專利名稱：一種帶有機(jī)器視覺、定位系統(tǒng)的智能起重機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種帶有機(jī)器視覺、定位系統(tǒng)的智能起重機(jī)。
二背景技術(shù)：
目前，起重機(jī)存在自動化程度低、效率不高、精度較差的問題。例如 200910119264.8專利起重機(jī)智能控制器手柄單片機(jī)的電源由接收器供給用按鍵開關(guān) (1-8)的開閉向單片機(jī)的(12-19)發(fā)送指令，用單片機(jī)進(jìn)行編碼由2、3向收據(jù)傳輸塊的11、 12向接收器的單片機(jī)的10、11傳輸?shù)木幋a進(jìn)行解碼，電阻排Rl是單片機(jī)的上拉電阻，由單片機(jī)的(1-8)腳向光電耦合器的(1-8)腳的輸入端發(fā)送指令，電阻排R2是光電耦合器的上拉電阻R0-R6是可控硅的限流電阻用光電耦合器的通斷來控制可控硅開關(guān)動作，控制接觸器的開關(guān)接收器和手柄的電源全部由接收器供給，它們是在接收器用變壓器整流濾波和三端穩(wěn)壓輸出的5V直流供電手柄和控制器的接線是用一條直徑0. 12m m2X4芯屏蔽電纜連接，它們的智能控制全部由單片機(jī)和軟件程序控制，上升和下降的限位直接連在了 P521 的輸入端。200910064321. 7專利涉及一種起重機(jī)交流電動機(jī)調(diào)速控制裝置，包括殼體，在殼體中安裝有智能主令控制器，智能主令控制器與起重機(jī)轉(zhuǎn)子調(diào)速智能控制器相連接、與倒相控制器相連接、與制動器接觸器相連接、與制動器接觸器相連接，制動器接觸器與制動器相連接，倒相控制器與總開關(guān)連接，倒相控制器與電動機(jī)定子相連接，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子與起重機(jī)轉(zhuǎn)子高調(diào)速智能控制器相連接，總開關(guān)與外部電源相連接，與制動器接觸器連接、與倒相控制器相連接。其優(yōu)點(diǎn)是減輕起重機(jī)電動機(jī)發(fā)熱量、降低起重機(jī)的電氣的故障率，壓縮起重電氣成本，提高安裝速度，提高起重機(jī)智能化的起重機(jī)電動機(jī)調(diào)速的智能控制裝置。起重機(jī)力矩智能限制器2004200^952. 2專利涉及一種用于起重機(jī)中智能監(jiān)控裝置，它主要適用于控制和監(jiān)控起重機(jī)工作的監(jiān)控裝置。而提供一種能精確獲得起重機(jī)工作過程中的參數(shù)，控制靈敏度高，能實(shí)現(xiàn)直觀實(shí)時監(jiān)控、提高作業(yè)準(zhǔn)確性和工作效率的起重機(jī)力矩智能限制器。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，通過設(shè)置重力傳感器及幅度傳感器裝置，主控制箱、顯示器，且主控制箱分別通過屏蔽電纜與重力傳感器裝置、幅度傳感器裝置和顯示器相連接，對起重量、工作幅度、起重力矩比如力臂長度、起重量和起重力矩明確顯示，同時能夠直觀地反映起重機(jī)的工況，安裝、調(diào)試、檢測方便；檢測結(jié)構(gòu)能隨機(jī)顯示、打印、遠(yuǎn)程發(fā)送，可實(shí)現(xiàn)多層次的監(jiān)督管理。200710056919. 2專利公開一種起重機(jī)安全系統(tǒng)檢測控制方法，包括有如下階段啟動起重機(jī)并判斷系統(tǒng)是否正常的階段； 判斷當(dāng)前已設(shè)的起重機(jī)工況與所需工況是否相符的階段；時時檢測、模/數(shù)轉(zhuǎn)換和顯示起重機(jī)當(dāng)前負(fù)荷參數(shù)，并與起重機(jī)額定參數(shù)相比較的階段；總線控制信號接收模/數(shù)轉(zhuǎn)換的信號的階段；根據(jù)起重機(jī)當(dāng)前負(fù)荷參數(shù)與起重機(jī)額定參數(shù)相比較的結(jié)果進(jìn)行顯示和報警的階段；在起重機(jī)超負(fù)荷時停止起重機(jī)工作的階段。本發(fā)明既直觀又準(zhǔn)確，操作司機(jī)一目了然，此外，本發(fā)明的起重機(jī)安全系統(tǒng)還增加了總線控制功能，使起重機(jī)安全系統(tǒng)與起重機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，智能化程度更高。使起重機(jī)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。控制更加精確、燃油消耗更經(jīng)濟(jì)合理。該起重機(jī)具有自動化程度較高、效率高、精度高的優(yōu)點(diǎn)。