CN103145044A - 起重机及其定点吊装控制方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种起重机及其定点吊装控制方法、设备和系统。其中，该方法包括：在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；根据记录的位置参数控制下一次吊装过程。本发明通过在定点吊装的自学习模式下，记录各个吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，能够使后续的吊装过程按照该位置参数自动进行，降低操作者的指挥强度，提高吊装设备的环境适应性和人性化，解决了定点吊装作业过程中，每次均依靠指挥人员控制起吊物运行轨迹存在操作困难的问题，进而提高了工作效率。

Description

起重机及其定点吊装控制方法、设备和系统

技术领域

本发明涉及工程机械领域，更具体地，涉及一种起重机及其定点吊装控制方法、设备和系统。

背景技术

目前起重机的电控系统应用越来越广泛，技术也越来越成熟可靠。在吊装过程中，通常由指挥人员站在不同方位，观察起吊物体与障碍物体的相对位置，进而控制起吊物的运行轨迹，避免其余障碍物发生碰撞。

上述起重机的吊装作业方式，在定点、定路线吊装过程中，每一次均需要指挥人员从不同位置观察起吊物体与周围环境，增加了指挥人员的工作负担。并且，在有的高空障碍物附近吊装时，指挥人员观察相对困难；或者环境比较恶劣，对指挥人员身体有害，不适合指挥人员长时间滞留等。

针对上述定点吊装作业过程中，每次均依靠指挥人员控制起吊物运行轨迹存在操作困难的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明目的在于提供一种起重机及其定点吊装控制方法、设备和系统，以简化定点吊装过程中指挥者的操作，提高工作效率。

根据本发明的一方面，提供了一种起重机的定点吊装控制方法，包括：在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；根据记录的位置参数控制下一次吊装过程。

优选地，在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：判断定点吊装的自学习功能是否开启；如果已开启，按照设定的时间间隔采集当前吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；判断当前采集的位置参数是否符合记录条件，如果不符合，继续采集下一次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至采集的位置参数符合记录条件时进行记录。

优选地，采集每次吊装作业过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：在每次吊装作业过程中，通过起重机上设置的位置检测传感器采集的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，其中，吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：吊臂的倾斜角度、卷扬转角位移和吊臂的回转角度。

优选地，判断当前采集的位置参数是否符合记录条件包括：将当前采集的位置参数显示给操作者；判断是否接收到操作者的记录指令，如果是，记录当前采集的位置参数；如果否，删除当前采集的位置参数。

优选地，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：按照设定的时间间隔采集每次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至采集的吊装过程达到指定次数为止；逐一计算并记录每个时间间隔对应的位置参数的平均值。

根据本发明的另一方面，提供了一种起重机的定点吊装控制设备，包括：参数记录模块，用于在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；吊装控制模块，用于根据参数记录模块记录的位置参数控制下一次吊装过程。

优选地，参数记录模块包括：第一判断单元，用于判断定点吊装的自学习功能是否开启；采集单元，用于如果第一判断单元的判断结果为开启，按照设定的时间间隔采集当前吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；第二判断单元，用于判断采集单元当前采集的位置参数是否符合记录条件；记录控制单元，用于如果第二判断单元的判断结果为不符合，继续触发采集单元采集下一次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至采集单元采集的位置参数符合记录条件时进行记录。

优选地，参数记录模块包括：重复采集单元，用于按照设定的时间间隔采集每次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至采集的吊装过程达到指定次数为止；均值计算与记录单元，用于逐一计算并记录重复采集单元采集的每个时间间隔对应的位置参数的平均值。

根据本发明的又一方面，提供了一种起重机的定点吊装控制系统，包括：位置参数检测装置，用于在起吊过程中检测吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；吊装控制器，用于在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔获取并记录位置参数检测装置检测的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；以及根据记录的位置参数控制下一次吊装过程。

优选地，上述位置参数检测装置包括：吊臂倾角传感器，用于检测吊臂的倾斜角度；卷扬转角传感器，用于检测卷扬转角位移；吊臂回转角传感器，用于检测吊臂的回转角度。

优选地，上述系统还包括：显示屏；上述吊装控制器还用于将当前采集的位置参数通过显示屏显示给操作者；以及判断是否接收到操作者的记录指令，如果是，记录当前采集的位置参数；如果否，删除当前采集的位置参数。

根据本发明的再一方面，提供了一种起重机，包括上述系统。

本发明通过在定点吊装的自学习模式下，记录各个吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，能够使后续的吊装过程按照该位置参数自动进行，降低操作者的指挥强度，提高吊装设备的环境适应性和人性化，解决了定点吊装作业过程中，每次均依靠指挥人员控制起吊物运行轨迹存在操作困难的问题，进而提高了工作效率。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的起重机的定点吊装控制方法流程图；

