CN108002259A - 一种智能防碰撞控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能防碰撞控制系统，起重机的门座机上行走数据通过机下PLC数据采集到机上PLC，中间采用自定义报文进行数据传输；门座机大臂高度和幅度通过多点数据拟合方式获取编码器值与幅度和高度的曲线图，行走数据通过校验开关进行自动清零，避免由于行程轮打滑造成累计误差。本发明系统基于PLC开发具有良好的稳定性和可扩展性；系统中各个碰撞体不可变模式参数可调，高度自由化操作，可定制性高；本系统采用空间定位计算防碰撞方案相对于红外线或者超声波具有更高的稳定性，避免了碰撞死区的问题。

Description

一种智能防碰撞控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，具体是一种智能防碰撞控制系统。

背景技术

关于起重机械防碰撞的技术一直都有，但是目前应用都相对简单而且应用局限性很大，常见的应用如同轨道的两台设备之间的防碰撞，一般采用激光限位实现，当两台设备距离小于特定距离时触发限位动作，启动保护程序停止彼此靠近；这种方式仅适用于设备之间在作业区域没有空间交集的情况，如同轨道两台龙门式起重机就可以采用这种方案；还有现在用的比较多是区域防碰撞技术，通过多个限位检测固定位置的规则图形区域，一旦设备计入该区域就启用保护程序阻止设备进入该区域，这种方案多见于工厂桥机，主要为了防止桥机作业过程中撞到工厂设备；稍微复杂一点就是塔式起重机的防碰撞系统，塔机属于集群作业设备，设备作业区域之间难免有交集，通过zigbee进行组网，各个设备之间通过数据交换可以检测其他设备的位置状态信息，从而检测各自的距离进行保护，但是塔式起重机的作业形式相对简单，主要是回转和起升在实时变化，整机位置和臂架长度从设备安装之日起就固定了，而且工作基本是平面区域工作,而针对于龙门式起重机和门座式起重机并不能很好的解决碰撞问题，更何谈门座式起重机与门座式起重机之间的防碰撞问题，原因是：1、座式起重机和龙门式起重机都是位置变化的设备，不像塔吊自搭建之日起位置就不再发生变化，所以塔吊一般是根据场地图纸，为每台塔吊设备建立固定空间坐标，而门座式起重机和龙门式起重机都是位置沿行走轨道变化的，需要我们检测其行走位置，动态检测坐标；2、门座机、龙门吊一般多见于船厂，场地环境复杂，不利于设备间搭建数据交换通道，塔吊设备一般见于建筑工地，场地空旷，干扰少，无遮挡；3、设备结构相对复杂，门座机大臂随变幅机构幅度和高度都在变化，回转机构增加空间的复杂度，一般门座机与龙门吊之间碰撞问题都是门座机位于龙门吊内部，所以碰撞情况复杂，常见的碰撞情况：(1)门座机的大臂与龙门吊刚腿碰撞；(2)门座机与龙门吊主梁；(3)门座机与龙门吊柔腿碰撞。其复杂程度与塔吊防碰撞不可同日而语。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能防碰撞控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能防碰撞控制系统，起重机的门座机上行走数据通过机下PLC数据采集到机上 PLC，中间采用自定义报文进行数据传输；门座机大臂高度和幅度通过多点数据拟合方式获取编码器值与幅度和高度的曲线图，行走数据通过校验开关进行自动清零，避免由于行程轮打滑造成累计误差。

作为本发明进一步的方案：所述机下PLC的碰撞算法采用空间位置计算方式实现，在获取到各个设备的状态数据后，门座机将臂架头和A支架顶点转换成空间坐标，计算臂架头到A字架顶点之间的线段与龙门吊刚腿、主梁和柔腿之间的距离，判断X、Y、Z坐标的变化使能，在将坐标变化使能转化为限位控制动作，实现防碰撞控制。

