CN109592586A - 一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法 - Google Patents
一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，它包括以下步骤：S1，获取两台塔吊的相关数据；S2，建立两台塔吊的坐标系，确定两台塔吊起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角；S3，建立两台塔吊起重臂的摆动轨迹方程，求解两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点；S4，计算过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角；S5，判断塔吊一起重臂是否在轨迹交点之间的区域，若在，分别计算过塔吊一起重臂与塔吊一/塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角；S6，判断两台塔吊协同作业起重臂是否发生碰撞。本发明方法简单，可有效地判断两台塔吊协同作业时起重臂是否发生碰撞。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体地说是一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法。
背景技术
塔吊是建筑行业中最常用的一种起重设备，具有工作空间大、起吊高度高、工作幅度大等优点。
塔吊属于高空作业，具有起重重量大、重心不稳定、制动频繁等特点，塔吊的施工作业环境恶劣，当多台塔吊协同工作时，驾驶人员疏忽或者操作不当，存在塔吊起重臂碰撞等事故发生的可能，现有塔吊的安全装置存在功能局限、结构单一、现场调试困难等诸多弊端，无法准确高效地判断和预测塔吊协同作业起重臂碰撞事故的发生。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，可有效地判断两台塔吊协同作业时起重臂是否发生碰撞。
本发明解决其技术问题采取的技术方案是：
本发明实施例提供的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，其特征是，所述两台塔吊完全相同，两台塔吊的中心距大于一台塔吊起重臂的摆动半径，小于两台塔吊起重臂的摆动半径和，其特征是，所述方法包括以下步骤：
S1，获取两台塔吊的相关数据；
S2，建立两台塔吊的坐标系，确定两台塔吊起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角；
S3，建立两台塔吊起重臂的摆动轨迹方程，求解两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点；
S4，计算过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角；
S5，判断塔吊一起重臂是否在轨迹交点之间的区域，若在，分别计算过塔吊一起重臂与塔吊一/塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角；
S6，判断两台塔吊协同作业起重臂是否发生碰撞。
作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤S1中，所述两台塔吊的相关数据包括：两台塔吊的中心距a、塔吊起重臂的摆动半径r、塔吊一起重臂的位置、塔吊二起重臂的位置。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S2的具体过程为：以塔吊一所在的位置为坐标原点，以过塔吊一所在位置和塔吊二所在位置的直线为水平坐标轴X，过塔吊一所在的位置做垂直于水平坐标轴X的坐标轴Y，根据塔吊一起重臂的位置确定塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ1，根据塔吊二起重臂的位置确定塔吊二起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ2。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S3的具体过程为：通过塔吊起重臂的摆动轨迹方程建立塔吊一起重臂的摆动轨迹方程，通过塔吊起重臂的摆动轨迹方程建立塔吊二起重臂的摆动轨迹方程，通过塔吊起重臂摆动轨迹的交点计算公式计算得到两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点(x1，y1)和(x2，y2)。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述塔吊起重臂的摆动轨迹方程为：
(x-x0)2+(y-y0)2＝r2 (1)
式中，x为塔吊起重臂的摆动轨迹在坐标轴X上的坐标，y为塔吊起重臂的摆动轨迹在坐标轴Y上的坐标，x0和y0为塔吊所在位置的坐标，r为塔吊起重臂的摆动半径；
作为本实施例一种可能的实现方式，所述塔吊起重臂摆动轨迹的交点计算公式为：
式中，x为塔吊起重臂摆动轨迹的交点在坐标轴X上的坐标，y为塔吊起重臂摆动轨迹的交点在坐标轴Y上的坐标，a为两台塔吊的中心距，r为塔吊起重臂的摆动半径。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S4的具体过程为：通过式(3)所示的过已知点和坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式计算得到过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角β1和β2；
式中，β为过已知点和坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角，x为已知点在坐标轴X上的坐标，y为已知点在坐标轴Y上的坐标。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S5的具体过程为：当塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ1位于过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角β1和β2之间时，通过过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式计算得到过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ1，通过过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式计算得到过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ2。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式为：
式中，λ1为过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，r为塔吊起重臂的摆动半径，γ1为塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，a为两台塔吊的中心距；
作为本实施例一种可能的实现方式，所述过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式为：
式中，λ2为过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，γ1为塔吊一的起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，a为两台塔吊的中心距，r为塔吊起重臂的摆动半径。
作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤S6的具体过程为：当塔吊二起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ2在过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ1和过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ2之间的区域时，两台塔吊协同作业起重臂会碰撞，其它区域两台塔吊协同作业起重臂不会碰撞。
本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：