图2是根据本发明实施例的起重机的定点吊装控制方法的具体流程图；

图3是根据本发明实施例的坐标系及被吊物体的运动轨迹示意图；

图4是根据本发明实施例的起重机的吊装控制系统的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的起重机的定点吊装控制设备的结构框图；

图6是根据本发明实施例的起重机的定点吊装控制系统的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例中的定点吊装指在起重机的吊装作业过程中，吊装起点和终点固定，中间路线限制或不限制的过程。考虑到相关技术中的定点吊装过程通常每次均依赖指挥者指挥操作，操作繁琐且工作效率较低，本发明实施例提供了一种自学习机制，在本发明实施例中，该自学习机制指控制系统具有自动“学习”记忆功能，当操作设置为“学习”或“自学习”状态时，控制系统自动采集相关工作参数，并做出处理后存储在控制系统中，在需要时可重新调出记忆参数供控制系统应用，即机器具有通俗意义上的学习功能。基于此，本发明实施例提供了一种起重机及其定点吊装控制方法、设备和系统，下面通过实施例进行说明。

参见图1所示的起重机的定点吊装控制方法流程图，该方法可以应用在起重机的控制器上，该方法包括以下步骤：

步骤S102，在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；

步骤S104，根据记录的上述位置参数控制下一次吊装过程。

本实施例的方法通过在定点吊装的自学习模式下，记录各个吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，能够使后续的吊装过程按照该位置参数自动进行，降低操作者的指挥强度，提高吊装设备的环境适应性和人性化，解决了定点吊装作业过程中，每次均依靠指挥人员控制起吊物运行轨迹存在操作困难的问题，进而提高了工作效率。

上述方法在定点、定路线吊装中，只需要指挥人员指挥一次或有限数的几次，操作系统能根据学习记忆功能，记忆起点到终点的运动过程中起重机各个机构运动的参数，如吊臂角度，卷扬转角位移、回转角度，在重复的路线吊装中，自动根据学习的参数控制起重机运动，自动调节运动路线，保持与学习路线一致，起重机自动从起点到达终点，达到定点吊装目的，降低了指挥者的工作强度，提高了作业的安全性和可靠性。

上述在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：判断定点吊装的自学习功能是否开启；如果已开启，按照设定的时间间隔（例如10秒等）采集当前吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；判断当前采集的位置参数是否符合记录条件，如果不符合，继续采集下一次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至采集的位置参数符合记录条件时进行记录。当进行自动吊装过程时，操作者可以将定点吊装的自学习功能关闭。

本实施例中采集每次吊装作业过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：在每次吊装作业过程中，通过起重机上设置的位置检测传感器采集的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，其中，该吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：吊臂的倾斜角度、卷扬转角位移和吊臂的回转角度。其中，回转角度指起重机的上车平台与下车之间的相对角度，范围为0°至360°。

为了简化操作，本实施例中的判断当前采集的位置参数是否符合记录条件包括：将当前采集的位置参数显示给操作者；判断是否接收到操作者的记录指令，如果是，记录当前采集的位置参数；如果否，删除当前采集的位置参数。操作者在确定某次的吊装过程比较合适时，将通过按钮触发控制器将采集该过程的位置参数存储至指定存储区，用于后续吊装作业。

或者，在定点吊装的自学习过程中，可以反复多次采集吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，然后取其均值用于后续吊装作业。基于此，上述按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：按照设定的时间间隔采集每次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至采集的吊装过程达到指定次数为止；逐一计算并记录每个时间间隔对应的位置参数的平均值。

参见图2所示的起重机的定点吊装控制方法的具体流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S202，控制器确定定点吊装工作开始后，判断定点吊装学习功能是否启动，如果是，执行步骤S204，如果否，执行步骤S212；

步骤S204，在指挥者的指挥下起重机完成从起点到终点的吊装动作，控制器采集该过程中各执行机构的位置参数；

步骤S206，控制器判断上述吊装过程是否满足学习存储条件，如果是，执行步骤S208，如果否，返回步骤S204；具体地，如果接收到指挥者的存储指令，则认为满足学习存储条件，否则，认为不满足学习存储条件；

步骤S208，控制器存储上述执行机构的位置参数，例如：吊臂的倾斜角度、卷扬转角位移和吊臂的回转角度等；

步骤S210，控制器判断是否继续学习操作，如果是，返回步骤S204；如果否，执行步骤S212；

步骤S212，控制器将上述存储的位置参数确定为定点方案，准备进行自动吊装作业；

步骤S214，控制器进行下一次吊装作业，判断是否应用上述定点方案，如果是，执行步骤S216；如果否，执行步骤S218；

步骤S216，控制器调用定点方案中的数据处理数据输出，即应用定点方案中的数据控制吊装作业；

步骤S218，控制器按照指挥者的操作控制数据输出。

为了便于说明，下面以图3所示的坐标系及被吊物体的运动轨迹示意图为例作进一步说明。

在起吊过程，假设起重机占位在左下脚位置坐标点为：An（100，100，0），采取图3坐标系，其中坐标原点在右上角，下面分别对被吊物体的运动轨迹和起重机的运动作定性分析：