三、發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是要提供一種自動化程度高、效率高、精度高的帶有機(jī)器視覺、定位系統(tǒng)的智能起重機(jī)；其特征在于由機(jī)器視覺、定位系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)組成；機(jī)器視覺、定位系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)及電控系統(tǒng)組成機(jī)械部分主要由行走大車、行走小車、主梁、 端梁、立柱、底座等組成，是實(shí)際起重機(jī)的等比例縮小模型，用以模擬起重機(jī)運(yùn)行中的各種狀態(tài)，大小車的行走機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)驅(qū)動；大小車位移測量采用對伺服電機(jī)的碼盤信號進(jìn)行分頻與計(jì)數(shù)，分頻可通過在伺服電機(jī)驅(qū)動器中設(shè)置一定的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，計(jì)數(shù)可通過電控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集卡來實(shí)現(xiàn)；大小車的位置限位保護(hù)裝置采用反射式光電開關(guān)，來實(shí)現(xiàn)行走大小車的限位報警功能，其檢測距離為O 30cm ；電控系統(tǒng)為圖像采集利用工業(yè)CCD 采集圖像，將得到的圖像模擬電壓信號輸入到圖像采集卡中，轉(zhuǎn)換為便于計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號，圖像采集卡安裝在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的PCI總線插槽中，圖像采樣速度為25幀/秒， 滿足系統(tǒng)控制的實(shí)時性要求；交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)選定的交流伺服電機(jī)及驅(qū)動器具有全閉環(huán)控制功能，配有3種精度的編碼器可供選用，可以選擇脈沖量進(jìn)行位置控制、模擬量進(jìn)行速度控制與轉(zhuǎn)矩控制等多種控制方式，具有完善的過壓、過載、過電流保護(hù)功能，是一個開放式的交流伺服電機(jī)系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際需要，調(diào)整電機(jī)參數(shù)；基于工業(yè)計(jì)算機(jī)的控制平臺 基于視覺的起重機(jī)目標(biāo)定位系統(tǒng)以工業(yè)計(jì)算機(jī)為控制核心，它最突出的特點(diǎn)是具備高性能的運(yùn)算能力和存儲容量，有大量的應(yīng)用軟件可以使用，適用于復(fù)雜應(yīng)用和大量數(shù)據(jù)處理。通過在工業(yè)計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝數(shù)據(jù)采集卡和圖像采集卡等，就可對起重機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行采集，并且產(chǎn)生伺服電機(jī)的各種控制信號；智控起重機(jī)由機(jī)械系統(tǒng)及電控系統(tǒng)組成，采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的系統(tǒng)的快速準(zhǔn)確定位；智控起重機(jī)械部分與主要由結(jié)構(gòu)(1)硬臂小車(2)大車機(jī)構(gòu) (3)組成大、小車行走機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)(4)驅(qū)動；大車位移測量采用對伺服電機(jī)的硬盤信號進(jìn)行分步驟與計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)通過電控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集卡( 來實(shí)現(xiàn)；電控系統(tǒng)首先是圖像采集，通過CCD攝像頭(6)采集圖像，由圖像采集卡(7)處理，轉(zhuǎn)換為生成數(shù)字信號送入計(jì)算機(jī)；工業(yè)計(jì)算機(jī)(8)控制核心，通過數(shù)據(jù)采集卡和圖像采集卡可對起重機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動系數(shù)進(jìn)行采集并產(chǎn)出伺服電機(jī)的各種控制信號；電控系統(tǒng)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器(9)，具有自學(xué)習(xí)、自組織功能和聯(lián)想記憶，并自行處理；基于視覺伺服的起重機(jī)目標(biāo)定位系統(tǒng)軟件采用VC++語言進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，軟件界面主要分為參數(shù)設(shè)置，狀態(tài)顯示，自動控制，手動控制等頁面，其中控制頁面中包含視頻采集圖像及相關(guān)參數(shù)顯示。下面重點(diǎn)介紹本軟件的兩個核心部分1.圓筒形目標(biāo)的快速識別算法本系統(tǒng)需要定位的是圓筒形特定目標(biāo)，從不同的角度看，圓筒形目標(biāo)都可以近似為橢圓，而橢圓的圓心及橢度等參數(shù)反應(yīng)了目標(biāo)的位置，這是起重機(jī)定位的主要依據(jù)，所以對橢圓目標(biāo)的快速識別算法是基于視覺的起重機(jī)目標(biāo)定位系統(tǒng)的重點(diǎn)，也是本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處。標(biāo)準(zhǔn)橢圓方程為[(x-x0)cos(^> +(y -少0)sin(^)]2 丨[(X -x0)sin(^) + (j； -j0)cqs(^)]2 =1
