辅助对接装置及工程装备的制作方法

1.本实用新型涉及工程装备技术领域，尤其涉及一种辅助对接装置及工程装备。


背景技术：

2.专业车辆或特种作业车辆在进入施工场所之后，往往需要与相应的工装设备进行对接等操作之后才能正式执行相应的动作。以车载式混凝土泵车(简称车载泵)为例，车载式混凝土泵车在正式泵送操作之前，需要先将车载式混凝土泵车尾部的锥管与工地上的输送管进行对接之后，才能正式开始泵送操作，以能够及时地将泵送的物料进行输送。
3.但目前，车载式混凝土泵车尾部的锥管与工地上的输送管在对接时需要反复调试，耗时较长，严重影响工程进度。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的是提供一种能够减少工程装备作业准备时间的辅助对接装置及工程装备。
5.为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种辅助对接装置，应用于工程装备，辅助对接装置包括：
6.图像采集设备，用于采集工程装备的对接件的第一图像；以及
7.处理器，用于：
8.获取预先存储的与对接件相关联的标定标识信息；
9.根据标定标识信息生成标定标识，其中标定标识以对接件上的参考位置作为标定基准；以及
10.将标定标识添加到第一图像中的对应位置，以生成用于显示的第二图像。
11.在本实用新型实施例中，还包括：
12.转向信号检测设备，用于检测工程装备的转向角度；
13.处理器还用于：
14.获取转向角度；
15.根据转向角度对标定标识的相对于参考位置的远端部分进行调整，
16.以指示工程装备的转向。
17.在本实用新型实施例中，标定标识包括经过参考位置的标定线，标定线包括参考位置近端的不可变转向标定线和参考位置远端的可变转向标定线，其中，可变转向标定线能够根据转向角度发生变化，以指示工程装备的转向。
18.在本实用新型实施例中，标定标识还包括对接件的端部的轮廓线。
19.在本实用新型实施例中，标定标识还包括对接件的投影和将与对接件对接的待对接件的投影。
20.在本实用新型实施例中，辅助对接装置还包括显示设备，显示设备用于显示第二图像。
21.在本实用新型实施例中，工程装备是车载式混凝土泵车，对接件是车载式混凝土泵车尾部的锥管，标定标识信息包括锥管与待对接的输送管之间的距离。
22.本实用新型第二方面提供一种工程装备，包括上述任意一项的辅助对接装置。
23.在本实用新型实施例中，工程装备为车载式混凝土泵车，对接件是位于车载式混凝土泵车尾部的锥管，参考位置位于锥管的管口处。
24.在本实用新型实施例中，图像采集设备包括多个摄像头，摄像头安装位置的水平高度高于锥管设置位置的水平高度。
25.通过上述技术方案，能够改进工程装备的对接过程，减少工程装备的作业准备时间。
26.本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
27.附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：
28.图1是现有技术中管口对接过程示意图；
29.图2是现有技术中调转车辆过程示意图；
30.图3是现有技术中另一调转车辆过程示意图；
31.图4是现有技术中后视镜可视区域示意图；
32.图5是现有技术中对接完成示意图；
33.图6是现有技术中可视区域存在观察盲区示意图；
34.图7是现有技术中管口实际形状示意图；
35.图8是现有技术中后视镜观察管口形状示意图；
36.图9是现有技术中管口对接过程管口间距示意图；
37.图10是本实用新型实施例辅助对接装置结构示意图；
38.图11是本实用新型实施例提供的一种辅助对接装置的部件结构示意图；
39.图12a和图12b是本实用新型实施例提供的一种标定标识示意图；
40.图13是本实用新型实施例提供的一种标识图像示意图；
41.图14a至图14e是本实用新型实施例提供的对管过程示意图；
42.图15是本实用新型实施例提供的对管过程操作示意图；
43.图16是本实用新型实施例提供的摄像头安装位置示意图；
44.图17是本实用新型实施例提供的辅助对接装置可视区域示意图。
具体实施方式
45.以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。
46.目前，一些工程装备正式开始工程作业之前的准备工作往往耗时较长。
