1.本发明属于工程机械技术领域，涉及汽车起重机在电力施工过程中，一种利用激光雷达检测吊臂与高压线距离的方法，后续可根据吊臂与高压线距离的变化，设定合理的警告阈值，为吊车安全作业提供支撑。
背景技术：2.随着经济的发展，基础建设的需求不断增长，汽车起重机(简称吊车)在电力施工中的应用日益广泛。在实际工作过程中，经常遇到吊臂靠近高压线缆的情况，如果不能及时发现，会导致严重的事故发生。现有的防护措施大都是通过电场强度信息检测来判断吊臂是否处于危险距离，这种检测方法可靠性较差，并且需要根据不同电压等级对传感器进行相应的调整，有的需要在吊臂安装多个传感器，针对吊车吊臂需要频繁伸缩的工作特点适应性较差。
技术实现要素：3.本发明提供了一种利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，以解决现在技术中存在的可靠性差、对传感器性能要求高、需要频繁调整和安装较多传感器的问题。
4.本发明是通过以下措施来实现的。
5.一种利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，采用以下步骤：设置激光雷达；当吊臂工作时，利用激光雷达获得吊臂、各节臂头、吊钩定滑轮组的吊臂点云数据一，以及起吊线缆的点云数据二；当附近存在高压线缆时，激光雷达同时获得附近高压线缆的点云数据三；根据吊臂的点云数据一，确定吊臂最前端的吊臂中心点位，以及吊臂中心线位一；根据起吊线缆的点云数据二，确定起吊线缆中心线位二，根据高压线缆的点云数据三，确定高压线缆中心线位三；计算吊臂顶端中心点位与高压线缆中心线位三的最短距离，当最短距离超过安全阈值时，发出报警信号，并停止起吊；计算吊臂中心线位一与高压线缆中心线位三之间的最短距离，当最短距离超过安全阈值时，发出报警信号，并停止起吊；计算起吊线缆中心线位二与高压线缆中心线位三之间的最短距离，当最短距离超过安全阈值时，发出报警信号，并停止起吊。
6.上述本发明的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，更进一步的：所述的计算方法为聚类等算法。
7.上述本发明的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，更进一步的：所述的高压线缆中心线位三为高压线缆的点云图三所确定的中心线和其延长线。
8.上述本发明的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，更进一步的：
所述的高压线缆为一条以上时，分别计算与高压线缆中心线位三的距离，以最短距离为准。
9.上述本发明的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，更进一步的：所述的激光雷达为1个，位于吊臂下方侧面或其它能扫描到全部吊臂和附近高压线缆的位置。
10.上述本发明的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，优选的：利用激光雷达获取汽车起重机的吊臂和高压线缆各特征点实时的点云数据，传输到计算单元，由其分析计算出吊臂、吊钩和吊绳与高压线的危险距离，必要时发出报警信号。
11.上述本发明的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，优选的：所述的激光雷达为激光测距仪传感器。
12.本发明通过将激光雷达布置在吊车吊臂下方的外侧面或者吊车附近，对吊臂和高压线缆进行检测；通过利用激光雷达测距测量出吊臂前端定滑轮组中心点和每节吊臂臂头中心点的位移变化以及附近高压线缆的位置信息，依据所建立的检测模型计算吊臂、吊钩与附近各高压线缆的最短距离，后续可根据最短距离是否处于安全范围来实时判断吊臂的近电状态。该测量方法具有准确度高、适应性强、安装简单可靠、可实时检测吊臂与高压线缆的最短距离以及对对吊车正常工作无影响等特点。该检测方法适应于多种结构类型吊车的吊臂安全检测，还可应用于升降平台车等类似工程机械的近电作业保护，具有巨大的应用价值，为保障工程机械的施工安全提供了新的技术手段。
13.本发明的有益效果是：本发明通过将激光雷达传感器布置在吊臂下方的外侧面或者吊车附近，检测吊车顶端定滑轮组中心点以及吊臂臂头中心点位置来获取吊臂的位置，同时检测附近高压线缆的位置就可以实时得到吊臂与附近高压线缆距离的变化情况，通过设置合理的警告阈值，为吊车作业提供安全支撑。本发明利用1个最简单的激光雷达传感器，就可以实时工程机械施工时的近电状态，可以保证工程机械安全工作，并具有安装方便，成本低，准确度高等特点。
附图说明
14.附图1为本发明的吊臂结构示意图；附图2为本发明的点云图。
15.图中，1为激光雷达传感器，2为臂头，3为定滑轮组。
具体实施方式
16.下面结合附图1-2对本发明作进一步说明。
17.本发明的汽车吊车为五节伸缩吊臂，如图1所示，在吊车主吊臂下方的外侧面布置一个激光雷达传感器1。
