CN105197799A - 一种基于uwb的起重机无线定位控制系统及方法 - Google Patents

一种基于uwb的起重机无线定位控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及起重机控制领域,涉及一种基于UWB的起重机无线定位控制系统及方法。该方法通过无线标签、无线传感器、位置计算基站以及起重机控制器的联合作用,解决了当前起重机定位控制时面临的精度较低、施工难、成本高以及长时间使用性能差的问题。

Description

一种基于UWB的起重机无线定位控制系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及起重机控制领域,采用超宽带无线技术(即UWB技术),检测行车的位置信息,实现起重机的无线定位控制。
背景技术
[0002] 在工业现场,起重机被广泛的应用于调度的生产作业当中,然而在起重机运输过程中,重物的摆动以及人工操作目标位置不准确,使得工作效率很低,安全性也无法保证。所以,起重机自动定位系统解决了上述问题,能够自动消除摆动,自动精确定位,无需人工操作来回运行寻找目标位置点。起重机自动定位系统离不开位置传感器,市面上位置传感器多种多样,不是每一种都适合起重机定位系统。
[0003]目前,起重机采用的位置传感器一般分为四种,一种为旋转编码器,使用旋转编码器进行定位时,旋转编码器需要安装在起重机上各执行机构的旋转部位,这样就可能出现打滑现象,从而导致累计误差,从而会引起测量偏差,导致定位精度降低。
[0004] 另外两种传感器分别为:激光传感器和条码传感器,这样形式虽然避免了打滑带来的测量误差,但是这样种传感器的适应性不强,在一些工况比较差的地方,这两种传感器会也会出现测量偏差,导致定位精度降低。
[0005] 最后一种是位置标尺,例如格雷母线,此传感器环境适应性强,但是位置精度较差,并且成本很高,此传感器需要重新铺设轨道,每一米都需要支架固定,施工困难,成本高,适应性较差。
发明内容
[0006] 为解决背景技术中关于起重机定位精度较低、施工难、成本高以及长时间使用性能差的问题,本发明提出一种定位精度高、适应性强、并且安装简单方便的基于UWB的起重机无线定位系统及方法。
[0007] 本发明解决技术问题的具体技术方案是:
[0008] 一种基于UWB的起重机无线定位控制系统,包括无线操作手柄、触摸屏以及起重机智能控制器;所述无线操作手柄与起重机智能控制器无线通讯;
[0009] 其改进之处是:还包括无线标签、无线传感器组以及位置计算基站;
[0010] 所述无线标签为二个,二个无线标签分别粘贴在起重机的主吊钩、副吊钩;
[0011] 所述无线传感器组有至少η个无线传感器,所述n ^ 2,且安装在起重机周边的任意不同位置用于分别获取主吊钩与无线传感器组的主吊钩距离值序列、副吊钩与无线传感器组的副吊钩距离值序列;
[0012] 所述位置计算基站接收无线传感器组传输的主吊钩距离值序列和副吊钩距离值序列并通过无线定位方法分别将主吊钩距离值序列、副吊钩距离值序列转换为主吊钩三维坐标值、副吊钩的三维坐标值;
[0013] 所述触摸屏与起重机智能控制器连接用于配置起重机智能控制器的参数以及;所述参数包括重物的重量、重物的当前位置点三维坐标值、目标位置点三维坐标值和以及起重机的行走路径;
[0014] 所述起重机智能控制器用于接收到位置计算基站传输的主吊钩三维坐标值以及副吊钩的三维坐标值,结合设置的参数控制起重机的主吊钩变频器、副吊钩变频器、大车变频器、小车变频器运行。
[0015] 依据上述定位控制系统,现对其定位方法进行说明:
[0016] I)系统初始准备;