本发明实施例技术方案的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，通过获取两台塔吊的相关数据，建立两台塔吊的坐标系，确定两台塔吊起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，建立两台塔吊起重臂的摆动轨迹方程，求解两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点，计算过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，判断塔吊一起重臂是否在轨迹交点之间的区域，若在，分别计算过塔吊一起重臂与塔吊一/塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，判断两台塔吊协同作业起重臂是否发生碰撞。本发明方法简单，可有效地判断两台塔吊协同作业时起重臂是否发生碰撞。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的两台塔吊起重臂的摆动轨迹示意图；
图2中符号表示：(x1，y1)和(x2，y2)、两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点，γ1、塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，γ2、塔吊二起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，a、两台塔吊的中心距，r、塔吊起重臂的摆动半径，β1和β2、过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角，λ1、过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，λ2、过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。为简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
本发明提供了一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，如图1所示，它包括以下步骤：S1，获取两台塔吊的相关数据；S2，建立两台塔吊的坐标系，确定两台塔吊起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角；S3，建立两台塔吊起重臂的摆动轨迹方程，求解两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点；S4，计算过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角；S5，判断塔吊一起重臂是否在轨迹交点之间的区域，若在，分别计算过塔吊一起重臂与塔吊一/塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角；S6，判断两台塔吊协同作业起重臂是否发生碰撞。
本发明实施例提供的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，其具体实现过程包括以下步骤：
步骤1：获取两台塔吊的相关数据：两台塔吊的中心距a、塔吊起重臂的摆动半径r、塔吊一起重臂和塔吊二起重臂的位置，如表1所示。
表1
步骤2：以塔吊一所在的位置为坐标原点，以过塔吊一所在位置和塔吊二所在位置的直线为水平坐标轴X，过塔吊一所在的位置做垂直于水平坐标轴X的坐标轴Y，根据塔吊一起重臂的位置确定塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ1，根据塔吊二起重臂的位置确定塔吊二起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ2。
步骤3：通过塔吊起重臂的摆动轨迹方程建立塔吊一起重臂的摆动轨迹方程，通过塔吊起重臂的摆动轨迹方程建立塔吊二起重臂的摆动轨迹方程，通过塔吊起重臂摆动轨迹的交点计算公式计算得到两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点(x1，y1)和(x2，y2)。
所述塔吊起重臂的摆动轨迹方程为：
(x-x0)2+(y-y0)2＝r2 (6)
式中，x为塔吊起重臂的摆动轨迹在坐标轴X上的坐标，y为塔吊起重臂的摆动轨迹在坐标轴Y上的坐标，x0和y0为塔吊所在位置的坐标，r为塔吊起重臂的摆动半径；
所述塔吊一起重臂的摆动轨迹方程为：
x2+y2＝r2 (7)
式中，x为塔吊起重臂的摆动轨迹在坐标轴X上的坐标，y为塔吊起重臂的摆动轨迹在坐标轴Y上的坐标，r为塔吊起重臂的摆动半径；
所述塔吊二起重臂的摆动轨迹方程为：
(x-a)2+y2＝r2 (8)
式中，x为塔吊起重臂的摆动轨迹在坐标轴X上的坐标，y为塔吊起重臂的摆动轨迹在坐标轴Y上的坐标，a为两台塔吊的中心距，r为塔吊起重臂的摆动半径；
所述塔吊起重臂摆动轨迹的交点计算公式为：
式中，x为塔吊起重臂摆动轨迹的交点在坐标轴X上的坐标，y为塔吊起重臂摆动轨迹的交点在坐标轴Y上的坐标，a为两台塔吊的中心距，r为塔吊起重臂的摆动半径。
步骤4：通过式(10)所示的过已知点和坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式计算得到过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角β1和β2；
式中，β为过已知点和坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角，x为已知点在坐标轴X上的坐标，y为已知点在坐标轴Y上的坐标。
步骤5：塔吊一的起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ1位于过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角β1和β2之间，通过过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式计算得到过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ1，通过过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式计算得到过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ2，两台塔吊起重臂的摆动轨迹示意图如图2所示，图2中符号表示：(x1，y1)和(x2，y2)、两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点，γ1、塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，γ2、塔吊二起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，a、两台塔吊的中心距，r、塔吊起重臂的摆动半径，β1和β2、过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角，λ1、过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，λ2、过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角；
所述过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式为：
式中，λ1为过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，r为塔吊起重臂的摆动半径，γ1为塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，a为两台塔吊的中心距；
所述过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式为：
式中，λ2为过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，γ1为塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，a为两台塔吊的中心距，r为塔吊起重臂的摆动半径。
