数据处理装置为智能手机、平板电脑、笔记本电脑或者带有数据处理能力的显示终端。
24、为了解决上述技术问题，本专利技术提供的另一种技术方案是：一种塔吊吊装智能化三维定位系统，包括：
25、定位装置，包括定位基站，安装于塔吊的塔身顶部中心；定位标签，为两个，分别安装于塔吊的塔臂上的运动小车上和塔吊的吊钩上；基准标签，至少为两个，以塔吊基础中心为原点，以预定距离为半径相互垂直布置的地面上；
26、姿态监测装置，安装于塔吊的塔臂上，所述姿态监测装置包括倾角传感器，用于监测塔臂相对于水平面的倾斜角度α；
27、图像采集装置，安装于塔吊的塔臂上的运动小车下方，用于识别吊装物体及其下放在地面上指定位置的平面坐标、基准标签和塔吊基础中心的位置；
28、数据处理装置，与所述定位装置、姿态监测装置和图像采集装置无线通信连接；
29、定位基站通过读取两个定位标签的信号确定塔身至塔臂上的运动小车之间的距离以及塔身至吊钩之间的距离并无线传输给数据处理装置，姿态监测装置将塔臂相对于水平面的倾斜角度α无线传输给数据处理装置，图像采集装置将识别的吊装物体及其下放在地面上指定位置的平面坐标、基准标签和塔吊基础中心的位置数据无线传输给数据处理装置，数据处理装置计算塔吊的吊钩连接的吊装物体的实时高度坐标；数据处理装置以塔吊基础中心为原点，以原点与垂直布置的基准标签的连线为横轴和纵轴建立平面坐标系，数据处理装置通过图像采集装置识别吊装物体在平面坐标系中相对于原点的横向距离x1和纵向距离y1确定吊装物体的实时影像平面坐标；数据处理装置根据吊装物体的实时高度坐标和实时影像平面坐标对吊装物体进行三维智能定位。
30、进一步地，本专利技术提供的塔吊吊装智能化三维定位系统，数据处理装置还通过图像采集装置识别原点至基准标签的距离为di，在施工现场通过测量工具测量原点至基准标签的实际距离为di，根据公式(4)和公式(5)确定吊装物体在施工现场的实时实际平面坐标；
31、
32、式(4)至(5)中，x1吊装物体在施工现场的平面坐标中的实际横向值，y1吊装物体在施工现场的平面坐标中的实际纵向值，di是在施工现场通过测量工本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种塔吊吊装智能化三维定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的塔吊吊装智能化三维定位方法，其特征在于，数据处理装置还通过图像采集装置识别原点至基准标签的距离为di，在施工现场通过测量工具测量原点至基准标签的实际距离为Di，根据公式(4)和公式(5)确定吊装物体在施工现场的实时实际平面坐标；
3.根据权利要求1所述的塔吊吊装智能化三维定位方法，其特征在于，所述姿态监测装置包括陀螺仪，通过陀螺仪测量塔臂的旋转角速度并传输给数据处理装置，塔吊的驾驶舱内的驾驶员根据数据处理装置显示的塔臂的旋转角速度控制塔臂旋转角度。
4.根据权利要求1所述的塔吊吊装智能化三维定位方法，其特征在于，所述基准标签为四个，以塔吊基础中心为原点，以预定距离为半径分布在平面坐标系的坐标轴上，以在吊装物体坐落于平面坐标系的不同象限上对其平面坐标进行计算。
5.根据权利要求1所述的塔吊吊装智能化三维定位方法，其特征在于，所述定位基站为射频基站；所述定位标签、基准标签均为射频定位标签；所述图像采集装置为平台摄像头；所述数据处理装置为智能手机、平板电脑、笔
6.根据权利要求1所述的塔吊吊装智能化三维定位系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的塔吊吊装智能化三维定位系统，其特征在于，数据处理装置还通过图像采集装置识别原点至基准标签的距离为di，在施工现场通过测量工具测量原点至基准标签的实际距离为Di，根据公式(4)和公式(5)确定吊装物体在施工现场的实时实际平面坐标；
8.根据权利要求6所述的塔吊吊装智能化三维定位系统，其特征在于，所述定位基站为射频基站，所述定位标签、基准标签均为射频定位标签。
9.根据权利要求6所述的塔吊吊装智能化三维定位系统，其特征在于，所述基准标签为四个，以塔吊基础中心为原点，以预定距离为半径分布在平面坐标系的坐标轴上，以在吊装物体坐落于平面坐标系的不同象限上对其平面坐标进行计算。
10.根据权利要求6所述的塔吊吊装智能化三维定位系统，其特征在于，所述数据处理装置为智能手机、平板电脑、笔记本电脑或者带有数据处理能力的显示终端；所述图像采集装置为平台摄像头。
...【技术特征摘要】
1.一种塔吊吊装智能化三维定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的塔吊吊装智能化三维定位方法，其特征在于，数据处理装置还通过图像采集装置识别原点至基准标签的距离为di，在施工现场通过测量工具测量原点至基准标签的实际距离为di，根据公式(4)和公式(5)确定吊装物体在施工现场的实时实际平面坐标；
3.根据权利要求1所述的塔吊吊装智能化三维定位方法，其特征在于，所述姿态监测装置包括陀螺仪，通过陀螺仪测量塔臂的旋转角速度并传输给数据处理装置，塔吊的驾驶舱内的驾驶员根据数据处理装置显示的塔臂的旋转角速度控制塔臂旋转角度。
4.根据权利要求1所述的塔吊吊装智能化三维定位方法，其特征在于，所述基准标签为四个，以塔吊基础中心为原点，以预定距离为半径分布在平面坐标系的坐标轴上，以在吊装物体坐落于平面坐标系的不同象限上对其平面坐标进行计算。
5.根据权利要求1所述的塔吊吊装智能化三维定位方法，其特征在于，所述定位基站为射频基站；所述定位标签、基准标签均为射频定位标签；所述图像采集装置为平台摄像头；所述数据处理装置为...
【专利技术属性】
技术研发人员：房霆宸，陈渊鸿，冯宇，贺洪煜，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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