專利名稱：一種工程機械中遠光燈轉動的控制方法、裝置及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及重型機械技術領域，特別涉及一種工程機械中遠光燈轉動的控制方法、裝置及系統。
背景技術：
在高空作業車的工作斗上安裝有可控制拍攝方向的工業攝像頭，用于讓轉臺或地面上的操作人員清楚地了解目標工作點周圍的環境狀況。然而，在夜間作業時，需要打開安裝在工作斗上與工業攝像頭處于同一垂直面上的遠光燈，并且，該遠光燈必須能照射到與攝像頭拍攝方向一致的地方，這樣，操作人員才能看到目標工作點處清晰的圖像。目前，可通過工作斗上的操作人員手動操作的方式調整遠光燈照射方向，使其保持與攝像方向的一致性。或者，在工作斗及高空作業車的臂架的各個方向上安裝遠光燈，這樣，改變攝像方向時，無需調整遠光燈的照射方向。 對于其他的工程機械也存在上述問題，例如安裝在混凝土泵送車的進料口的遠光燈照射方向也需與安裝在混凝土泵送車的進料口的工業攝像頭的攝像方向一致，也可通過操作人員手動操作的方式調整遠光燈照射方向，或通過安裝多個遠光燈避免照射方向與攝像方向的不一致。可見，保持遠光燈照射方向與工業攝像頭攝像方向的一致性的過程需通過人員操作，過程比較繁瑣，也浪費人力資源；或者，需安裝多個遠光燈，耗費了較多的電力資源。

發明內容
本發明提供一種工程機械中遠光燈轉動的控制方法、裝置及系統，用以提高工程機械的自動化控制的程度，減少資源的耗費。本發明提供一種工程機械中遠光燈轉動的控制方法，包括獲取圖像采集裝置采集到所述工程機械的作業點的圖像樣本；對所述圖像樣本進行圖像處理，分別確定所述圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度，其中，所述第一側區域與所述第二側區域是所述圖像樣本中對稱分布在中軸線兩側且面積相等的兩個區域；當所述第一明暗度與所述第二明暗度之間的差值不在設定范圍內時，確定控制參數下發給操作裝置，使得所述操作裝置根據所述控制參數控制遠光燈轉動。本發明提供一種工程機械中遠光燈轉動的控制裝置，包括獲取設備，用于獲取圖像采集裝置采集到所述工程機械的作業點的圖像樣本；處理設備，用于對所述圖像樣本進行圖像處理，分別確定所述圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度，其中，所述第一側區域與所述第二側區域是所述圖像樣本中對稱分布在中軸線兩側且面積相等的兩個區域；控制設備，用于當所述第一明暗度與所述第二明暗度之間的差值不在設定范圍內時，確定控制參數下發給操作裝置，使得所述操作裝置根據所述控制參數控制遠光燈轉動。
本發明提供一種工程機械中遠光燈轉動的控制系統，包括圖像采集裝置，用于采集所述工程機械的作業點的圖像樣本；控制裝置，與所述圖像采集裝置，以及操作裝置連接，用于獲取所述圖像采集裝置采集到圖像樣本，對所述圖像樣本進行圖像處理，分別確定所述圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度，其中，所述第一側區域與所述第二側區域是所述圖像樣本中對稱分布在中軸線兩側且面積相等的兩個區域，并當所述第一明暗度與所述第二明暗度之間的差值不在設定范圍內時，確定控制參數下發給操作裝置；操作裝置，用于根據所述控制參數控制遠光燈轉動。本發明提供一種工程機械，包括上述的遠光燈轉動的控制系統。、
本發明中，根據圖像采集裝置采集到的工程機械的作業點的圖像樣本中對稱兩個區域的明暗度來確定遠光燈的照射方向與圖像采集裝置的采集方向是否一致，若不一致，則控制遠光燈轉動，從而實現了遠光燈照射方向可智能地、自動地跟隨圖像采集裝置的采集方向而轉動，提高了工程機械的自動化控制的程度，減少資源的耗費。


圖I為本發明實施例中工程機械中遠光燈轉動的控制流程圖；圖2為本發明具體實施例中高空作業車的結構示意圖；圖3為本發明具體實施例中工程機械中遠光燈轉動的控制流程圖；圖4為本發明實施例中工程機械中遠光燈轉動的控制裝置的結構圖；圖5為本發明實施例中工程機械中工程機械中遠光燈轉動的控制系統的架構圖；圖6為本發明具體實施例中高空作業車中遠光燈轉動的控制系統的架構圖。
