CN105347197A - 起重机作业防碰撞系统 - Google Patents

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CN105347197A CN201510731299.2A CN201510731299A CN105347197A CN 105347197 A CN105347197 A CN 105347197A CN 201510731299 A CN201510731299 A CN 201510731299A CN 105347197 A CN105347197 A CN 105347197A
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王海文
张俊杰
张臣
张明
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Abstract

本发明公开了一种起重机作业防碰撞系统，属于起重机自动控制技术领域。本发明的起重机作业防碰撞系统，其特征在于，包括控制器(1)、告警模块(2)、电源模块(3)、超声波测距模块(4)、红外传感模块(5)、显示模块(6)、断路控制模块(7)；所述控制器(1)分别与所述告警模块(2)、所述超声波测距模块(4)、所述红外传感模块(5)、所述显示模块(6)、断路控制模块(7)电性相连。本发明与现有技术相比具有可以实现工作作业现场中起重机之间智能控制、从根本上杜绝碰撞事故发生等特点。

Description

起重机作业防碰撞系统
本申请是专利申请号为201410175019X，申请日为2014.4.28，名称为“起重机作业防碰撞系统”专利的分案申请。
技术领域
本发明属于起重机自动控制技术领域，更具体的说，属于一种起重机作业防碰撞系统。
背景技术
现有技术中桥式起重机和门式起重机通常使用在货场和厂房等环境中，其现场作业环境中通常有若干台桥式起重机或者门式起重机同时在一个轨道上工作，同一轨道上的台桥式起重机或者门式起重机彼此之间通常应该保持合理的安全工作距离。每个桥式起重机或者门式起重机上的操作司机、其通常高度注意被吊装物体的操作工作，而一般容易忽视相邻起重机之间的安全工作距离，这样就造成了同一轨道上的台桥式起重机或者门式起重机彼此之间时有发生碰撞的事故。现有技术中为了解决起重机之间的碰撞事故、或者起重机与轨道端头之间的碰撞事故，台桥式起重机或者门式起重机通常都要安装防碰撞系统，这些防碰撞系统通常都是机械式结构形式，只能缓解起重机之间碰撞时的冲击力，不能从根本上解决碰撞问题。如何避免起重机之间的碰撞问题，一直是制约本技术领域的一大难题。
发明内容
本发明为了有效地解决以上技术问题，给出了一种起重机作业防碰撞系统。
本发明的一种起重机作业防碰撞系统，其特征在于，包括控制器、告警模块、电源模块、超声波测距模块、红外传感模块、显示模块、断路控制模块；其中：
所述控制器分别与所述告警模块、所述超声波测距模块、所述红外传感模块、所述显示模块、所述断路控制模块电性相连；
所述超声波测距模块包括超声波发射部分、超声波接收部分，所述超声波发射部分和所述超声波接收部分平行地设置在起重机本体上、并与起重机运动方向保持一致；
所述红外传感模块包括第一红外线探头、第二红外线探头，所述第一红外线探头和所述第二红外线探头对称地设置；其中：所述第一红外线探头的红外线探测幅度角A与所述第二红外线探头的红外线探测幅度角B相同；所述第一红外线探头的红外线探测区域S3与所述第二红外线探头的红外线探测区域S4形成一红外线盲区区域S1以及一红外线叠加区域S2，所述红外线叠加区域S2的夹角C，所述第一红外线探头与所述第二红外线探头之间的距离为H1，所述红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2同轴线，所述红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2的轴线与起重机运动方向方向保持一致。
根据以上所述的起重机作业防碰撞系统，优选，所述告警模块为声光报警电路。
根据以上所述的起重机作业防碰撞系统，优选，所述显示模块为液晶显示屏幕。
根据以上所述的起重机作业防碰撞系统，优选，所述控制器可以是DSP控制器。
根据以上所述的起重机作业防碰撞系统，优选，所述控制器可以是ARM控制器。
根据以上所述的起重机作业防碰撞系统，优选，所述超声波发射部分、所述超声波接收部分设置在所述第一红外线探头和所述第二红外线探头之间。
根据以上所述的起重机作业防碰撞系统，优选，所述红外线叠加区域S2的夹角C范围为10°-30°。
