一种钢筋网转运用自动钩挂系统
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202410222233.X | 申请日 | 2024-02-28 |
| 公开(公告)号 | CN118458605A | 公开(公告)日 | 2024-08-09 |
| 申请人 | 中铁七局集团郑州工程有限公司; 中铁七局集团有限公司; 中国铁路设计集团有限公司; 河南省科学院物理研究所; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 殷爱国; 李二伟; 周亮; 李东原; 郑贺民; 康景亮; 王建业; 吴攀; 孙猛; 陈向阳; 刘同斌; 张震江; 邓朝辉; 张国岳; 任延克; 李自豪; 金圆圆; 刘庆军; 柴磊; | 第一发明人 | 殷爱国 |
| 权利人 | 中铁七局集团郑州工程有限公司,中铁七局集团有限公司,中国铁路设计集团有限公司,河南省科学院物理研究所 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 中铁七局集团郑州工程有限公司,中铁七局集团有限公司,中国铁路设计集团有限公司,河南省科学院物理研究所 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：河南省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：河南省郑州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：河南省郑州市陇海中路8号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：450000 |
| 主IPC国际分类 | B66C13/48 | 所有IPC国际分类 | B66C13/48 ; B66C13/46 ; B66C13/16 ; B66C13/04 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 郑州浩翔专利代理事务所 | 专利代理人 | 吕响声; |
| 摘要 | 本 发明 涉及建筑施工技术领域，尤其为一种 钢 筋网转运用自动钩挂系统，包括控制主机、检测模 块 以及转运模块，所述控制主机的内部安装有自动钩挂 软件 ，所述自动钩挂 软件包 括模型构建单元、 定位 钩挂单元以及路径规划单元，本发明可以有效解决现有的自动钩挂系统仍然现有工人人工测试钩挂吊具与 钢筋 网之间的距离并规划钩挂吊具的操作指令，智能化程度较低的问题。 | ||
| 权利要求 | 1.一种钢筋网转运用自动钩挂系统，包括控制主机(1)、检测模块(2)以及转运模块(3)，其特征在于：所述控制主机(1)的内部安装有自动钩挂软件(4)，所述自动钩挂软件(4)包括模型构建单元(5)、定位钩挂单元(6)以及路径规划单元(7)。 |
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| 说明书全文 | 一种钢筋网转运用自动钩挂系统技术领域背景技术[0002] 自动钩挂系统是钢筋网转运用的自动化设备，但现有的自动钩挂系统仍然存在不足之处，具体为：现有的自动钩挂系统仍然现有工人人工测试钩挂吊具与钢筋网之间的距离并规划钩挂吊具的操作指令，智能化程度较低。 [0003] 因此，需要一种钢筋网转运用自动钩挂系统来解决上述背景技术中提出的问题。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种钢筋网转运用自动钩挂系统，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： [0007] 作为本发明优选的方案，所述控制主机通过无线数据网络与检测模块相连接，所述控制主机通过光纤线缆与转运模块相连接。 [0009] 作为本发明优选的方案，所述模型构建单元的具体分析步骤为：检测模块对转运区域进行图像采集，并将采集的图像输入控制主机内，模型构建单元对图像数据进行预处理，去除图像内没有内容的像素点，得到转运区域特征图像，根据转运区域特征图像内的每个像素点的坐标信息，获取转运区域特征图像的空间六面体模型信息，根据转运区域特征图像的空间六面体模型信息，确定空间六面体的八个定位点信息，根据所述空间六面体的八个定位点信息删除空间六面体模型信息中的冗余信息，生成三维模型框架，根据像素颜色数据填充三维模型框架，构建转运区域的三维模型，并以钢筋网存放区域中心作为原点，构建出三维立体坐标系，将三维立体坐标系和转运区域三维模型输入定位钩挂单元和路径规划单元中。 [0010] 作为本发明优选的方案，所述定位钩挂单元的具体分析步骤为：定位钩挂单元接收模型构建单元输入的三维立体坐标系和转运区域三维模型，检测模块获取转运模块的吊具钩挂的初始点云，并将初始点云数据输入控制主机中，定位钩挂单元根据接收到的初始点云数据，获取在该帧点云数据中的预定子区域内的点云数据的属性信息并基于点云数据的属性信息在三维立体坐标系确定吊具钩挂的目标位置信息，得到转运模块吊具钩挂的具体位置坐标，定位钩挂单元将得到的转运模块吊具钩挂的位置坐标输入路径规划单元内。 [0011] 作为本发明优选的方案，所述路径规划单元的具体分析步骤为：检测模块获取运输装置起点位置，并将位置数据输入控制主机内，路径规划单元根据输入的位置信息将运输装置位置坐标标记在三维立体坐标系中并将运输装置起点位置坐标当作转运模块吊具钩挂目的坐标，路径规划单元根据转运模块吊具钩挂目的坐标和转运模块吊具钩挂当前位置坐标进行处理，得到优化路径，路径规划单元根据优化路径上的每个点的与转运模块吊具钩挂当前位置坐标的距离生成转运模块运行指令集，并将运行指令集输入转运模块内，转运模块开始进行钢筋网钩挂转运。 [0012] 作为本发明优选的方案，所述优化路径的构建方法为：在三维立体坐标系中录入每个吊具钩挂目的坐标，并在三维立体坐标系中建立n个同心圆，使每个吊具钩挂目的坐标于最大圆内，得到n个圆环，路径规划单元采用PNP算法将分布在同一圆环内的目的地进行连线，得到n条封闭的路径并删除出现交叉的路段，路径规划单元判断位于每个圆环中相邻两个目的地之间的路径长度是否大于该路径两端目的地与相邻圆环中的最近目的地的连线长度，若是，则将该路径的端点与相邻圆环中的最近目的地相连接并取消该路径，否则保留该路径，得到若干条非闭合的路径，路径规划单元获取得到的每条非闭合的路径的端点与其他非闭合的路径的端点的距离，根据距离最小原则将每条非闭合的路径连接成一个闭合的路径。 [0013] 作为本发明优选的方案，所述路径规划单元采用PNP算法得到n条封闭的路径的具体方法为：先判断分布在同一圆环内的目的地数量是否大于4； [0014] 若同一圆环内的目的地数量大于4，则在该圆环内选取4个按照连线不交叉原则所构成最大面积四边形的目的地，并将该四边形作为初始路径，获取该圆环内距离初始路径的边最近的剩余目的地，将该目的地与该边的两个端点相连接，并删除该两个端点的原始边，得到更新后的路径，将更新后的路径作为初始路径，重复上述步骤，直至该圆环内的所有目的地在同一封闭路径上，并再次进而对应得到n个圆环的n条封闭路径； [0015] 若同一圆环内的目的地数量小于4，直接开始删除出现交叉的路段。 [0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0017] 1、本发明中，通过检测模块对转运区域进行图像采集，并将采集的图像输入控制主机内，模型构建单元对图像数据进行预处理，去除图像内没有内容的像素点，得到转运区域特征图像，根据转运区域特征图像内的每个像素点的坐标信息，获取转运区域特征图像的空间六面体模型信息，根据转运区域特征图像的空间六面体模型信息，确定空间六面体的八个定位点信息，根据所述空间六面体的八个定位点信息删除空间六面体模型信息中的冗余信息，生成三维模型框架，根据像素颜色数据填充三维模型框架，构建转运区域的三维模型，并以钢筋网存放区域中心作为原点，构建出三维立体坐标系，将三维立体坐标系和转运区域三维模型输入定位钩挂单元和路径规划单元中，定位钩挂单元接收模型构建单元输入的三维立体坐标系和转运区域三维模型，检测模块获取转运模块的吊具钩挂的初始点云，并将初始点云数据输入控制主机中，定位钩挂单元根据接收到的