【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑施工，具体涉及一种塔式起重机的路径规划方法、系统及存储介质。
技术介绍
1、在塔式起重机的路径规划领域，目前主要基于经验的路径规划：操作人员凭借经验和直觉来规划塔式起重机的运动路径。他们根据对施工现场的熟悉程度以及对任务的理解，手动控制塔式起重机的回转、变幅等机构，以完成物料的搬运任务。例如，在确定搬运任务的起点和终点后，操作人员会观察周围环境，选择一条看起来较为合理的路径进行操作。
2、然而，基于经验的路径规划方法很大程度上依赖于操作人员的个人能力和经验，不同操作人员的规划结果可能差异较大，缺乏统一的标准和准确性。也不能充分发挥塔式起重机的效能，无法实现任务的高效执行和资源的优化配置。寻找一种精细化管理、对塔式起重机在不同区域内的运动进行规划的方法成为当前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为了解决当前立杆锁定解锁机构、控制方法缺乏有效机构和控制手段，自动化水平不高的技术问题，本专利技术提供一种立杆锁定解锁机构、控制方法、装置及存储介质的技术方案。
2、第一方面
3、本专利技术提供了一种塔式起重机的路径规划方法，具体包括：所述塔式起重机包括回转机构，起重臂、变幅机构以及建模装置，所述回转机构用于驱动所述塔式起重机在不同的转动位置间转动，所述变幅机构至少包括吊钩，所述变幅机构可沿所述起重臂在多个活动位置间进行移动。
4、s1：采集环境数据，所述建模装置设置于所述变幅机构，用于在多个转动位置及活动位置处采集图像数据，所
5、所述建模装置包括多个，其中至少两个建模装置设置于不同的塔式起重机上，所述不同的塔式起重机的工作范围具有交集区域，所述图像数据至少包括交集区域。通过从交集区域中进行特征点提取，交集区域可对应来自不同的建模装置的图像数据，因此有多组图像数据可以相互交叉验证，从而实现特征点的建立和匹配。基于世界坐标系坐标，叠加塔式起重机的转动角度和变幅机构的覆盖区域，得到不同的塔式起重机工作范围内的交界区域。
6、s2：场地建模，将所述图像数据标记为图像序列，所述图像序列具有不同的视角，基于所述图像序列对所述场地进行建模以得到场地三维模型，所述建模包括场地特征提取及匹配，点云融合及三维表面模型转换，其中，所述场地特征至少包括建造场地特征及上下料场地特征；
7、所述塔式起重机位置信息包括所述塔式起重机的世界坐标系坐标，依据所述塔式起重机的世界坐标系坐标、所述转动位置信息及所述活动位置信息确定相机内参和相机外参。
8、所述相机内参包括焦距f、主点坐标(u0,v0)等，通常可以通过相机标定获得，基于所述塔式起重机的世界坐标系坐标、所述转动位置信息及所述活动位置信息确定相机的主点坐标，所述焦距f通过相机标定获得。
9、所述相机外参包括旋转矩阵r和平移向量t，基于所述塔式起重机的世界坐标系坐标、所述转动位置信息及所述活动位置信息确定相机的旋转矩阵r和平移矩阵t。
10、根据相机的内参和匹配的特征点，计算基础矩阵，所述基础矩阵描述了两张图像数据之间的对称几何关系。
11、进一步地，获取塔式起重机的世界坐标系坐标。可以通过在塔式起重机上安装定位设备，如全球定位系统(gps)或惯性导航系统(ins)，来确定其在世界坐标系中的位置。获取塔式起重机的转动位置信息和活动位置信息。可以通过安装角度传感器、位移传感器等设备，实时监测塔式起重机的转动角度和变幅机构的位移量，此外，通过对塔式起重机的驱动机构转动角度进行记录，也可以计算出塔式起重机的转动角度和变幅机构的位移量。基于世界坐标系坐标，叠加塔式起重机的转动角度和变幅机构的位移量，通过几何计算确定相机在世界坐标系中的位置和姿态，此后就可以将计算确定相机在世界坐标系中的位置和姿态作为相机的主点坐标。
12、进一步地，所述塔式起重机的路径规划方法还包括从所述交集区域中进行特征点提取，在来自不同的建模装置的图像数据之间进行特征点匹配。
13、进一步地，利用所述相机内参和相机外参，计算相机投影矩阵，并利用三角测量原理计算特征点在世界坐标系内的坐标，具体包括：
14、所述相机投影矩阵pi＝ki[ri|ti]，其中ki是第i个相机内参矩阵，ri和ti分别是第i个相机的旋转矩阵和平移向量；
15、设特征点在所述两张图像数据的像素坐标分别为(u1,v1)和(u2,v2)，对应的投影矩阵分别为p1和p2，则特征点的三维坐标x＝[x,y,z,1]t满足以下方程组：
16、
17、通过线性最小二乘法求解该方程组，得到特征点的三维坐标，也即特征点在世界坐标系内的坐标。
18、基于特征点在世界坐标系内的坐标对点云进行融合，并利用表面重建算法将点云转换为连续的三维表面模型。
19、s3：区域划分，将所述场地三维模型划分为建造区域、上下料区域和环境区域，其中，所述建造区域随施工进展具有高度方向的变化，所述上下料区域用于施工材料的上下料及存储；