[0017] A、在起重机的主吊钩、副吊钩上粘贴无线标签,同时安装无线传感器组;所述无线传感器组有至少二个无线传感器,两个无线传感器分别安装在起重机周边的任意不同位置;
[0018] B、系统上电,直接采用触摸屏对起重机智能控制器进行参数配置;所述参数包括重物的重量、重物的当前位置点坐标(Χ0,Υ0,Ζ0)和目标位置点坐标(Χ3,Υ3,Ζ3)、起重机的行走路径;
[0019] 2)通过UWB技术对主吊钩、gU吊钩进行定位;
[0020] 2.1)无线传感器组检测到粘贴在主吊钩和副吊钩上的无线标签;获取在起重机的主吊钩与无线传感器组中每一个传感器的主吊钩距离值序列(E1,E2,…,En)以及起重机的副吊钩与无线传感器组中每一个传感器的副吊钩距离值序列(F1,F2,…,Fn),并将主吊钩距离值序列和副吊钩距离值序列发送给位置计算基站;
[0021] 2.2)位置计算基站分别通过无线定位方法将主吊钩距离值序列(E1,E2,…,En)、副吊钩距离值序列(Fl,F2,…,Fn)转换为主吊钩的三维坐标值(XI,Yl,Zl)、副吊钩的三维坐标值(X2,Y2, Z2),并将主吊钩和副吊钩的三维坐标值发送至起重机智能控制器;
[0022] 3)系统控制起重机运行;
[0023] 3.1)起重机智能控制器通过步骤I)中设置的重物的重量以及起重机主吊钩和副吊钩的承载临界值判断采用主吊钩工作或者副吊钩工作;
[0024] 3.2)若选定主吊钩工作,起重机智能控制器根据主吊钩的三维坐标值(XI,Y1,Z1)、步骤I)中设置重物的当前位置点坐标(Χ0,Υ0,Ζ0)以及重物目标位置点的三维坐标值(Χ3,Υ3,Ζ3)控制起重机的主吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作;
[0025] 若选定副吊钩工作,起重机智能控制器根据副吊钩的三维坐标值(Χ2,Υ2, Ζ2)、步骤I)中设置重物的当前位置点坐标(Χ0,Υ0,Ζ0)以及重物目标位置点的三维坐标值(Χ3,Υ3,Ζ3)控制起重机的副吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作。
[0026] 在实际的工作中,经常会遇到各种障碍物,而无法直接设定起重机的行走路径,因此,本发明该提出了另外一种基于UWB的起重机无线定位控制系统,包括无线操作手柄、触摸屏以及起重机智能控制器;所述无线操作手柄与起重机智能控制器无线通讯;
[0027] 其改进之处是:还包括无线标签、无线传感器组以及位置计算基站;
[0028] 所述无线标签为三个,三个无线标签分别粘贴在起重机的主吊钩、副吊钩、无线操作手柄上;
[0029] 所述无线传感器组有至少η个无线传感器,所述n ^ 2,且安装在起重机周边的任意不同位置用于分别获取主吊钩与无线传感器组的主吊钩距离值序列、副吊钩与无线传感器组的副吊钩距离值序列以及重物的目标点距离值序列以及无线操作手柄的行走路径;所述无线操作手柄的行走路径为起重机的行走路径;
[0030] 所述位置计算基站接收无线传感器组传输的主吊钩距离值序列、副吊钩距离值序列以及以及重物的目标点距离值序列后通过无线定位方法分别将主吊钩距离值序列、副吊钩距离值序列以及无线操作手柄距离值序列转换为主吊钩三维坐标值、副吊钩的三维坐标值以及重物的目标点的三维坐标值;
[0031] 所述触摸屏与起重机智能控制器连接用于配置起重机智能控制器的参数以及;所述参数包括重物的重量、重物的当前位置点三维坐标值;
[0032] 所述起重机智能控制器用于接收到位置计算基站传输的主吊钩三维坐标值、副吊钩的三维坐标值、重物的目标点的三维坐标值以及起重机的行走路径后结合设置的参数控制起重机的主吊钩变频器、副吊钩变频器、大车变频器、小车变频器运行。
[0033] 依据上述定位控制系统,现对其定位方法进行说明:
[0034] I)系统初始准备;
[0035] A、在起重机的主吊钩、副吊钩以及无线操作手柄上粘贴无线标签,同时安装无线传感器组;所述无线传感器组有至少二个无线传感器,两个无线传感器分别安装在起重机周边的任意不同位置;
[0036] B、系统上电,直接采用触摸屏对起重机智能控制器进行参数配置;所述参数包括重物的重量、重物的当前位置点坐标(Χ0,Υ0,Ζ0);
[0037] 2)通过UWB技术获取重物的目标位置点以及起重机的行走路径;
[0038] 2.1)操作人员手持无线操作手柄移动到重物的目标位置点后按下无线操作手柄的位置确认按钮,无线传感器组获取到重物的目标位置点距离值序列(G1,G2,…,Gn)以及无线操作手柄的行走路径,并将重物的目标位置点距离值序列以及无线操作手柄的行走路径发送给位置计算基站;
[0039] 2.2)位置计算基站通过无线定位方法将重物的目标位置点距离值序列(G1,G2,…,Gn)转换为重物的目标位置点的三维坐标值(X3,Y3,Z3)、并将重物的目标位置点的三维坐标值(Χ3,Υ3,Ζ3)以及无线操作手柄的行走路径发送至起重机智能控制器;所述无线操作手柄的的行走路径为起重机的行走路径;
[0040] 3)通过UWB技术对主吊钩、gU吊钩进行定位;
[0041] 3.1)无线传感器组检测到粘贴在主吊钩和副吊钩上的无线标签;获取在起重机的主吊钩与无线传感器组中每一个传感器的主吊钩距离值序列(E1,E2,…,En)以及起重机的副吊钩与无线传感器组中每一个传感器的副吊钩距离值序列(F1,F2,…,Fn),并将主吊钩距离值序列和副吊钩距离值序列发送给位置计算基站;
[0042] 3.2)位置计算基站分别通过无线定位方法将主吊钩距离值序列(El,E2,…,En)、副吊钩距离值序列(Fl, F2,…,Fn)转换为主吊钩的三维坐标值(XI,Y1,Zl)、副吊钩的三维坐标值(X2,Y2, Z2),并将主吊钩的三维坐标值(XI,Yl, Zl)、副吊钩的三维坐标值(X2, Y2, Z2)发送至起重机智能控制器;
[0043] 4)系统控制起重机运行;
[0044] 4.1)起重机智能控制器通过步骤I)中设置的重物的重量以及起重机主吊钩和副吊钩的承载临界值判断采用主吊钩工作或者副吊钩工作;
[0045] 4.2)若选定主吊钩工作,起重机智能控制器步骤1)中设置重物的当前位置点坐标(X0,Y0, Z0),步骤2.2)获取的重物的目标位置点三维坐标值(X3,Y3, Z3)以及主吊钩的三维坐标值(XI,Y1,Z1)控制起重机的主吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作;
[0046] 若选定副吊钩工作,起重机智能控制器步骤1)中设置重物的当前位置点坐标(X0, Y0, Z0),步骤2.2)获取的重物的目标位置点三维坐标值(X3,Y3, Z3)以及副吊钩的三维坐标值(X2,Y2, Z2)控制起重机的副吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作。
[0047] 上述触摸屏包括通过线缆与起重机智能控制连接的本地触摸屏以及通过无线网络与起重机智能控制连接的远程触摸屏。
[0048] 上述参数还包括起重机的大车、小车、主吊钩和副吊钩的速度。本发明的优点在于:
[0049] 1、本发明将UWB无线定位技术运用于起重机作业时的定位和控制系统,使系统安装简单、灵活,并且定位精度高,不会受到外界环境干扰。
[0050] 2、本发明在无线操作手柄上粘贴无线标签,实现了任意目标位置点的设定,适用性强,同时可实现起重机起吊过程任意路线的设定,避免了操作过程中不安全事故的发生。[0051 ] 3、本发明的系统中利用了无线网络,安装了远程触摸屏,实现了系统的远程控制。