根据以上所述的起重机作业防碰撞系统，优选，所述第一红外线探头与所述第二红外线探头之间的距离H1为6-10cm。
本发明与现有技术相比具有可以实现工作作业现场中起重机之间智能控制、从根本上杜绝碰撞事故发生等特点。
附图说明
附图1是本发明起重机作业防碰撞系统的结构示意图；
附图2是本发明起重机作业防碰撞系统红外线检测的示意图；
附图3是本发明超声波发射部分的电路结构示意图；
附图4是本发明超声波接收部分的电路结构示意图；
附图5是本发明起重机作业防碰撞系统的现场使用示意图。
具体实施方式
优选实施方式1
图1是本发明起重机作业防碰撞系统的结构示意图；本发明的起重机作业防碰撞系统包括控制器1、告警模块2、电源模块3、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7；其中：控制器1分别与告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7电性相连，电源模块3分别与控制器1、告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7电性相连，电源模块3可以直接为控制器1、告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7提供电源；电源模块3也可以通过控制器1为告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7提供电源。告警模块2为声光报警电路，显示模块6为液晶显示屏幕。告警模块2和显示模块6均设置在操作司机的司机室内，方便司机及时看到和听到起重机之间距离的信息。如果控制器1通过超声波测距模块4和红外传感模块5判断出前方有起重机必须停车的话，则向告警模块2和显示模块6发送相应的信号，并在起重机即将接近前方起重机时候、控制断路控制模块7切断起重机走行电机的电源以防止发生碰撞事故发生。控制器1可以是DSP控制器。
超声波测距模块4包括超声波发射部分401、超声波接收部分402，超声波发射部分401和超声波接收部分402平行地设置在起重机本体上、并与起重机运动方向保持一致；红外传感模块5包括第一红外线探头501、第二红外线探头502，第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置；其中：第一红外线探头501的红外线探测幅度角A与第二红外线探头502的红外线探测幅度角B相同；第一红外线探头501的红外线探测区域S3与第二红外线探头502的红外线探测区域S4形成一红外线盲区区域S1以及一红外线叠加区域S2，红外线叠加区域S2的夹角C，第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离为H1，红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2同轴线，红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2的轴线与起重机运动方向方向保持一致。红外线叠加区域S2的夹角C范围为10°-30°。第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离H1为6-10cm。超声波发射部分401、超声波接收部分402设置在第一红外线探头501和第二红外线探头502之间。控制器1通过对超声波测距模块4和红外传感模块5检测到的信号进行有效分析，可以判断前方是否有起重机，已决定是否进行报警并停车以防止碰撞事故的发生。
图2是本发明起重机作业防碰撞系统中红外线检测的示意图；由图中可以看出第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置在一起时可以获得非常好的预防监测效果。第一红外线探头501的红外线探测幅度角为A，第二红外线探头502的红外线探测幅度角为B，第一红外线探头501和第二红外线探头502之间的距离为H1，H1的范围可以为6-10cm；第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离H1优选8cm。第一红外线探头501的红外线探测幅度S3与第二红外线探头502的红外线探测幅度S4有一盲区区域S1，第一红外线探头501的红外线探测幅度S3与第二红外线探头502的红外线探测幅度S4有一重叠的红外线叠加区域S2，其中盲区区域S1的轴线有效距离为H2，红外线叠加区域S2的轴线有效距离为H3，盲区区域S1和与红外线叠加区域S2同轴线、即H2和H3同轴线，盲区区域S1和与红外线叠加区域S2的轴线与起重机行走车体的正前方保持一致、即H2和H3与起重机行走车体的正前方保持一致。
