一种塔吊吊装的钢塔节段吊装路径指引系统及方法与流程

1.本发明涉及塔吊吊装的钢塔节段吊装路径指引领域。更具体地说，本发明涉及一种塔吊吊装的钢塔节段吊装路径指引系统及方法。


背景技术：

2.目前，在工程施工的桥梁工程领域，斜拉桥或悬索桥索塔较常见的为混凝土构造，而在一些轻型或者有空间造型要求的桥梁上常见的会采用钢塔构造，钢塔一般采用分节段在工厂预制并在现场吊装连接的施工方法。但钢塔在吊装对接时是由塔吊控制室的操作员进行控制，由于控制员对吊装对接具体情况无法获得，通常通过已安装钢塔工作台上的多个指挥员与塔吊控制室的控制员采用对讲机进行路线指引，这种方法仅仅靠着指挥员的经验，无法实现精准控制，不仅费时费力，而且施工效率低，容易发生钢塔碰撞等情况。


技术实现要素：

3.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种塔吊吊装的钢塔节段吊装路径指引系统，包括塔吊、钢塔、中心服务器，其中，
4.所述塔吊系统包括控制室，所述控制室内安装有控制器，其与所述中心服务器连接；
5.所述钢塔包括已安装钢塔节段、待安装钢塔节段，在已安装钢塔节段上的工作台上安装摄像头，对已安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓进行拍照；分别在待安装钢塔节段和已安装钢塔节段相对应的截面中心处作一标记，作为标记点a、标记点b；所述摄像头连接于所述中心服务器，以将采集到的已安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓发送给所述中心服务器；
6.所述中心服务器根据所述摄像头采集的已安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓，计算出已安装钢塔与未安装钢塔之间的距离、标记点a和标记点b之间的距离；且，所述中心服务器将识别的轮廓情况以及计算的距离情况传回所述控制器，所述控制器再给出相应的塔吊路径指示。
7.优选地，在已安装钢塔节段上的工作台上安装的摄像头有4个，分别位于已安装钢塔节段的四个长边的中点处，同时四个摄像头的安装高度比已安装钢塔的顶部高一段距离，便于360度对安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓进行拍照。
8.优选地，所述塔吊系统还包括gps定位单元a、gps定位单元b、起重绞车、起重小车、变幅绞车、回转电机、编码器a以及编码器b，
9.所述gps定位单元a安装在吊塔塔身上，用于监测塔吊的位置；所述起重绞车、所述起重小车、所述变幅绞车、所述回转电机都安装在塔吊的吊臂上；所述编码器a安装在所述变幅绞车上，用于监测变幅情况；所述编码器b安装在回转电机上，用于监测塔吊的回转角度；已安装钢塔节段上还安装gps定位单元b，用于监测已安装钢塔的位置。
10.优选地，所述中心服务器内内置有图像识别算法，以根据所述摄像头采集的已安
装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓，计算出已安装钢塔与未安装钢塔之间的距离、标记点a和标记点b之间的距离。
11.优选地，所述控制室内还设置有计算机，其内置有显示软件，用于显示塔吊及钢塔的相对位置，所述显示软件中，以所述gps定位单元a监测得到的塔吊实际位置为原点，以塔吊实际位置和已安装钢塔的位置的连线为x轴，根据右手坐标原则建立平面直角坐标系。
12.另一方面，本发明的一实施方案还提供一种塔吊吊装的钢塔节段吊装路径指引方法，包括以下步骤：
13.s0、在计算机的显示软件上，以gps定位单元a监测得到的塔吊实际位置为原点，以已安装钢塔的位置坐标在第一象限内，建立平面直角坐标系，得到标记点a的相对平面坐标(x1,y1)，标记点b的相对平面坐标(x2,y2)；
14.s1、由塔吊将待安装钢塔节段吊至已安装钢塔节段的上方附近，且将吊臂处于直角坐标系第一象限内；
15.s2、已安装钢塔节段上的摄像头对待安装钢塔节段和已安装钢塔节段进行拍照，并将图片信息通过传给服务器；
16.s3：中心服务器采用基于神经网络的图像识别算法对已安装钢塔的顶部和待安装钢塔的底部轮廓及标记点a、标记点b进行识别，同时计算出已安装钢塔与待安装钢塔的最小距离及标记点a和标记点b之间的距离；
17.s4：所述控制器通过中心服务器获取已安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓，并得到已安装钢塔与未安装钢塔之间的距离、标记点a和标记点b之间的距离；