附图说明
[0052]图1为本发明系统的结构简图。
[0053] 1-无线操作手柄、2-触摸屏3-起重机智能控制器、4-无线标签、5-无线传感器组、6-位置计算基站、7-主吊钩变频器、8-副吊钩变频器、9-大车变频器、10-小车变频器。
具体实施方式
[0054] UWB技术是一种基于超宽带无线技术,此技术使起重机的定位和控制变得简单、灵活,也有效地简化了系统的设计。采用此方案对起重机的大车、小车、主吊钩和副吊钩的位置进行实时测量,实现起重机的精确定位,快速平稳运行,并提高生产的安全性。基于UWB的起重机无线定位系统总体控制方案如图1所示:
[0055] 该系统包括无线操作手柄1、触摸屏2、起重机智能控制器3、无线标签4、无线传感器组5、位置计算基站6 ;无线操作手柄1与起重机智能控制器3无线通讯;
[0056] 该系统的各个部件的功能如下:
[0057] 无线标签4为三个,三个无线标签分别粘贴在起重机的主吊钩、副吊钩、无线操作手柄上;无线传感器组有至少n个无线传感器,(n多2,n的数量由实际的工作情况而定),且安装在起重机周边的任意不同位置用于分别获取主吊钩与无线传感器组的主吊钩距离值序列、副吊钩与无线传感器组的副吊钩距离值序列、重物的目标点距离值序列以及无线操作手柄的行走路径;
[0058] 位置计算基站接收无线传感器组传输的主吊钩距离值序列、副吊钩距离值序列以及无线操作手柄距离值序列并通过无线定位方法分别将主吊钩距离值序列、副吊钩距离值序列以及无线操作手柄距离值序列转换为主吊钩三维坐标值、副吊钩的三维坐标值以及无线操作手柄的三维坐标值;
[0059] 触摸屏与起重机智能控制器连接用于配置起重机智能控制器的参数;参数包括重物的重量、重物的当前位置点三维坐标值、目标位置点三维坐标值、起重机的行走路径以及起重机的大车、小车、主吊钩和副吊钩的速度;
[0060] 起重机智能控制器用于接收到位置计算基站传输的主吊钩三维坐标值、副吊钩的三维坐标值以及无线操作手柄的三维坐标值并结合设置的参数控制起重机的主吊钩变频器7、副吊钩变频器8、大车变频器9、小车变频器10运行。
[0061] 其中,起重机智能控制器包括以下功能模块:
[0062] 起重机智能控制器包括输入端子,输出端子,RS485通讯模块,RS232通讯模块,CAN通讯模块,GPRS无线模块,存储模块,数字信号处理单元;
[0063] 输入端子模块主要用于接入无线操作手柄的起重机启动/停止信号、触摸屏输入的起重机启动/停止信号、手动自动切换信号、以及限位开关输入的限位开关信号;
[0064] 输出端子模块主要用于接指示灯、蜂鸣器的开关信号,开关信号包括运行指示,停机指示,故障指示,限位指示;
[0065] RS485通讯模块主要与触摸屏通讯,读取或者写入触摸屏显示的数据;显示的数据都包括包括实时监控信息、启动起重机运行的三维坐标值显示,运行速度显示、故障与告警信息:变频器故障、传感器故障;
[0066] RS232通讯模块用于接收位置计算基站传输的主吊钩、副吊钩、无线操作手柄的三维坐标值;
[0067] CAN通讯模块分别与控制起重机大车、小车、主吊钩和副吊钩运行的变频器连接,用于控制变频器的启动/停止;
[0068] 数据存储模块主要用来存储起重机的参数;
[0069] 数字信号处理单元将分别接收无线操作手柄的起重机启动/停止信号或触摸屏输入的起重机启动/停止信号并结合位置计算基站传输的三维坐标值后对主吊钩变频器、副吊钩变频器、大车变频器、小车变频器进行控制。
[0070] 此处需要说明的是:UWB技术的每个无线标签都有唯一的、不重复的ID号,因此每一个贴有无线标签的设备都是唯一的。位置计算基站是将每一个贴有无线标签设备的数据进行计算,处理好之后的数据传递给起重机智能控制器,每组数据都是唯一的。
