CN108584728A - 一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法,包括竖直设置的塔吊塔架、垂直于塔吊塔架的吊臂、设置在起重臂下方的货物起重机构和平衡臂下方的配重装置、以及位于吊臂和塔吊塔架交叉位置的指挥仓，所述指挥仓内设置有控制吊臂运行的服务器和旋转盘，所述货物起重机构上设置有用于实时监控起吊重物的拉力传感器，所述起重臂和平衡臂上分别设置有测量配重装置和起吊重物的力矩、速度和重量的应力传感器。本发明智能化较高，解决现有技术中的塔吊存在结构设计不合理，操作不方便，搬运效率较低的问题，可以根据吊起重物的重量，来调节配重装置的位置，从而使得塔吊在工作时更加的稳定。

Description

一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法

技术领域

本发明涉及塔式起重机技术领域，尤其涉及一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法。

背景技术

随着科学技术的发展，越来越多的新技术和仪器被用于建筑行业，建筑吊塔是建筑施工中重要的工具之一，建筑吊塔的高度一般比较高，导致吊塔自身的稳定性不好，且顶部的平衡性也不好，当前的吊塔只是简单的设置有配重块，目前，配重块都是固定的，起吊重物的时候，平衡不好掌握，因为建筑吊塔会掉起不同的重物，导致平衡不好调控，使用过程中比较危险。现有塔吊控制系统主要解决防碰撞、防倾倒等安全生产问题，功能比较单一，智能化程度不高。

专利号CN201720087523.3公开了一种建筑塔吊，该建筑塔吊包括面罩底座、驾驶室、吊塔架、和爬梯该专利中驾驶室的上方安装有横架，所述横架的一端安装有电磁滑轨，且电磁滑轨上通过电磁滑块安装有配重块，所述横架远离电磁滑轨的一端铰接有滑轮，且滑轮位置处的横架上安装有提升电机，所述滑轮上设置有绳索，且绳索的一端系在提升电机的输出端上， 所述绳索的另一端安装有挂钩，所述绳索上靠近挂钩的一端安装有拉力传感器，所述拉力传感器的输出端与PSE300-M控制器的输入端电性连接，且 PSE300-M控制器的输出端与电磁滑轨的输入端电性连接。该设备安装有电磁滑轨，通过拉力传感器和PSE300-M控制器控制电磁滑轨，可以根据吊起重物的重量，来调节配重块的位置，从而使得建筑吊塔在工作时更加的稳定。

上述专利虽然能够根据吊起重物的重量，来调节配重块的位置，但是该专利存在一定的缺陷，无法计算配重块移动的距离，任然无法保证吊臂的平衡，起吊挂钩需要起吊不同重量的重物才能保证吊臂平衡，吊臂起吊费时，无法保证驾驶人员高效进行作业，且起吊重物的时候无法精准预算其运行的轨迹。

专利号CN201720764249.9 该发明公开了一种智能塔吊系统，包括竖直设置的可伸缩的塔吊标准节、垂直设置于塔吊标准节上部的起重臂以及用于顶升塔吊标准节上部的顶升机构；所述塔吊标准节的上端设置有 塔帽，下端设置有与一固定混凝土基础固定的基础预埋件；所述塔吊标准节中部设置有用 于控制起重臂转动的回转机构，一驾驶室设置于回转机构与起重臂之间的塔吊标准节上。该发明的结构复杂，设置的GPS定位模块用于对准吊装构件的第一激光测量仪、用于辅助进行夜间吊装作业的第一红外成像夜视仪以及用于收集进入第一全景摄像头的镜头内的一RFID物料识别标签的RFID读感器；所述中控台分别与第一GPS定位模块、第一激光测量仪、第一红外成像夜视仪以及RFID读感器通讯连接，该发明使用的成本设备较高，无法实际应用到塔吊设备上。

基于此，有必要设计一种安全、高效、操作运行精准迅速、省人省力的塔吊全自动控制系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法 ，本发明智能化较高，解决现有技术中的塔吊存在结构设计不合理，操作不方便，搬运效率较低的问题，可以根据吊起重物的重量，来调节配重装置的位置，从而使得塔吊在工作时更加的稳定，实现了塔吊智能化操作。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法 ，包括竖直设置的塔吊塔架、垂直于塔吊塔架的吊臂，其中，吊臂包括起重臂和平衡臂、设置在起重臂下方的货物起重机构和平衡臂下方的配重装置、以及位于吊臂和塔吊塔架交叉位置的指挥仓，所述指挥仓内设置有控制吊臂运行的服务器和旋转盘，所述货物起重机构上设置有用于实时监控起吊重物的拉力传感器，所述起重臂上设置有用于实时监控并采集的所述起重臂的起吊重物的位置移动数据的位置传感器，所述起重臂和平衡臂上分别设置有测量配重装置和起吊重物的力矩、速度和重量的应力传感器，其配重装置动态平衡的方法包括以下步骤：