18.s5：根据获得的已安装钢塔与待安装钢塔的最小距离，计算机的显示软件判断标记点a与标记点b的x轴间距是否不为0，或y轴间距是否不为0，如果是，则进行步骤s6，否则标记点a在标记点b的正上方，只需要下降重物即可，进行步骤s13。
19.s6：再次判断获得的最小高度距离是否大于等于预设值，如果是，则直接进行下一步s7，如果否，则显示软件上提示提升重物，然后由工作人员控制起重绞车将重物提升，以避免在进行平面调节时钢塔互撞；
20.s7：系统再次判断最小高度距离是否小于等于预设值，以防提升的钢塔太高超出摄像头的拍照范围，如果是，则进行下一步，如果否，则显示软件上提示降低重物，然后由工作人员控制起重绞车将重物下降；
21.s8：当待安装钢塔与已安装钢塔距离为0.5≦h≦5m时，中心控制器根据所作标记点的情况判断，当标记点a与标记点b的x轴间距绝对值大于等于y轴间距绝对值时，则对x轴向进行调节，即进行步骤s9，否则对y轴向进行调节，即进行步骤s11；
22.s9：系统再次判断标记点a与标记点b的x轴间距是否不为0，如果是则进行s10；如果不是则进行s13；
23.s10：判断标记点a与标记点b的x轴间距是否大于0，如果是大于0，则显示软件上提示变幅减小，如果是小于0，则显示软件上提示变幅增大，然后由工作人员控制变幅绞车将变幅增大；
24.s11：系统再次判断标记点a与标记点b的y轴间距是否不为0，如果是则进行s12；如果不是则进行s13；
25.s12：判断标记点a与标记点b的y轴间距是否大于0，如果是大于0，则显示软件上提
示左回转，如果是小于0，则显示软件上提示右回转；
26.s13：判断标记点a与标记点b的z轴间距是否大于0，如果是，则提示降低重物，如果不是，表明重物已完成对接，此时显示完成。
27.本发明至少包括以下有益效果：本发明的塔吊吊装的钢塔节段吊装路径指引系统采用图像识别和gps定位技术，实时测量待安装钢塔和已安装钢塔的距离，利用塔吊、待安装钢塔和已安装钢塔的位置关系，给出了一种路径指引方法，能有效的对钢塔对接过程做出塔吊操作指示，避免传统方式人员需求过多，沟通不便的问题，提高施工效率，保证施工安全。
28.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
29.图1为本发明中吊装系统组成示意图。
30.图2为本发明吊装路径指引流程图。
31.图3为本发明中计算机显示软件上吊装路径动态显示图。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
33.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
34.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
35.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
36.如图1-3所示，本发明的一种塔吊吊装的钢塔节段吊装路径指引系统，包括塔吊、钢塔、中心服务器，其中，
37.所述塔吊系统包括控制室，所述控制室内安装有控制器，其通过无线模块与所述中心服务器连接；所述塔吊系统还包括gps定位单元a、gps定位单元b、起重绞车、起重小车、变幅绞车、回转电机、编码器a以及编码器b，
38.所述gps定位单元a安装在塔吊塔身上，用于监测塔吊1的位置；所述起重绞车2、所述起重小车3、所述变幅绞车4、所述回转电机5都安装在塔吊1的吊臂6上；所述编码器a安装在所述变幅绞车4上，用于监测变幅情况；所述编码器b安装在回转电机5上，用于监测塔吊1
的回转角度；已安装钢塔节段上还安装gps定位单元b，用于监测已安装钢塔的位置。
39.起重绞车用于在做出起升或下降指示后，控制吊物上升或下降；起重小车是一种起重时为了方便起重钢丝绳转向及变幅而设定的滑车结构；变幅绞车是用于塔吊吊装时水平吊装；回转电机是驱动塔吊回转用的。
40.所述钢塔包括已安装钢塔节段7、待安装钢塔节段8，在已安装钢塔节段7上的工作台上安装摄像头9，对已安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓进行拍照；分别在待安装钢塔节段和已安装钢塔节段相对应的截面中心处作一标记，作为标记点a、标记点b，两个标记点采用黄色油漆喷涂，所述摄像头连接于所述中心服务器，以将采集到的已安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓发送给所述中心服务器；