第一红外线探头501和第二红外线探头502均可以采用热释电红外传感器来检测处前面起重机中操作人员的人体所辐射出来辐射的红外信号、或者机器运动中所辐射的红外信号，在第一红外线探头501和第二红外线探头502形成的探测器前端形成一个盲区区域S1和一个红外线叠加区域S2，S2的夹角C范围为10-30度，S2的夹角C优选20度。当装有第一红外线探头501和第二红外线探头502的探头前面有人或者移动的物体时候、从热释电红外传感器的透镜前走过时，人体或者移动机器物体发出的红外线就不断地交替变化的进入红外线叠加区域S2，这样便得到了红外信号以忽强忽弱的脉冲。人体辐射的红外线中心波长为9～10um，在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7～10um，正好适合于人体或移动机器物体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收。
红外传感模块5分别与第一红外线探头501、第二红外线探头502电性相连，第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置在起重机本体的瞄准装置本体上；第一红外线探头501的红外线探测幅度角A与第二红外线探头502的红外线探测幅度角B相同；第一红外线探头501的红外线探测区域S3与第二红外线探头502的红外线探测区域S4形成一盲区区域S1以及一红外线叠加区域S2，盲区区域S1距离起重机本体有一定的距离，但是该盲区区域S1通常不会超过几米、进而不会对瞄准检测效果产生影响。超声波测距模块4分别与超声波发射部分401、超声波接收部分402电性相连，超声波发射部分401和超声波接收部分402设置在安装在起重机的探头本体上、并与起重机运动前进方向保持一致。
红外传感模块5的第一红外线探头501、第二红外线探头502与超声波测距模块4的超声波发射部分401、超声波接收部分402尽量设置在比较近的距离范围内，红外传感模块5的第一红外线探头501、第二红外线探头502与超声波测距模块4的超声波发射部分401、超声波接收部分402都安装在探头本体的前端。
图3是本发明超声波发射部分的电路结构示意图；超声波发射传感器LS1和与门U8之间有反相器U3、反相器U4、反相器U5、反相器U6、反相器U7，反相器U4和反相器U5并联、反相器U6和反相器U7并联，与门U8的两个输入端分别与两个自激震荡电路相连，两个自激震荡电路中分别两个施密特触发器U1和U2。
图4是本发明超声波接收部分的电路结构示意图；5V直流电经过耐流为500mA的保险丝F1和二极管D1、并经过两级电容滤波C1和C2形成5V数字电压源VDD，数字电压源VDD为2个NE5532P功率放大器提供电源。超声波接收传感器LS1并联10K电阻R3将接收到的超声波信号转变为输入信号，输入信号经过第一级放大器NE5532P放大、第二级放大器NE5532P放大之后输入到超声波测距模块4、输入信号经过两级放大后一共放大了400倍。
图5是本发明起重机作业防碰撞系统的现场使用示意图，图中的两个桥式起重机上都分别设置两个防碰撞系统，根据具体使用情况也可以在每个起重机上只设置一个防碰撞系统。如图中所示每个起重机上的防碰撞系统，与之相对应的起重机被检测位置处则没有防碰撞系统，这样可以获得非常可靠的检测效果。
优选实施方式2
图1是本发明起重机作业防碰撞系统的结构示意图；本发明的起重机作业防碰撞系统包括控制器1、告警模块2、电源模块3、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7；其中：控制器1分别与告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7电性相连，电源模块3分别与控制器1、告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7电性相连，电源模块3可以直接为控制器1、告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7提供电源；电源模块3也可以通过控制器1为告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7提供电源。告警模块2为声光报警电路，显示模块6为液晶显示屏幕。告警模块2和显示模块6均设置在操作司机的司机室内，方便司机及时看到相关的信息。如果控制器1通过超声波测距模块4和红外传感模块5判断出前方有起重机必须停车的话，则向告警模块2和显示模块6发送相应的信号，并在起重机即将接近前方起重机时候、控制断路控制模块7切断起重机走行电机的电源以防止发生碰撞事故发生。控制器1可以是ARM控制器。
