CN117819394A - 一种可移动吊装装置控制系统及其吊载方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种可移动吊装装置控制系统及其吊载方法；包括主控模块和底盘控制模块、图像采集模块，所述控制模块包括CPU模块、电源模块、以太网模块、CAN模块、KIO模块、COM模块；所述CAN模块与驱动模块、传感器模块、图像采集模块连接，COM模块与上位机连接，KIO模块输出预警信号到报警装置；底盘控制模块通过CAN串口与底盘行走驱动器、底板转向驱动器连接。本发明通过主控和底盘控制系统分别对吊装设备的位移和起吊机构进行控制，设置了传感器对位移过程和吊装过程进行监测，大大提高了特种设备的吊装效率，并在设备上设置了翻转机构对特种设备进行翻转，进一步增加了移动吊装设备的功能性。

Description

一种可移动吊装装置控制系统及其吊载方法

技术领域

本发明涉及一种可移动吊装装置控制系统及其吊载方法。

背景技术

国内在特种联装设备吊转上多采用传统的吊车吊转，且此种吊转方式需要配备的岗位较多，大大浪费了人力物力资源，且吊车吊转方式受到环境、人员、设备型号等外在影响程度较大，往往会造成吊转时间长等问题，这在特种场景下是不允许出现的情况。因此需要迫切研制一种通用的结构简单的移动式的吊转控制设备解决上述问题。如公开号为CN219860194U的申请公开了一种稳定性高的特种设备检测用吊装装置，通过伺服电机带动双向螺杆转动，螺杆带动滑块一端进而调节两个吊钩之间的相对距离，是吊钩能够适用于不同的特种设备，但其不能够对特种设备进行翻转等操作，特征设备在进行翻转时同样需要大量的操作人员。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可移动吊装装置控制系统及其吊载方法。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种可移动吊装装置控制系统及其吊载方法；包括主控模块和底盘控制模块、图像采集模块，所述控制模块包括CPU模块、电源模块、以太网模块、CAN模块、KIO模块、COM模块；所述CAN模块与驱动模块、传感器模块、图像采集模块连接，COM模块与上位机连接，KIO模块输出预警信号到报警装置；底盘控制模块通过CAN串口与底盘行走驱动器、底板转向驱动器连接。

