CN110329907A - 关于一款长度可调节的伸缩杆的设计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了涉及一种长度可调节的伸缩杆，且伸缩杆顶带有角度调节器。该伸缩杆可同时安装多组摄像头及激光雷达的组合，摄像设备采集图像数据，提取特征点，激光雷达提取空间点云；通过对特征点的空间位置信息进行重构，结合空间点云处理，优化出安全高效的货物运输路线。该伸缩杆的长度可调节，且在顶部可以根据需要在一定角度范围内可以受控制地自由旋转。该伸缩杆的长度也可在一定范围内调节。不同数量的伸缩杆安装在待识别对象周围可以帮助提高对象识别的准确度。
Description
技术领域
目前，我国的上海港已经有堆场作业自动化的先例，但港口集装箱起重机的起吊过程并不能完全实现无人化操作，装卸效率依然有提升的空间；且港口工作环境多变，起吊过程中钢绳易受风载摆动。国内外都对堆场效率的提高展开了各种研究，并取得了较好的理论成果，目前采用的技术大多数是基于工人经验上的改进，而集装箱吊装作业环境的特殊性，使此种改进方法具有一定的局限性，不能与高效自动化的堆场进行很好的衔接，进而影响整个码头的装卸效率。电动伸缩杆是一种低能耗、低污染的将回转运动转换为线性往复运动的驱动装置。目前，在码头货运设备的应用中，电动伸缩杆的使用可以有效提高设备的运输效率和运输时的稳定性。本发明所解决的技术问题在于提供一种长度可伸缩，角度可自由旋转的电动伸缩杆，以解决摄像死角的问题，从而为提供有效空间测量数据提供帮助。
背景技术
港口货运的自动化作为最先进的应用领域之一，摄像头很早就进入了科研专家的考察范围。该领域产品需要实现偏离警告、基于视觉融合的车辆探测、前部碰撞警告、距离监测、周围物体探测、智能前灯控制、交通标志识别、仅视觉自适应巡航控制等功能。而实现以上功能，就需要给控制***安装上“眼睛”-摄像设备。
随着国际贸易量的不断提高和大型集装箱船舶的出现，对港口的装卸效率提出了更高要求，全自动港口码头应运而生。目前，港口岸边集装箱起重机的起吊过程并不能实现无人化操作，装卸效率依然较低；且港口工作环境多变，起吊过程中钢绳易受风载摆动。近年来，国内外都对对箱效率的提高的领域展开了各种研究，并取得了较好的理论成果，目前采用的技术大多数是基于工人经验上的改进，而集装箱吊装作业环境的特殊性，使此种改进方法具有一定的局限性。工人操作存在很大的主观性和模糊性，不能与高效自动化的堆场进行很好的衔接，进而影响整个码头的装卸效率。目前，计算机图像处理与识别技术已经广泛的应用于国民经济的各个部门，此技术应用于集装箱吊装过程具有很好的前景。
但是，目前该领域多使用单目摄像头方案为主。但单目摄像头有一个问题是，在测距的范围和距离方面，有一个不可调和的矛盾，即摄像头的视角越宽，所能探测到精准距离的长度越短，视角越窄，探测到的距离越长。这类似于人眼看世界，看的越远的时候，所能覆盖的范围就窄，看的近的时候，则覆盖的范围就广一些。人眼是双目的，在性能上要远优于人造产品，但在观察周遭环境的时候，也依然会遇到覆盖不全的问题。
电动推杆是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置。可用于各种简单或复杂的工艺流程中作为执行机械使用，以实现远距离控制、集中控制或自动控制。
目前在港口货运领域，伸缩杆的使用案例很有限。为解决上述问题，近几年来，国内的一些企业和高校相继研发了不同结构与性能的电动伸缩装置。通过在外连杆上采用电机控制，内连杆与外连杆、中连杆之间分别通过拉绳、弹簧连接，实现了中连杆与内连杆同时伸缩的目的，电机控制外连杆运动相对准确；但利用弹簧的弹力使内连杆同步运动是不可控制的。
一种可控制电动伸缩杆，包括丝杠步进电机、固定板、长度可调节杆、角度可调节套头；
所述丝杠步进电机与固定板固连，丝杠步进电机的丝杠轴穿过固定板中心孔；所述外套筒固定在固定板上端；所述第一盖环与外套筒上端固连，且内套筒外圆设置在第一盖环内圆内；所述第一线盘通过转轴与杆芯上端相连；所述第二线盘通过转轴与杆芯下端相连；所述线盘可相对转轴转动；所述第一牵引线一端与固定板相连，另一端绕过第一线盘后与连接板上端相连；所述第二牵引线一端与连接板下端相连，另一端绕过第二线盘后与第一盖环相连。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明的可控制电动伸缩杆，杆件是可以计算机控制的，提高了伸缩精度，提高了拍摄视野。