超声波测距模块4包括超声波发射部分401、超声波接收部分402，超声波发射部分401和超声波接收部分402平行地设置在起重机本体上、并与起重机运动方向保持一致；红外传感模块5包括第一红外线探头501、第二红外线探头502，第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置；其中：第一红外线探头501的红外线探测幅度角A与第二红外线探头502的红外线探测幅度角B相同；第一红外线探头501的红外线探测区域S3与第二红外线探头502的红外线探测区域S4形成一红外线盲区区域S1以及一红外线叠加区域S2，红外线叠加区域S2的夹角C，第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离为H1，红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2同轴线，红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2的轴线与起重机运动方向方向保持一致。红外线叠加区域S2的夹角C范围为10°-30°。第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离H1为6-10cm。超声波发射部分401、超声波接收部分402设置在第一红外线探头501和第二红外线探头502之间。控制器1通过对超声波测距模块4和红外传感模块5检测到的信号进行有效分析，可以判断前方是否有起重机，已决定是否进行报警并停车以防止碰撞事故的发生。
图2是本发明起重机作业防碰撞系统中红外线检测的示意图；由图中可以看出第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置在一起时可以获得非常好的预防监测效果。第一红外线探头501的红外线探测幅度角为A，第二红外线探头502的红外线探测幅度角为B，第一红外线探头501和第二红外线探头502之间的距离为H1，H1的范围可以为6-10cm；第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离H1优选8cm。第一红外线探头501的红外线探测幅度S3与第二红外线探头502的红外线探测幅度S4有一盲区区域S1，第一红外线探头501的红外线探测幅度S3与第二红外线探头502的红外线探测幅度S4有一重叠的红外线叠加区域S2，其中盲区区域S1的轴线有效距离为H2，红外线叠加区域S2的轴线有效距离为H3，盲区区域S1和与红外线叠加区域S2同轴线、即H2和H3同轴线，盲区区域S1和与红外线叠加区域S2的轴线与起重机行走车体的正前方保持一致、即H2和H3与起重机行走车体的正前方保持一致。
第一红外线探头501和第二红外线探头502均可以采用热释电红外传感器来检测处前面起重机中操作人员的人体所辐射出来辐射的红外信号、或者机器运动中所辐射的红外信号，在第一红外线探头501和第二红外线探头502形成的探测器前端形成一个盲区区域S1和一个红外线叠加区域S2，S2的夹角C范围为10-30度，S2的夹角C优选20度。当装有第一红外线探头501和第二红外线探头502的探头前面有人或者移动的物体时候、从热释电红外传感器的透镜前走过时，人体或者移动机器物体发出的红外线就不断地交替变化的进入红外线叠加区域S2，这样便得到了红外信号以忽强忽弱的脉冲。人体辐射的红外线中心波长为9～10um，在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7～10um，正好适合于人体或移动机器物体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收。
红外传感模块5分别与第一红外线探头501、第二红外线探头502电性相连，第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置在起重机本体的瞄准装置本体上；第一红外线探头501的红外线探测幅度角A与第二红外线探头502的红外线探测幅度角B相同；第一红外线探头501的红外线探测区域S3与第二红外线探头502的红外线探测区域S4形成一盲区区域S1以及一红外线叠加区域S2，盲区区域S1距离起重机本体有一定的距离，但是该盲区区域S1通常不会超过几米、进而不会对瞄准检测效果产生影响。超声波测距模块4分别与超声波发射部分401、超声波接收部分402电性相连，超声波发射部分401和超声波接收部分402设置在安装在起重机的探头本体上、并与起重机运动前进方向保持一致。