所述驱动模块包括举升机构驱动器、起吊机构翻转驱动器、起吊机构偏转驱动器、提拉机构驱动器、转锁机构驱动器、限位机构驱动器。

所述底盘驱动器驱动四个行走电机以及八个转向电机，通过行走电机控制吊载设备的位移；

所述举升机构驱动器驱动四个升降电机,举升驱动电机负责吊载装置的升降动作；

所述起吊机构翻转驱动器、起吊机构偏转驱动器驱动电动缸作用于翻转机构，主要用于实现联装设备从水平状态到竖直状态姿态的转换以及横向位置调整动作；

所述提拉机构驱动器，转锁机构驱动器、限位机构驱动器主要用于设备提拉、锁存、限位动作。

所述传感器模块包括起吊机构接近开关、防撞测距传感器、倾角传感器、水平传感器。

所述图像采集模块包括摄像机，所述摄像机将采集到的数据通过以太网传输到视频处理器处理后传输到主控模块。

一种特种装备移动吊载方法；包括以下动作：

下车：吊载装置将联装设备从低速平板车上起吊并放置到指定位置；

上车：吊载装置将联装设备吊装在低速平板车上；

姿态转换：吊载装置对联装设备的姿态进行调整；

交接：联装设备在起重机和吊载装置之间进行交接。

所述下车的具体步骤为：

S1、吊载装置向低速平板车行驶至距离2.8～3m时，驻停移动吊载装置；

S2操作人员缓慢调整吊载装置状态，使吊载装置轴心相对于低速平板车轴心相对一致；

S4、举升机构驱动器驱动升降电机使升降机构向上举升0.6m，操作人员确认移动吊载装置不会与联装设备产生干涉；

S5、操作移动吊载装置向低速平板车行驶，并通过防撞测距传感器保证移动吊载装置与低速平板车两端的安全距离差值不超过150mm；

S6、操作人员在判断起起吊机构与联装设备位置满足对接要求停车；

S7、调节起吊机构与联装设备叠装面的相对位置，并将起吊机构与联装设备对接；

S8、使起吊机构上的插销状态为“解锁”状态，挡销状态“伸出”状态，然后下放起吊机构；

S9、当起吊机构上的4个接近开关检测到“对接到位”信号时，停止起吊机构的下放动作，操作插销插入联装设备框架内将联装设备锁定；

S10、解除联装设备与低速平板车的锁定，操作升降机构带动联装设备向上举升0.3m使联装设备与低速平板车分；

S11、操作低速平板车驶离吊载装置，并操作吊载装置行驶至指定位置后操作升降机构恢复至初始状态，起吊机构将联装设备下放至地面，解除起吊机构与联装设备间的锁定。

所述上车的具体步骤为：

S1、吊载装置向联装设备行驶至距离约为3m时驻停；

S2、操作人员通过调整吊载装置状态，使移动吊载装置轴心相对于联装设备轴心相对一致；

S3、移动吊载装置向联装设备行驶，当观察到移动吊载装置上对接标识与联装设备上联装设备框架对齐时驻停；

S4、操作起吊机构向下放，当起吊机构与联装设备距离约为0.15m时，停止下放动作；

S5、将起吊机构与联装设备对接，对接后锁定起吊机构和联装设备；

S6、操作起吊机构提升至初始状态，操作升降机构举升0.9m；

S7、操作低速平板车行驶至移动吊载装置下方，操作升降机构下放联装设备至低速平板车上后将联装设备锁定在低速平板车上，解除起吊机构与联装设备的锁定；

S8、操作升降机构向上举升0.3m，低速平板车携带联装设备驶离吊载装置，升降机构恢复初始位置，吊载装置行驶至预定位置。

所述姿态转换的具体操作为：

S1、将起吊机构定位销已可靠插入翻转机构销孔内；操作升降机构升1270mm；

S2、操作翻转机构转动，起吊机构及联装设备绕转盘轴承轴心转动90°后，停止转动。

本发明的有益效果在于：通过主控和底盘控制系统分别对吊装设备的位移和起吊机构进行控制，设置了传感器对位移过程和吊装过程进行监测，大大提高了特种设备的吊装效率，并在设备上设置了翻转机构对特种设备进行翻转，进一步增加了移动吊装设备的功能性。

附图说明

图1是本发明的控制系统结构示意图；

图2是本发明的吊装组件控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1所示，主控组合包括CPU模块、电源模块、CAN模块、KIO模块、COM模块；底盘控制组合包括CPU模块、电源模块、CAN模块。

图像采集设备主要由摄像机组成、图像采集设备采集到数据后通过以太网传输到视频流处理器处理后接入主控组合。

进一步地驱动组合包含底盘移动驱动器、底盘转向驱动器、举升机构驱动器、吊具翻转驱动器、吊具偏转驱动器、提拉机构驱动器、转锁机构驱动器、限位机构驱动器。

进一步地底盘移动驱动器驱动四个行走电机以及八个转向电机，底盘移动驱动器负责控制移动吊载装置的行走转向动作；所述举升机构驱动器驱动四个升降电机,举升驱动电机负责吊载装置的升降动作；所述吊具翻转驱动器、吊具偏转驱动器驱动电动缸作用于翻转机构，主要用于实现联装设备从水平状态到竖直状态姿态的转换以及横向位置调整动作；所述提拉机构驱动器，转锁机构驱动器、限位机构驱动器主要用于设备提拉、锁存、限位动作。

