CN108358081B - 可实现自动化吊装的智能塔吊系统的工作方法 - Google Patents

可实现自动化吊装的智能塔吊系统的工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可实现自动化吊装的智能塔吊系统的工作方法，本智能塔吊系统包括：吊臂，控制单元，吊钩单元和位于装卸作业区的信标发生器；控制单元安装于塔吊操作间内，且用于对吊臂及吊钩单元进行控制；吊钩单元包括：安全间距检测单元、声光报警单元；吊钩单元通过安全间距检测单元与信标发生器实时测距，当距离低于限定值时，声光报警单元进行报警，并将报警信号发送至控制单元；本发明的智能塔吊系统及其工作方法通过安全间距检测单元与信标发生器实时测距，当距离低于限定值时，进行报警，避免发生吊装事故，以及本智能塔吊系统还具有自我学习功能，即能够通过重量识别物料类型，并且根据物料类型记录吊装轨迹，以实现自动化吊装，提高了塔吊的智能化程度。

Description

可实现自动化吊装的智能塔吊系统的工作方法
技术领域
本发明涉及一种建筑使用的塔吊，具体是指一种可实现自动化吊装的智能塔吊系统的工作方法。
背景技术
塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，用来搬运施工用的钢筋、混凝土、钢管等各种建筑原材料。现有技术中的塔吊主要釆用人工在高空操作间进行操控，对操作工人的熟练度以及操作精确度要求较高，保障性较低。并且，很多情况下搬运的货物相对固定，塔吊操控是重复、单调、繁重的高强度工作，容易造成疲劳，带来安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能塔吊系统及其工作方法，以实现塔吊的智能化控制。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能塔吊系统，包括：吊臂，控制单元，吊钩单元和位于装卸作业区的信标发生器；其中所述控制单元安装于塔吊操作间内，且用于对吊臂及吊钩单元进行控制；所述吊钩单元包括：安全间距检测单元、声光报警单元；以及所述吊钩单元通过安全间距检测单元与信标发生器实时测距，当距离低于限定值时，所述声光报警单元进行报警，并将报警信号发送至控制单元。
进一步，所述控制单元包括：控制器，以及与该控制器相连的键盘单元、操控动作采集单元；其中所述键盘单元适于输入吊装指令；所述操控动作采集单元适于记录与吊装指令相匹配的塔吊主体及吊钩单元的吊装轨迹。
进一步，所述操控动作采集单元包括：用于检测吊臂转向的地磁传感器，安装于变幅机构内的第一光电旋转编码器，以采集吊钩单元对应的载重小车在吊臂上的行进距离，以及还包括：用于检测吊钩悬吊高度的第二光电旋转编码器，用于检测吊钩所挂物重量的称重传感器；所述控制器内存储有与物料类型、重量数据对应数据库，当称重传感器获得当前所挂物的重量时，即获得该物料的类型；所述控制器适于在一物料首次完成吊装后，记录该物料的吊装轨迹，并将该物料对应的吊装轨迹写入数据库中；当控制器切换成自动控制模式时，所述控制器按照该物料的第一次的吊装轨迹将物料进行吊装运输。
进一步，所述控制器适于对物料存放点位置进行标定，以及对物料卸料点位置进行标定；所述吊装轨迹包括，向物料存放点位置方向移动的第一吊臂转向轨迹、载重小车的第一行进轨迹和吊钩的第一悬吊轨迹；以及向物料卸料点位置方向移动的第二吊臂转向轨迹、载重小车的第二行进轨迹和吊钩的第二悬吊轨迹；通过键盘单元选择需要自动执行的相应轨迹；若全选，则为自动控制模式；若部分选择，则为混合操作模式；若未选择，则为人工模式。