被吊物体的运动轨迹：

A1（80，0，50）→A2（80，0，80），运动轨迹，垂直向上30米+水平X-方向20米；

A2（80，0，130）→A3（10，10，80），运动轨迹，水平X-方向10米+水平Y-方向10米；

A3（10，10，80）→A4（0，25，80），运动轨迹，水平X-方向10米+水平Y+方向15米；

A4（0，25，80）→A5（10，40，80），运动轨迹，水平Y+方向15米；

A5（10，40，80）→A6（20，50，80），运动轨迹，水平X+方向10米+水平Y-方向10米；

根据上述被吊物体的位置坐标，本实施例提供了表1所示的吊点运动分析表

表1

如图4所示的起重机的吊装控制系统的结构示意图，其中，该系统包括以下部件：

1）用于向操作者提供数据的人机界面；

2）用于检测执行机构位置参数的检测装置；

3）用于控制吊装作业的控制设备，例如控制电脑。该控制设备具有输入采集、数据筛选、数据存储、数据分析、数据计算、记忆参数、调用参数和输出控制等功能；

4）用于控制执行机构的驱动装置，该驱动装置接收控制设备的输出数据，进而控制执行机构的运行；

5）用于完成吊装作业的执行机构。

本实施例的操作者选好合适的计算采集模型后，打开定点吊装的自学习功能，所述控制系统将能够自动按照模型采集数据，自动调用采集的数据以及储存数据等操作，进而完成自动吊装作业，本实施例可以提供多种自学习模式，可以同人为启动或关闭该自学习模式；本实施例中还设计了可视化界面，供操作者了解作业情况；当然，为了提高控制的精度，还可以在上述驱动装置处安装反馈检测装置，用以将驱动装置的响应情况反馈给控制设备，使控制设备能够根据该反馈修正控制数据。

对应于上述方法，本实施例还提供了一种起重机的定点吊装控制设备，如图5所示的起重机的定点吊装控制设备的结构框图，该设备包括以下模块：

参数记录模块52，用于在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；

吊装控制模块54，用于根据参数记录模块52记录的位置参数控制下一次吊装过程。

本实施例的设备通过在定点吊装的自学习模式下，记录各个吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，能够使后续的吊装过程按照该位置参数自动进行，降低操作者的指挥强度，提高吊装设备的环境适应性和人性化，解决了定点吊装作业过程中，每次均依靠指挥人员控制起吊物运行轨迹存在操作困难的问题，进而提高了工作效率。

优选地，上述参数记录模块52包括：第一判断单元，用于判断定点吊装的自学习功能是否开启；采集单元，用于如果第一判断单元的判断结果为开启，按照设定的时间间隔采集当前吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；第二判断单元，用于判断采集单元当前采集的位置参数是否符合记录条件；记录控制单元，用于如果第二判断单元的判断结果为不符合，继续触发采集单元采集下一次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至采集单元采集的位置参数符合记录条件时进行记录。

或者，上述参数记录模块52也可以包括：重复采集单元，用于按照设定的时间间隔采集每次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至采集的吊装过程达到指定次数为止；均值计算与记录单元，用于逐一计算并记录上述重复采集单元采集的每个时间间隔对应的位置参数的平均值。

具体地，上述采集单元还用于在每次吊装作业过程中，通过起重机上设置的位置检测传感器采集的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，其中，该吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：吊臂的倾斜角度、卷扬转角位移和吊臂的回转角度。

上述设备还包括：显示模块，用于将当前采集的位置参数显示给操作者；相应地，上述第二判断单元用于判断是否接收到操作者的记录指令，如果是，记录当前采集的位置参数；如果否，删除当前采集的位置参数。这种方式可以优化记录的位置参数，使吊装作业更合理。

对应于上述方法和设备，本实施例还一种起重机的定点吊装控制系统，如图6所示的起重机的定点吊装控制系统的结构框图，该系统包括：位置参数检测装置62，用于在起吊过程中检测吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；吊装控制器64，用于在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔获取并记录位置参数检测装置62检测的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；以及根据记录的位置参数控制下一次吊装过程。具体地，吊装控制器64可以采用上述定点吊装控制设备的结构实现，这里不再赘述。