进一步地传感器包含水平传感器、倾角传感器、防撞测距传感器、吊具接近开关、激光雷达等通过CAN网络接入主控组合。

进一步地KIO板输出报警信号到声光报警装置。

进一步地移动吊载装置包含下车、上车、姿态转换、重心交接等几个动作步骤：

下车：低速平板车携带联装设备行驶至指定位置，移动吊载装置向低速平板车行驶至距离约为3m时，驻停移动吊载装置，操作人员观察移动吊载装置相对于低速平板车位置并规划操作路径及流程。操作人员通过调整行走机构车轮状态，保证移动吊载装置轴心相对于低速平板车轴心相对一致，且行走机构相对于低速平板车左右安全距离基本一致。操作升降机构向上举升0.6m，此时吊具安装面距离联装设备上定位面距离为234mm，操作人员从后端、侧面观察，确保移动吊载装置不会与联装设备产生干涉。确定移动吊载装置向低速平板车行驶过程中不会产生干涉后，操作移动吊载装置向低速平板车行驶，同时通过超声波测距仪对移动吊载装置与低速平板车左、右安全距离进行检测，当两边测距差值超过150mm时，安全监控报警装置发出警报声提醒操作人员观察移动吊载装置与低速平板车相对位置，并对移动吊载装置行驶状态进行调整。操作人员在移动吊载装置侧面，通过升降机构上设置的对接标识粗步判断起吊机构与联装设备位置是否满足对接要求。操作人员通过起吊机构上的对准摄像头观察起吊机构与联装设备叠装面的相对位置，如横向位置不满足对接要求，则通过横向调整装置将起吊机构调整至满足横向位置要求，如纵向位置不满足对接要求，则操作行走机构对其纵向位置进行调整至满足纵向位置要求。当起吊机构满足与联装设备对接后，检查起吊机构上的插销状态应为“解锁”状态，挡销状态为“伸出”状态，操作起吊机构下放，下放过程中，起吊机构上设置的导向块及挡销对起吊机构与联装设备位置进行导正，当起吊机构上的4个接近开关检测到“对接到位”信号后，则判断出起吊机构与联装设备对接到位，停止起吊机构的下放动作。操作插销插入联装设备框架内，在挡销及插销的共同作用下，插销将将联装设备锁定，此时插销处接近开关应为“锁定”状态。解除联装设备与低速平板车的锁定，操作升降机构带动联装设备向上举升0.3m，此时联装设备与低速平板车已可靠分离。运输车辆驶离移动吊载装置，操作移动吊载装置行驶至指定位置，操作升降机构恢复至初始状态，操作起吊机构提拉电动推杆下放吊具至联装设备下放至地面，操作起吊机构上插销从联装设备上框架内拔出，此时插销处接近开关应为“解锁”状态，操作起吊机构提拉电动推杆回收吊具至初始位置，操作移动吊载装置驶离联装设备并行驶至指定位置。

上车：

联装设备下车操作流程如下：移动吊载装置向联装设备行驶至距离约为3m时，驻停移动吊载装置，操作人员观察移动吊载装置相对于联装设备位置并规划操作路径及流程。操作人员通过调整行走机构车轮状态，保证移动吊载装置轴心相对于联装设备轴心相对一致，且行走机构相对于联装设备左右安全距离基本一致。移动吊载装置向联装设备行驶，当观察到移动吊载装置上对接标识与联装设备上联装设备框架基本对齐时，将移动吊载装置驻停。操作起吊机构向下放，同时通过起吊机构上的对准摄像头观察起吊机构相对于联装设备位置，如横向位置不满足对接要求，则通过横向调整装置将起吊机构调整至满足横向位置要求，如纵向位置不满足对接要求，则操作行走机构对其纵向位置进行调整至满足纵向位置要求；在移动吊载装置侧面观察，当起吊机构与联装设备距离约为0.15m时，停止下放动作，检查起吊机构上插销状态，此时插销应“解锁”状态。操作起吊机构继续下放，下放过程中，起吊机构上设置的挡销及导向块与联装设备框架接触后，对起吊机构与联装设备位置进行导正，当起吊机构上的4个接近开关检测到“对接到位”信号后，则判断出起吊机构与联装设备对接到位，停止起吊机构的下放动作；操作起吊机构上插销插入联装设备框架内，此时插销处接近开关应为“锁定”状态；操作下放对接装提升至初始状态，操作升降机构举升0.9m，此时低速平板车行驶至移动吊载装置下方(已可采用移动吊载装置行驶至低速平板车上方)，操作升降机构下放联装设备至低速平板车上，将联装设备锁定在低速平板车上，操作起吊机构旋插销从联装设备框架内拔出，此时插销处接近开关为“解锁”状态，操作升降机构向上举升0.3m。运输车辆携带联装设备驶离移动吊载装置，操作升降机构举升电动推杆回收至初始位置，移动吊载装置行驶至预定位置。