具體實施例方式本發明實施例中，根據圖像采集裝置采集到的工程機械的作業點的圖像樣本中對稱兩個區域的明暗度來確定遠光燈的照射方向與圖像采集裝置的采集方向是否一致，若不一致，則控制遠光燈轉動，使得遠光燈的照射方向與圖像采集裝置的采集方向保持一致，這樣，即使在夜晚，依然可采集到清晰圖像，方便工程機械的夜間作業。工程機械中遠光燈轉動的控制是一個自動化過程，參見圖1，具體包括步驟101 :獲取圖像采集裝置采集到工程機械的作業點的圖像樣本。工程機械中的圖像采集裝置一般用來采集工程機械的作業點的圖像，例如高空作業車的工作斗上的工業攝像頭可采集作業點的圖像，該工業攝像頭的采集頻率為24幀/秒。這里，可將圖像采集裝置采集到的任意一幀圖像截取為圖像樣本，或者，可以每間隔設定幀例如N幀截取一幀圖像作為圖像樣本。步驟102 :對獲取的圖像樣本進行圖像處理，分別確定圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度。這里，圖像樣本可包括兩個區域，分別為第一側區域和第二側區域，則兩個區域是關于中軸線對稱且面積相等的兩個區域，即為對稱分布在中軸線兩側且面積相等的兩個區域。一般，圖像采集裝置與遠光燈安裝在同一個垂直面上，該圖像采集裝置可根據輸入的控制指令進行轉動，本發明實施例中，中軸線的方向可與圖像采集裝置的轉動方向垂直，例如圖像采集裝置水平左右轉動，則中軸線的方向為垂直方向，第一側區域和第二側區域分別為左側區域和右側區域；若圖像采集裝垂直置上下轉動，則中軸線的方向為水平方向，第一側區域和第二側區域分別為上側區域和下側區域。對采集到的圖像樣本進行圖像處理，通過灰度或色度的變化在數字圖像中的準確體現，獲得第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度，具體包括對圖像樣本進行灰度化處理；將第一側區域中的像素點灰度值的均值，確定為圖像樣本中第一側區域的第一明暗度，以及將第二側區域中的像素點灰度值的均值，確定為圖像樣本中第二側區域的第二明暗度。
步驟103 :判斷第一明暗度與第二明暗度之間的差值是否在設定范圍內，若不在，執行步驟104，若在，則流程結束。這里，設定范圍可為一個較小的范圍，例如(_1，+1)，當第一明暗度與第二明暗度之間的差值在該設定范圍內時，可確定遠光燈的照射方向與圖像采集裝置的采集方向是一致的，不需要進行調整，因此，則流程結束。而當第一明暗度與第二明暗度之間的差值不在該設定范圍內時，可確定遠光燈的照射方向與圖像采集裝置的采集方向是不一致的，需要進行調整，執行步驟104。步驟104 :根據第一明暗度與第二明暗度之間的差值，確定控制參數下發給操作裝置，使得操作裝置根據控制參數控制遠光燈轉動，并返回步驟101。具體可通過比例-積分-微分PID控制、或比例-微分ro控制、或模糊控制，來確定下發給操作裝置的控制參數。例如當差值為正值時，可下發第一參數，該第一參數的大小與差值相對應，并且，第一參數的方向與第二側區域相對應。而當差值為負值時，可下發第二參數，該第二參數的大小與差值相對應，并且，第二參數的方向與第一側區域相對應。本發明實施例中，一般用電機驅動遠光燈的轉動，其控制參數一般為電流，設為Ix,改變電流的正負可改變電機的轉動方向，改變電流的大小可改變電機轉速。并且，Ix正比與第一明暗度與第二明暗度之間的差值，如下式所示Ix = K* 差值其中，K為比例系數(K> 0)，具體數值可在調試中確定。這樣，Ix為正時電機正轉，且帶動遠光燈向第二側區域轉動；相反，當Ix為負時，電機反轉，且帶動遠光燈向第一側區域轉動；且不管向哪個方向轉動，其轉動速度、轉動角度與左右明暗度之差成正比。給控制裝置下發完控制參數后，還需返回步驟101，這樣，進行下一個控制流程，直至遠光燈的照射方向與圖像采集裝置的采集方向一致。根據上述過程，可以實現工程機械中遠光燈的自動轉動，保持了遠光燈的照射方向與圖像采集裝置的采集方向的一致性。這樣，不僅提高了工程機械的自動化控制的程度，減少資源的耗費，而且可采集到夜間作業點的清晰圖像，方便工程機械的夜間作業。本發明實施例中，遠光燈是隨著圖像采集裝置而動的，一般圖像采集裝置沒動，則遠光燈也不需要轉動，而圖像采集裝置轉動了，則遠光燈也需要轉動，因此，在獲取圖像采集裝置采集到工程機械的作業點的圖像樣本之前，還可接收到啟動圖像采集裝置轉動的指令，并根據該指令控制圖像采集裝置進行轉動。下面結合說明書附圖進一步描述工程機械中變幅測量裝置的校準過程。