本实施例中的位置参数检测装置62可以包括：吊臂倾角传感器，用于检测吊臂的倾斜角度；卷扬转角传感器，用于检测卷扬转角位移；吊臂回转角传感器，用于检测吊臂的回转角度。

为了便于操作者获知作业情况，上述系统还包括：显示屏；相应地，上述吊装控制器64还用于将当前采集的位置参数通过显示屏显示给操作者；以及判断是否接收到操作者的记录指令，如果是，记录当前采集的位置参数；如果否，删除当前采集的位置参数。

对应于上述方法、设备和系统，本发明实施例还提供了一种起重机，该起重机包括所述系统。

上述方案在定点、定路线吊装中，操作者可以针对任意机构的动作，打开自学习功能，小心操作，实现对应学习习惯的机构整个完整动作，（包括从停止状态到启动，到最大速度；从最大速度到最小速度，停止状态），可以往复多次操作，系统会自动存储并取其均值。操作者存储自己认为效果满意的动作曲线，结束自学习过程。以后操作该机构时，如果打开记忆功能，无论操作者如何“凶猛”或“柔和”地操作，输出效果都是一样，因为都是调用的同一记忆曲线。操作者就不必每次都小心翼翼地操作了。

同时，本方案中只需要操作者指挥一次或有限次，操作系统能根据学习记忆功能，记忆起点到终点的运动过程中起重机各个机构运动的参数，如吊臂角度，卷扬转角位移、回转角度，在起重机启用记忆吊装功能后，自动根据学习的参数控制起重机运动，自动调节运动路线，保持与学习路线一致，起重机自动从起点到达终点，达到定点吊装目的，降低了指挥强度，提高了设备的安全性和可靠性。

从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例通过定点吊装的自学习机制，提高了产品人性化，降低了操作、维护检修人员的作业难度，扩展了设备的功能，提升了设备的作业效率。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种起重机的定点吊装控制方法，其特征在于，包括：

在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；

根据记录的所述位置参数控制下一次吊装过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：

判断定点吊装的自学习功能是否开启；

如果已开启，按照设定的时间间隔采集当前吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；

判断当前采集的所述位置参数是否符合记录条件，如果不符合，继续采集下一次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至采集的所述位置参数符合记录条件时进行记录。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采集每次吊装作业过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：

在每次吊装作业过程中，通过起重机上设置的位置检测传感器采集的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，其中，所述吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：吊臂的倾斜角度、卷扬转角位移和吊臂的回转角度。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，判断当前采集的所述位置参数是否符合记录条件包括：

将当前采集的位置参数显示给操作者；

判断是否接收到所述操作者的记录指令，如果是，记录当前采集的所述位置参数；如果否，删除当前采集的所述位置参数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数包括：

按照设定的时间间隔采集每次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至采集的吊装过程达到指定次数为止；

逐一计算并记录每个时间间隔对应的位置参数的平均值。

6.一种起重机的定点吊装控制设备，其特征在于，包括：

参数记录模块，用于在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔记录吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；

吊装控制模块，用于根据所述参数记录模块记录的所述位置参数控制下一次吊装过程。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述参数记录模块包括：

第一判断单元，用于判断定点吊装的自学习功能是否开启；

采集单元，用于如果所述第一判断单元的判断结果为开启，按照设定的时间间隔采集当前吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；

第二判断单元，用于判断所述采集单元当前采集的所述位置参数是否符合记录条件；

记录控制单元，用于如果所述第二判断单元的判断结果为不符合，继续触发所述采集单元采集下一次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至所述采集单元采集的所述位置参数符合记录条件时进行记录。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述参数记录模块包括：

重复采集单元，用于按照设定的时间间隔采集每次吊装过程中的吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数，直至采集的吊装过程达到指定次数为止；

均值计算与记录单元，用于逐一计算并记录所述重复采集单元采集的每个时间间隔对应的位置参数的平均值。

9.一种起重机的定点吊装控制系统，其特征在于，包括：

位置参数检测装置，用于在起吊过程中检测吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；

吊装控制器，用于在定点吊装的自学习模式下，按照设定的时间间隔获取并记录所述位置参数检测装置检测的所述吊臂和卷扬机构在吊装轨迹上的位置参数；以及根据记录的所述位置参数控制下一次吊装过程。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述位置参数检测装置包括：

吊臂倾角传感器，用于检测吊臂的倾斜角度；

卷扬转角传感器，用于检测卷扬转角位移；

吊臂回转角传感器，用于检测所述吊臂的回转角度。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：显示屏；

所述吊装控制器还用于将当前采集的位置参数通过所述显示屏显示给操作者；以及判断是否接收到所述操作者的记录指令，如果是，记录当前采集的所述位置参数；如果否，删除当前采集的所述位置参数。

12.一种起重机，其特征在于，包括权利要求9至11任一项所述的系统。

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