姿态转换：

联装设备姿态转换操作流程如下：移动吊载装置将联装设备转运至指定位置后，在进行姿态转换前，需确保吊具已被提拉电动推杆提拉至初始状态，此时吊具定位销已可靠插入翻转机构销孔内。操作升降机构举升电动推杆举升，并确保其推出高度为1270mm，此时联装设备下地面距离为2409.5mm。操作翻转机构翻转电动推杆带动翻转机构、起吊机构及联装设备绕转盘轴承轴心转动，当翻转机构转动至56°时，联装设备与地面的距离最小为508.1mm。翻转机构在翻转电动推杆的动作下继续转动，当起吊机构上设置的倾角传感器检测到转动角度为90°状态时，停止转动。

交接流程：

联装设备向起重机交接操作流程如下:移动吊载装置从低速平板车上将联装设备起吊并放置于地面，将联装设备吊具安装到联装设备前端，起重机行驶至火力池指定位置驻停，利用起重机吊钩起吊联装设备吊具。操作起吊机构、升降机构重新提起联装设备至翻转状态，在该过程中起重机对应回收钢丝绳保证吊钩可靠连接到联装设备吊具上。翻转机构转动至90°状态后，操作下对接装置上挡销收回，此时挡销处接近开关为“收回”状态。挡销收回后，检查起重机起吊绳状态，此时起吊绳应基本与联装设备轴心平行。通过起重机向上起吊联装设备，并通过起吊机构上的摄像机观察联装设备相对于起吊机构位置，当联装设备与吊具满足一定的安全距离后，停止起吊联装设备；操作移动吊载装置向后行驶，当移动吊载装置向后行驶3m后，操作翻转机构恢复至0°状态，同时操作升降机构恢复至初始状态。

从起重机上取下联装设备操作流程如下:

起重机将联装设备从火力池取出后，调整联装设备底部距离地面距离约为1200mm(此时可采用卷尺测量联装设备距地面距离)；操作移动吊载装置行驶至联装设备距离约3m处驻停，查起吊机构吊具是否恢复至初始位置，且吊具定位销已插入翻转机构定位孔内。操作升降机构举升电动推杆向上举升1270mm，操作翻转机构的翻转电动推杆动作，当吊具转动至90°时，停止翻转；检查挡销状态，插销应为“收回”状态，检查起吊机构上插销状态，此时插销应“锁定”状态；调整移动吊载装置相对于联装设备位置，通过操作人员在移动吊载装置后端观察，联装设备应基本处于移动吊载装置中间位置。操作移动吊载装置向联装设备行驶，行驶过程中通过摄像机观察移动吊载装置与联装设备的相对位置，当摄像机显示的信息表明联装设备框架能够与吊具对接时，操作移动吊载装置继续向联装设备行驶，如不满足对接要求，则通过横向调整装置、升降机构调整吊具与联装设备相对位置；在吊具与联装设备距离为300mm时，操作行走机构使得移动吊载装置以5mm/s的速度向联装设备行驶，当联装设备框架与吊具接触后，通过吊具上的导向块将联装设备框架导入吊具内；操作起重机将联装设备下放，通过摄像机观察到插销插入联装设备框架后，操作挡销伸出，挡销伸出到位后输出“伸出”.确认联装设备挂装好后，操作翻转电动推杆转动，使得翻转机构转回0°状态，翻转机构转动过程中，注意操作起重机，避免起重机对翻转机构产生额外的拉力；操作升降机构恢复至初始状态(举升电动推杆收回)，操作起吊机构将联装设备下放至地面，取下联装设备吊具；操作起吊机构将吊具收回，至定位销插入翻转机构销孔内，操作升降机构举升900mm，操作行走机构使得移动吊载装置向低速平板车行驶；将联装设备放置于低速平板车上，操作行驶装置使得移动吊载装置向后行驶至预定位置。

Claims (9)

1.一种可移动吊装装置控制系统，其特征在于：包括主控模块和底盘控制模块、图像采集模块，所述控制模块包括CPU模块、电源模块、以太网模块、CAN模块、KIO模块、COM模块；所述CAN模块与驱动模块、传感器模块、图像采集模块连接，COM模块与上位机连接，KIO模块输出预警信号到报警装置；底盘控制模块通过CAN串口与底盘行走驱动器、底板转向驱动器连接。

2.如权利要求1所述的可移动吊装装置控制系统，其特征在于：所述驱动模块包括举升机构驱动器、起吊机构翻转驱动器、起吊机构偏转驱动器、提拉机构驱动器、转锁机构驱动器、限位机构驱动器。