47.以车载式混凝土泵车为例，车载式混凝土泵车在进入施工场地进行施工前，需要将料斗后方的锥管管口，与工地输送管管口进行对接。如图1所示，在进行对接时，车载式混凝土泵车处于一个随机位置，司机会通过车载后视镜101观察两个管口(与料斗103连接的锥管104和输送管105)之间的距离、高度以及平行度，进而调转车辆，在车身102与输送管105管口接近平行时，再缓慢接近输送管105管口，最后两个管口的径向距离小于管卡宽度，用管卡将两个管卡连接，如此实现管口的对接(即在对接点106处实现对接)。车辆在实现锥管管口201与输送管管口202之间的对管时会反复调试，调试过程可参见图2和图3。司机通过后视镜可观察到的可视区域可参见图4。用管卡完成两个管口的对接时可参见图5。
48.上述车载式混凝土泵车的对管过程需要反复调试，耗时较长。这是因为，参见图6，由于车载后视镜的可视区域有限，司机通过车载后视镜观察管口情况会存在观察盲区；另外，参见图7和图8，由于凸面镜的凸面角度作用，司机所观察的管口形状和距离，会与实际管口的形状和距离误差较大(实际管口形状如图7所示，司机通过凸面镜观察到的管口形状如图8所示)，因此，司机在调试时，往往不能一次成功，需要反复调转车辆，才能实现锥管和输送管的对接。此外，参见图9，由于管卡的安装条件是两个管口平面必须相互达到一定的平行状态(即管口之间在三个坐标轴上，误差小于一定值，一般要求两个管口在x、z轴方向的距离要求在20mm内，y轴
△
在10mm内)，才能实现管口的安装。由于管口对接要求达到的距离大小，与车载泵的运动尺寸相比，尺寸较小，精度要求较高，因此也增加了司机实现锥管与输送管对接的难度。综上，车载泵操作人员在依靠后视镜以及现场其他人员协助完成倒车对接时，操作难度较大，对接过程需要反复多次调整，对管时间较长，耽误工期较多，严重影响工程进度，增加多余的人工费用。
49.即由于存在以下几方面原因导致现有车载式混凝土泵车的对接过程难度较大：
50.第一：车载后视镜为凸面镜，所显示的影像有畸变，且后视镜与管口距离大，导致司机所观察的距离与实际距离相差大；
51.第二：后视镜可以观察的范围被车身挡住，不能全面显示车载泵锥管的情况。
52.基于此，本技术为减少专业车辆或特种作业车辆的作业准备时间，并提升产品的安全性和操作人员的便利性，提出了一种辅助对接装置及工程装备。此辅助对接装置应用在车载泵式混凝土车载式混凝土泵车设备上时，可以减少工作准备时间。
53.本实用新型实施例提供了一种辅助对接装置，应用于工程装备，如图10所示，该辅助对接装置包括：
54.图像采集设备10，用于采集工程装备的对接件的第一图像；以及
55.处理器20，用于：
56.获取预先存储的与对接件相关联的标定标识信息；
57.根据标定标识信息生成标定标识，其中标定标识以对接件上的参考位置为标定基准；以及
58.将标定标识添加到第一图像中的对应位置，以生成用于显示的第二图像。
59.具体地，图像采集设备10包括摄像头。实际应用时，摄像头可安装有工程装备如混凝土专用设备定制的防护结构。
60.参考位置可为锥管管口、锥管管身、输送管管口、输送管管身等。
61.这里，将参考位置设置为锥管管口、锥管管身、输送管管口、输送管管身等，相比于
常规倒车将地面作为参考位置，可以减少参考误差，提供更接近实际对管情况的标定标识，如此加快管口对接效率，减少管口对接时间。
62.标定标识可用于指示车辆转动，使得车辆转动完成后实现车辆尾部锥管与远端输送管的对接。
63.具体地，标定标识信息可根据车身高度，尾部锥管高度，尾部锥管长度等预先进行存储。存储的信息再基于车辆的转角信息等生成标定标识，标定标识用于指示车辆转向。
64.第一图像信息可包括锥管图像、对接管图像，锥管与对接管在三个坐标轴之间的距离。
65.标定标识在第一图像上进行显示时，为第二图像。第二图像可清晰的显示锥管与输送管之间的对接信息。
66.通过设置图像采集设备10，并利用图像采集设备10采集图像，与通过车辆后视镜观察管口大小和距离相比，图像采集设备10提供的图像信息更加准确，能够减少了由于图像误差而导致的时间延误，提高了管口对接效率，减少了管口对接时间。
67.在一实施例中，还包括：
68.转向信号检测设备，用于检测工程装备的转向角度；
69.处理器还用于：
70.获取转向角度；
71.根据转向角度对标定标识的相对于参考位置的远端部分进行调整，
72.以指示工程装备的转向。