本實施例中，工程機械為高空作業車，如圖2所示，高空作業車的工作斗上安裝了工業攝像頭以及遠光燈。由于高空作業車的臂架可以上下伸縮，該高空作業車的作業面比較大。工作斗上的工業攝像頭與遠光燈處于同一垂直面上，該工業攝像頭一般水平左右轉動，因此，這里，第一側區域和第二側區域分別為左側區域和右側區域。而遠光燈可由電機進行驅動，即本實施例中操作裝置為電機。高空作業車中遠光燈轉動的控制過程，如圖3所示，包括步驟301 :接收到啟動工業攝像頭轉動的指令。本發明實施例中，可從輸入輸出裝置接收到啟動工業攝像頭轉動的指令。例如通過扳動旋鈕開關，啟動工業攝像頭轉動，即接收到啟動工業攝像頭轉動的指令。步驟302 :根據接收到的指令，控制工業攝像頭進行轉動。
可通過輸出電流的大小以及方向，對工業攝像頭轉動的角度和方向進行控制。步驟303 :獲取工業攝像頭采集到的作業點的圖像樣本。高空作業車的作業面比較大，作業面上與工業攝像頭位置對應的地方為作業點，工業攝像頭采集作業點的圖像后，可從中截取一幀圖像為圖像樣本。步驟304 :對圖像樣本進行圖像處理，獲取左側區域的左側明暗度Lp以及右側明暗度Lp將圖像樣本進行灰度化處理，將左側區域中像素點灰度值的均值，確定為左側明暗度Lp將右側區域中像素點灰度值的均值，確定為右側明暗度Lp步驟305 :判斷左側明暗度Lt與右側明暗度之間的差值E的絕對值是否大于設定值X，若是，執行步驟306，否則，流程結束。差值E=L左-L右，這樣，判斷|E|>X是否成立，若IE | >X，則表明遠光燈的照射方向與工業攝像頭的方向不一致，需要進行調整，執行步驟306。否則，表明遠光燈的照射方向與工業攝像頭的方向一致，不需要進行調整，流程結束。步驟306:根據差值E，確定控制參數下發給遠光燈的電機，使得電機根據控制參數帶動遠光燈轉動。返回步驟303。具體可通過比例-積分-微分PID控制、或比例-微分ro控制、或模糊控制，來確定與差值E對應的控制參數并下發給遠光燈的電機。例如差值E為正值時，下發第一參數給遠光燈的電機，使得電機驅動遠光燈朝右側區域轉動，其轉動的角度與差值E的大小相對應。差值E為負值時，下發第二參數給遠光燈的電機，使得電機驅動遠光燈朝左側區域轉動，其轉動的角度與差值E的大小相對應。當然，控制參數下發完了后，還需返回步驟303，直至遠光燈的照射方向與工業攝像頭的方向一致。這樣，實現了高空作業車中遠光燈的自動轉動，提高了高空作業車的自動化程度。并且，不需要在高空作業車中的工作斗以及臂架的各個方向上安裝遠光燈，就可實現遠光燈的照射方向與工業攝像頭的方向一致，減少了對資源的浪費。根據上述工程機械中遠光燈轉動的控制過程，可構建本發明實施例中的工程機械中遠光燈轉動的控制裝置，如圖4所示，包括獲取設備410、處理設備420、以及控制設備430。其中，獲取設備410，用于獲取圖像采集裝置采集到工程機械的作業點的圖像樣本。
處理設備420，用于對圖像樣本進行圖像處理，分別確定圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度，其中，第一側區域與第二側區域是圖像樣本中對稱分布在中軸線兩側且面積相等的兩個區域。控制設備430，用于當第一明暗度與第二明暗度之間的差值不在設定范圍內時，確定控制參數下發給操作裝置，使得操作裝置根據控制參數控制遠光燈轉動。其中，處理設備420，具體用于對圖像樣本進行灰度化處理，將第一側區域中的像素點灰度值的均值，確定為圖像樣本中第一側區域的第一明暗度，以及將第二側區域中的像素點灰度值的均值，確定為圖像樣本中第二側區域的第二明暗度。控制設備430，具體用于根據差值，采用比例-積分-微分PID控制、或比例-微分PD控制、或模糊控制，確定發送給控制遠光燈轉動的電機的電流參數的大小和方向。該控制裝置還包括