进一步，当声光报警单元进行报警后，所述控制器控制吊钩单元减速运行；或切换成人工控制。
又一方面，本发明还提供了一种所述智能塔吊系统的工作方法，即
所述吊钩单元通过安全间距检测单元与信标发生器实时测距，当距离低于限定值时，所述声光报警单元进行报警，并将报警信号发送至控制单元。
进一步，所述控制单元包括：控制器，以及与该控制器相连的键盘单元、操控动作采集单元；其中所述键盘单元适于输入吊装指令；所述操控动作采集单元适于记录与吊装指令相匹配的塔吊主体及吊钩单元的吊装轨迹。
进一步，所述操控动作采集单元包括：用于检测吊臂转向的地磁传感器，安装于变幅机构内的第一光电旋转编码器，以采集吊钩单元对应的载重小车在吊臂上的行进距离，以及还包括：用于检测吊钩悬吊高度的第二光电旋转编码器，用于检测吊钩所挂物重量的称重传感器；所述控制器内存储有与物料类型、重量数据对应数据库，当称重传感器获得当前所挂物的重量时，即获得该物料的类型；所述控制器适于在一物料首次完成吊装后，记录该物料的吊装轨迹，并将该物料对应的吊装轨迹写入数据库中；当控制器切换成自动控制模式时，所述控制器按照该物料的第一次的吊装轨迹将物料进行吊装运输。
进一步，所述控制器适于对物料存放点位置进行标定，以及对物料卸料点位置进行标定；所述吊装轨迹包括，向物料存放点位置方向移动的第一吊臂转向轨迹、载重小车的第一行进轨迹和吊钩的第一悬吊轨迹；以及向物料卸料点位置方向移动的第二吊臂转向轨迹、载重小车的第二行进轨迹和吊钩的第二悬吊轨迹；通过键盘单元选择需要自动执行的相应轨迹；若全选，则为自动控制模式；若部分选择，则为混合操作模式；若未选择，则为人工模式。
进一步，所述限定值包括：安全距离范围，以及在安全距离范围内再划定危险范围，即当吊钩进入安全距离范围内，声光报警单元进行报警，所述控制器控制吊钩单元减速运行；若吊钩进入危险范围，塔吊将停止运行并强制切换成人工控制。
本发明的有益效果是，本发明的智能塔吊系统及其工作方法通过安全间距检测单元与信标发生器实时测距，当距离低于限定值时，进行报警，避免发生吊装事故，以及本智能塔吊系统还具有自我学习功能，即能够通过重量识别物料类型，并且根据物料类型记录吊装轨迹，以实现自动化吊装，提高了塔吊的智能化程度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的智能塔吊系统的结构示意图；
图2是本发明的智能塔吊系统的原理框图。
图中：吊臂1、变幅机构11、载重小车12、塔吊操作间13、吊钩单元2、吊钩201、信标发生器3。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例1提供了一种智能塔吊系统，包括：吊臂1，控制单元，吊钩单元2和位于装卸作业区的信标发生器3；其中所述控制单元安装于塔吊操作间13内，且用于对吊臂1及吊钩单元2进行控制；所述吊钩单元2包括：安全间距检测单元、声光报警单元；以及所述吊钩单元通过安全间距检测单元与信标发生器实时测距，当距离低于限定值时，所述声光报警单元进行报警，并将报警信号发送至控制单元。
所述限定值包括安全距离，以及位于安全距离内在设定危险范围，所述控制器还连接有报警模块，且距离进入安全距离范围内后，由声光报警单元发出第一级的报警信号，当距离更加接近后，进入危险范围，所述控制器所连接的报警模块与声光报警单元同时报警。
所述信标发生器例如但不限于携带于装卸作业区操作人员的身上，或者放置在建筑物重要部位。