[0071] 其中,触摸屏除了上述设置起重机智能控制器参数的功能外还可实现启动、停止系统,监控系统的运行状态,系统故障及故障查询功能。为了实现了系统的远程控制,该系统该利用了无线网络技术,在起重机智能控制器内安装了 GPRS无线通讯模块,实现了系统的远程控制。
[0072] 根据上述系统,实际可以有两套控制方法,一个方法是直接采用触摸屏设置重物的目标点的三维坐标值以及起重机行走路径,另一种是通过无线操作手柄去获取,重物的目标点的三维坐标值以及起重机行走路径。
[0073] 现对两种方法分别进行描述,方法一的具体步骤是:
[0074] 步骤I)系统初始准备;
[0075] A、在起重机的主吊钩、副吊钩上粘贴无线标签,同时安装无线传感器组;所述无线传感器组有至少二个无线传感器,两个无线传感器分别安装在起重机周边的任意不同位置;
[0076] B、系统上电,直接采用触摸屏对起重机智能控制器进行参数配置;所述参数包括重物的重量、重物的当前位置点坐标(Χ0,Υ0,Ζ0)和目标位置点坐标(Χ3,Υ3,Ζ3)、起重机的行走路径;
[0077] 步骤2)通过UWB技术对主吊钩、gU吊钩进行定位;
[0078] 步骤2.1)无线传感器组检测到粘贴在主吊钩和副吊钩上的无线标签;获取在起重机的主吊钩与无线传感器组中每一个传感器的主吊钩距离值序列(E1,E2,…,En)以及起重机的副吊钩与无线传感器组中每一个传感器的副吊钩距离值序列(F1,F2,…,Fn),并将主吊钩距离值序列和副吊钩距离值序列发送给位置计算基站;
[0079] 步骤2.2)位置计算基站分别通过无线定位方法将主吊钩距离值序列(E1,E2,…,En)、副吊钩距离值序列(Fl, F2,…,Fn)转换为主吊钩的三维坐标值(XI,Y1,Zl)、副吊钩的三维坐标值(X2,Y2, Z2),并将主吊钩和副吊钩的三维坐标值发送至起重机智能控制器;
[0080] 步骤3)系统控制起重机运行;
[0081] 步骤3.1)起重机智能控制器通过步骤I)中设置的重物的重量以及起重机主吊钩和副吊钩的承载临界值判断采用主吊钩工作或者副吊钩工作;
[0082] 步骤3.2)若选定主吊钩工作,起重机智能控制器根据主吊钩的三维坐标值(XI,Y1,Z1)、步骤I)中设置重物的当前位置点坐标(Χ0,Υ0,Ζ0)以及重物目标位置点的三维坐标值(Χ3,Υ3,Ζ3)控制起重机的主吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作;
[0083] 若选定副吊钩工作,起重机智能控制器根据副吊钩的三维坐标值(Χ2,Υ2, Ζ2)、步骤I)中设置重物的当前位置点坐标(Χ0,Υ0,Ζ0)以及重物目标位置点的三维坐标值(Χ3,Υ3,Ζ3)控制起重机的副吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作。
[0084] 方法二的具体步骤是:
[0085] 步骤I)系统初始准备;
[0086] Α、在起重机的主吊钩、副吊钩以及无线操作手柄上粘贴无线标签,同时安装无线传感器组;所述无线传感器组有至少二个无线传感器,两个无线传感器分别安装在起重机周边的任意不同位置;
[0087] B、系统上电,直接采用触摸屏对起重机智能控制器进行参数配置;所述参数包括重物的重量、重物的当前位置点坐标(Χ0,Υ0,Ζ0);
[0088] 步骤2)通过UWB技术获取重物的目标位置点以及起重机的行走路径;
[0089] 步骤2.1)操作人员手持无线操作手柄移动到重物的目标位置点后按下无线操作手柄的位置确认按钮,无线传感器组获取到重物的目标位置点距离值序列(G1,G2,…,Gn)以及无线操作手柄的行走路径,并将重物的目标位置点距离值序列以及无线操作手柄的行走路径发送给位置计算基站;