73.实际对管过程中，还可以获取转向角度，根据车辆的转向角度对标定标识的相对于参考位置的远端部分进行调整，使得司机能够根据调整后的标定标识完成车辆转动，实现车载式混凝土泵车的管口对接。
74.具体地，转向角度可以根据车辆的转向信号获得。
75.此外，进一步地，在一实施例中，辅助对接装置还包括显示设备，显示设备用于显示第二图像。
76.实际应用时，显示设备包括显示屏、led屏等。
77.另外，需要说明的是，显示设备可以设置于车载式混凝土泵车上，也可以设置于车载式混凝土泵车以外其他位置。显示设备可以与处理器有线或无线连接，显示设备在接收到处理器生成的第二图像后，将接收到的第二图像进行显示。
78.具体地，如图11所示，实际应用时，辅助对接装置可以包括如下几个部分：图像采集设备1101，转向信号检测设备1102，处理器1103，显示设备1104。
79.其中，图像采集设备1101和转向信号检测设备1102均为信号输入模块，信号输入至处理器1103后，处理器1103对输入的信号进行处理与标定，将标定完成后的图像发送至显示设备1104进行显示。
80.具体地，图像采集设备1101为现有对管图像采集单元，具体可以为高清摄像头或超清摄像头，图像采集设备1101可包括工程装备如混凝土专用设备定制的防护结构；转向信号检测设备1102为转向信号输入单元，具体可以为编码器，或设备车辆自带的转向角度检测与信号发生装置，用于表示当前设备的转动情况；处理器1103为信号处理与计算单元，内置专用于图像处理的芯片，主要对辅助对管的图像信号进行采集与处理，实现标定信息
的记录、转角信息的读取、与标定内容进行比对与判断、自动调整标定线等；显示设备1104为显示单元，用于显示对管图像、转向情况以及辅助对管标定线等，显示设备1104具体可以为常规车载式显示器。当然，实际应用时，也可将图像数据上传至可在云平台进行显示的远程监控系统。
81.具体地，在一实施例中，标定标识包括经过参考位置的标定线，标定线包括参考位置近端的不可变转向标定线和参考位置远端的可变转向标定线，其中，可变转向标定线能够根据转向角度发生变化，以指示工程装备的转向。
82.具体地，参见图12a和图12b，图12a为仅有不可变转向标定线的标识界面，图12b为具有可变转向标定线和不可变转向标定线的标识界面。在标识界面中，可选定车载泵锥管管口作为标定基准，主要的标定内容可包括管口轮廓、管长、管口x、y两轴距离、转向轨迹等。实际标定时，可考察车载泵尾端各个结构，以及实际的运行轨迹进行确定。
83.具体地，标定线段由可变标定段和不可变标定段共同组成，如图13所示。图13中，1301为锥管投影标定区，由系统对车高、管口长等数据计算或者实测得出后显示在显示单元；1302为锥管管口轮廓标定线，主要实现管口平行效果的比对；1303为x轴向标定线，该标定线是由管口为基准引出的一条切线，反映的是输送管在较远处时，与车载泵锥管相对的横向y轴距离，该标定线采用多点拟合而成；1304为y轴向标定线，该标定线反映的是两个管口之间的径向距离；1305为通过输入的转向信号计算得出的可变标定线，用于告知操作人员当前转向角下将行驶的轨迹；1307为输送管投影区，该投影区是输送管在地面上的投影线，由地面人员在输送管投影区放置参考物；1306为不可变标定段。
84.需要说明的是，投影标定区1301与输送管投影区1307主要起辅助作用，可以为非必要标定内容，在开启状态下，可更好地应对复杂地形。
85.进一步地，在一实施例中，标定标识信息包括车辆尾部锥管与输送管之间的距离和。
86.标定标识信息根据车辆转角信息可生成标定标识。
87.进一步地，在一实施例中，标定标识还包括对接件的端部的轮廓线。
88.进一步地，在一实施例中，标定标识还包括对接件的投影和与对接件对接的待对接件的投影。
89.具体地，依据辅助对接装置的整个对管过程可如下：
90.如图14a至图14e所示，当工地输送管进入图像界面后，首先比对输送管管口与标定线a点位置，结合转向引导线，移动车载泵使管口位于a与b点的连接线上，此时两管口处于基本平行的状态；完成上述步骤后，可以保持车载式混凝土泵车方向基本不动往后倒车，或根据管口与标定线在y轴的距离进行动态微量调整，在该过程中，y轴标定线不作准确的距离反馈，仅为参考；之后后依据y轴标定线微调车载泵，使得两个管口接近，这时y轴的距离可作为管口距离的精确参考，在标定的过程中，y轴的距离刚好与管口凸台宽度一致。y轴距离保证后，首先使管口轮廓线与工地输送管重合，若在地面情况较为良好时，此时关口已经对接完成；若地面较为复杂时，则开启投影标定区，参考两管道的地面投影标定线并使其对齐当达到上述的轮廓线重合及地面投影线对齐后，对管完成。调整过程中，系统可对输送管轮廓线进行识别并自动对该部分显示区域进行放大，或由操作人员自行按键放大局部区域，提升显示效果。
