CN116281636B - 一种群塔作业防碰撞方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及塔吊智能安全检测技术领域，具体为一种群塔作业防碰撞方法及***，包括对群塔作业中相邻塔吊的起重臂以钢丝绳进行特征训练，以识别起重臂与钢丝绳的特征信息；获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的空间位置信息；获取所述起重臂与钢丝绳周围的障碍物实时图片信息；根据所获取的起重臂与钢丝绳的特征信息、空间位置信息以及周围障碍物实时图片信息，获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的相对空间位置信息，从而判断起重臂与钢丝绳是否可能发生碰撞；本发明通过采用CNN对塔吊起重臂及钢丝绳进行特征训练获取起重臂与钢丝绳特征信息，结合空间测距获取起重臂与钢丝绳的空间位置，对空间距离的判断来计算预判断群塔作业中起重臂是否可能发生碰撞。

Description

一种群塔作业防碰撞方法及***

技术领域

本发明涉及塔吊智能安全检测技术领域，具体为一种群塔作业防碰撞方法及***。

背景技术

在大体量的建筑工地，群塔作业的现象不可避免。由于很多建筑工地处于城市地段，群体性建筑项目越来越多，为满足整体的施工进度，塔式起重机往往作业时回转速度快，而群塔作业又存在着复杂性与不确定性，所以存在着巨大的安全隐患。塔式起重机作业为高空作业，且吊装的物体往往是钢筋等大质量的材料，一旦群塔作业发生碰撞时，会带来不可换回的损失，所以对群塔作业防碰撞的研究具有十分重大的意义。

发明内容

(一)发明目的

本发明是为了解决现有检测技术的缺点和困难，从而提出了一种群塔作业防碰撞方法及***。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明第一方面提供了一种群塔作业防碰撞方法，包括如下步骤：

步骤S100，对群塔作业中相邻塔吊的起重臂以及钢丝绳进行特征训练，以识别起重臂与钢丝绳的特征信息；

步骤S200，获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的空间位置信息；

步骤S300，获取所述起重臂与钢丝绳周围的障碍物实时图片信息；

步骤S400，根据所获取的起重臂与钢丝绳的特征信息、空间位置信息以及周围障碍物实时图片信息，获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的相对空间位置信息，从而通过计算预判断群塔作业中起重臂与钢丝绳是否可能发生碰撞；

若判断结果为会发生碰撞时，起重臂停止运行并发出报警警示；

若判断结果为不会发生碰撞时，起重臂继续正常运行。

作为本发明的一个技术方案，所述步骤S200中获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的空间位置信息，包括：

在起重臂的固定位置至少设置一个相机，用于对分别设置于起重臂与钢丝绳上的标志物A和标志物B进行追踪识别；

在起重臂的相机可视位置平行均匀贴附标志物A，以获取起重臂运转状态下的实时相对空间位置；

在钢丝绳末端的捆扎机构上贴附标志物B，以获取钢丝绳随起重臂运转状态下的实际实时相对空间位置。

作为本发明的一个技术方案，所述步骤S300中，还包括：

对所获取的障碍物实时图片信息进行分析处理，以获取障碍物与运转状态下的起重臂和钢丝绳的空间距离；

所述障碍物包括钢丝绳末端捆扎机构上已捆扎处理的塔吊作业工件。

作为本发明的一个技术方案，所述步骤S400中预判断群塔作业中起重臂与钢丝绳是否可能发生碰撞，包括：

对相邻塔吊的起重臂与钢丝绳之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值a；

对相邻塔吊的钢丝绳与钢丝绳之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值b；

对塔吊的起重臂和钢丝绳与障碍物之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值c；

若计算出的相邻塔吊的起重臂与钢丝绳之间的空间距离小于所述预设值a时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；

若计算出的相邻塔吊的钢丝绳与钢丝绳之间的空间距离小于所述预设值b时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；