(2)本发明伸缩杆的套头部分是可以控制角度旋转的，这增加了摄像头***的自由度，可以避开在有障碍物的情况下的对象识别准确度，为生产过程提供更多的有效检测信息。
(3)本发明不仅上下各一个限位开关进行限位，且上下均有凸台进行机械限位，提高了本装置的可靠性与安全性。
本发明的可控制电动伸缩杆的工作原理和使用过程如下：伸长过程，首先驱动丝杠步进电机的丝杠轴转动，丝杠带动丝杠螺母向上运动，提高了伸缩速度。本发明采用钢丝绳绕过上下带槽轴承，带动杆子的往复同步运动，具有低噪声、成本低.同步运动可控的特点，并提高了传动效率。且本发明伸缩杆的零部件多采用标准件，结构简单。
本公开涉及摄像终端及激光雷达技术领域。不同焦距的摄像头，与成像的清晰度直接相关。多目摄像头，可以通过不同的摄像头来覆盖不同范围的场景，既解决了摄像头无法来回切换焦距的问题，也可以一次性解决不同距离下识别清晰度的问题。激光雷达的安装位置及安装角度可以补偿摄像头未覆盖部分，形成有效补偿。本公开重点阐述识别***中的伸缩杆的设计。
在计算机视觉识别***中，图像内容通常用图像特征进行描述。事实上，基于计算机视觉的图像检索也可以分为类似文本搜索引擎的三个步骤：提取特征、建模、优化及控制信号输出。
发明内容
本发明提供一种旋转长度可调节伸缩杆，以解决现有技术中存在的上述技术问题。包括：内杆、外杆和旋钮套件；其中，所述内杆和外杆均为中空型圆管且两者间隙配合，所述内杆和外杆上分别开设有螺旋槽，且两组螺旋槽对称，所述旋钮套件通过所述螺旋槽固定所述内杆和外杆。作为优选，还包括位于内杆和外杆端部的固定脚。作为优选，所述旋钮套件包括固定圈和设在所述固定圈上的螺栓组件，所述螺栓组件穿过所述固定圈后深入所述螺旋槽中，与所述内外杆固接。作为优选，所述内杆和外杆均采用镀锌钢管。
本发明还提供一种旋转伸缩杆的安装方法，包括：提供间隙配合的两根钢管；在所述两根钢管的管径上开设螺旋槽并使两组螺旋槽对称；将外杆套设在内杆上并在外杆上安装旋钮套件；调整内杆和外杆之间的相对长度，使所述内杆和外杆的端部分别与立柱连接；用旋钮套件将该内、外杆固定。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过设置螺旋槽，由于所述螺旋槽对称设置，内、外杆之间受多角度摩擦力及剪力控制，更加稳固，且长度可调节。而且内、外杆之间任意移动，不受模数控制，可以取任意长度及任意角度，实现杆件水平无限伸缩及300度(双向/每向150度)自由旋转定位。
为了解决现有技术摄像产生如上问题，本发明旨在提供一种伸缩杆设备，该设备是由多个不同设备的摄像头的组合而成，如图3所示。
为了达到龙门吊在运动过程中动态监测行驶路径上障碍物的目的，本发明采用如下技术方案：一种可以三维采集被摄对象的空间三维点云信息并可以实时优化吊车运动的摄像设备或激光设备，其特征是：动态监测，抗干扰能力强。所述安装定位架设置在定位顶盘顶部中心并设有以太网接线端口。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种配置了四组摄像设备的起重设备。
图2是根据一示例性实施例示出的一种伸缩杆的单摄像头摄像设备结构示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种包含伸缩杆的双摄像头摄像设备结构示意图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种配置了三组摄像设备的起重设备结构示意图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种配置了三组摄像设备的起重设备结构示意图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种配置了三组摄像设备的起重设备结构示意图。
图7是根据一示例性实施例示出的一种伸缩杆结构示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式(以下称为实施方式)进行说明。另外，本发明不受以下说明的实施方式限定。而且，在附图所述中，对相同部分附上相同标号。