[0090] 步骤2.2)位置计算基站通过无线定位方法将重物的目标位置点距离值序列(G1,G2,…,Gn)转换为重物的目标位置点的三维坐标值(X3,Y3,Z3)、并将重物的目标位置点的三维坐标值(Χ3,Υ3,Ζ3)以及无线操作手柄的行走路径发送至起重机智能控制器;所述无线操作手柄的的行走路径为起重机的行走路径;
[0091 ] 步骤3)通过UWB技术对主吊钩、gU吊钩进行定位;
[0092] 步骤3.1)无线传感器组检测到粘贴在主吊钩和副吊钩上的无线标签;获取在起重机的主吊钩与无线传感器组中每一个传感器的主吊钩距离值序列(E1,E2,…,En)以及起重机的副吊钩与无线传感器组中每一个传感器的副吊钩距离值序列(F1,F2,…,Fn),并将主吊钩距离值序列和副吊钩距离值序列发送给位置计算基站;
[0093] 3.2)位置计算基站分别通过无线定位方法将主吊钩距离值序列(El,E2,…,En)、副吊钩距离值序列(Fl, F2,…,Fn)转换为主吊钩的三维坐标值(XI,Y1,Zl)、副吊钩的三维坐标值(X2,Y2, Z2),并将主吊钩的三维坐标值(XI,Yl, Zl)、副吊钩的三维坐标值(X2, Y2, Z2)发送至起重机智能控制器;
[0094] 步骤4)系统控制起重机运行;
[0095] 步骤4.1)起重机智能控制器通过步骤I)中设置的重物的重量以及起重机主吊钩和副吊钩的承载临界值判断采用主吊钩工作或者副吊钩工作;
[0096] 步骤4.2)若选定主吊钩工作,起重机智能控制器步骤I)中设置重物的当前位置点坐标(xo,Y0, Z0),步骤2.2)获取的重物的目标位置点三维坐标值(X3,Y3, Z3)以及主吊钩的三维坐标值(XI,Yl, Zl)控制起重机的主吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作;
[0097] 若选定副吊钩工作,起重机智能控制器步骤I)中设置重物的当前位置点坐标(XO, Y0, Z0),步骤2.2)获取的重物的目标位置点三维坐标值(X3,Y3, Z3)以及副吊钩的三维坐标值(X2,Y2, Z2)控制起重机的副吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作。
[0098] 此处需要强调的是:本申请文件中所说的无线定位方法,是UWB技术中的现有技术,此方法在无线定位领域中有4种,包括基于场强测量定位方法(RSSI)、基于传播时间测量定位(T0A,DT0A)、基于信号到达角度测量定位(AOA)、还有以上方法组合使用。目前使用较多的是组合方法,每一种方法都有其优点与缺点,组合使用可以扬长避短,提高测量精度。
[0099] 另外,整个系统控制起重机运行的过程中都使用到了专利号为CN101024471公开的名为一种具有防摇功能的桥式起重机控制装置中公开的防摇摆技术,该技术的运用能够有效的防止起重机在运行过程中吊绳的摆动,使起吊工作更加平稳。

Claims (7)

1.一种基于UWB的起重机无线定位控制系统,包括无线操作手柄、触摸屏以及起重机智能控制器;所述无线操作手柄与起重机智能控制器无线通讯; 其特征在于:还包括无线标签、无线传感器组以及位置计算基站; 所述无线标签为二个,二个无线标签分别粘贴在起重机的主吊钩、副吊钩; 所述无线传感器组有至少η个无线传感器,所述η多2,且安装在起重机周边的任意不同位置用于分别获取主吊钩与无线传感器组的主吊钩距离值序列、副吊钩与无线传感器组的副吊钩距离值序列; 所述位置计算基站接收无线传感器组传输的主吊钩距离值序列和副吊钩距离值序列并通过无线定位方法分别将主吊钩距离值序列、副吊钩距离值序列转换为主吊钩三维坐标值、副吊钩的三维坐标值; 所述触摸屏与起重机智能控制器连接用于配置起重机智能控制器的参数以及;所述参数包括重物的重量、重物的当前位置点三维坐标值、目标位置点三维坐标值和以及起重机的行走路径; 所述起重机智能控制器用于接收到位置计算基站传输的主吊钩三维坐标值以及副吊钩的三维坐标值,结合设置的参数控制起重机的主吊钩变频器、副吊钩变频器、大车变频器、小车变频器运行。
