Object detection in tower crane automation

Abstract

This study examines the possibility of utilizing laser scanner as the main sensor for an object detection system to be used in tower crane automation. During this study a prototype for object detection system was developed and tested with a real tower crane. This system consisted of a laser scanner, an orientation sensor and an RTK GNSS module to achieve necessary measurements from operation area of the crane. Also, a software was implemented to extract and filter required data to form a uniform point cloud. The final outcome of the software was a heightmap based on the point cloud. This may be utilized in applications like path planning for the tower crane automation. Also, monitoring of the hook by utilizing the point cloud was considered for applications like swing removal.

The prototype was tested and proved to provide a real time heightmap of the surroundings of the crane with a decent accuracy. Due to limitations regarding time and effort, the system was not tested together with the tower crane automation. Therefore, results were mainly visualization and analyzing of the data concerning heightmap and monitoring of the hook.Both of these provided promising results, but also left room for further development.

Tässä tutkinossa selvitetään laserskannerin sopivuutta esineiden tunnistukseen torninosturin automaatiossa. Tutkinnon aikana esteentunnistusjärjestelmän prototyyppi kehitettiin ja sitä testattiin oikean torninosturin kanssa. Järjestelmä koostui laserskannerista, asennontunnistimesta ja RTK GNSS moduulista, jotka olivat välttämättömiä oikeanlaisen datan muodostamisessa nosturin toiminta-alueelta. Tämän lisäksi kehitettiin ohjelmisto, jota käytettiin datan parsimiseen ja suodattamiseen. Näin saatiin muodostettua yhtenäinen pistepilvi torninosturin ympäristöstä. Ohjelman lopputuloksena syntyi reaaliaikainen korkeuskartta, jota voidaan hyödyntää useissa eri sovelluksissa, kuten reitinsuunnittelu torninosturin automaatiossa. Tämän lisäksi koukunseuranta toteutettiin pistepilven avulla, jota voidaan hyödyntää mm. heijan poistossa.

Prototyyppiä testattiin ja sen todennettiin luovan reaaliaikaisen korkeuskartan nosturinympäristöstä tyydyttävällä tarkkuudella. Prototyyppiä ei testattu torninostuin automaation kanssa ajanpuutteen vuoksi. Tämän vuoksi tulokset ovat pääsääntöisesti korkeuskartan ja koukun seurannan visualisointia, ja näiden tulosten analysointia. Näistä molemmat tarjosivat lupaavia tuloksia, mutta jatkokehitystä tulee vielä tehdä tämän tutkinnon jälkeenkin.