〔摄像机防护壳的概略结构〕
图1是示出本发明的配置了四组摄像设备的起重设备示意图。图2和图3是每组摄像设备由伸缩杆、固定部件和摄像头组组成。伸缩杆长度可以在0-60cm范围内调节，固定摄像头组的部分可以在0-150度三维空间范围内自由调节。图2中，伸缩杆顶部的摄像头组为一组，而在图三种，伸缩杆顶部的摄像头组数为二组，左右各一组以提高识别精度。
根据实际需要，摄像设备的组数可以调节，通过不同位置的组合，依然可以实现定位、控制的目的。如图4与图6均是配备了三个摄像头组的设备，不同的是他们分别处于不同的安装位置。而图5所示是配备了二组摄像头组的起重设备。
〔设备的动作〕
在设备的运行过程中，摄像机始终处于其中设备外沿，并延伸缩杆的方向长度可调节。摄像机镜头本身可以是固定的，也可以是可伸缩的。但其始终处于防护壳的内部。其次是对于摄像头组的运动控制，在三维立体空间中，以一定的角度向四周旋转，从而获取不同角度的图画。这样可以减少死角范围，有效提高识别效率，此动作可有效提高获得的图片的质量。
Claims (12)
1.一种具有集装箱位置识别能力的定位装置，包括用于固定摄像头及激光雷达的伸缩杆，多组摄像头的组合，多组激光雷达的组合；摄像设备采集图像数据，提取特征点，激光雷达提取空间点云；通过对特征点的空间位置信息进行重构，结合空间点云处理，优化出安全高效的货物运输路线；其特征在于，实时处理抓取对象和干扰物的位置关系，具有很好的抗干扰性；运动路径的优化，以达到高效的需求。
2.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的定位装置，该装置的保护对象为伸缩杆，其特征在于，该设备长度可调节，且在顶部可以根据需要在-150°至150°范围内可以受控制地自由旋转。
3.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的定位装置，该装置的保护对象为伸缩杆，其特征在于，该设备可以是0至60厘米之间受控制的自由伸缩。
4.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的定位装置，该装置的保护对象为摄像头组，其特征在于，该设备可以是不同数量的摄像设备组组合而成。其特征在于，组数的值可以为一组、二组、三组、四组或多组。
5.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的定位装置，该装置的保护对象为激光雷达组，其特征在于，该设备可以是不同数量的激光雷达组组合而成。其特征在于，组数的值可以为一组、二组、三组、四组或多组。
6.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的定位装置，该装置的保护对象为摄像头组，其特征在于，该设备可以是安装在不同的位置。其特征在于，摄像组可以安装在起重设备大车、小车、吊具的任意面任意位置。
7.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的定位装置，该装置的保护对象为激光雷达组，其特征在于，该设备可以是安装在不同的位置。其特征在于，激光雷达组可以安装在起重设备大车、小车、吊具的任意面任意位置。
8.根据权利要求1所述的一种集装箱位置识别能力的定位装置，该装置的保护对象为伸缩杆，其特征在于，每根伸缩杆的杆子顶部都可以安装一组、两组、或多组摄像设备及激光雷达。
9.根据权利要求1所述的集装箱位置识别能力的定位装置，其特征在于对于集装箱的一次抓箱或放箱，会配备一至八根不等的伸缩杆。
10.根据权利要求1所述的集装箱位置识别能力的定位装置，其特征在于对于集装箱的一次抓箱或放箱的每一根伸缩杆上会配备单个摄像头组合。
11.根据权利要求1所述的集装箱位置识别能力的定位装置，其特征在于对于集装箱的一次抓取的每一根伸缩杆上会配备两个摄像头组合。
12.根据权利要求1所述的集装箱位置识别能力的定位装置，其特征在于对于集装箱的一次抓取的每一根伸缩杆上会配备单个激光雷达组合。
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