1)所述服务器计算起吊重物的实时负载力矩；所述服务器根据拉力传感器、位置传感器以及应力传感器计算负载力矩；

2)计算配重装置的实时力矩；其中，所述配重装置上设置有连接平衡臂的套杆，所述套杆上设置有驱动配重装置移动的驱动装置，所述驱动装置与服务器连接，所述服务器通过计算后的实时负载力矩控制配重装置左右移动的距离，所述服务器根据应力传感器计算配重装置的实时力矩；

3)计算理论上起吊重物和配重装置的负载移动数据和配重移动数据；所述服务器同时计算理论上的起吊重物负载移动数据和配重装置移动数据，所述服务器根据理论上移动数据发送指令使起重臂的起吊重物负载移动和平衡臂的配重装置配重移动，所述服务器记录起吊重物负载移动和配重装置实际运行轨迹和应力情况；

4)理论的负载移动数据和配重移动数据与实际运行的负载移动数据和配重移动数据对比；所述服务器根据理论上起吊重物负载移动和配重装置配重移动的数据与实际的起吊重物负载移动和配重装置配重移动的数据对比，得出实际移动数据和理论移动数据的实际差值，所述实际差值包括负载移动和配重移动的实际数据与理论数据的速度差值、力差值和位移差值，计算所述起吊重物和配送装置运行的负载移动和配重移动提前的数据和滞后的数据，方便下一次起吊重物移动和配重装置移动时进行补偿。

作为优选，所述配重装置包括配重块，所述配重块的重量为固定的。

作为优选，所述货物起重机构包括吊钩，设于吊钩上的货物计量装置和连接绳索，所述拉力传感器位于连接绳索的一端。

作为优选，所述拉力传感器实时监控起吊重物的拉力，当负载超过设计限值的时候即声光报警。

作为优选，所述驱动装置包括驱动电机。

作为优选，所述负载移动数据和配重移动数据包括起吊重物或配重装置的移动速度数据、起吊重物或配重装置的重力数据以及起吊重物或配重装置位移数据。

作为优选，所述步骤1至步骤4按顺序进行。

作为优选，所述步骤中所述的应力情况包括吊重物负载移动过程中的应力值和配重装置在移动过程中的应力值。

作为优选，所述步骤中计算负载移动和配重移动提前的数据和滞后的数据为根据服务器发送的指令，所述起吊重物负载移动和配重装置移动的实际运行时间、速度和位移与理论上计算的移动时间、速度和位移提前或滞后，用户根据移动时间、速度和位移在下一次起吊重物和配重装置移动时进行补偿。

本发明的有益效果是：

1. 解决现有技术中的塔吊存在结构设计不合理，操作不方便，搬运效率较低，且安全性和搬运准确性靠人为经验控制得不到保障的技术问题；

2. 对操作工人的熟练度以及操作精确度要求较低，保证驾驶人员高效作业；

3. 避免障碍物干扰，数据精准；集中数字化管理和监测，避免人为因素干扰，保证建筑施工安全。

4. 实现了塔吊智能化、自动化、可遥控。操作、运行精准迅速、安全可靠、省人省力。

5. 可以根据吊起重物的重量，来调节配重块的位置，实现了塔吊自动配重平衡，从而使得建筑吊塔在工作时更加的稳定。

6. 实现对起重调运过程中的危险状况进行预警与干预，最大程度避免起重吊运作业中的安全隐患，确保人身安全。

7. 综合考虑重物的升降、运输、避障等控制问题，提供一种安全、高效的塔吊全自动控制系统。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的智能塔吊结构示意图；

图2为本发明涉及的塔吊的配重装置动态平衡的方法流程图。

图中标号说明：塔吊塔架1，吊臂2，起重臂201，平衡臂202，货物起重机构3，配重装置4，指挥仓5，服务器6，旋转盘7，拉力传感器8，位置传感器9，应力传感器10，起吊重物11。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

参照图1至图2所示，一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法 ，包括竖直设置的塔吊塔架1、垂直于塔吊塔架1的吊臂2，其中，吊臂2包括起重臂201和平衡臂202、设置在起重臂201下方的货物起重机构3和平衡臂202下方的配重装置4、以及位于吊臂2和塔吊塔架1交叉位置的指挥仓5，所述指挥仓5内设置有控制吊臂2运行的服务器6和旋转盘7，所述货物起重机构3上设置有用于实时监控起吊重物的拉力传感器8，所述起重臂201上设置有用于实时监控并采集的所述起重臂201的起吊重物11的位置移动数据的位置传感器9，所述起重臂201和平衡臂202上分别设置有测量配重装置4和起吊重物11的力矩、速度和重量的应力传感器10，其配重装置4动态平衡的方法包括以下步骤：

