CN104098032A - 起重机工作区域边界限制的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机工作区域边界限制的控制系统及控制方法，该控制方法按以下步骤进行：首先，输入预先测量的起重机工作区域的安全边界数值至起重机控制器的相应控制模块；其次，根据上述输入的安全边界数值控制当前工作状态下起重机的起重臂处于安全工作区域内工作；本发明仅通过输入模块就可以将安全边界数值传递至控制模块，进而实现起重机处于安全范围内工作的控制，与现有技术相比，本发明中控制系统无需操作起重机即可实现安全边界数值的输入，避免了在设定安全工作区域边界过程中存在的安全风险，并且该方式有利于快速、简单地实现起重机工作区域作业，提高了起重机的作业效率。

Description

起重机工作区域边界限制的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及起重机控制技术领域，特别涉及起重机工作区域边界限制的控制系统及控制方法。

背景技术

随着技术的不断发展，起重机向吨位大型化、结构复杂化以及控制智能化方向发展，起升高度、作业幅度、起重量等越来越大，因此对吊装的安全性提出了更高的要求。

起重机广泛应用于各种作业领域，由于其作业场合的复杂性以及不可选择性，在起重机吊装过程中，会经常遇到像建筑物、高压线等障碍物，一般情况下，操作者注意力多集中于吊重物，而忽视吊臂的位置，且由于人眼视野死角的存在，以及天气等原因，很可能导致吊臂与障碍物相撞而引发安全事故。即使操作者既注意吊重物的位置又注意吊臂的位置，长时间的精力集中也会使操作者产生疲劳，增加发生安全事故的可能性，另外也严重影响了吊装的效率。因此对起重机安全工作区域边界限制是非常重要的。

目前现有的技术方案是采用自学习式的工作区域边界控制技术，其设定边界限制值的具体方法如下：现有技术是通过操纵起重机分别达到要求的工作区域边界，然后将这些值记录下来。该方法可以实现起重机工作区域边界的限制。该方法主要存在以下几个缺点：

1、该技术方法在操纵起重机设定安全工作区域边界过程中存在安全风险。如当起重机在高压输电线附近作业时，其任何部位与架空输电线的安全距离，应符合一定的要求，否则可能会造成触电伤亡事故，另外还可能引发二次事故，如：民用停电、医院停电危及病人、民航交通混乱、工厂停产等。按照现有技术设定的要求，必须操纵起重机达到安全工作区域边界时，才能记录数值，这种方法是有一定的风险，因为由于天气、视野以及动作惯性等原因，操作者不能把握好起重机吊臂与高压线等障碍物的安全距离(目前起重机没有主动探测障碍物距离的装置)进行精确定位，容易引发安全事故。

2、该技术方法通过操纵起重机达到安全工作区域边界时记录数值，效率低(复杂)、成本高(人力成本、燃油成本以及机器损耗等)以及记录数值可修正性差。

效率低(复杂)指的是安全工作区域边界值的设定，每次都需要操纵起重机进行相关动作才能确定；成本高指的是在起重机进行相关动作时，需要消耗燃油、人力等。

边界值可修正性差指的是当由于动作的惯性或微动性不好时，记录的数值可能不是最理想的边界值，此时需要重新设定边界值，就必须操纵起重机重新进行相关动作。

因此，如何提供一种起重机工作区域边界限制的控制方法，该控制方法对于安全工作区域设置简单易行、效率比较高、且能源消耗比较低，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种起重机工作区域边界限制的控制方法及控制系统，该控制方法对于安全工作区域设置简单易行、效率比较高、且能源消耗比较低。