若计算出的塔吊的起重臂和钢丝绳与障碍物之间的空间距离小于所述预设值c时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行。

作为本发明的一个技术方案，所述标志物A与标志物B均为圆形单色可被计算机锁定，且与起重臂及步骤S300中获取的图片信息中其它物的颜色不一致，通过Hough变换检测出标志物A的圆心特征点，以及获取标志物B的实时空间位移；

在检测出所述标志物A的圆心特征点后，包括：

根据塔吊起重臂在运转状态下的圆心特征点的位移变化，获取塔吊起重臂的形变位移；

根据所获取的塔吊起重臂的形变位移计算起重臂形变量，并判断起重臂是否应继续运转，若起重臂形变量大于出厂形变量最大参数，则停止运转起重臂；若起重臂形变量小于出厂形变量最大参数，则继续判断该形变量下继续运转起重臂是否会产生碰撞，若会产生碰撞则停止运转起重臂，反之，则起重臂继续正常运行；

在获取标志物B的实时空间位移后，包括：

根据塔吊钢丝绳随起重臂运行状态下的标志物B的空间位移，获取钢丝绳末端捆扎机构的实时空间位置；若相邻塔吊钢丝绳的捆扎机构之间空间距离存在碰撞可能，则停止运转起重臂，反之，则起重臂继续正常运行。

作为本发明的一个技术方案，所述若起重臂形变量小于出厂形变量最大参数，则继续判断该形变量下继续运转起重臂是否会产生碰撞，还包括：

获取起重臂发生形变位置的特征点；

根据所述步骤S100中识别出的起重臂正常状态下的特征信息，对所述形变位置的特征点进行匹对，查找与所述特征点对应的特征信息；

将所述起重臂形变量纳入所述查找到的特征信息，重新确定新的特征信息；

根据所确定的新的特征信息，获取起重臂实际相对空间位置，并判断该相对空间位置下，起重臂是否会发生碰撞。

作为本发明的一个技术方案，在获取塔吊起重臂的形变位移，并判断起重臂是否应继续运转后，还包括记录、存储并更新数据以形成历史数据库，用于起重臂在此时刻t之后发生相同或相似形变量时即时作出是否继续运行起重臂的判断。

作为本发明的一个技术方案，所述起重臂在此时刻t之后发生相同或相似形变量时即时作出是否继续运行起重臂的判断，包括：

实时获取起重臂当前运转状态下的形变量；

将起重臂当前运转状态下的形变量在历史数据库中进行遍历搜索，以查询相同或相似的形变量数据；若查询到历史数据库中存在与当前起重臂相同或相似的形变量数据，则继续查询历史数据库中该形变量数据产生时，起重臂是否存在停止运转，若存在，则直接停止当前运转状态下的起重臂；若历史数据库中该形变量数据产生后并在起重臂运转一段时间t0后发生碰撞，则判定起重臂当前运转状态下的形变量在运行t0时间段后也会发生碰撞，则停止当前运转状态下的起重臂，若历史数据库中该形变量数据产生后起重臂一直正常运转，则判定起重臂当前运转状态下的形变量继续运行也不会产生碰撞，则继续运行当前运转状态下的起重臂；

若未查询到历史数据库中存在与当前起重臂相同或相似的形变量数据，则更新历史数据库。

本发明第二方面提出了一种群塔作业防碰撞***，包括：

训练模块，用于对群塔作业中相邻塔吊的起重臂以及钢丝绳进行特征训练，以识别起重臂与钢丝绳的特征信息；

第一获取模块，用于获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的空间位置信息；

第二获取模块，用于获取所述起重臂与钢丝绳周围的障碍物实时图片信息；

判断模块，根据所获取的起重臂与钢丝绳的特征信息、空间位置信息以及周围障碍物实时图片信息，获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的相对空间位置信息，从而通过计算预判断群塔作业中起重臂与钢丝绳是否可能发生碰撞；