进一步，所述控制单元包括：控制器，以及与该控制器相连的键盘单元、操控动作采集单元；其中所述键盘单元适于输入吊装指令；所述操控动作采集单元适于记录与吊装指令相匹配的塔吊主体及吊钩单元的吊装轨迹。
所述操控动作采集单元包括：用于检测吊臂转向的地磁传感器，安装于变幅机构11内的第一光电旋转编码器，以采集吊钩单元对应的载重小车在吊臂上的行进距离，以及还包括：用于检测吊钩悬吊高度的第二光电旋转编码器，用于检测吊钩所挂物重量的称重传感器；所述控制器内存储有与物料类型、重量数据对应数据库，当称重传感器获得当前所挂物的重量时，即获得该物料的类型；所述控制器适于在一物料首次完成吊装后，记录该物料的吊装轨迹，并将该物料对应的吊装轨迹写入数据库中；当控制器切换成自动控制模式时，所述控制器按照该物料的第一次的吊装轨迹将物料进行吊装运输。
所述控制器适于对物料存放点位置进行标定，以及对物料卸料点位置进行标定；所述吊装轨迹包括往返运动，具体的，向物料存放点位置方向移动的第一吊臂转向轨迹（塔吊主体对应的吊装轨迹）、载重小车12的第一行进轨迹和吊钩201的第一悬吊轨迹（吊钩单元对应的吊装轨迹）；以及向物料卸料点位置方向移动的第二吊臂转向轨迹（塔吊主体对应的吊装轨迹）、载重小车的第二行进轨迹和吊钩的第二悬吊轨迹（吊钩单元对应的吊装轨迹）；通过键盘单元选择需要自动执行的相应轨迹；若全选，则为自动控制模式；若部分选择，则为混合操作模式；若未选择，则为人工模式。
各种轨迹选择可以通过与控制器相连的显示模块进行显示操作。
其中，自动控制模式即为无需人工控制，由控制器自动控制吊装轨迹；
混合操作模式即为半自动控制，人工选择相应轨迹，例如，单独选择第一吊臂转向轨迹、第一行进轨迹，则控制器自动执行上述轨迹动作，其余动作则由人工完成；人工模式，则全手动控制。
若上述物料存放点位置或物料卸料点位置不是唯一，即物料存放点位置或物料卸料点位置为多点分布，本控制器同样也可以记录各轨迹进行存储，因此，本智能塔吊系统具有较高的学习能力。
当吊钩进入安全距离范围内，声光报警单元进行报警，所述控制器控制吊钩单元减速运行；若吊钩进入危险范围，塔吊将停止运行并强制切换成人工控制。
因此，本智能塔吊系统能够将塔吊的各运行轨迹进行拆分，并且可以根据需要有选择的进行设定，所以操作的自由度更高。
可选的，所述控制器例如但不限于采用处理器STM32F103ZET6构成的工控板，所述地磁传感器例如但不限于采用WaveShareMAG3110电子罗盘模块；第一、第二光电旋转编码器例如但不限于采用欧姆龙旋转编码器E6B2-CWZ6C，称重传感器例如但不限于采用拉压用S型称重传感器。
实施例2
在实施例1基础上，本实施例2提供了一种所述的智能塔吊系统的工作方法，其中所述吊钩单元通过安全间距检测单元与信标发生器实时测距，当距离低于限定值时，所述声光报警单元进行报警，并将报警信号发送至控制单元。
所述控制单元包括：控制器，以及与该控制器相连的键盘单元、操控动作采集单元；其中所述键盘单元适于输入吊装指令；所述操控动作采集单元适于记录与吊装指令相匹配的塔吊主体及吊钩单元的吊装轨迹。
所述操控动作采集单元包括：用于检测吊臂转向的地磁传感器，安装于变幅机构内的第一光电旋转编码器，以采集吊钩单元对应的载重小车在吊臂上的行进距离，以及还包括：用于检测吊钩悬吊高度的第二光电旋转编码器，用于检测吊钩所挂物重量的称重传感器；所述控制器内存储有与物料类型、重量数据对应数据库，当称重传感器获得当前所挂物的重量时，即获得该物料的类型；所述控制器适于在一物料首次完成吊装后，记录该物料的吊装轨迹，并将该物料对应的吊装轨迹写入数据库中；当控制器切换成自动控制模式时，所述控制器按照该物料的第一次的吊装轨迹将物料进行吊装运输。