红外传感模块5的第一红外线探头501、第二红外线探头502与超声波测距模块4的超声波发射部分401、超声波接收部分402尽量设置在比较近的距离范围内，红外传感模块5的第一红外线探头501、第二红外线探头502与超声波测距模块4的超声波发射部分401、超声波接收部分402都安装在探头本体的前端。
图3是本发明超声波发射部分的电路结构示意图；超声波发射传感器LS1和与门U8之间有反相器U3、反相器U4、反相器U5、反相器U6、反相器U7，反相器U4和反相器U5并联、反相器U6和反相器U7并联，与门U8的两个输入端分别与两个自激震荡电路相连，两个自激震荡电路中分别两个施密特触发器U1和U2。
图4是本发明超声波接收部分的电路结构示意图；5V直流电经过耐流为500mA的保险丝F1和二极管D1、并经过两级电容滤波C1和C2形成5V数字电压源VDD，数字电压源VDD为2个NE5532P功率放大器提供电源。超声波接收传感器LS1并联10K电阻R3将接收到的超声波信号转变为输入信号，输入信号经过第一级放大器NE5532P放大、第二级放大器NE5532P放大之后输入到超声波测距模块4、输入信号经过两级放大后一共放大了400倍。
图5是本发明起重机作业防碰撞系统的现场使用示意图，图中的两个桥式起重机上都分别设置两个防碰撞系统，根据具体使用情况也可以在每个起重机上只设置一个防碰撞系统。如图中所示每个起重机上的防碰撞系统，与之相对应的起重机被检测位置处则没有防碰撞系统，这样可以获得非常可靠的检测效果。
优选实施方式3
图1是本发明起重机作业防碰撞系统的结构示意图；本发明的起重机作业防碰撞系统包括控制器1、告警模块2、电源模块3、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7；其中：控制器1分别与告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7电性相连，电源模块3分别与控制器1、告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7电性相连，电源模块3可以直接为控制器1、告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7提供电源；电源模块3也可以通过控制器1为告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7提供电源。告警模块2为声光报警电路，显示模块6为液晶显示屏幕。告警模块2和显示模块6均设置在操作司机的司机室内，方便司机及时看到相关的信息。如果控制器1通过超声波测距模块4和红外传感模块5判断出前方有起重机必须停车的话，则向告警模块2和显示模块6发送相应的信号，并在起重机即将接近前方起重机时候、控制断路控制模块7切断起重机走行电机的电源以防止发生碰撞事故发生。控制器1可以是AVR控制器。
超声波测距模块4包括超声波发射部分401、超声波接收部分402，超声波发射部分401和超声波接收部分402平行地设置在起重机本体上、并与起重机运动方向保持一致；红外传感模块5包括第一红外线探头501、第二红外线探头502，第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置；其中：第一红外线探头501的红外线探测幅度角A与第二红外线探头502的红外线探测幅度角B相同；第一红外线探头501的红外线探测区域S3与第二红外线探头502的红外线探测区域S4形成一红外线盲区区域S1以及一红外线叠加区域S2，红外线叠加区域S2的夹角C，第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离为H1，红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2同轴线，红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2的轴线与起重机运动方向方向保持一致。红外线叠加区域S2的夹角C范围为10°-30°。第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离H1为6-10cm。超声波发射部分401、超声波接收部分402设置在第一红外线探头501和第二红外线探头502之间。控制器1通过对超声波测距模块4和红外传感模块5检测到的信号进行有效分析，可以判断前方是否有起重机，已决定是否进行报警并停车以防止碰撞事故的发生。