G2b2其中(X(1，y0)為橢圓圓心，a，b為橢圓的長短軸，θ為橢圓傾斜度。由式(1)可知，需要5個參數(shù)來描述橢圓，這為橢圓的識別帶來很大的困難。根據(jù)的圖像大小及背景復(fù)雜程度的不同，目前國際上一些比較先進(jìn)的算法對一幅圖像中的橢圓識別大約幾秒到幾十秒的時間，這不能滿足本系統(tǒng)的實(shí)時性要求。通過推導(dǎo)，得到橢圓的弦長與切線角之間的微分公式
權(quán)利要求1. 一種帶有機(jī)器視覺、定位系統(tǒng)的智能起重機(jī)，其特征在于由機(jī)器視覺、定位系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)組成；機(jī)器視覺、定位系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)及電控系統(tǒng)組成機(jī)械部分主要由行走大車、行走小車、主梁、端梁、立柱、底座組成，大小車的行走機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)驅(qū)動；大小車的位置限位保護(hù)裝置采用反射式光電開關(guān)，來實(shí)現(xiàn)行走大小車的限位報警功能；電控系統(tǒng)為圖像采集利用工業(yè)CCD采集圖像，圖像采集卡安裝在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的PCI總線插槽中，交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)選定的交流伺服電機(jī)及驅(qū)動器具有全閉環(huán)控制功能，配有編碼器；智能控制系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)及電控系統(tǒng)組成，采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的系統(tǒng)的快速準(zhǔn)確定位；智控起重機(jī)械部分與主要由結(jié)構(gòu)(1)硬臂小車(2)大車機(jī)構(gòu)(3) 組成大、小車行走機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)(4)驅(qū)動；大車位移測量采用對伺服電機(jī)的硬盤信號進(jìn)行分步驟與計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)通過電控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集卡( 來實(shí)現(xiàn)；電控系統(tǒng)CCD攝像頭 (6)連接圖像采集卡(7)，轉(zhuǎn)換為生成數(shù)字信號送入計(jì)算機(jī)；工業(yè)計(jì)算機(jī)(8)為控制核心，電控系統(tǒng)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器(9)，由輸入層、隱層、結(jié)構(gòu)層、記憶層和輸出層構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種帶有機(jī)器視覺、定位系統(tǒng)的智能起重機(jī)，由機(jī)器視覺、定位系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)組成；機(jī)器視覺、定位系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)及電控系統(tǒng)組成機(jī)械部分主要由行走大車、行走小車、主梁、端梁、立柱、底座等組成，電控系統(tǒng)為圖像采集利用工業(yè)CCD采集圖像，將得到的圖像模擬電壓信號輸入到圖像采集卡中，轉(zhuǎn)換為便于計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號；智能控制系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)及電控系統(tǒng)組成，采用改進(jìn)的PID控制策略實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的系統(tǒng)的快速準(zhǔn)確定位；具有自動化程度較高、效率高、精度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B66C13/48GK201952114SQ20102054409
公開日2011年8月31日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者嚴(yán)小明, 張永中, 李歡, 王友成, 趙全起 申請人:成都西部泰力起重機(jī)有限公司