91.进一步地，参见图15，整个对管过程具体步骤如下：
92.开始，判断辅助对管模式是否开启。在辅助对管模式是开启的情况下，进行对管图像信号采集，并获取辅助线标定、标定信息存储、标定线信息读取、转向信号输入，然后进行信号处理。之后根据转角信号与标定信息比较，根据转角信号自动调整标定线，最后进行对管图像显示。操作人员根据显示的对管图像调整车辆，调整之后，判断管口标定线与管口位置是否对齐。如果管口标定线与管口位置对齐，则判断锥管投影线与输送管投影线是否对齐。若管口标定线与管口位置没有对齐，则操作人员继续调整车辆。若锥管投影线与输送管投影线对齐，则作业准备工作完成，若锥管投影线与输送管投影线没有对齐，则判断管卡是否可安装，若管卡不可安装，则操作人员调整车辆，若管卡可安装，则作业准备工作完成。
93.具体地，“辅助对管模式”是指，在工程装备如车载泵进行作业准备工作，即车载泵尾部出料口所安装的锥管与工地输送管对接的过程中，该系统开启管口对接图像和车辆转向信号的采集，并读取存储的管口标定数据，将三种信号处理后，输出给图像显示模块。
[0094]“标定标识信息存储与读取”是指系统可以记录不同的标定标识信息，包括三轴的距离、弧度等信息，在使用系统时，可以进行选择。
[0095]“转向信号输入”是指将转向信号输入给信号处理单元，用于计算出转向引导线，作为当前车辆转向轨迹的引导，可用现有算法结合所搭载车载泵的车身尺寸计算得出。
[0096]“标定线与管口位置重合”是指显示单元所显示的标定线与需要对接输送管管口相重合时，车载泵管口与输送管管口刚好处于对接状态。
[0097]“锥管投影线与输送管投影线对齐”是指通过对车身高度计算得出的车载锥管在地面的投影线，该投影线在显示单元上显示，而输送管对地面的投影线，由地面人员在地面进行标识。该参考标准，是作为标定线参考的辅助参考，用于进一步提升对管效果。
[0098]
本实用新型提供的辅助对接装置，可以大幅减少工程装备(尤其是车载泵混凝土泵车)的作业准备时间，并同时提升其作业安全性和便利性。
[0099]
另外，本实用新型实施例还提供了一种工程装备，该工程装备包括上述辅助对接装置。
[0100]
在一实施例中，工程装备为车载式混凝土泵车，对接件是位于车载式混凝土泵车尾部的锥管，参考位置位于锥管的管口处。
[0101]
在一实施例中，图像采集设备包括多个摄像头，摄像头安装位置的水平高度高于锥管设置位置的水平高度。
[0102]
如图16所示，1601为摄像头安装位置，1602为管口位置，1603为锥管投影区。其中，1与2存在有一定高度差，该高度差保证了摄像头对远处输送管的图像采集，并确定管口对地的投影。
[0103]
将摄像头安装位置的水平高度设置高于锥管设置位置的水平高度，可以使得摄像头采集到的图像内容包含整个锥管以及锥管在地面上的投影，图像采集内容更加全面，提升了可观察性，避免了视觉盲区，使得所显示的画面与真实画面更加符合。
[0104]
具体地，可观察区域的侧视示意图可参见图17。
[0105]
本实用新型在车载泵这类特种与专业设备上使用时，可减少倒车时间，大幅提升了车载泵的经济性；同时，其中设置可变转向标定线 不可变转向标定线，提升了引导的灵活度；另外，车载锥管在显示单元上的投影标定区 地面输送管投影引导，进一步提升了对
管的准确度；最后，对管过程中的局部放大功能，加强了系统的便利性，间接提升对管的准确性。
[0106]
另外，需要说明的是，除可以采用锥管管口作为基准点外，还可以采用锥管管身或料斗上较为突出的结构，以该结构为基准点进行标定，也可以实现本技术的方案。
[0107]
系统输入单元、计算处理单元以及显示单元等各个单元之间的连接，除可采用常规硬件连接外，也可采用无线传输方式。
[0108]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0109]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。