CN115504380A - 一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统及方法，包括设置在吊钩上的定位模块和设置在小车上的定位装置，定位模块通过网络与塔机周围的差分基准站连接在一起，定位模块和定位装置连接有服务器，所述服务器内设有监控软件，监控软件内输入有施工现场的三维场景模型和吊装物的立体尺寸。本发明的基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统及方法，可直接检测吊钩空间位置，使吊钩位置更准确；通过吊钩和小车位置计算钢丝绳偏摆角度，可计算吊钩及吊装物摇摆范围，使防碰撞算法更完善；防碰撞算法中考虑了吊装物的立体尺寸，使防碰撞保护更全面。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体是一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统及方法。
背景技术
当前塔机普遍采用起升/回转/变幅机构安装编码器或电位计等传感器测量吊钩高度、回转角度、小车幅度，计算吊钩的空间位置，未考虑吊钩摆动和结构变形，也未考虑钢丝绳的偏摆。而在实际的运行过程中，由于操控和风速风向的影响，吊钩摆动无法完全避免，且塔机轻载和重载以及不同幅度下吊装时，塔机的形变不同。因此当前吊钩的位置计算存在误差，且误差值无法确定。目前防碰撞算法中仅计算大臂和吊钩的位置，且默认大臂无变形、吊钩及钢丝绳无摆动等，同时没有考虑吊装物的尺寸，空间距离计算不够精准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种结构简单、效果良好的基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统及方法。
本发明是以如下技术方案实现的：一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统，包括设置在吊钩上的定位模块和设置在小车上的定位装置，所述定位模块通过网络与塔机周围的差分基准站连接在一起，所述定位模块和定位装置连接有服务器，所述服务器内设有监控软件，所述监控软件内输入有施工现场的三维场景模型和吊装物的立体尺寸。
其进一步是：所述定位模块通过4G网络与差分基准站连接在一起。
所述定位模块的型号为HXZK-URT。所述定位装置为定位模块。
所述定位装置包括PLC、变幅编码器和回转编码器，所述变幅编码器安装在变幅机构卷筒内，所述回转编码器安装在回转支承处。
所述服务器上设有报警装置。
所述服务器的型号为KD-FX-TCP-UT。
所述服务器设置在驾驶室内，所述驾驶室内还设有显示屏。
一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制方法，包括如下步骤：
S1、定位模块与差分基准站连接，采集吊钩的经度、纬度和高度数据；
S2、定位模块将采集到的数据通过网络输出至服务器；
S3、变幅编码器和回转编码器将小车的幅度及回转角度数据输入到PLC；
S4、PLC结合当前塔身高度确定变幅小车的三维空间位置，并将数据输出至服务器；
S5、服务运行监控平台软件，将吊钩及小车位置解算至施工现场空间坐标系；
S6、吊装前手动输入吊装物的立体尺寸，在吊钩运动过程中实时计算吊钩及吊装物与周围障碍物的空间距离；
S7、根据吊钩和小车的空间位置，计算出钢丝绳偏摆角度及与周围障碍物的空间距离，进行预警减速和报警停止，实现精准防碰撞。
本发明具有以下优点：本发明的基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统及方法，可直接检测吊钩空间位置，使吊钩位置更准确；通过吊钩和小车位置计算钢丝绳偏摆角度，可计算吊钩及吊装物摇摆范围，使防碰撞算法更完善；防碰撞算法中考虑了吊装物的立体尺寸，使防碰撞保护更全面。
附图说明
图1是发明的系统结构示意图；
图2是本发明的控制方法示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明专利的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。
如图1至图2所示的一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统，包括设置在吊钩上的定位模块和设置在小车上的定位装置，所述定位模块通过4G网络与塔机周围的差分基准站连接在一起，所述定位模块的型号为HXZK-URT。所述定位装置包括PLC、变幅编码器和回转编码器，所述变幅编码器安装在变幅机构卷筒内，所述回转编码器安装在回转支承处。所述定位装置为定位模块。本发明在吊钩和小车上均设有用于定位的装置，吊钩上设置有精确定位模块，定位模块与差分基准站配合使用用以实时监测吊钩的经度、纬度和高度数据，定位模块与差分基准站之间通过无线网路进行传输数据，定位模块获得数据后输出至服务器，便可获得吊钩的空间位置，既方便，又准确；小车上可以通过安装精确定位模块进行检测实时空间位置，也可通过安装PLC、变幅编码器和回转编码器来实现，其中，PLC采集安装于变幅机构卷筒以及回转支承处的绝对值编码器，计算幅度及回转角度，并结合当前塔身高度确定变幅小车的三维空间位置，并将数据输出至服务器，精确检测变幅小车空间位置。