18.通过利用激光雷达获得吊臂第一节、各节臂头2和前端定滑轮组3以及附近高压线缆和铁塔的点云数据（如图2），通过聚类等算法，可以得到各节臂头、定滑轮组中心点以及各高压线缆的相对位置。依据所建立的检测模型计算吊臂与高压线缆的最短距离，并判断是否处于安全阈值来实时反映吊臂工作的安全情况。
19.利用激光雷达对汽车起重机的吊臂与高压线缆距离进行实时检测。
20.通过实时的检测吊臂与高压线缆距离的变化，可设置安全阈值并做到提前预警，
避免发生安全事故。
21.具体的测量方法为：汽车起重机位于一高压线塔下施工，高压线塔共有三条高压线，高压线为220kv高压。
22.当吊臂工作时，利用激光雷达获得吊臂、各节臂头、吊钩定滑轮组的吊臂点云数据一，以及起吊线缆的点云数据二；当附近存在高压线缆时，激光雷达同时获得附近高压线缆的点云数据三；如图2所示根据吊臂的点云数据一，确定吊臂顶端的吊臂中心点位，以及吊臂中心线位一；根据起吊线缆的点云数据二，确定起吊线缆中心线位二，根据高压线缆的点云数据三，确定三条高压线缆中心线位三；所述的高压线缆中心线位三为高压线缆的点云图三所确定的中心线和其延长线。
23.计算吊臂顶端中心点位与任一高压线缆中心线位三的最短距离，当最短距离超过安全阈值（6米）时，发出报警信号，并停止起吊；计算吊臂中心线位一与任一高压线缆中心线位三之间的最短距离，当最短距离超过安全阈值（6米）时，发出报警信号，并停止起吊；计算起吊线缆中心线位二与任一高压线缆中心线位三之间的最短距离，当最短距离超过安全阈值（6米）时，发出报警信号，并停止起吊。
24.本测量方法具有安装简单可靠、准确度高、对吊车正常工作无影响、适应性强以及可实时检测吊臂近电状态等特点，并适用于其它工程机械近电作业安全检测，具有巨大的应用价值，为保障工程机械的施工安全提供了新的技术手段。
25.所选用的传感器是一款高性价比、安全可靠的激光测距仪传感器，可广泛应用于包括无人驾驶环境感知、机器人导航、动态路径规划、高精度测绘等众多领域。该款激光雷达测距仪采用独有的非重复扫描技术，提供更高密度的点云，精确探测视场中的每个细节。该激光雷达的高可靠性设计，有效确保无论是极寒天气还是酷热环境都能稳定运行。
26.对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，其特征在于采用以下步骤：设置激光雷达；当吊臂工作时，利用激光雷达获得吊臂、各节臂头、吊钩定滑轮组的吊臂点云数据一，以及起吊线缆的点云数据二；当附近存在高压线缆时，激光雷达同时获得附近高压线缆的点云数据三；根据吊臂的点云数据一，确定吊臂最前端的吊臂中心点位，以及吊臂中心线位一；根据起吊线缆的点云数据二，确定起吊线缆中心线位二，根据高压线缆的点云数据三，确定高压线缆中心线位三；计算吊臂顶端中心点位与高压线缆中心线位三的最短距离，当最短距离超过安全阈值时，发出报警信号，并停止起吊；计算吊臂中心线位一与高压线缆中心线位三之间的最短距离，当最短距离超过安全阈值时，发出报警信号，并停止起吊；计算起吊线缆中心线位二与高压线缆中心线位三之间的最短距离，当最短距离超过安全阈值时，发出报警信号，并停止起吊。2.根据权利要求1所述的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，其特征在于：所述的计算方法为聚类等算法。3.根据权利要求1所述的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，其特征在于：所述的高压线缆中心线位三为高压线缆的点云图三所确定的中心线和其延长线。4.根据权利要求1所述的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，其特征在于：所述的高压线缆为一条以上时，分别计算与高压线缆中心线位三的距离，以最短距离为准。5.根据权利要求1所述的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，其特征在于：所述的激光雷达为1个，位于吊臂下方侧面或其它能扫描到全部吊臂和附近高压线缆的位置。6.根据权利要求1所述的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，其特征在于：利用激光雷达获取汽车起重机的吊臂和高压线缆各特征点实时的点云数据，传输到计算单元，由其分析计算出吊臂、吊钩和吊绳与高压线的危险距离，必要时发出报警信号。7.根据权利要求1所述的利用激光雷达检测汽车起重机吊臂近电距离的方法，其特征在于：所述的激光雷达为激光测距仪传感器。
技术总结本发明属于工程机械技术领域，涉及汽车起重机在电力施工过程中，一种利用激光雷达检测吊臂与高压线距离的方法，设置激光雷达；当吊臂工作时，利用激光雷达获得吊臂、各节臂头、吊钩定滑轮组，起吊线缆，及高压线缆的点云数据；再确定中心线位，计算与高压线缆的最短距离，当最短距离超过安全阈值时，发出报警信号，并停止起吊。本发明利用1个最简单的激光雷达传感器，就可以实时确定施工时的近电状态，可以保证工程机械安全工作，并具有安装方便，成本低，准确度高等特点。准确度高等特点。准确度高等特点。
技术研发人员：郑明刚
受保护的技术使用者：郑明刚
技术研发日：2022.07.14
技术公布日：2022/11/1