步骤6：塔吊二起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ2小于过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ2，两台塔吊协同作业起重臂在此位置不会碰撞。
塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ1、塔吊二起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ2、两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点(x1，y1)和(x2，y2)、过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角β1和β2、过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ1、过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ2的计算结果如表2所示。
本发明通过获取两台塔吊的相关数据，建立两台塔吊的坐标系，确定两台塔吊起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，建立两台塔吊起重臂的摆动轨迹方程，求解两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点，计算过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，判断塔吊一起重臂是否在轨迹交点之间的区域，若在，分别计算过塔吊一起重臂与塔吊一/塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，判断两台塔吊协同作业起重臂是否发生碰撞。本发明方法简单，可有效地判断两台塔吊协同作业时起重臂是否发生碰撞，其实施的有益效果也是显而易见的。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，所述两台塔吊完全相同，两台塔吊的中心距大于一台塔吊起重臂的摆动半径，小于两台塔吊起重臂的摆动半径和，其特征是，所述方法包括以下步骤：
S1，获取两台塔吊的相关数据；
S2，建立两台塔吊的坐标系，确定两台塔吊起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角；
S3，建立两台塔吊起重臂的摆动轨迹方程，求解两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点；
S4，计算过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角；
S5，判断塔吊一起重臂是否在轨迹交点之间的区域，若在，分别计算过塔吊一起重臂与塔吊一/塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角；
S6，判断两台塔吊协同作业起重臂是否发生碰撞。
2.如权利要求1所述的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，其特征是，在步骤S1中，所述两台塔吊的相关数据包括：两台塔吊的中心距a、塔吊起重臂的摆动半径r、塔吊一起重臂的位置、塔吊二起重臂的位置。
3.如权利要求1所述的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，其特征是，所述步骤S2的具体过程为：以塔吊一所在的位置为坐标原点，以过塔吊一所在位置和塔吊二所在位置的直线为水平坐标轴X，过塔吊一所在的位置做垂直于水平坐标轴X的坐标轴Y，根据塔吊一起重臂的位置确定塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ1，根据塔吊二起重臂的位置确定塔吊二起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ2。
4.如权利要求1所述的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，其特征是，所述步骤S3的具体过程为：通过塔吊起重臂的摆动轨迹方程建立塔吊一起重臂的摆动轨迹方程，通过塔吊起重臂的摆动轨迹方程建立塔吊二起重臂的摆动轨迹方程，通过塔吊起重臂摆动轨迹的交点计算公式计算得到两台塔吊起重臂摆动轨迹的交点(x1，y1)和(x2，y2)。
5.如权利要求1所述的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，其特征是，
所述塔吊起重臂的摆动轨迹方程为：
(x-x0)2+(y-y0)2＝r2 (1)
式中，x为塔吊起重臂的摆动轨迹在坐标轴X上的坐标，y为塔吊起重臂的摆动轨迹在坐标轴Y上的坐标，x0和y0为塔吊所在位置的坐标，r为塔吊起重臂的摆动半径；
所述塔吊起重臂摆动轨迹的交点计算公式为：
式中，x为塔吊起重臂摆动轨迹的交点在坐标轴X上的坐标，y为塔吊起重臂摆动轨迹的交点在坐标轴Y上的坐标，a为两台塔吊的中心距，r为塔吊起重臂的摆动半径。
6.如权利要求1所述的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，其特征是，所述步骤S4的具体过程为：通过式(3)所示的过已知点和坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式计算得到过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角β1和β2；
式中，β为过已知点和坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角，x为已知点在坐标轴X上的坐标，y为已知点在坐标轴Y上的坐标。
7.如权利要求1所述的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，其特征是，所述步骤S5的具体过程为：当塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ1位于过轨迹交点和塔吊一坐标原点的直线与水平坐标轴X的夹角β1和β2之间时，通过过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式计算得到过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ1，通过过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式计算得到过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ2。
8.如权利要求7所述的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，其特征是，
所述过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式为：
式中，λ1为过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，r为塔吊起重臂的摆动半径，γ1为塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，a为两台塔吊的中心距；
所述过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X的夹角计算公式为：
式中，λ2为过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角，γ1为塔吊一起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角，a为两台塔吊的中心距，r为塔吊起重臂的摆动半径。
9.如权利要求1所述的一种判断两台塔吊协同作业起重臂碰撞的方法，其特征是，所述步骤S6的具体过程为：当塔吊二起重臂与水平坐标轴X所夹的锐角γ2在过塔吊一起重臂与塔吊一起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ1和过塔吊一起重臂与塔吊二起重臂摆动轨迹的交点和塔吊二坐标点的直线与水平坐标轴X所夹的锐角λ2之间的区域时，两台塔吊协同作业起重臂会碰撞，其它区域两台塔吊协同作业起重臂不会碰撞。
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