如图1至图2所示的一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统，所述定位模块和定位装置连接有服务器，所述服务器的型号为KD-FX-TCP-UT。所述服务器内设有监控软件，所述监控软件内输入有施工现场的三维场景模型和吊装物的立体尺寸。所述服务器上设有报警装置。所述服务器设置在驾驶室内，所述驾驶室内还设有显示屏。本发明的服务器连接有监控平台软件，监控平台软件内包含施工现场的三维场景模型，当定位模块和定位装置将采集到的空间数据传送给服务器后，服务器将吊钩及小车位置解算至施工现场空间坐标系内，通过驾驶室内的显示屏显示出来，可直观的展示小车和吊钩的空间位置，由于监控软件内提前输入了吊装物的立体尺寸，防碰撞算法中考虑吊装物立体尺寸，在吊钩运动过程中可实时计算吊钩及吊装物与周围障碍物的空间距离；同时可根据吊钩和小车的空间位置，计算出钢丝绳偏摆角度及与周围障碍物的空间距离，进行预警减速和报警停止，实现精准防碰撞，还可计算吊钩及吊装物摇摆范围，解决了传统算法中未考虑钢丝绳及吊钩偏摆的问题，使防碰撞算法更完善。
一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制方法，包括如下步骤：
S1、定位模块与差分基准站连接，采集吊钩的经度、纬度和高度数据；
S2、定位模块将采集到的数据通过网络输出至服务器；
S3、变幅编码器和回转编码器将小车的幅度及回转角度数据输入到PLC；
S4、PLC结合当前塔身高度确定变幅小车的三维空间位置，并将数据输出至服务器；
S5、服务运行监控平台软件，将吊钩及小车位置解算至施工现场空间坐标系；
S6、吊装前手动输入吊装物的立体尺寸，在吊钩运动过程中实时计算吊钩及吊装物与周围障碍物的空间距离；
S7、根据吊钩和小车的空间位置，计算出钢丝绳偏摆角度及与周围障碍物的空间距离，进行预警减速和报警停止，实现精准防碰撞。
本发明的一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统及方法，可直接检测吊钩空间位置，解决了传统方法利用三大机构传感器计算吊钩位置，未考虑吊钩摆动和结构变形的问题，使吊钩位置更准确；防碰撞算法中考虑了吊装物的立体尺寸，解决了传统防碰撞算法只考虑吊钩位置，忽略吊装物尺寸的问题，对于超宽超高吊装物尤其重要，使防碰撞保护更全面；通过吊钩和小车位置计算钢丝绳偏摆角度，可计算吊钩及吊装物摇摆范围，解决了传统算法中未考虑钢丝绳及吊钩偏摆的问题，使防碰撞算法更完善。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明专利的优选实例而已，并不用于限制本发明专利，尽管参照前述实施例对本发明专利进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统，其特征在于：包括设置在吊钩上的定位模块和设置在小车上的定位装置，所述定位模块通过网络与塔机周围的差分基准站连接在一起，所述定位模块和定位装置连接有服务器，所述服务器内设有监控软件，所述监控软件内输入有施工现场的三维场景模型和吊装物的立体尺寸。
2.如权利要求1所述的一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统，其特征在于：所述定位模块通过4G网络与差分基准站连接在一起。
3.如权利要求1所述的一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统，其特征在于：所述定位模块的型号为HXZK-URT。
4.如权利要求1所述的一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统，其特征在于：所述定位装置为定位模块。
5.如权利要求1所述的一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统，其特征在于：所述定位装置包括PLC、变幅编码器和回转编码器，所述变幅编码器安装在变幅机构卷筒内，所述回转编码器安装在回转支承处。
6.如权利要求1所述的一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统，其特征在于：所述服务器上设有报警装置。
7.如权利要求1所述的一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统，其特征在于：所述服务器的型号为KD-FX-TCP-UT。
8.如权利要求1所述的一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制系统，其特征在于：所述服务器设置在驾驶室内，所述驾驶室内还设有显示屏。
9.一种基于吊钩精确定位的塔机防碰撞控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、定位模块与差分基准站连接，采集吊钩的经度、纬度和高度数据；
S2、定位模块将采集到的数据通过网络输出至服务器；
S3、变幅编码器和回转编码器将小车的幅度及回转角度数据输入到PLC；
S4、PLC结合当前塔身高度确定变幅小车的三维空间位置，并将数据输出至服务器；
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| CN107215792A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-09-29 | 长沙海川自动化设备有限公司 | 群塔防撞控制方法、控制装置及控制系统 |
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2022
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