2.一种基于UWB的起重机无线定位控制系统,包括无线操作手柄、触摸屏以及起重机智能控制器;所述无线操作手柄与起重机智能控制器无线通讯; 其特征在于:还包括无线标签、无线传感器组以及位置计算基站; 所述无线标签为三个,三个无线标签分别粘贴在起重机的主吊钩、副吊钩、无线操作手柄上; 所述无线传感器组有至少η个无线传感器,所述η多2,且安装在起重机周边的任意不同位置用于分别获取主吊钩与无线传感器组的主吊钩距离值序列、副吊钩与无线传感器组的副吊钩距离值序列、重物的目标点距离值序列以及无线操作手柄的行走路径;所述无线操作手柄的行走路径为起重机的行走路径; 所述位置计算基站接收无线传感器组传输的主吊钩距离值序列、副吊钩距离值序列以及以及重物的目标点距离值序列后通过无线定位方法分别将主吊钩距离值序列、副吊钩距离值序列以及无线操作手柄距离值序列转换为主吊钩三维坐标值、副吊钩的三维坐标值以及重物的目标点的三维坐标值; 所述触摸屏与起重机智能控制器连接用于配置起重机智能控制器的参数以及;所述参数包括重物的重量、重物的当前位置点三维坐标值; 所述起重机智能控制器用于接收到位置计算基站传输的主吊钩三维坐标值、副吊钩的三维坐标值、重物的目标点的三维坐标值以及起重机的行走路径后结合设置的参数控制起重机的主吊钩变频器、副吊钩变频器、大车变频器、小车变频器运行。
3.根据权利要求1或2所述的基于UWB的起重机无线定位控制系统,其特征在于:所述触摸屏包括通过线缆与起重机智能控制连接的本地触摸屏以及通过无线网络与起重机智能控制连接的远程触摸屏。
4.根据权利要求1或2所述的基于UWB的起重机无线定位控制系统,其特征在于:所述参数还包括起重机的大车、小车、主吊钩和副吊钩的速度。
5.一种基于权利要求1的UWB的起重机无线定位控制方法,其特征在于:包括以下步骤: 1)系统初始准备; A、在起重机的主吊钩、副吊钩上粘贴无线标签,同时安装无线传感器组;所述无线传感器组有至少二个无线传感器,两个无线传感器分别安装在起重机周边的任意不同位置; B、系统上电,直接采用触摸屏对起重机智能控制器进行参数配置;所述参数包括重物的重量、重物的当前位置点坐标(XO,YO,ZO)和目标位置点坐标(Χ3,Υ3,Ζ3)、起重机的行走路径; 2)通过UWB技术对主吊钩、副吊钩进行定位; 2.1)无线传感器组检测到粘贴在主吊钩和副吊钩上的无线标签;获取在起重机的主吊钩与无线传感器组中每一个传感器的主吊钩距离值序列(Ε1,Ε2,…,En)以及起重机的副吊钩与无线传感器组中每一个传感器的副吊钩距离值序列(F1,F2,…,Fn),并将主吊钩距离值序列和副吊钩距离值序列发送给位置计算基站; 2.2)位置计算基站分别通过无线定位方法将主吊钩距离值序列(E1,E2,…,En)^iJW钩距离值序列(Fl,F2,…,Fn)转换为主吊钩的三维坐标值(XI,Y1,Zl)、副吊钩的三维坐标值(X2,Y2, Z2),并将主吊钩和副吊钩的三维坐标值发送至起重机智能控制器; 3)系统控制起重机运行; 3.1)起重机智能控制器通过步骤I)中设置的重物的重量以及起重机主吊钩和副吊钩的承载临界值判断采用主吊钩工作或者副吊钩工作; 