图2是本发明起重机作业防碰撞系统中红外线检测的示意图；由图中可以看出第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置在一起时可以获得非常好的预防监测效果。第一红外线探头501的红外线探测幅度角为A，第二红外线探头502的红外线探测幅度角为B，第一红外线探头501和第二红外线探头502之间的距离为H1，H1的范围可以为6-10cm；第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离H1优选8cm。第一红外线探头501的红外线探测幅度S3与第二红外线探头502的红外线探测幅度S4有一盲区区域S1，第一红外线探头501的红外线探测幅度S3与第二红外线探头502的红外线探测幅度S4有一重叠的红外线叠加区域S2，其中盲区区域S1的轴线有效距离为H2，红外线叠加区域S2的轴线有效距离为H3，盲区区域S1和与红外线叠加区域S2同轴线、即H2和H3同轴线，盲区区域S1和与红外线叠加区域S2的轴线与起重机行走车体的正前方保持一致、即H2和H3与起重机行走车体的正前方保持一致。
第一红外线探头501和第二红外线探头502均可以采用热释电红外传感器来检测处前面起重机中操作人员的人体所辐射出来辐射的红外信号、或者机器运动中所辐射的红外信号，在第一红外线探头501和第二红外线探头502形成的探测器前端形成一个盲区区域S1和一个红外线叠加区域S2，S2的夹角C范围为10-30度，S2的夹角C优选20度。当装有第一红外线探头501和第二红外线探头502的探头前面有人或者移动的物体时候、从热释电红外传感器的透镜前走过时，人体或者移动机器物体发出的红外线就不断地交替变化的进入红外线叠加区域S2，这样便得到了红外信号以忽强忽弱的脉冲。人体辐射的红外线中心波长为9～10um，在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7～10um，正好适合于人体或移动机器物体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收。
红外传感模块5分别与第一红外线探头501、第二红外线探头502电性相连，第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置在起重机本体的瞄准装置本体上；第一红外线探头501的红外线探测幅度角A与第二红外线探头502的红外线探测幅度角B相同；第一红外线探头501的红外线探测区域S3与第二红外线探头502的红外线探测区域S4形成一盲区区域S1以及一红外线叠加区域S2，盲区区域S1距离起重机本体有一定的距离，但是该盲区区域S1通常不会超过几米、进而不会对瞄准检测效果产生影响。超声波测距模块4分别与超声波发射部分401、超声波接收部分402电性相连，超声波发射部分401和超声波接收部分402设置在安装在起重机的探头本体上、并与起重机运动前进方向保持一致。
红外传感模块5的第一红外线探头501、第二红外线探头502与超声波测距模块4的超声波发射部分401、超声波接收部分402尽量设置在比较近的距离范围内，红外传感模块5的第一红外线探头501、第二红外线探头502与超声波测距模块4的超声波发射部分401、超声波接收部分402都安装在探头本体的前端。
图3是本发明超声波发射部分的电路结构示意图；超声波发射传感器LS1和与门U8之间有反相器U3、反相器U4、反相器U5、反相器U6、反相器U7，反相器U4和反相器U5并联、反相器U6和反相器U7并联，与门U8的两个输入端分别与两个自激震荡电路相连，两个自激震荡电路中分别两个施密特触发器U1和U2。
图4是本发明超声波接收部分的电路结构示意图；5V直流电经过耐流为500mA的保险丝F1和二极管D1、并经过两级电容滤波C1和C2形成5V数字电压源VDD，数字电压源VDD为2个NE5532P功率放大器提供电源。超声波接收传感器LS1并联10K电阻R3将接收到的超声波信号转变为输入信号，输入信号经过第一级放大器NE5532P放大、第二级放大器NE5532P放大之后输入到超声波测距模块4、输入信号经过两级放大后一共放大了400倍。
图5是本发明起重机作业防碰撞系统的现场使用示意图，图中的两个桥式起重机上都分别设置两个防碰撞系统，根据具体使用情况也可以在每个起重机上只设置一个防碰撞系统。如图中所示每个起重机上的防碰撞系统，与之相对应的起重机被检测位置处则没有防碰撞系统，这样可以获得非常可靠的检测效果。
优选实施方式4