3.如权利要求1所述的可移动吊装装置控制系统，其特征在于：所述底盘驱动器驱动四个行走电机以及八个转向电机，通过行走电机控制吊载设备的位移；

所述举升机构驱动器驱动四个升降电机,举升驱动电机负责吊载装置的升降动作；

所述起吊机构翻转驱动器、起吊机构偏转驱动器驱动电动缸作用于翻转机构，主要用于实现联装设备从水平状态到竖直状态姿态的转换以及横向位置调整动作；

所述提拉机构驱动器，转锁机构驱动器、限位机构驱动器主要用于设备提拉、锁存、限位动作。

4.如权利要求1所述的可移动吊装装置控制系统及其吊载方，其特征在于：所述传感器模块包括起吊机构接近开关、防撞测距传感器、倾角传感器、水平传感器。

5.如权利要求1所述的可移动吊装装置控制系统，其特征在于：所述图像采集模块包括摄像机，所述摄像机将采集到的数据通过以太网传输到视频处理器处理后传输到主控模块。

6.一种特种装备移动吊载方法，其特征在于：包括以下动作：

下车：吊载装置将联装设备从低速平板车上起吊并放置到指定位置；

上车：吊载装置将联装设备吊装在低速平板车上；

姿态转换：吊载装置对联装设备的姿态进行调整；

交接：联装设备在起重机和吊载装置之间进行交接。

7.如权利要求6所述的可移动吊装装置控制系统及其吊载方法，其特征在于：所述下车的具体步骤为：

S1、吊载装置向低速平板车行驶至距离2.8～3m时，驻停移动吊载装置；

S2操作人员缓慢调整吊载装置状态，使吊载装置轴心相对于低速平板车轴心相对一致；

S4、举升机构驱动器驱动升降电机使升降机构向上举升0.6m，操作人员确认移动吊载装置不会与联装设备产生干涉；

S5、操作移动吊载装置向低速平板车行驶，并通过防撞测距传感器保证移动吊载装置与低速平板车两端的安全距离差值不超过150mm；

S6、操作人员在判断起起吊机构与联装设备位置满足对接要求停车；

S7、调节起吊机构与联装设备叠装面的相对位置，并将起吊机构与联装设备对接；

S8、使起吊机构上的插销状态为“解锁”状态，挡销状态“伸出”状态，然后下放起吊机构；

S9、当起吊机构上的4个接近开关检测到“对接到位”信号时，停止起吊机构的下放动作，操作插销插入联装设备框架内将联装设备锁定；

S10、解除联装设备与低速平板车的锁定，操作升降机构带动联装设备向上举升0.3m使联装设备与低速平板车分；

S11、操作低速平板车驶离吊载装置，并操作吊载装置行驶至指定位置后操作升降机构恢复至初始状态，起吊机构将联装设备下放至地面，解除起吊机构与联装设备间的锁定。

8.如权利要求6所述的可移动吊装装置控制系统及其吊载方法，其特征在于：所述上车的具体步骤为：

S1、吊载装置向联装设备行驶至距离约为3m时驻停；

S2、操作人员通过调整吊载装置状态，使移动吊载装置轴心相对于联装设备轴心相对一致；

S3、移动吊载装置向联装设备行驶，当观察到移动吊载装置上对接标识与联装设备上联装设备框架对齐时驻停；

S4、操作起吊机构向下放，当起吊机构与联装设备距离约为0.15m时，停止下放动作；

S5、将起吊机构与联装设备对接，对接后锁定起吊机构和联装设备；

S6、操作起吊机构提升至初始状态，操作升降机构举升0.9m；

S7、操作低速平板车行驶至移动吊载装置下方，操作升降机构下放联装设备至低速平板车上后将联装设备锁定在低速平板车上，解除起吊机构与联装设备的锁定；

S8、操作升降机构向上举升0.3m，低速平板车携带联装设备驶离吊载装置，升降机构恢复初始位置，吊载装置行驶至预定位置。

9.如权利要求6所述的可移动吊装装置控制系统及其吊载方法，其特征在于：所述姿态转换的具体操作为：

S1、将起吊机构定位销已可靠插入翻转机构销孔内；操作升降机构升1270mm；

S2、操作翻转机构转动，起吊机构及联装设备绕转盘轴承轴心转动90°后，停止转动。