3.2)若选定主吊钩工作,起重机智能控制器根据主吊钩的三维坐标值(XI,Yl, Zl),步骤I)中设置重物的当前位置点坐标(Χ0,Υ0,Ζ0)以及重物目标位置点的三维坐标值(Χ3, Υ3, Ζ3)控制起重机的主吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作; 若选定副吊钩工作,起重机智能控制器根据副吊钩的三维坐标值(Χ2,Υ2,Ζ2)、步骤I)中设置重物的当前位置点坐标(Χ0,Υ0,Ζ0)以及重物目标位置点的三维坐标值(Χ3,Υ3,Ζ3)控制起重机的副吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作。
6.一种基于权利要求2的UWB的起重机无线定位控制方法,其特征在于:包括以下步骤: 1)系统初始准备; Α、在起重机的主吊钩、副吊钩以及无线操作手柄上粘贴无线标签,同时安装无线传感器组;所述无线传感器组有至少二个无线传感器,两个无线传感器分别安装在起重机周边的任意不同位置; B、系统上电,直接采用触摸屏对起重机智能控制器进行参数配置;所述参数包括重物的重量、重物的当前位置点坐标(Χ0,Υ0,Ζ0); 2)通过UWB技术获取重物的目标位置点以及起重机的行走路径; 2.1)操作人员手持无线操作手柄移动到重物的目标位置点后按下无线操作手柄的位置确认按钮,无线传感器组获取到重物的目标位置点距离值序列(G1,G2,…,Gn)以及无线操作手柄的行走路径,并将重物的目标位置点距离值序列以及无线操作手柄的行走路径发送给位置计算基站; 2.2)位置计算基站通过无线定位方法将重物的目标位置点距离值序列(Gl,G2,…,Gn)转换为重物的目标位置点的三维坐标值(X3,Y3, Z3)、并将重物的目标位置点的三维坐标值(X3,Y3,Z3)以及无线操作手柄的行走路径发送至起重机智能控制器;所述无线操作手柄的的行走路径为起重机的行走路径; 3)通过UWB技术对主吊钩、副吊钩进行定位; 3.1)无线传感器组检测到粘贴在主吊钩和副吊钩上的无线标签;获取在起重机的主吊钩与无线传感器组中每一个传感器的主吊钩距离值序列(Ε1,Ε2,…,En)以及起重机的副吊钩与无线传感器组中每一个传感器的副吊钩距离值序列(F1,F2,…,Fn),并将主吊钩距离值序列和副吊钩距离值序列发送给位置计算基站; 3.2)位置计算基站分别通过无线定位方法将主吊钩距离值序列(E1,E2,…,En)^iJW钩距离值序列(Fl,F2,…,Fn)转换为主吊钩的三维坐标值(XI,Y1,Zl)、副吊钩的三维坐标值(X2,Y2, Z2),并将主吊钩的三维坐标值(XI,Yl, Zl)、副吊钩的三维坐标值(X2,Y2, Z2)发送至起重机智能控制器; 4)系统控制起重机运行; 4.1)起重机智能控制器通过步骤I)中设置的重物的重量以及起重机主吊钩和副吊钩的承载临界值判断采用主吊钩工作或者副吊钩工作; 4.2)若选定主吊钩工作,起重机智能控制器步骤I)中设置重物的当前位置点坐标(X0, Y0, Z0),步骤2.2)获取的重物的目标位置点三维坐标值(X3,Y3, Z3)以及主吊钩的三维坐标值(XI,Yl, Zl)控制起重机的主吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作; 若选定副吊钩工作,起重机智能控制器步骤I)中设置重物的当前位置点坐标(xo, Y0, Z0),步骤2.2)获取的重物的目标位置点三维坐标值(X3,Y3, Z3)以及副吊钩的三维坐标值(X2,Y2, Z2)控制起重机的副吊钩变频器、大车变频器、小车变频器工作,从而完成重物的起吊工作。
7.根据权利要求5或6所述的基于UWB的起重机无线定位控制方法,其特征在于:所述参数还包括起重机的大车、小车、主吊钩和副吊钩的速度。
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