若判断结果为会发生碰撞时，起重臂停止运行并发出报警警示；

若判断结果为不会发生碰撞时，起重臂继续正常运行。

作为本发明的一个技术方案，本发明还包括：

阈值模块，用于对相邻塔吊的起重臂与钢丝绳之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值a；

对相邻塔吊的钢丝绳与钢丝绳之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值b；

对塔吊的起重臂和钢丝绳与障碍物之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值c；

若计算出的相邻塔吊的起重臂与钢丝绳之间的空间距离小于所述预设值a时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；

若计算出的相邻塔吊的钢丝绳与钢丝绳之间的空间距离小于所述预设值b时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；

若计算出的塔吊的起重臂和钢丝绳与障碍物之间的空间距离小于所述预设值c时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；

标志模块，用于在起重臂的相机可视位置平行均匀贴附标志物A，以获取起重臂运转状态下的实时相对空间位置，在钢丝绳末端的捆扎机构上贴附标志物B，以获取钢丝绳随起重臂运转状态下的实际实时相对空间位置。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明通过采用CNN对塔吊起重臂及钢丝绳进行特征训练获取起重臂与钢丝绳特征信息，结合空间测距获取起重臂与钢丝绳的空间位置，通过对空间距离的安全判断计算预判断群塔作业中起重臂是否可能发生碰撞；

本发明还利用了起重臂运转的历史数据，根据历史数据快速判断当前运转的起重臂是否存在碰撞风险。

附图说明

图1为本发明方法流程图一；

图2为本发明方法流程图二；

图3为本发明***框图；

图4为本发明中碰撞示例一；

图5为本发明中碰撞示例二；

图6为本发明中碰撞示例三。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在实际的群塔作业中，相邻塔吊的起重臂位于不同的垂直空间，正常状态下两者不会产生碰撞，当施工环境种塔吊安装密度较密集的情况下，由于钢丝绳在工作状态下，随着起重臂的运转，会出现摆幅，从而会出现位于上方的起重臂的钢丝绳存在与位于下方起重臂碰撞的可能，以及位于上方的起重臂的钢丝绳与位于下方起重臂的钢丝绳存在碰撞的可能。

由于钢丝绳尾端的捆扎机构会捆扎大质量工件或大物件，会出现工件/物件两个之间的碰撞或与起重臂钢丝绳的碰撞。

如上述的在实际的群塔作业中，虽然相邻塔吊的起重臂位于不同的垂直空间，但在实际的作业中，位于上方的起重臂在运转过程中会出现形变的可能，从而导致与位于下方的起重臂发生碰撞。

由此，如图1所示，本发明第一方面提供的一种群塔作业防碰撞方法，包括如下步骤：对群塔作业中相邻塔吊的起重臂以及钢丝绳进行特征训练，以识别起重臂与钢丝绳的特征信息；获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的空间位置信息；获取所述起重臂与钢丝绳周围的障碍物实时图片信息；根据所获取的起重臂与钢丝绳的特征信息、空间位置信息以及周围障碍物实时图片信息，获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的相对空间位置信息，从而通过计算预判断群塔作业中起重臂与钢丝绳是否可能发生碰撞；若判断结果为会发生碰撞时，起重臂停止运行并发出报警警示；若判断结果为不会发生碰撞时，起重臂继续正常运行。

由于在本申请中，需要获取起重臂与安装于起重臂下方的钢丝绳的实时空间位置，来实现对起重臂与钢丝绳实时位置的追踪。因此，在步骤获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的空间位置信息，包括：

在起重臂的固定位置至少设置一个相机，在本实施例中，用于对分别设置于起重臂与钢丝绳上的标志物A和标志物B进行追踪识别；在起重臂的相机可视位置平行均匀贴附标志物A，以获取起重臂运转状态下的实时相对空间位置；在钢丝绳末端的捆扎机构上贴附标志物B，以获取钢丝绳随起重臂运转状态下的实际实时相对空间位置。