啟動轉動設備，用于接收到啟動圖像采集裝置轉動的指令，并根據指令控制圖像采集裝置進行轉動。通過上述工程機械中遠光燈轉動的控制過程，其構建的工程機械中遠光燈轉動的控制系統如圖5所示，包括圖像采集裝置100、控制裝置200和操作裝置300。其中，圖像采集裝置100，用于采集工程機械的作業點的圖像樣本。控制裝置200，與圖像采集裝置100，以及操作裝置300連接，用于獲取圖像采集裝置采集到圖像樣本，對圖像樣本進行圖像處理，分別確定圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度，其中，第一側區域與第二側區域是圖像樣本中對稱分布在中軸線兩側且面積相等的兩個區域，并當第一明暗度與第二明暗度之間的差值不在設定范圍內時，確定控制參數下發給操作裝置。操作裝置300，用于根據控制參數控制遠光燈轉動。操作裝置300可包括電機，則，控制裝置200，具體用于根據差值，采用比例-積分-微分PID控制、或比例-微分PD控制、或模糊控制，確定發送給控制遠光燈轉動的電機300的電流參數的大小和方向。當然，控制裝置200，具體用于對圖像樣本進行灰度化處理，將第一側區域中的像素點灰度值的均值，確定為圖像樣本中第一側區域的第一明暗度，以及將第二側區域中的像素點灰度值的均值，確定為圖像樣本中第二側區域的第二明暗度。以及該系統還包括輸入輸出裝置，用于向控制裝置200下發啟動圖像采集裝置轉動的指令。則控制裝置200，用于接收到啟動圖像采集裝置轉動的指令，并根據指令控制圖像采集裝置進行轉動。仍以高空作業車為例，其控制系統如圖6所示，該系統中圖像采集設備為工業攝像頭，控制裝置為控制器，操作裝置為電機，以及輸入輸出裝置為旋鈕開關。該系統中，控制器分別與工業攝像頭、電機，以及旋鈕開關連接，控制控制器控制遠光燈旋轉的過程可如上述具體實施例的描述，就不再累述了。本發明實施例中，獲取圖像采集裝置采集到工程機械的作業點的圖像樣本，對圖像樣本進行圖像處理，分別確定圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度，其中，第一側區域與第二側區域是圖像樣本中關于中軸線對稱且面積相等的兩個區域，當第一明暗度與第二明暗度之間的差值不在設定范圍內時，確定控制參數下發給操作裝置，使得操作裝置根據控制參數控制遠光燈轉動。這樣，可以實現工程機械中遠光燈的自動轉動，提高了工程機械的自動化控制的程度。并且，不需要安裝多個遠光燈，就可保持了遠光燈的照射方向與圖像采集裝置的采集方向的一致性，減少資源的耗費。同時，可采集到夜間作業點的清晰圖像，方便工程機械的夜間作業。另外，無需增加額外角度編碼器來測量圖像采集裝置電機及遠光燈電機的轉動角度，可進一步節約系統實施成本。本發明實施例中，控制算法可基于PID算法，實現遠光燈方向的伺服控制，控制精確度較高。 顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種工程機械中遠光燈轉動的控制方法，其特征在于，包括 獲取圖像采集裝置采集到所述工程機械的作業點的圖像樣本； 對所述圖像樣本進行圖像處理，分別確定所述圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度，其中，所述第一側區域與所述第二側區域是所述圖像樣本中對稱分布在中軸線兩側且面積相等的兩個區域； 當所述第一明暗度與所述第二明暗度之間的差值不在設定范圍內時，確定控制參數下發給操作裝置，使得所述操作裝置根據所述控制參數控制遠光燈轉動。
2.如權利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述分別確定所述圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度包括 對所述圖像樣本進行灰度化處理； 將所述第一側區域中的像素點灰度值的均值，確定為所述圖像樣本中第一側區域的第一明暗度，以及將所述第二側區域中的像素點灰度值的均值，確定為所述圖像樣本中第二側區域的第二明暗度。
3.如權利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述確定控制參數下發給操作裝置包括 根據所述差值，采用比例-積分-微分PiD控制、或比例-微分ro控制、或模糊控制，確定發送給控制所述遠光燈轉動的電機的電流參數的大小和方向。
4.如權利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述確定發送給控制所述遠光燈轉動的電機的電流參數的大小和方向包括 當所述差值為正值時，向所述電極發送電流參數的大小正比于所述差值，使得電機正轉帶動所述遠光燈向第二側區域轉動； 當所述差值為負值時，向所述電極發送電流參數的大小正比于所述差值，使得電機反轉帶動所述遠光燈向第一側區域轉動。