所述控制器适于对物料存放点位置进行标定，以及对物料卸料点位置进行标定；所述吊装轨迹包括往返运动，具体的，向物料存放点位置方向移动的第一吊臂转向轨迹（塔吊主体对应的吊装轨迹）、载重小车12的第一行进轨迹和吊钩201的第一悬吊轨迹（吊钩单元对应的吊装轨迹）；以及向物料卸料点位置方向移动的第二吊臂转向轨迹（塔吊主体对应的吊装轨迹）、载重小车的第二行进轨迹和吊钩的第二悬吊轨迹（吊钩单元对应的吊装轨迹）；通过键盘单元选择需要自动执行的相应轨迹；若全选，则为自动控制模式；若部分选择，则为混合操作模式；若未选择，则为人工模式。
所述限定值包括：安全距离范围，以及在安全距离范围内再划定危险范围，即当吊钩进入安全距离范围内，声光报警单元进行报警，所述控制器控制吊钩单元减速运行；若吊钩进入危险范围，塔吊将停止运行并强制切换成人工控制。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种智能塔吊系统的工作方法，其特征在于，智能塔吊系统包括：
吊臂，控制单元，吊钩单元和位于装卸作业区的信标发生器；其中
所述控制单元包括：控制器，以及与该控制器相连的键盘单元、操控动作采集单元；其中
所述键盘单元适于输入吊装指令；
所述操控动作采集单元适于记录与吊装指令相匹配的塔吊主体及吊钩单元的吊装轨迹，即
所述操控动作采集单元包括：用于检测吊臂转向的地磁传感器，安装于变幅机构内的第一光电旋转编码器，
以采集吊钩单元对应的载重小车在吊臂上的行进距离，以及
还包括：用于检测吊钩悬吊高度的第二光电旋转编码器，用于检测吊钩所挂物重量的
称重传感器；
所述控制器内存储有与物料类型、重量数据对应数据库，当称重传感器获得当前所挂物的重量时，即获得该物料的类型；
所述控制器适于在一物料首次完成吊装后，记录该物料的吊装轨迹，并将该物料对应的吊装轨迹写入数据库中；
当控制器切换成自动控制模式时，所述控制器按照该物料的第一次的吊装轨迹将物料进行吊装运输；
所述控制器适于对物料存放点位置进行标定，以及对物料卸料点位置进行标定；
所述吊装轨迹包括，向物料存放点位置方向移动的第一吊臂转向轨迹、载重小车的第一行进轨迹和吊钩的第一悬吊轨迹；以及
向物料卸料点位置方向移动的第二吊臂转向轨迹、载重小车的第二行进轨迹和吊钩的第二悬吊轨迹；
通过键盘单元选择需要自动执行的相应轨迹；
若全选，则为自动控制模式；
若部分选择，则为混合操作模式；
若未选择，则为人工模式；
所述控制单元安装于塔吊操作间内，且用于对吊臂及吊钩单元进行控制；
所述吊钩单元包括：安全间距检测单元、声光报警单元；以及
所述吊钩单元通过安全间距检测单元与信标发生器实时测距，当距离低于限定值时，
所述声光报警单元进行报警，并将报警信号发送至控制单元；
所述的智能塔吊系统的工作方法，包括：
所述吊钩单元通过安全间距检测单元与信标发生器实时测距，当距离低于限定值时，
所述声光报警单元进行报警，并将报警信号发送至控制单元；
所述限定值包括：安全距离范围，以及在安全距离范围内再划定危险范围，即
当吊钩进入安全距离范围内，声光报警单元进行报警，所述控制器控制吊钩单元减速运行；
若吊钩进入危险范围，塔吊将停止运行并强制切换成人工控制。
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