由于工作环境下存在障碍物，使得起重臂与钢丝绳的碰撞不仅仅存在与起重臂、钢丝绳之间，也可能存在与起重臂、钢丝绳与障碍物之间。

故而，对所获取的障碍物实时图片信息进行分析处理，以获取障碍物与运转状态下的起重臂和钢丝绳的空间距离。

由于在起重臂作业时，钢丝绳底部的捆扎机构可能捆扎的是大工件，例如大质量钢筋等，那么起重臂在运转状态下，钢丝绳会出现摆幅，那么即使检测到无碰撞条件，大工件与大工件或钢丝绳之间也会存在碰撞的可能。

因此，在本实施例中，将钢丝绳末端捆扎机构上已捆扎处理的塔吊作业工件视为障碍物。理论情况下，钢丝绳末端捆扎机构上已捆扎处理的塔吊作业工件与该钢丝绳是保持相对静止运动的。

即相邻的塔吊的上的相机拍摄到的障碍物包括相邻塔吊钢丝上捆扎机构已捆扎的工件。

在本实施例中，预判断群塔作业中起重臂与钢丝绳是否可能发生碰撞包括：事先对相邻塔吊的起重臂与钢丝绳之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值a；对相邻塔吊的钢丝绳与钢丝绳之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值b；对塔吊的起重臂和钢丝绳与障碍物之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值c；

若计算出的相邻塔吊的起重臂与钢丝绳之间的空间距离小于所述预设值a时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；若计算出的相邻塔吊的钢丝绳与钢丝绳之间的空间距离小于所述预设值b时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；若计算出的塔吊的起重臂和钢丝绳与障碍物之间的空间距离小于所述预设值c时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行。

在一个具体的实施例中：

采用上述相机安装于便于观察到的塔群作业塔式起重机吊臂(起重臂)的固定位置，并能使整个起重臂的轮廓以及钢丝绳(至少是钢丝绳捆扎机构)在相机的拍摄范围内，得到此时相机标定的内外参数(具体为固定相机后运用张正友标定法进行手动标定，获取此时相机的内外参数)。

采用计算机通过有线或无线的方式与相机和塔吊控制器取得通讯，以及运行双目视觉检测的程序对群塔作业时起重臂的空间位置进行追踪，当可能产生上述的碰撞因素时，向塔式起重机控制器发送信号，塔吊控制器通常为可编程控制器(PLC)，当接收计算机发送起重臂距离过近可能发生碰撞的指令时，PLC紧急向回转限位器发送指令，塔吊回转限位器启动，两起重臂停止运行。

采用报警器为计算机发送指令启动，与塔吊回转限位器同时启动，起到对塔吊操作人员及其他工作的警示作用。

由于起重臂在运转状态下是时刻发生位置变化的，对此，本发明上述的双目视觉检测的程序包括了运用CNN对塔式起重机起重臂及钢丝绳的特征训练、起重臂、钢丝绳的运动追踪、基于SURF特征点的立体匹配、三维信息的计算等，以实现对群塔作业时起重臂与钢丝绳的空间位置进行追踪，在此不做赘述。

由于起重臂在运转状态下即工作中会出现形变影响实际相对空间位置的判断。

由此，在一个具体的实时方案中，标志物A与标志物B均为圆形单色可被计算机锁定，且与起重臂及步骤S300中获取的图片信息中其它物的颜色不一致，通过Hough变换检测出标志物A的圆心特征点，以及获取标志物B的实时空间位移；

需要说明的是，为了防止相邻塔吊上的相机出现误识别情况，相邻的两个塔吊上设置的标志物颜色应均不同。

在检测出所述标志物A的圆心特征点后，包括：

根据塔吊起重臂在运转状态下的圆心特征点的位移变化，获取塔吊起重臂的形变位移；根据所获取的塔吊起重臂的形变位移计算起重臂形变量，并判断起重臂是否应继续运转，若起重臂形变量大于出厂形变量最大参数，则停止运转起重臂；若起重臂形变量小于出厂形变量最大参数，则继续判断该形变量下继续运转起重臂是否会产生碰撞，若会产生碰撞则停止运转起重臂，反之，则起重臂继续正常运行；