101、所述服务器6计算起吊重物11的实时负载力矩；所述服务器6根据拉力传感器8、位置传感器9以及应力传感器10计算负载力矩；

102、计算配重装置4的实时力矩；其中，所述配重装置4上设置有连接平衡臂202的套杆，所述套杆上设置有驱动配重装置4移动的驱动装置，所述驱动装置与服务器6连接，所述服务器6通过计算后的实时负载力矩控制配重装置4左右移动的距离，所述服务器6根据应力传感器10计算配重装置4的实时力矩；

103、计算理论上起吊重物11和配重装置4的负载移动数据和配重移动数据；所述服务器6同时计算理论上的起吊重物11负载移动数据和配重装置4移动数据，所述服务器6根据理论上移动数据发送指令使起重臂201的起吊重物11负载移动和平衡臂202的配重装置4配重移动，所述服务器6记录起吊重物11负载移动和配重装置4实际运行轨迹和应力情况；

例如，本发明中，服务器发送指令以1秒5米的速度移动起吊重物11从A点至B点，但是实际的情况中，吊钩提取起吊重物11的动作延迟了，过了时间才反应过来，所以实际的移动时间，跟负载的重力和应力的变化跟发送的指令不一致，例如到B点的应力应该是100牛顿的力，但是，实际上到了B点之后，他的应力不是这个应力值，有可能超过了，有可能滞后了，理论和实际的值有差别，移动速度、位移、还有力的值都有差别。

104、理论的负载移动数据和配重移动数据与实际运行的负载移动数据和配重移动数据对比；所述服务器6根据理论上起吊重物11负载移动和配重装置4配重移动的数据与实际的起吊重物11负载移动和配重装置4配重移动的数据对比，得出实际移动数据和理论移动数据的实际差值，所述实际差值包括负载移动和配重移动的实际数据与理论数据的速度差值、力差值和位移差值，计算所述起吊重物11和配送装置4运行的负载移动和配重移动提前的数据和滞后的数据，方便下一次起吊重物11移动和配重装置4移动时进行补偿。

作为优选，所述配重装置4包括配重块，所述配重块的重量为固定的。

作为优选，所述货物起重机构3包括吊钩，设于吊钩上的货物计量装置和连接绳索，所述拉力传感器8位于连接绳索的一端。

作为优选，所述拉力传感器8实时监控起吊重物11的拉力，当负载超过设计限值的时候即声光报警。

作为优选，所述驱动装置包括驱动电机。

作为优选，所述负载移动数据和配重移动数据包括起吊重物11或配重装置4的移动速度数据、起吊重物或配重装置的重力数据以及起吊重物或配重装置位移数据。

作为优选，所述步骤1至步骤4按顺序进行。

作为优选，所述步骤3中所述的应力情况包括吊重物11负载移动过程中的应力值和配重装置4在移动过程中的应力值。

作为优选，所述步骤4中计算负载移动和配重移动提前的数据和滞后的数据为根据服务器发送的指令，所述起吊重物11负载移动和配重装置4移动的实际运行时间、速度和位移与理论上计算的移动时间、速度和位移提前或滞后，用户根据移动时间、速度和位移在下一次起吊重物11和配重装置4移动时进行补偿。

具体实施例：

在实际使用中，本发明的配重装置4是可以动态移动的，用户在起吊重物11时，服务器6计算起吊重物11的实时负载力矩，通过起吊重物11的实时负载力矩控制配重装置4在平衡臂202上左右移动的距离，服务器6根据平衡臂202上设置的应力传感器10计算配重装置4的实时力矩，服务器6同时计算理论上的起吊重物11的负载移动数据和配重装置4移动数据，本发明中的移动数据包括起吊重物11或配重装置4的移动速度数据、起吊重物或配重装置的重力数据以及起吊重物或配重装置位移数据。

服务器6根据理论上移动数据发送指令使起重臂201的起吊重物11负载移动和平衡臂202的配重装置4配重移动，服务器6记录起吊重物11负载移动和配重装置4实际运行轨迹和应力情况。