图1是本发明起重机作业防碰撞系统的结构示意图；本发明的起重机作业防碰撞系统包括控制器1、告警模块2、电源模块3、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7；其中：控制器1分别与告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7电性相连，电源模块3分别与控制器1、告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7电性相连，电源模块3可以直接为控制器1、告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7提供电源；电源模块3也可以通过控制器1为告警模块2、超声波测距模块4、红外传感模块5、显示模块6、断路控制模块7提供电源。告警模块2为声光报警电路，显示模块6为液晶显示屏幕。告警模块2和显示模块6均设置在操作司机的司机室内，方便司机及时看到相关的信息。如果控制器1通过超声波测距模块4和红外传感模块5判断出前方有起重机必须停车的话，则向告警模块2和显示模块6发送相应的信号，并在起重机即将接近前方起重机时候、控制断路控制模块7切断起重机走行电机的电源以防止发生碰撞事故发生。控制器1可以是51单片机控制器。
超声波测距模块4包括超声波发射部分401、超声波接收部分402，超声波发射部分401和超声波接收部分402平行地设置在起重机本体上、并与起重机运动方向保持一致；红外传感模块5包括第一红外线探头501、第二红外线探头502，第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置；其中：第一红外线探头501的红外线探测幅度角A与第二红外线探头502的红外线探测幅度角B相同；第一红外线探头501的红外线探测区域S3与第二红外线探头502的红外线探测区域S4形成一红外线盲区区域S1以及一红外线叠加区域S2，红外线叠加区域S2的夹角C，第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离为H1，红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2同轴线，红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2的轴线与起重机运动方向方向保持一致。红外线叠加区域S2的夹角C范围为10°-30°。第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离H1为6-10cm。超声波发射部分401、超声波接收部分402设置在第一红外线探头501和第二红外线探头502之间。控制器1通过对超声波测距模块4和红外传感模块5检测到的信号进行有效分析，可以判断前方是否有起重机，已决定是否进行报警并停车以防止碰撞事故的发生。
图2是本发明起重机作业防碰撞系统中红外线检测的示意图；由图中可以看出第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置在一起时可以获得非常好的预防监测效果。第一红外线探头501的红外线探测幅度角为A，第二红外线探头502的红外线探测幅度角为B，第一红外线探头501和第二红外线探头502之间的距离为H1，H1的范围可以为6-10cm；第一红外线探头501与第二红外线探头502之间的距离H1优选8cm。第一红外线探头501的红外线探测幅度S3与第二红外线探头502的红外线探测幅度S4有一盲区区域S1，第一红外线探头501的红外线探测幅度S3与第二红外线探头502的红外线探测幅度S4有一重叠的红外线叠加区域S2，其中盲区区域S1的轴线有效距离为H2，红外线叠加区域S2的轴线有效距离为H3，盲区区域S1和与红外线叠加区域S2同轴线、即H2和H3同轴线，盲区区域S1和与红外线叠加区域S2的轴线与起重机行走车体的正前方保持一致、即H2和H3与起重机行走车体的正前方保持一致。
第一红外线探头501和第二红外线探头502均可以采用热释电红外传感器来检测处前面起重机中操作人员的人体所辐射出来辐射的红外信号、或者机器运动中所辐射的红外信号，在第一红外线探头501和第二红外线探头502形成的探测器前端形成一个盲区区域S1和一个红外线叠加区域S2，S2的夹角C范围为10-30度，S2的夹角C优选20度。当装有第一红外线探头501和第二红外线探头502的探头前面有人或者移动的物体时候、从热释电红外传感器的透镜前走过时，人体或者移动机器物体发出的红外线就不断地交替变化的进入红外线叠加区域S2，这样便得到了红外信号以忽强忽弱的脉冲。人体辐射的红外线中心波长为9～10um，在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7～10um，正好适合于人体或移动机器物体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收。