在获取标志物B的实时空间位移后，包括：

根据塔吊钢丝绳随起重臂运行状态下的标志物B的空间位移，获取钢丝绳末端捆扎机构的实时空间位置；若相邻塔吊钢丝绳的捆扎机构之间空间距离存在碰撞可能，则停止运转起重臂，反之，则起重臂继续正常运行。

参考图4和图5，由于在实际的作业环境中，相邻的两塔吊的起重臂10在垂直空间中是上、下安装设置的，因此，相邻两塔吊的起重臂10之间产生碰撞的可能性是非常小的，另外，在实际作业中，钢丝绳20是存在摆幅的。

因此，位于上方的起重臂10的钢丝绳20存在与位于下方的起重臂10之间产生碰撞，也会与位于下方的起重臂10的钢丝绳20之间产生碰撞。

针对位于上方的起重臂10的钢丝绳20存在与位于下方的起重臂10之间产生碰撞：

利用相邻塔吊上的相机对起重臂以及钢丝绳的空间位置识别，可以确定两者的空间距离，通过对安全距离的预设，来判断两者是否存在碰撞的可能。

相机获取位于上方起重臂10的钢丝绳20末端捆扎机构30上标志物B的空间位置，即可获取捆扎机构30的实时空间位置，由于钢丝绳20是时刻保持拉伸状态的，因此理论上可利用三角关系，获取钢丝绳20上任一点的空间位置，再根据相邻塔吊的起重臂(即下方起重臂)的空间位置，可判断位于上方的钢丝绳20上(包括捆扎机构30)对应下方起重臂的水平方向位置是否存在碰撞的可能。

在位于上方起重臂的钢丝绳与位于下方起重臂的钢丝绳都存在摆幅的情况下，利用两者末端的捆扎机构的空间位置均可得到两钢丝绳上任一点的空间位置，通过是否会出现交叉或接近的空间坐标即可判断两者是否存在碰撞的可能。

圆形标志物A在塔吊安装前应平行均匀贴附在塔吊起重臂的可视位置；将相机安装于相对起重臂固定的位置，相机能可视起重臂上的所有圆形标志物A，并得到此时相机的焦距和相机到每个标志物A的水平距离；将相机与地面计算机实现无线通信；将计算机与塔吊控制器取得通信。

当知道相机焦距和相机到标志物A固定水平距离后，便可通过计算得到标志物的圆心位移，即起重臂的形变位移。

对于本发明中圆心位置的确定，可利用色彩空间转换将相机输入的RGB色彩空间转换成HSV色彩空间，因为HSV颜色空间是与人眼所见到的色彩比较接近的色彩空间，所以经常被用来检测与识别颜色。单色标志物圆检测通过Hough变换来实现，当图像空间为一个圆的时候，变换后参数空间得到的是圆锥。标志物圆心检测建立在标志物圆检测出的基础上。对于圆周上中任意的边缘点经过Hough变换之后空间中都有唯一的圆锥与其对应。对于检测出圆周的边缘点，变换之后则会得到一个锥面簇，所有的锥面将相交于参数空间中的一点，而这一点就是圆心所在。

由于塔吊起重臂为运动物体，虽然相机随起重臂一起运动，理想情况下起重臂与相机应保持相对的静止。但塔吊起重臂起吊重物时会产生形变位移，故需要对塔吊的位移运动进行追踪，可转换成对标志物特征点进行追踪，即对标志物圆心进行追踪。具体的，本发明采用Camsh ift算法与Ka lman算法相结合的方式对目标进行追踪。

参考图6，在位于上方的起重臂在运转状态下会发生形变的可能，由于发生形变后的起重臂在其实际空间位置上与上述识别出的空间位置存在细微不同，但该细微不同仍存在造成两起重臂发生碰撞的可能性，为进一步提高安全性，在本发明中：

