Система технического зрения на кране мостового типа
Кран мостового типа — это кран, оснащенный грузозахватным устройством, подвешенным к грузовой тележке, которая перемещается по подвижной стальной конструкции (мосту). По конструкции к кранам мостового типа относятся:
- опорные краны, мост которых непосредственно опирается на надземный рельсовый путь сверху;
- подвесные краны, подвешиваемые к нижним полкам рельсового пути;
- козловые краны с мостом, установленным на наземный рельсовый путь посредством двух опор.
Зачастую обзор грузозахватного устройства и груза из кабины оператора крана ограничен. Подобные ситуации происходят при проведении погрузочных или разгрузочных работ с транспортных средств (автотехники или железнодорожных вагонов), а также в помещениях, при работе с грузом, расположенным за препятствием, ограничивающим обзор. Традиционный метод работы оператора крана основан только на двухсторонней связи по рации с наземным персоналом. Этот метод малоэффективен и потенциально может привести к опасным ситуациям, вызванным недопониманием сторон. Для решения данной проблемы предлагается на кран мостового типа установить три камеры видеонаблюдения. Одна камера устанавливается на грузовой тележке крана, еще две камеры устанавливаются непосредственно на мосту крана. Система технического зрения выполняет функцию «второй пары глаз» для крановщика. Теперь он имеет четкое представление о грузе и окружающей обстановке, что повышает производительность и безопасность выполнения работ, обеспечивая комфорт и уверенность в своих действиях, позволяя видеть все, вплоть до оснастки. При необходимости контроля за работой оператора крана, система может быть дополнена четвертой камерой установленной в кабине оператора.
Рис. 1. Места установки видеокамер на кране мостового типа.
Техническая реализация рассмотренного решения возможна на базе видеокамер с разрешением UHD (3864x2180) или FullHD (1920х1080) оснащенных оптическими трансфокаторами кратностью 30х или 42x соответственно и размещенных в термокожухах с классом пылевлагозащиты IP66/IP67 обеспечивающих рабочий температурный диапазон от - 60 до + 50 °C. Камера грузовой тележки при необходимости может быть размещена на опорно-поворотном устройстве (ОПУ), что позволит оператору изменять направление оптической оси камеры. Опционально может быть предусмотрено взрывозащищённое исполнение термокожухов и ОПУ из нержавеющей стали с классом взрывозащиты 1Ех db IIC T6 X / Ех tb IIIC T80°C Db X / PB Ex d I Mb X. Вариант исполнения видеокамеры на ОПУ представлен на рис. 2.
Рис. 2. Вариант исполнения камеры на ОПУ.
Общая структура системы (рис. 3) включает следующее оборудование: три видеокамеры, Ethernet коммутатор, видеорегистратор пульт управления камерами и монитор оператора.
Рис. 3. Структурная схема системы на мостовом кране.
Изображение с видеокамер выводится в режиме реального времени на монитор, установленный в кабине оператора крана. Предусмотрена возможность вывода изображения с каждой камеры в отдельности, так и изображений со всех камер одновременно в режиме мультикартинки. Запись всех видеоданных ведется на жесткий диск видеорегистратора, что позволяет проводить анализ данных в случае возникновения внештатных ситуаций. При наличии дополнительного канала связи может быть реализована функция удаленного просмотра изображений с камер в режиме реального времени и также обеспечения возможности работы с архивом видеозаписей.
Система технического зрения на кране стрелового типа
Кран стрелового типа (стреловой кран) - это кран, у которого грузозахватное устройство подвешено к блокам на концевой части стрелы или к грузовой тележке, перемещающейся вдоль стрелы крана. Краны данного типа выпускаются в передвижном и стационарном исполнении.
Работа оператора стрелового крана – это достаточно сложная задача. В зависимости от модели крана, высота подъема груза составляет десятки метров и в большинстве случаев оператор находится на значительном удалении от грузозахватного устройства и груза. С учетом сложности выполнения процедуры по перемещению груза и реализации соответствующей задачи предлагается в составе системы технического зрения применять камеры с изменяемым зумом, что позволит обеспечить хороший обзор груза и окружающей обстановки.
При установке системы технического зрения на кране стрелового типа ее состав практически не отличается от системы видеонаблюдения крана мостового типа. Ниже рассмотрено применение системы на одной из разновидностей стрелового крана - безоголовочном башенном кране (рис. 4). В состав системы входят три видеокамеры камеры, установленные на стреле и контрстреле крана (камера 1 и камера 3), а также на башне крана под кабиной оператора (камера 2). Передача видеосигналов с камер и их питание осуществляется посредством проводной связи.
Камера контрстрелы предназначена для наблюдения за грузовой лебедкой и контроля правильности намотки троса. Камера стрелы обеспечивает наблюдение за правильностью строповки грузов и безопасностью его перемещения в зонах ограниченной видимости. Камера башни, установленная под кабиной оператора, позволяет вести наблюдение за общей обстановкой на рабочей площадке в направлении оси стрелы крана.
Рис. 4. Места установки камер на кране стрелового типа.
В качестве камер контрстрелы и башни крана используются купольные камеры обеспечивающие широкие углы обзора (рис. 5). На стреле крана устанавливается поворотная видеокамера обеспечивающая возможность изменения направления оптической оси камеры.
Рис. 5. Купольная камера антивандального исполнения.
При необходимости размещения видеокамеры непосредственно на грузозахватном устройстве крана, является целесообразны использование камер c беспроводной передачей видеопотока по технологии Wi-Fi.
Внедрение рассмотренных систем технического зрения при проведении грузоподъемных погрузочно-разгрузочных работ помимо повышения безопасности на рабочей площадке и увеличения производительности оборудования, а также позволит обеспечить дополнительный комфорт оператора за счет улучшенной эргономики рабочего места. Последнее, в свою очередь, снизит степень риска, связанного с человеческим фактором при возможном возникновении нештатных ситуаций в процессе выполнения погрузо-разгрузочных работ. Рассмотренные варианты систем технического зрения требует создания специализированных алгоритмов обработки видеоизображений, учитывающих конкретные условия работы грузоподъемных кранов и разработки программного обеспечения, реализующего данные алгоритмы.