41.所述中心服务器内内置有图像识别算法，以根据所述摄像头9采集的已安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓，计算出已安装钢塔与未安装钢塔之间的距离、标记点a10和标记点b11之间的距离；且，所述中心服务器将识别的轮廓情况以及计算的距离情况传回所述控制器，所述控制器再给出相应的塔吊路径指示。
42.所述控制器通过中心服务器获取已安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓，并得到已安装钢塔与未安装钢塔之间的距离、标记点a和标记点b之间的距离；
43.所述中心服务器内内置有图像识别算法，以根据所述摄像头采集的已安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓，计算出已安装钢塔与未安装钢塔之间的距离、标记点a和标记点b之间的距离。
44.所述控制室内还设置有计算机12，其内置有显示软件，用于显示塔吊及钢塔的相对位置，所述显示软件中，以所述gps定位单元a监测得到的塔吊实际位置为原点，以塔吊实际位置和已安装钢塔的位置的连线为x轴，根据右手坐标原则建立平面直角坐标系。
45.本发明的一些实施方案中，在已安装钢塔节段上的工作台上安装的摄像头有4个，分别位于已安装钢塔节段的四个长边的中点处，同时四个摄像头9的安装高度比已安装钢塔的顶部高一段距离，具体可以是，四个摄像头9的安装高度比已安装钢塔的顶部高20cm，便于360度对安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓进行拍照。
46.另一方面，本发明是一实施方案还提供一种塔吊吊装的钢塔节段吊装路径指引方法，包括以下步骤：
47.s0、在计算机的显示软件上，以gps定位单元a监测得到的塔吊实际位置为原点，以已安装钢塔的位置坐标在第一象限内，建立平面直角坐标系，得到标记点a的相对平面坐标(x1,y1)，标记点b的相对平面坐标(x2,y2)；
48.s1、由塔吊将待安装钢塔节段吊至已安装钢塔节段的上方附近，且将吊臂处于直角坐标系第一象限内；
49.s2、已安装钢塔节段上的摄像头对待安装钢塔节段和已安装钢塔节段进行拍照，并将图片信息通过传给服务器，拍摄间隔可以根据实际情况进行调节，比如是1s；
50.s3：中心服务器采用基于神经网络的图像识别算法对已安装钢塔的顶部和待安装钢塔的底部轮廓及标记点a、标记点b进行识别，同时计算出已安装钢塔与待安装钢塔的最小距离及标记点a和标记点b之间的距离；
51.s4：所述控制器通过中心服务器获取已安装钢塔的顶部轮廓及待安装钢塔的底部轮廓，并得到已安装钢塔与未安装钢塔之间的距离、标记点a和标记点b之间的距离；
52.s5：根据获得的已安装钢塔与待安装钢塔的最小距离，计算机的显示软件判断标记点a与标记点b的x轴间距是否不为0，或y轴间距是否不为0，如果是，则进行步骤s6，否则标记点a在标记点b的正上方，只需要下降重物即可，进行步骤s13。
53.s6：再次判断获得的最小高度距离是否大于等于预设值，如果是，则直接进行下一步s7，如果否，则显示软件上提示提升重物，然后由工作人员控制起重绞车将重物提升，以避免在进行平面调节时钢塔互撞；
54.s7：系统再次判断最小高度距离是否小于等于预设值，以防提升的钢塔太高超出摄像头的拍照范围，如果是，则进行下一步，如果否，则显示软件上提示降低重物，然后由工作人员控制起重绞车将重物下降；
55.s8：当待安装钢塔与已安装钢塔距离为0.5≦h≦5m时，中心控制器根据所作标记点的情况判断，当标记点a与标记点b的x轴间距绝对值大于等于y轴间距绝对值时，则对x轴向进行调节，即进行步骤s9，否则对y轴向进行调节，即进行步骤s11；
56.s9：系统再次判断标记点a与标记点b的x轴间距是否不为0，如果是则进行s10；如果不是则进行s13；
57.s10：判断标记点a与标记点b的x轴间距是否大于0，如果是大于0，则显示软件上提示变幅减小，如果是小于0，则显示软件上提示变幅增大，然后由工作人员控制变幅绞车将变幅增大；
58.s11：系统再次判断标记点a与标记点b的y轴间距是否不为0，如果是则进行s12；如果不是则进行s13；
59.s12：判断标记点a与标记点b的y轴间距是否大于0，如果是大于0，则显示软件上提示左回转，如果是小于0，则显示软件上提示右回转；
60.s13：判断标记点a与标记点b的z轴间距是否大于0，如果是，则提示降低重物，如果不是，表明重物已完成对接，此时显示完成。
61.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。