若起重臂形变量小于出厂形变量最大参数，则继续判断该形变量下继续运转起重臂是否会产生碰撞，还包括步骤：

如图2所示，获取起重臂发生形变位置的特征点；根据识别出的起重臂正常状态下的特征信息，对所述形变位置的特征点进行匹对，查找与所述特征点对应的特征信息；将所述起重臂形变量纳入所述查找到的特征信息，重新确定新的特征信息；根据所确定的新的特征信息，获取起重臂实际相对空间位置，并判断该相对空间位置下，起重臂是否会发生碰撞。

例如，对于起重臂发生形变的为题，在一个具体的实施方案中，可以是在塔吊的固定位置，设置相机，该相机用于识别该塔吊的起重臂上标志物A的空间位置，以此来判断起重臂的具体形变位移。从而判断是否会发生与位于下方的起重臂产生碰撞的可能。

为了提高对起重臂的控制，本发明利用还利用了起重臂运行的历史数据，通过历史数据与当前起重臂运行状态下的数据进行对比，以判断起重器当前运行的安全性，即是否会发生碰撞。

因此，在某些实施例中，在获取塔吊起重臂的形变位移，并判断起重臂是否应继续运转后，还包括记录、存储并更新数据以形成历史数据库，用于起重臂在此时刻t之后发生相同或相似形变量时即时作出是否继续运行起重臂的判断。

具体的是，例如，起重臂在此时刻t之后发生相同或相似形变量时即时作出是否继续运行起重臂的判断，包括：

实时获取起重臂当前运转状态下的形变量；将起重臂当前运转状态下的形变量在历史数据库中进行遍历搜索，以查询相同或相似的形变量数据；若查询到历史数据库中存在与当前起重臂相同或相似的形变量数据，则继续查询历史数据库中该形变量数据产生时，起重臂是否存在停止运转，若存在，则直接停止当前运转状态下的起重臂；若历史数据库中该形变量数据产生后并在起重臂运转一段时间t0后发生碰撞，则判定起重臂当前运转状态下的形变量在运行t0时间段后也会发生碰撞，则停止当前运转状态下的起重臂，若历史数据库中该形变量数据产生后起重臂一直正常运转，则判定起重臂当前运转状态下的形变量继续运行也不会产生碰撞，则继续运行当前运转状态下的起重臂；

若未查询到历史数据库中存在与当前起重臂相同或相似的形变量数据，则更新历史数据库。由于未查询到的数据是起重臂为在以往运行中未产生的数据，故而进行收纳以充实历史数据库。在此状态，起重臂仍然按照上述的判断的方式进行是否停止运行的判断。

同理，本发明中历史数据库还可以记录存储钢丝绳的摆幅数据，用以判断后续的作业中位于上方起重臂的钢丝绳与位于下方的起重臂及其钢丝绳是否会产生碰撞的可能。

如图3所示，本发明第二方面提出了一种群塔作业防碰撞***，包括：

训练模块，用于对包含悬挂钢丝绳的塔吊起重臂进行训练，以识别起重臂的特征信息；第一获取模块，用于获取起重臂的空间位置信息；第二获取模块，用于获取起重臂周围障碍物实时图片信息；判断模块，用于根据所获取的起重臂的特征信息、空间位置信息以及周围障碍物实时图片信息，获取起重臂的相对空间位置信息，从而通过计算预判断群塔作业中起重臂是否可能发生碰撞；若判断结果为会发生碰撞时，起重臂停止运行并发出报警警示；若判断结果为不会发生碰撞时，起重臂继续正常运行。