5.如權利要求1-4所述的任一方法，其特征在于，所述獲取圖像采集裝置采集到圖像樣本之前，還包括 接收到啟動圖像采集裝置轉動的指令，并根據所述指令控制所述圖像采集裝置進行轉動。
6.一種工程機械中遠光燈轉動的控制裝置，其特征在于，包括 獲取設備，用于獲取圖像采集裝置采集到所述工程機械的作業點的圖像樣本； 處理設備，用于對所述圖像樣本進行圖像處理，分別確定所述圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度，其中，所述第一側區域與所述第二側區域是所述圖像樣本中對稱分布在中軸線兩側且面積相等的兩個區域； 控制設備，用于當所述第一明暗度與所述第二明暗度之間的差值不在設定范圍內時，確定控制參數下發給操作裝置，使得所述操作裝置根據所述控制參數控制遠光燈轉動。
7.如權利要求6所述的控制裝置，其特征在于， 所述處理設備，具體用于對所述圖像樣本進行灰度化處理，將所述第一側區域中的像素點灰度值的均值，確定為所述圖像樣本中第一側區域的第一明暗度，以及將所述第二側區域中的像素點灰度值的均值，確定為所述圖像樣本中第二側區域的第二明暗度。
8.如權利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述控制設備，具體用于根據所述差值，采用比例-積分-微分PID控制、或比例-微分PD控制、或模糊控制，確定發送給控制所述遠光燈轉動的電機的電流參數的大小和方向。
9.如權利要求8所述的控制裝置，其特征在于， 所述控制設備，具體用于當所述差值為正值時，向所述電極發送電流參數的大小正比于所述差值，使得電機正轉帶動所述遠光燈向第二側區域轉動；當所述差值為負值時，向所述電極發送電流參數的大小正比于所述差值，使得電機反轉帶動所述遠光燈向第一側區域轉動。
10.如權利要求6-9所述的任一控制裝置，其特征在于，還包括 啟動轉動設備，用于接收到啟動圖像采集裝置轉動的指令，并根據所述指令控制所述圖像采集裝置進行轉動。
11.一種工程機械中遠光燈轉動的控制系統，其特征在于，包括 圖像采集裝置，用于采集所述工程機械的作業點的圖像樣本； 控制裝置，與所述圖像采集裝置，以及操作裝置連接，用于獲取所述圖像采集裝置采集到圖像樣本，對所述圖像樣本進行圖像處理，分別確定所述圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度，其中，所述第一側區域與所述第二側區域是所述圖像樣本中對稱分布在中軸線兩側且面積相等的兩個區域，并當所述第一明暗度與所述第二明暗度之間的差值不在設定范圍內時，確定控制參數下發給操作裝置； 操作裝置，用于根據所述控制參數控制遠光燈轉動。
12.如權利要求11所述的控制系統，其特征在于，所述操作裝置包括電機，則， 所述控制裝置，具體用于根據所述差值，采用比例-積分-微分PID控制、或比例-微分PD控制、或模糊控制，確定發送給控制所述遠光燈轉動的電機的電流參數的大小和方向。
13.如權利要求11或12所述的控制系統，其特征在于， 所述控制裝置如權利要求7、9或10所述的控制裝置。
14.一種工程機械,其特征在于,包括權利要求11-13任一權利要求所述的遠光燈轉動的控制系統。
全文摘要
本發明公開了一種工程機械中遠光燈轉動的控制方法、裝置及系統，用以提高工程機械的自動化控制的程度，減少資源的耗費。該方法包括獲取圖像采集裝置采集到所述工程機械的作業點的圖像樣本；對所述圖像樣本進行圖像處理，分別確定所述圖像樣本中第一側區域的第一明暗度和第二側區域的第二明暗度，其中，所述第一側區域與所述第二側區域是所述圖像樣本中對稱分布在中軸線兩側且面積相等的兩個區域；當所述第一明暗度與所述第二明暗度之間的差值不在設定范圍內時，確定控制參數下發給操作裝置，使得所述操作裝置根據所述控制參數控制遠光燈轉動。
文檔編號B60P3/18GK102673462SQ20121014389
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者熊憶, 羅建利, 馬鈺, 黎明和 申請人:中聯重科股份有限公司