为解决上述技术问题，本发明提供一种起重机工作区域边界限制的控制方法，该控制方法按以下步骤进行：

S10、输入预先测量的起重机工作区域的安全边界数值至起重机控制器的相应控制模块；

S20、根据上述输入的安全边界数值控制当前工作状态下起重机的起重臂处于安全工作区域内工作；

其中，所述安全边界数值为高度数值、幅度数值、回转数值中的至少一者。

优选地，所述步骤S10和步骤S20之间还进一步增加以下步骤：

S30、判断上述输入安全边界数值的有效性，如果判断结果为有效，则进入步骤S20；否则，发出提示指令；

其中，所述有效性的判断依据为所述起重机正常工作范围、用户选择工况允许范围。

优选地，在进行步骤S10之前，先进行以下判断：

S00、选择是否进行安全工作区域设定，如果进行安全工作区域设定，则进行步骤S10。

优选地，进行步骤S20的同时，还进行以下步骤：

S40、显示所述起重臂的当前工作状态参数；所述当前工作参数包括与输入的安全边界数值相应的数值。

优选地，进行步骤S20的同时，还进行如下步骤：对输入的所述安全边界数值进行实时修正。

优选地，步骤S20具体为：

S21、判断起重机当前工作状态是否处于预警区域，如果是，则进行步骤S22的同时，发出预警指令；否则，继续进行步骤S21；

S22、判断起重机当前工作状态是否达到所述安全边界数值，如果是，则锁定当前状态。

优选地，在步骤S21判断结果为是，进行步骤S22之前，先执行以下步骤：

S23、判断起重机当前工作状态是否接近所述安全边界数值，如果是，降低相应部件的动作速度，然后进行步骤S22；否则，继续执行步骤S23。

在上述控制方法的基础上，本发明还提供了一种起重机工作区域边界限制的控制系统，包括以下部件：

输入模块，用于操作人员将预先测量的起重机工作区域的安全边界数值输入至起重机控制器的相应控制模块；

控制模块，与所述输入模块的输出端口连接，并用于根据上述输入的安全边界数值控制当前工作状态下起重机的起重臂处于安全工作区域内工作；

其中，所述安全边界数值为高度数值、幅度数值、回转数值中的至少一者，所述控制模块包括高度限制逻辑单元、幅度逻辑单元、回转限制逻辑单元三者中的至少一者，分别用于处理所述高度数值、幅度数值、回转数值。

优选地，所述输入模块为人机交互界面，其人机界面上设置有与所述控制器进行相互通信的虚拟操作单元和显示单元；操作人员通过所述虚拟操作单元输入所述安全边界数值，且所述起重臂的当前工作参数通过所述显示单元显示于所述人机界面上。

优选地，所述人机交互界面还设置有数值修正单元，用于实时修正所述安全边界数值。

本发明所提供的起重机工作区域边界限制的控制系统中设置有专门的输入模块，操作人员可以将起重机臂头的最大高度值、最小高度值、起重臂的最大幅度值和最小幅度值以及吊臂左边最大回转角度和右边最大回转角度等安全边界数值中的一者或多者，输入到输入模块，并通过通讯方式传递给控制模块，然后控制模块根据输入的安全边界数值实时判断当前状态起重机是否处于安全工作区域，从而实现了对起重机工作区域的安全逻辑限制。

本发明中的仅通过输入模块就可以将安全边界数值传递至控制模块，进而实现起重机处于安全范围内工作的控制，与现有技术相比，本发明中控制系统无需操作起重机即可实现安全边界数值的输入，避免了在设定安全工作区域边界过程中存在的安全风险，并且该方式有利于快速、简单地实现起重机工作区域作业，提高了起重机的作业效率。

附图说明

图1为本发明一种具体实施例中起重机工作区域边界限制的控制系统的结构框图；

图2为本发明第一种实施例中起重机工作区域边界限制的控制方法的流程图；

图3为本发明第二种实施例中起重机工作区域边界限制的控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种起重机工作区域边界限制的控制方法及控制系统，该控制方法对于安全工作区域设置简单易行、效率比较高、且能源消耗比较低。

本文结合控制方法和控制系统进行介绍技术方案，为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施例中起重机工作区域边界限制的控制系统的结构框图。