作为本发明再进一步的方案：所述系统包括：

采集装置，用于采集吊重幅度和实时吊重高度、起重臂旋转角度、起重机的位置信息以及障碍物的三维坐标信息；

监测装置，信号连接所述采集装置，用于基于设定的空间直角坐标系，根据起重机的金属部件尺寸参数、所述采集装置采集到的信息，确定所述障碍物与起重臂有干涉危险时产生告警控制信号，控制起重机停止工作；

其中：所述设定的空间直角坐标系的XY面为起重机基础所在平面，Z轴平行于起重机的塔身高度方向；

告警装置，与所述监测装置信号连接，用于接收所述监测装置产生的告警控制信号，并根据接收到的所述告警控制信号告警。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)系统基于PLC开发具有良好的稳定性和可扩展性；2)系统中各个碰撞体不可变模式参数可调，高度自由化操作，可定制性高；3) 本系统采用空间定位计算防碰撞方案相对于红外线或者超声波具有更高的稳定性，避免了碰撞死区的问题。

附图说明

图1为智能防碰撞控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种智能防碰撞控制系统，起重机的门座机上行走数据通过机下PLC数据采集到机上PLC，中间采用自定义报文进行数据传输；门座机大臂高度和幅度通过多点数据拟合方式获取编码器值与幅度和高度的曲线图，行走数据通过校验开关进行自动清零，避免由于行程轮打滑造成累计误差。

所述机下PLC的碰撞算法采用空间位置计算方式实现，在获取到各个设备的状态数据后，门座机将臂架头和A支架顶点转换成空间坐标，计算臂架头到A字架顶点之间的线段与龙门吊刚腿、主梁和柔腿之间的距离，判断X、Y、Z坐标的变化使能，在将坐标变化使能转化为限位控制动作，实现防碰撞控制。

所述系统包括：

采集装置，用于采集吊重幅度和实时吊重高度、起重臂旋转角度、起重机的位置信息以及障碍物的三维坐标信息；

监测装置，信号连接所述采集装置，用于基于设定的空间直角坐标系，根据起重机的金属部件尺寸参数、所述采集装置采集到的信息，确定所述障碍物与起重臂有干涉危险时产生告警控制信号，控制起重机停止工作；

其中：所述设定的空间直角坐标系的XY面为起重机基础所在平面，Z轴平行于起重机的塔身高度方向；

告警装置，与所述监测装置信号连接，用于接收所述监测装置产生的告警控制信号，并根据接收到的所述告警控制信号告警。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种智能防碰撞控制系统，其特征在于，起重机的门座机上行走数据通过机下PLC数据采集到机上PLC，中间采用自定义报文进行数据传输；门座机大臂高度和幅度通过多点数据拟合方式获取编码器值与幅度和高度的曲线图，行走数据通过校验开关进行自动清零，避免由于行程轮打滑造成累计误差。

2.根据权利要求1所述的智能防碰撞控制系统，其特征在于，所述机下PLC的碰撞算法采用空间位置计算方式实现，在获取到各个设备的状态数据后，门座机将臂架头和A支架顶点转换成空间坐标，计算臂架头到A字架顶点之间的线段与龙门吊刚腿、主梁和柔腿之间的距离，判断X、Y、Z坐标的变化使能，在将坐标变化使能转化为限位控制动作，实现防碰撞控制。

3.根据权利要求1所述的智能防碰撞控制系统，其特征在于，包括：

采集装置，用于采集吊重幅度和实时吊重高度、起重臂旋转角度、起重机的位置信息以及障碍物的三维坐标信息；

监测装置，信号连接所述采集装置，用于基于设定的空间直角坐标系，根据起重机的金属部件尺寸参数、所述采集装置采集到的信息，确定所述障碍物与起重臂有干涉危险时产生告警控制信号，控制起重机停止工作；

其中：所述设定的空间直角坐标系的XY面为起重机基础所在平面，Z轴平行于起重机的塔身高度方向；

告警装置，与所述监测装置信号连接，用于接收所述监测装置产生的告警控制信号，并根据接收到的所述告警控制信号告警。