初始点云数据，获取在该帧点云数据中的预定子区域内的点云数据的属性信息并基于点云数据的属性信息在三维立体坐标系确定吊具钩挂的目标位置信息，得到转运模块吊具钩挂的具体位置坐标，定位钩挂单元将得到的转运模块吊具钩挂的位置坐标输入路径规划单元内，检测模块获取运输装置起点位置，并将位置数据输入控制主机内，路径规划单元根据输入的位置信息将运输装置位置坐标标记在三维立体坐标系中并将运输装置起点位置坐标当作转运模块吊具钩挂目的坐标，路径规划单元根据转运模块吊具钩挂目的坐标和转运模块吊具钩挂当前位置坐标进行处理，得到优化路径，路径规划单元根据优化路径上的每个点的与转运模块吊具钩挂当前位置坐标的距离生成转运模块运行指令集，并将运行指令集输入转运模块内，转运模块开始进行钢筋网钩挂转运，利用检测模块的检测数据来对转运区域进行数字化建模，并根据建立的模型规划钩挂吊具的移动路径，不需要工人人工操作，智能化程度较高，同时利用算法来合理规划多个运输目标时的最优路径，能够有效通过转运效率。附图说明 [0019] 图2为本发明系统方框结构示意图。 [0020] 图中：1、控制主机；2、检测模块；3、转运模块；4、自动钩挂软件；5、模型构建单元；6、定位钩挂单元；7、路径规划单元。 具体实施方式[0021] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0022] 实施例，请参阅图1‑2，本发明提供一种技术方案： [0023] 一种钢筋网转运用自动钩挂系统，包括控制主机1、检测模块2以及转运模块3，控制主机1的内部安装有自动钩挂软件4，自动钩挂软件4包括模型构建单元5、定位钩挂单元6以及路径规划单元7。 [0024] 进一步的，控制主机1通过无线数据网络与检测模块2相连接，控制主机1通过光纤线缆与转运模块3相连接。 [0025] 进一步的，检测模块2包括各种具有无线数据传输功能的图像采集器和激光雷达，转运模块3包括各种自动起吊机。 [0026] 进一步的，模型构建单元5的具体分析步骤为：检测模块2对转运区域进行图像采集，并将采集的图像输入控制主机1内，模型构建单元5对图像数据进行预处理，去除图像内没有内容的像素点，得到转运区域特征图像，根据转运区域特征图像内的每个像素点的坐标信息，获取转运区域特征图像的空间六面体模型信息，根据转运区域特征图像的空间六面体模型信息，确定空间六面体的八个定位点信息，根据空间六面体的八个定位点信息删除空间六面体模型信息中的冗余信息，生成三维模型框架，根据像素颜色数据填充三维模型框架，构建转运区域的三维模型，并以钢筋网存放区域中心作为原点，构建出三维立体坐标系，将三维立体坐标系和转运区域三维模型输入定位钩挂单元6和路径规划单元7中。 [0027] 进一步的，定位钩挂单元6的具体分析步骤为：定位钩挂单元6接收模型构建单元5输入的三维立体坐标系和转运区域三维模型，检测模块2获取转运模块3的吊具钩挂的初始点云，并将初始点云数据输入控制主机1中，定位钩挂单元6根据接收到的初始点云数据，获取在该帧点云数据中的预定子区域内的点云数据的属性信息并基于点云数据的属性信息在三维立体坐标系确定吊具钩挂的目标位置信息，得到转运模块3吊具钩挂的具体位置坐标，定位钩挂单元6将得到的转运模块3吊具钩挂的位置坐标输入路径规划单元7内。 [0028] 进一步的，路径规划单元7的具体分析步骤为：检测模块2获取运输装置起点位置，并将位置数据输入控制主机1内，路径规划单元7根据输入的位置信息将运输装置位置坐标标记在三维立体坐标系中并将运输装置起点位置坐标当作转运模块3吊具钩挂目的坐标，路径规划单元7根据转运模块3吊具钩挂目的坐标和转运模块3吊具钩挂当前位置坐标进行处理，得到优化路径，路径规划单元7根据优化路径上的每个点的与转运模块3吊具钩挂当前位置坐标的距离生成转运模块3运行指令集，并将运行指令集输入转运模块3内，转运模块3开始进行钢筋网钩挂转运。 [0029] 进一步的，优化路径的构建方法为：在三维立体坐标系中录入每个吊具钩挂目的坐标，并在三维立体坐标系中建立n个同心圆，使每个吊具钩挂目的坐标于最大圆内，得到n个圆环，路径规划单元7采用PNP算法将分布在同一圆环内的目的地进行连线，得到n条封闭的路径并删除出现交叉的路段，路径规划单元7判断位于每个圆环中相邻两个目的地之间的路径长度是否大于该路径两端目的地与相邻圆环中的最近目的地的连线长度，若是，则将该路径的端点与相邻圆环中的最近目的地相连接并取消该路径，否则保留该路径，得到若干条非闭合的路径，路径规划单元7获取得到的每条非闭合的路径的端点与其他非闭合的路径的端点的距离，根据距离最小原则将每条非闭合的路径连接成一个闭合的路径。 [0030] 进一步的，路径规划单元7采用PNP算法得到n条封闭的路径的具体方法为：先判断分布在同一圆环内的目的地数量是否大于4； [0031] 若同一圆环内的目的地数量大于4，则在该圆环内选取4个按照连线不交叉原则所构成最大面积四边形的目的地，并将该四边形作为初始路径，获取该圆环内距离初始路径的边最近的剩余目的地，将该目的地与该边的两个端点相连接，并删除该两个端点的原始边，得到更新后的路径，将更新后的路径作为初始路径，重复上述步骤，直至该圆环内的所有目的地在同一封闭路径上，并再次进而对应得到n个圆环的n条封闭路径； [0032] 若同一圆环内的目的地数量小于4，直接开始删除出现交叉的路段。 [0033] 具体实施案例 [0034] 检测模块2对转运区域进行图像采集，并将采集的图像输入控制主机1内，模型构建单元5对图像数据进行预处理，去除图像内没有内容的像素点，得到转运区域特征图像，根据转运区域特征图像内的每个像素点的坐标信息，获取转运区域特征图像的空间六面体模型信息，根据转运区域特征图像的空间六面体模型信息，确定空间六面体的八个定位点信息，根据空间六面体的八个定位点信息删除空间六面体模型信息中的冗余信息，生成三维模型框架，根据像素颜色数据填充三维模型框架，构建转运区域的三维模型，并以钢筋网存放区域中心作为原点，构建出三维立体坐标系，将三维立体坐标系和转运区域三维模型输入定位钩挂单元6和路径规划单元7中； [0035] 定位钩挂单元6接收模型构建单元5输入的三维立体坐标系和转运区域三维模型，检测模块2获取转运模块3的吊具钩挂的初始点云，并将初始点云数据输入控制主机1中，定位钩挂单元6根据接收到的初始点云数据，获取在该帧点云数据中的预定子区域内的点云数据的属性信息并基于点云数据的属性信息在三维立体坐标系确定吊具钩挂的目标位置信息，得到转运模块3吊具钩挂的具体位置坐标，定位钩挂单元6将得到的转运模块3吊具钩挂的位置坐标输入路径规划单元7内； [0036] 检测模块2获取运输装置起点位置，并将位置数据输入控制主机1内，路径规划单元7根据输入的位置信息将运输装置位置坐标标记在三维立体坐标系中并将运输装置起点位置坐标当作转运模块3吊具钩挂目的坐标，在三维立体坐标系中录入每个吊具钩挂目的坐标，并在三维立体坐标系中建立n个同心圆，使每个吊具钩挂目的坐标于最大圆内，得到n个圆环； [0037] 路径规划单元7先判断分布在同一圆环内的目的地数量是否大于4，若同一圆环内的目的地数量大于4，则在该圆环内选取4个按照连线不交叉原则所构成最大面积四边形的目的地，并将该四边形作为初始路径，获取该圆环内距离初始路径的边最近的剩余目的地，将该目的地与该边的两个端点相连接，并删除该两个端点的原始边，得到更新后的路径，将更新后的路径作为初始路径，重复上述步骤，直至该圆环内的所有目的地在同一封闭路径上，并再次进而对应得到n个圆环的n条封闭路径并删除出现交叉的路段，若同一圆环内的目的地数量小于4，直接开始删除出现交叉的路段； [0038] 路径规划单元7判断位于每个圆环中相邻两个目的地之间的路径长度是否大于该路径两端目的地与相邻圆环中的最近目的地的连线长度，若是，则将该路径的端点与相邻圆环中的最近目的地相连接并取消该路径，否则保留该路径，得到若干条非闭合的路径，路径规划单元7获取得到的每条非闭合的路径的端点与其他非闭合的路径的端点的距离，根据距离最小原则将每条非闭合的路径连接成一个闭合的路径，得到优化路径，路径规划单元7根据优化路径上的每个点的与转运模块3吊具钩挂当前位置坐标的距离生成转运模块3运行指令集，并将运行指令集输入转运模块3内，转运模块3开始进行钢筋网钩挂转运。 |
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