本发明还包括阈值模块，用于对起重臂可能发生碰撞的距离进行预设值；当计算出的相邻的两起重臂和/或任一起重臂与障碍物之间的距离小于所述预设值时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；当计算出的相邻的两起重臂和/或任一起重臂与障碍物之间的距离大于所述预设值时，起重臂继续正常运行。标志模块，用于在起重臂的可视位置平行均匀贴附标志物，以获取起重臂运转状态下的实际实时相对空间位置。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种群塔作业防碰撞方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S100，对群塔作业中相邻塔吊的起重臂以及钢丝绳进行特征训练，以识别起重臂与钢丝绳的特征信息；

步骤S200，获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的空间位置信息；

步骤S300，获取所述起重臂与钢丝绳周围的障碍物实时图片信息；

步骤S400，根据所获取的起重臂与钢丝绳的特征信息、空间位置信息以及周围障碍物实时图片信息，获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的相对空间位置信息，从而通过计算预判断群塔作业中起重臂与钢丝绳是否可能发生碰撞；

若判断结果为会发生碰撞时，起重臂停止运行并发出报警警示；

若判断结果为不会发生碰撞时，起重臂继续正常运行。

2.根据权利要求1所述的一种群塔作业防碰撞方法，其特征在于，所述步骤S200中获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的空间位置信息，包括：

在起重臂的固定位置至少设置一个相机，用于对分别设置于起重臂与钢丝绳上的标志物A和标志物B进行追踪识别；

在起重臂的相机可视位置平行均匀贴附标志物A，以获取起重臂运转状态下的实时相对空间位置；

在钢丝绳末端的捆扎机构上贴附标志物B，以获取钢丝绳随起重臂运转状态下的实际实时相对空间位置。

3.根据权利要求2所述的一种群塔作业防碰撞方法，其特征在于，所述步骤S300中，还包括：

对所获取的障碍物实时图片信息进行分析处理，以获取障碍物与运转状态下的起重臂和钢丝绳的空间距离；

所述障碍物包括钢丝绳末端捆扎机构上已捆扎处理的塔吊作业工件。

4.根据权利要求1所述的一种群塔作业防碰撞方法，其特征在于，所述步骤S400中预判断群塔作业中起重臂与钢丝绳是否可能发生碰撞，包括：

对相邻塔吊的起重臂与钢丝绳之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值a；

对相邻塔吊的钢丝绳与钢丝绳之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值b；

对塔吊的起重臂和钢丝绳与障碍物之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值c；

若计算出的相邻塔吊的起重臂与钢丝绳之间的空间距离小于所述预设值a时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；

若计算出的相邻塔吊的钢丝绳与钢丝绳之间的空间距离小于所述预设值b时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；

若计算出的塔吊的起重臂和钢丝绳与障碍物之间的空间距离小于所述预设值c时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行。

5.根据权利要求3所述的一种群塔作业防碰撞方法，其特征在于，所述标志物A与标志物B均为圆形单色可被计算机锁定，且与起重臂及步骤S300中获取的图片信息中其它物的颜色不一致，通过Hough变换检测出标志物A的圆心特征点，以及获取标志物B的实时空间位移；

在检测出所述标志物A的圆心特征点后，包括：

根据塔吊起重臂在运转状态下的圆心特征点的位移变化，获取塔吊起重臂的形变位移；

根据所获取的塔吊起重臂的形变位移计算起重臂形变量，并判断起重臂是否应继续运转，若起重臂形变量大于出厂形变量最大参数，则停止运转起重臂；若起重臂形变量小于出厂形变量最大参数，则继续判断该形变量下继续运转起重臂是否会产生碰撞，若会产生碰撞则停止运转起重臂，反之，则起重臂继续正常运行；

在获取标志物B的实时空间位移后，包括：

根据塔吊钢丝绳随起重臂运行状态下的标志物B的空间位移，获取钢丝绳末端捆扎机构的实时空间位置；若相邻塔吊钢丝绳的捆扎机构之间空间距离存在碰撞可能，则停止运转起重臂，反之，则起重臂继续正常运行。