本发明提供了一种起重机工作区域边界限制的控制系统，包括以下部件：输入模块，用于操作人员将预先测量的起重机工作区域的安全边界数值输入至起重机控制器的相应控制模块；控制模块，与输入模块的输出端口连接，并用于根据上述输入的安全边界数值控制当前工作状态下起重机的起重臂处于安全工作区域内工作。控制模块可以为车载控制器，也可以为其他控制器。

其中，安全边界数值为高度数值、幅度数值、回转数值中的至少一者，控制模块包括高度限制逻辑单元、幅度逻辑单元、回转限制逻辑单元三者中的至少一者，分别用于处理高度数值、幅度数值、回转数值。

具体地，高度数值包括通过吊臂伸或变幅起使吊臂臂头达到安全的最大高度数值，以及吊臂缩或变幅落使吊臂臂头达到安全的最小高度数值；幅度数值是指从转台的回转中心线至吊钩垂直中心线的水平距离，包括通过吊臂伸或变幅落使起重机幅度达到安全的最大幅度，以及通过吊臂缩或变幅起使起重机幅度道道安全的最小幅度；同理，回转数值包括通过向左和向右转动转台，使起重机吊臂分别达到左边最大回转角度和右边最大回转角度。

上述安全边界数值的获取可以通过人力测量，也可以通过仪器测量。

请参考图2，图2为本发明第一种实施例中起重机工作区域边界限制的控制方法的流程图。

具体地，上述控制系统的控制方法按以下步骤进行：

S10、输入预先测量的起重机工作区域的安全边界数值至起重机控制器的相应控制模块；

S20、根据上述输入的安全边界数值控制当前工作状态下起重机的起重臂处于安全工作区域内工作。

本发明所提供的起重机工作区域边界限制的控制系统中设置有专门的输入模块，操作人员可以将起重机臂头的最大高度值、最小高度值、起重臂的最大幅度值和最小幅度值以及吊臂左边最大回转角度和右边最大回转角度等安全边界数值中的一者或多者，输入到输入模块，并通过通讯方式传递给控制模块，然后控制模块根据输入的安全边界数值实时判断当前状态起重机是否处于安全工作区域，从而实现了对起重机工作区域的安全逻辑限制。

本发明中的仅通过输入模块就可以将安全边界数值传递至控制模块，进而实现起重机处于安全范围内工作的控制，与现有技术相比，本发明中控制系统无需操作起重机即可实现安全边界数值的输入，避免了在设定安全工作区域边界过程中存在的安全风险，并且该方式有利于快速、简单地实现起重机工作区域作业，提高了起重机的作业效率。

输入模块为人机交互界面，其人机界面上设置有与控制器进行相互通信的虚拟操作单元；操作人员通过虚拟操作单元输入安全边界数值，且起重臂的当前工作参数通过显示单元显示于人机界面上。这样，操作人员可以很直观了解目前起重机的工作状态。人机交互界面可以设置于操作室内，也可以设置于其他位置，实现遥控操作。

请参考图3，图3为本发明第二种实施例中起重机工作区域边界限制的控制方法的流程图。

进一步地，步骤S10和步骤S20之间还可以进一步增加以下步骤：

S30、判断上述输入安全边界数值的有效性，如果判断结果为有效，则进入步骤S20；否则，执行步骤S11；

S11、发出提示指令；

其中，有效性的判断依据为起重机正常工作范围、用户选择工况允许范围。例如判断数值是不是负数、判断设置的边界值是否在起重机正常工作范围内以及判断设置的安全边界数值是否在用户选择工况允许的范围内等。判断安全边界数值有效性后，再进行逻辑判断。