红外传感模块5分别与第一红外线探头501、第二红外线探头502电性相连，第一红外线探头501和第二红外线探头502对称地设置在起重机本体的瞄准装置本体上；第一红外线探头501的红外线探测幅度角A与第二红外线探头502的红外线探测幅度角B相同；第一红外线探头501的红外线探测区域S3与第二红外线探头502的红外线探测区域S4形成一盲区区域S1以及一红外线叠加区域S2，盲区区域S1距离起重机本体有一定的距离，但是该盲区区域S1通常不会超过几米、进而不会对瞄准检测效果产生影响。超声波测距模块4分别与超声波发射部分401、超声波接收部分402电性相连，超声波发射部分401和超声波接收部分402设置在安装在起重机的探头本体上、并与起重机运动前进方向保持一致。
红外传感模块5的第一红外线探头501、第二红外线探头502与超声波测距模块4的超声波发射部分401、超声波接收部分402尽量设置在比较近的距离范围内，红外传感模块5的第一红外线探头501、第二红外线探头502与超声波测距模块4的超声波发射部分401、超声波接收部分402都安装在探头本体的前端。
图3是本发明超声波发射部分的电路结构示意图；超声波发射传感器LS1和与门U8之间有反相器U3、反相器U4、反相器U5、反相器U6、反相器U7，反相器U4和反相器U5并联、反相器U6和反相器U7并联，与门U8的两个输入端分别与两个自激震荡电路相连，两个自激震荡电路中分别两个施密特触发器U1和U2。
图4是本发明超声波接收部分的电路结构示意图；5V直流电经过耐流为500mA的保险丝F1和二极管D1、并经过两级电容滤波C1和C2形成5V数字电压源VDD，数字电压源VDD为2个NE5532P功率放大器提供电源。超声波接收传感器LS1并联10K电阻R3将接收到的超声波信号转变为输入信号，输入信号经过第一级放大器NE5532P放大、第二级放大器NE5532P放大之后输入到超声波测距模块4、输入信号经过两级放大后一共放大了400倍。
图5是本发明起重机作业防碰撞系统的现场使用示意图，图中的两个桥式起重机上都分别设置两个防碰撞系统，根据具体使用情况也可以在每个起重机上只设置一个防碰撞系统。如图中所示每个起重机上的防碰撞系统，与之相对应的起重机被检测位置处则没有防碰撞系统，这样可以获得非常可靠的检测效果。

Claims (1)

1.一种起重机作业防碰撞系统，其特征在于，包括控制器(1)、告警模块(2)、电源模块(3)、超声波测距模块(4)、红外传感模块(5)、显示模块(6)、断路控制模块(7)；其中：
所述控制器(1)分别与所述告警模块(2)、所述超声波测距模块(4)、所述红外传感模块(5)、所述显示模块(6)、所述断路控制模块(7)电性相连；
所述超声波测距模块(4)包括超声波发射部分(401)、超声波接收部分(402)，所述超声波发射部分(401)和所述超声波接收部分(402)平行地设置在起重机本体上、并与起重机运动方向保持一致；
所述红外传感模块(5)包括第一红外线探头(501)、第二红外线探头(502)，所述第一红外线探头(501)和所述第二红外线探头(502)对称地设置；其中：所述第一红外线探头(501)的红外线探测幅度角A与所述第二红外线探头(502)的红外线探测幅度角B相同；所述第一红外线探头(501)的红外线探测区域S3与所述第二红外线探头(502)的红外线探测区域S4形成一红外线盲区区域S1以及一红外线叠加区域S2，所述红外线叠加区域S2的夹角C，所述第一红外线探头(501)与所述第二红外线探头(502)之间的距离为H1，所述红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2同轴线，所述红外线盲区区域S1与红外线叠加区域S2的轴线与起重机运动方向方向保持一致；
所述告警模块(2)为声光报警电路；
所述显示模块(6)为液晶显示屏幕；
所述控制器(1)是DSP控制器，或者ARM控制器；
所述超声波发射部分(401)、所述超声波接收部分(402)设置在所述第一红外线探头(501)和所述第二红外线探头(502)之间；所述红外线叠加区域S2的夹角C范围为10°-30°；
所述第一红外线探头(501)与所述第二红外线探头(502)之间的距离H1为6-10cm。
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