6.根据权利要求5所述的一种群塔作业防碰撞方法，其特征在于，所述若起重臂形变量小于出厂形变量最大参数，则继续判断该形变量下继续运转起重臂是否会产生碰撞，还包括：

获取起重臂发生形变位置的特征点；

根据所述步骤S100中识别出的起重臂正常状态下的特征信息，对所述形变位置的特征点进行匹对，查找与所述特征点对应的特征信息；

将所述起重臂形变量纳入所述查找到的特征信息，重新确定新的特征信息；

根据所确定的新的特征信息，获取起重臂实际相对空间位置，并判断该相对空间位置下，起重臂是否会发生碰撞。

7.根据权利要求6所述的一种群塔作业防碰撞方法，其特征在于，在获取塔吊起重臂的形变位移，并判断起重臂是否应继续运转后，还包括记录、存储并更新数据以形成历史数据库，用于起重臂在此时刻t之后发生相同或相似形变量时即时作出是否继续运行起重臂的判断。

8.根据权利要求7所述的一种群塔作业防碰撞方法，其特征在于，所述起重臂在此时刻t之后发生相同或相似形变量时即时作出是否继续运行起重臂的判断，包括：

实时获取起重臂当前运转状态下的形变量；

将起重臂当前运转状态下的形变量在历史数据库中进行遍历搜索，以查询相同或相似的形变量数据；若查询到历史数据库中存在与当前起重臂相同或相似的形变量数据，则继续查询历史数据库中该形变量数据产生时，起重臂是否存在停止运转，若存在，则直接停止当前运转状态下的起重臂；若历史数据库中该形变量数据产生后并在起重臂运转一段时间t0后发生碰撞，则判定起重臂当前运转状态下的形变量在运行t0时间段后也会发生碰撞，则停止当前运转状态下的起重臂，若历史数据库中该形变量数据产生后起重臂一直正常运转，则判定起重臂当前运转状态下的形变量继续运行也不会产生碰撞，则继续运行当前运转状态下的起重臂；

若未查询到历史数据库中存在与当前起重臂相同或相似的形变量数据，则更新历史数据库。

9.一种群塔作业防碰撞***，其特征在于，包括：

训练模块，用于对群塔作业中相邻塔吊的起重臂以及钢丝绳进行特征训练，以识别起重臂与钢丝绳的特征信息；

第一获取模块，用于获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的空间位置信息；

第二获取模块，用于获取所述起重臂与钢丝绳周围的障碍物实时图片信息；

判断模块，根据所获取的起重臂与钢丝绳的特征信息、空间位置信息以及周围障碍物实时图片信息，获取相邻塔吊的起重臂与钢丝绳的相对空间位置信息，从而通过计算预判断群塔作业中起重臂与钢丝绳是否可能发生碰撞；

若判断结果为会发生碰撞时，起重臂停止运行并发出报警警示；

若判断结果为不会发生碰撞时，起重臂继续正常运行。

10.根据权利要求9所述的一种群塔作业防碰撞***，其特征在于，还包括：

阈值模块，用于对相邻塔吊的起重臂与钢丝绳之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值a；

对相邻塔吊的钢丝绳与钢丝绳之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值b；

对塔吊的起重臂和钢丝绳与障碍物之间可能发生碰撞的空间距离进行预设值c；

若计算出的相邻塔吊的起重臂与钢丝绳之间的空间距离小于所述预设值a时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；

若计算出的相邻塔吊的钢丝绳与钢丝绳之间的空间距离小于所述预设值b时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；

若计算出的塔吊的起重臂和钢丝绳与障碍物之间的空间距离小于所述预设值c时，控制起重臂停止运行并发出报警警示；反之，起重臂继续正常运行；

标志模块，用于在起重臂的相机可视位置平行均匀贴附标志物A，以获取起重臂运转状态下的实时相对空间位置，在钢丝绳末端的捆扎机构上贴附标志物B，以获取钢丝绳随起重臂运转状态下的实际实时相对空间位置。