上述各实施例中，在进行步骤S10之前，先进行以下判断：

S00、选择是否进行安全工作区域设定，如果进行安全工作区域设定，则进行步骤S10。

上述各实施例中，在进行步骤S20的同时，还进行以下步骤：

S40、显示起重臂的当前工作状态参数；当前工作参数包括与输入的安全边界数值相应的数值。

在一种优选的实施方式中，上述各实施例中人机交互界面还可以设置有数值修正单元，用于实时修正安全边界数值。

在进行步骤S20的同时，还进行如下步骤：对输入的安全边界数值进行修正。

上述各实施例中，步骤S20具体为：

S21、判断起重机当前工作状态是否处于预警区域，如果是，则进行步骤S22的同时，发出预警指令；否则，继续进行步骤S21；

S22、判断起重机当前工作状态是否达到安全边界数值，如果是，则锁定当前状态。

在上述实施例的基础上，在步骤S21判断结果为是，进行步骤S22之前，先执行以下步骤：

S23、判断起重机当前工作状态是否接近安全边界数值，如果是，降低相应部件的动作速度，然后进行步骤S22；否则，继续执行步骤S23。

以上对本发明所提供的起重机工作区域边界限制的控制方法及控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种起重机工作区域边界限制的控制方法，其特征在于，该控制方法按以下步骤进行：

S10、输入预先测量的起重机工作区域的安全边界数值至起重机控制器的相应控制模块；

S20、根据上述输入的安全边界数值控制当前工作状态下起重机的起重臂处于安全工作区域内工作；

其中，所述安全边界数值为高度数值、幅度数值、回转数值中的至少一者。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S10和步骤S20之间还进一步增加以下步骤：

S30、判断上述输入安全边界数值的有效性，如果判断结果为有效，则进入步骤S20；否则，发出提示指令；

其中，所述有效性的判断依据为所述起重机正常工作范围、用户选择工况允许范围。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在进行步骤S10之前，先进行以下判断：

S00、选择是否进行安全工作区域设定，如果进行安全工作区域设定，则进行步骤S10。

4.如权利要求1至3任一项所述的控制方法，其特征在于，进行步骤S20的同时，还进行以下步骤：

S40、显示所述起重臂的当前工作状态参数；所述当前工作参数包括与输入的安全边界数值相应的数值。

5.如权利要求1至3任一项所述的控制方法，其特征在于，进行步骤S20的同时，还进行如下步骤：对输入的所述安全边界数值进行实时修正。

6.如权利要求1至3任一项所述的控制方法，其特征在于，步骤S20具体为：

S21、判断起重机当前工作状态是否处于预警区域，如果是，则进行步骤S22的同时，发出预警指令；否则，继续进行步骤S21；

S22、判断起重机当前工作状态是否达到所述安全边界数值，如果是，则锁定当前状态。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在步骤S21判断结果为是，进行步骤S22之前，先执行以下步骤：

S23、判断起重机当前工作状态是否接近所述安全边界数值，如果是，降低相应部件的动作速度，然后进行步骤S22；否则，继续执行步骤S23。

8.一种起重机工作区域边界限制的控制系统，其特征在于，包括以下部件：

输入模块，用于操作人员将预先测量的起重机工作区域的安全边界数值输入至起重机控制器的相应控制模块；

控制模块，与所述输入模块的输出端口连接，并用于根据上述输入的安全边界数值控制当前工作状态下起重机的起重臂处于安全工作区域内工作；

其中，所述安全边界数值为高度数值、幅度数值、回转数值中的至少一者，所述控制模块包括高度限制逻辑单元、幅度逻辑单元、回转限制逻辑单元三者中的至少一者，分别用于处理所述高度数值、幅度数值、回转数值。

9.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述输入模块为人机交互界面，其人机界面上设置有与所述控制器进行相互通信的虚拟操作单元和显示单元；操作人员通过所述虚拟操作单元输入所述安全边界数值，且所述起重臂的当前工作参数通过所述显示单元显示于所述人机界面上。

10.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述人机交互界面还设置有数值修正单元，用于实时修正所述安全边界数值。