用户将理论的负载移动数据和配重移动数据与实际运行的负载移动数据和配重移动数据对比，服务器6根据理论上起吊重物11负载移动和配重装置4配重移动的数据与实际的起吊重物11负载移动和配重装置4配重移动的实际数据对比，得出实际移动数据和理论移动数据的实际差值，所述实际差值包括负载移动和配重移动的实际数据与理论数据的速度差值、力差值和位移差值，计算所述起吊重物11和配送装置4运行的负载移动和配重移动提前的数据和滞后的数据，方便下一次起吊重物11移动和配重装置4移动时进行补偿。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法，包括竖直设置的塔吊塔架（1）、垂直于塔吊塔架（1）的吊臂（2），其中，吊臂（2）包括起重臂（201）和平衡臂（202）、设置在起重臂（201）下方的货物起重机构（3）和平衡臂（202）下方的配重装置（4）、以及位于吊臂（2）和塔吊塔架（1）交叉位置的指挥仓（5），所述指挥仓（5）内设置有控制吊臂（2）运行的服务器（6）和旋转盘（7），其特征在于：所述货物起重机构（3）上设置有用于实时监控起重臂（201）的起吊重物（11）的拉力传感器（8），所述起重臂（201）上设置有用于实时监控并采集的所述起重臂（201）的起吊重物（11）的位置移动数据的位置传感器（9），所述起重臂（201）和平衡臂（202）上分别设置有测量配重装置（4）和起吊重物（11）的力矩、速度和重量的应力传感器（10），其配重装置（4）动态平衡的方法包括以下步骤：

1）所述服务器（6）计算起吊重物（11）的实时负载力矩；所述服务器（6）根据拉力传感器（8）、位置传感器（9）以及应力传感器（10）计算负载力矩；

2）计算配重装置（4）的实时力矩；其中，所述配重装置（4）上设置有连接平衡臂（202）的套杆，所述套杆上设置有驱动配重装置（4）移动的驱动装置，所述驱动装置与服务器（6）连接，所述服务器（6）通过计算后的实时负载力矩控制配重装置（4）左右移动的距离，所述服务器（6）根据应力传感器（10）计算配重装置（4）的实时力矩；

3）计算理论上起吊重物（11）和配重装置（4）的负载移动数据和配重移动数据；所述服务器（6）同时计算理论上的起吊重物（11）负载移动数据和配重装置（4）移动数据，所述服务器（6）根据理论上移动数据发送指令使起重臂（201）的起吊重物（11）负载移动和平衡臂（202）的配重装置（4）配重移动，所述服务器（6）记录起吊重物（11）负载移动和配重装置（4）实际运行轨迹和应力情况；

4）理论的负载移动数据和配重移动数据与实际运行的负载移动数据和配重移动数据对比；所述服务器（6）根据理论上起吊重物（11）负载移动和配重装置（4）配重移动的数据与实际的起吊重物（11）负载移动和配重装置（4）配重移动的数据对比，得出实际移动数据和理论移动数据的实际差值，所述实际差值包括负载移动和配重移动的实际数据与理论数据的速度差值、力差值和位移差值，计算所述起吊重物（11）和配送装置（4）运行的负载移动和配重移动提前的数据和滞后的数据，方便下一次起吊重物（11）移动和配重装置（4）移动时进行补偿，使起吊重物（11）和配重装置（4）的力矩保持平衡。

2.根据权利要求1所述的一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法 ，其特征在于：所述配重装置（4）包括配重块，所述配重块的重量为固定的。

3.根据权利要求1所述的一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法 ，其特征在于：所述货物起重机构（3）包括吊钩，设于吊钩上的货物计量装置和连接绳索，所述拉力传感器（8）位于连接绳索的一端。

4.根据权利要求3所述的一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法 ，其特征在于：所述拉力传感器（8）实时监控起吊重物（11）的拉力，当负载超过设计限值的时候即声光报警。

5.根据权利要求1所述的一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法，其特征在于：所述驱动装置包括驱动电机。

6.根据权利要求1所述的一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法 ，其特征在于：所述负载移动数据和配重移动数据包括起吊重物（11）或配重装置（4）的移动速度数据、起吊重物或配重装置的重力数据以及起吊重物或配重装置位移数据。

7.根据权利要求1所述的一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法 ，其特征在于：所述步骤1至步骤4按顺序进行。

8.根据权利要求1所述的一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法 ，其特征在于：所述步骤3中所述的应力情况包括吊重物（11）负载移动过程中的应力值和配重装置（4）在移动过程中的应力值。

9.根据权利要求1所述的一种智能塔吊设备及其配重装置动态平衡的方法 ，其特征在于：所述步骤4中计算负载移动和配重移动提前的数据和滞后的数据为根据服务器发送的指令，所述起吊重物（11）负载移动和配重装置（4）移动的实际运行时间、速度和位移与理论上计算的移动时间、速度和位移提前或滞后，用户根据移动时间、速度和位移在下一次起吊重物（11）和配重装置（4）移动时进行补偿。