20、进一步，场地特征提取及匹配包括识别建造场地中的建筑物、结构物、施工设备等关键元素。可以利用图像识别算法，如卷积神经网络(cnn)等，对图像中的物体进行分类和识别。其中，通过人工圈定或通过一段时间内图像中物体高度的变化量识别建造场地特征，并将对应区域标记为施工区域。识别物料堆放区域、运输设备、装卸设备等关键元素，并将这些元素对应的场地标记为上下料场地。
21、s4：施工路径优化，依据所述吊钩所处区域限定所述变幅机构的运动类型，其中，当所述吊钩处于上下料区域时，当所述回转机构运动时，所述变幅机构的水平运动及竖直运动被锁定。
22、通过基于世界坐标系坐标，叠加塔式起重机的转动角度和变幅机构的位移量，通过几何计算确定所述变幅机构在世界坐标系中的位置和姿态，当所述变幅机构及吊钩处于上下料区域时，立即锁定变幅机构的水平运动和竖直运动。
23、通过对上下料区域变幅机构的施工路径进行优化，可以提高施工的安全性，避免在吊钩处于上下料区域时因变幅机构的不必要运动而导致的意外事故，也可以使塔吊的操作更加规范和高效，减少不必要的动作和时间浪费，此外还能增强塔吊系统的稳定性，减少因复杂运动组合可能带来的晃动和不稳定因素。
24、此外，所塔式起重机的路径规划方法还包括述还包括建立搬运任务，所述搬运任务包括起点、终点以及搬运任务优先等级，所述塔式起重机依据任务优先等级排序的高低规划搬运任务。
25、对同级别优先等级的任务，查询剩余同级别优先等级搬运任务中与所述吊钩当前位置最接近的任务起点，并将该起点对应的搬运任务作为接续搬运任务。
26、具体的，搬运任务的起点或终点一般位于所述上下料场地或施工区域，当塔式起重机空闲时，自动从任务管理系统中获取优先级最高的任务，并规划搬运路径，如果有多个任务在同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种塔式起重机的路径规划方法，所述塔式起重机包括回转机构，起重臂、变幅机构以及建模装置，所述回转机构用于驱动所述塔式起重机在不同的转动位置间转动，所述变幅机构至少包括吊钩，所述变幅机构可沿所述起重臂在多个活动位置间进行移动；
2.根据权利要求1所述的一种塔式起重机的路径规划方法，其特征在于，所述采集环境数据还包括：
3.根据权利要求2所述的一种塔式起重机的路径规划方法，其特征在于，所述场地建模还包括：
4.根据权利要求1所述的一种塔式起重机的路径规划方法，其特征在于，还包括建立搬运任务，所述搬运任务包括起点、终点以及搬运任务优先等级，所述塔式起重机依据任务优先等级排序的高低规划搬运任务。
5.根据权利要求4所述的一种塔式起重机的路径规划方法，其特征在于，对同级别优先等级的任务，查询剩余同级别优先等级搬运任务中与所述吊钩当前位置最接近的任务起点，并将该起点对应的搬运任务作为接续搬运任务。
6.根据权利要求2所述的一种塔式起重机的路径规划方法，其特征在于，所述场地建模还包括：建立搬运任务，所述搬运任务包括起点、终点以及搬
7.根据权利要求2所述的一种塔式起重机的路径规划方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的一种塔式起重机的路径规划方法，其特征在于，利用三角测量原理计算特征点在世界坐标系内的坐标包括：
9.一种塔式起重机的路径规划系统，其特征在于，所述塔式起重机包括回转机构，起重臂、变幅机构以及建模装置，所述回转机构用于驱动所述塔式起重机在不同的转动位置间转动，所述变幅机构至少包括吊钩，所述变幅机构可沿所述起重臂在多个活动位置间进行移动；
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的塔式起重机的路径规划方法。
...【技术特征摘要】
1.一种塔式起重机的路径规划方法，所述塔式起重机包括回转机构，起重臂、变幅机构以及建模装置，所述回转机构用于驱动所述塔式起重机在不同的转动位置间转动，所述变幅机构至少包括吊钩，所述变幅机构可沿所述起重臂在多个活动位置间进行移动；
2.根据权利要求1所述的一种塔式起重机的路径规划方法，其特征在于，所述采集环境数据还包括：
3.根据权利要求2所述的一种塔式起重机的路径规划方法，其特征在于，所述场地建模还包括：
4.根据权利要求1所述的一种塔式起重机的路径规划方法，其特征在于，还包括建立搬运任务，所述搬运任务包括起点、终点以及搬运任务优先等级，所述塔式起重机依据任务优先等级排序的高低规划搬运任务。
5.根据权利要求4所述的一种塔式起重机的路径规划方法，其特征在于，对同级别优先等级的任务，查询剩余同级别优先等级搬运任务中与所述吊钩当前位置最接近的任务起点，并将该起点对...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云，李文，杨碧聪，吕燕霞，王海兵，史华伟，张文源，任铮浩，孟存，刘水平，
申请(专利权)人：中铁建工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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