CN204751974U - 一种智能桥式起重机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能桥式起重机系统，属于起重机技术领域。本实用新型的智能桥式起重机系统，包括安装架和传感器转换机构，安装架上设有传感器转换机构，该传感器转换机构包括超声波传感器、微波传感器、控制器、继电器和转换开关，超声波传感器的输出端和微波传感器的输出端分别与控制器的输入端相连接，控制器的输出端与继电器的输入端相连接，继电器的输出端与转换开关的输入端相连接；转换开关的输出端分为两路，其中一路通过A接触点与超声波传感器的电源控制端相连接，另一路通过B接触点与微波传感器的电源控制端相连接。本实用新型主要实现了准确定位周围环境障碍物位置的功能。

Description

一种智能桥式起重机系统

技术领域

本实用新型涉及起重机技术领域，更具体地说，涉及一种智能桥式起重机系统。

背景技术

随着工业现代化的发展，新技术、新工艺的充分应用，社会生产力得到极大的提高，这主要得益于先进工具的应用，其中起重机代替人工运输就是一个很好的体现。利用起重机，一个人就可以“搬运”几十吨甚至上百吨重的货物。但是，随着社会的发展，在生产需求多样化的驱动下，对起重机的安全可靠、先进快速、定位精确、运行平稳等各方面的要求也越来越高。目前，国外工程机械已发展到机电、液压、通讯一体化，不过，更多研究的只是起重机局部性能的改进与提高。在许多生产场合下，有必要采用智能起重机来满足要求，即不需要人员的参与，通过安装各种类型的传感器来感知周围的环境信息，使其具有自我感知、自主决策及自动控制的功能。

操作简易的智能起重机，不仅能够提高生产效率，还能帮助减少起重机事故、人员伤亡、停机时间等等。因此，有必要在起重机上采用更多智能系统和先进技术，提高其安全性和操作简便性。比如，谈及安全可靠性，由传感器、开关和控制器构成的“智能”网络，能够在障碍物迫近时，自动避开障碍物，而不用单纯依靠起重机驾驶员的操作。谈及生产效率，当起重机操作在整体上得到优化，运行更为高效后，完成一项任务或一个项目的时间与总投入都会有所减少。因此，将智能技术应用到起重机机械产品上是一个具有广阔前景的发展与研究方向，对智能起重机系统的研究与探索具有重要的理论价值和实际意义。

桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。

经检索，现有技术中已有关于智能桥式起重机的技术方案公开，如中国专利公开号：103241654A，公开日：2013年8月14日，发明创造名称：一种桥式起重机智能运行控制系统，该申请案公开了一种桥式起重机智能运行控制系统，其包括：控制器、显示器、安装架、超声波传感器组、编码器；显示器安装于驾驶室内；桥式起重机的吊钩处安装有呈圆形结构的安装架，其上安装超声波传感器组；编码器安装于大车或者小车运行机构的电机上；控制器安装于桥式起重机内部，且分别与显示器、超声波传感器组、编码器、大车或者小车的运行机构信号连接。该申请案中桥式起重机避障导航运动，在半未知的环境下桥式起重机的运行路径较优，并能够无碰撞自动运行，实现了桥式起重机的智能化控制。但是，该申请案还存在以下不足之处：该申请案中测距时使用的是一组超声波传感器，但对于较远距离的障碍物来说，障碍物的高低、大小各不相同，高的体积比较大的障碍物会遮挡住低的体积比较小的障碍物，以至于超声波传感器测不到被遮挡住障碍物的具体位置，出现一定的测距盲区，使该智能桥式起重机系统无法继续运行下去，为解决此问题，必须来回移动大小天车，经过多次不同方位的测量，才能得出周围所有障碍物的具体距离位置，但此过程过于繁琐，严重降低了桥式起重机的工作效率。

综上所述，如何克服现有智能桥式起重机对于较远距离的障碍物进行测距时存在测距盲区的不足，是现有技术中亟需解决的技术难题。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有智能桥式起重机对于较远距离的障碍物进行测距时存在测距盲区的不足，提供了一种智能桥式起重机系统，本实用新型主要实现了准确定位周围环境障碍物位置的功能。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的智能桥式起重机系统，包括大天车移动机构、小天车移动机构、驱动电机、钢缆和吊钩，所述驱动电机包括大天车驱动电机和小天车驱动电机，大天车驱动电机驱动大天车移动机构纵向运动，小天车驱动电机驱动小天车移动机构横向运动；

还包括安装架和传感器转换机构，安装架的上端与钢缆相固定，安装架的下端与吊钩相固定；安装架上设有传感器转换机构，该传感器转换机构包括超声波传感器、微波传感器、控制器、继电器和转换开关，超声波传感器的输出端和微波传感器的输出端分别与控制器的输入端相连接，控制器的输出端与继电器的输入端相连接，继电器的输出端与转换开关的输入端相连接；转换开关的输出端分为两路，其中一路通过A接触点与超声波传感器的电源控制端相连接，另一路通过B接触点与微波传感器的电源控制端相连接。

作为本实用新型更进一步的改进，还包括编码器，大天车驱动电机上和小天车驱动电机上均安装有编码器，两个编码器均与控制器相连接。

作为本实用新型更进一步的改进，还包括显示器，该显示器与控制器相连接。

作为本实用新型更进一步的改进，还包括参数设置装置，该参数设置装置与控制器相连接。

作为本实用新型更进一步的改进，所述安装架的形状为圆柱体，安装架的侧面等间距地设有至少三组传感器装置，每组传感器装置均包括一个超声波传感器和一个微波传感器。

作为本实用新型更进一步的改进，安装架的侧面等间距地设有六组传感器装置。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)、本实用新型的智能桥式起重机系统，当吊钩与周围环境障碍物的距离大于等于10m时，使用的是微波传感器，其发出的微波有衍射效应与穿透效果，能有效地测出被遮挡障碍物的位置，避免了使用超声波传感器对于较远距离的障碍物进行测距时存在的测距盲区问题；当吊钩与周围环境障碍物的距离小于10m时，使用的是超声波传感器，在10m范围内超声波传感器的测距精度比微波传感器要高，实现了准确定位周围环境障碍物位置的功能。

(2)、本实用新型的智能桥式起重机系统，两个编码器分别实时采集大天车驱动电机和小天车驱动电机的转速，并将转速信号传送至控制器进行分析处理，实现对大天车移动机构和小天车移动机构运行速度和运行位移的实时检测，从而能够准确确定吊钩在作业区域中的位置，实现对吊钩的准确定位。

(3)、本实用新型中，安装架的形状为圆柱体，安装架的侧面等间距地设有多组传感器装置，能够实现对吊钩周围所有方位的障碍物进行方位和距离检测，大大提高了障碍物检测的准确度。

(4)、本实用新型的智能桥式起重机系统，具备自我操控大天车移动机构和小天车移动机构的能力，实现了路径规划实时避障的功能，具有良好人机交互能力，无论是在已知环境还是在未知状况下，不需要人员的参与，通过传感器转换机构和编码器来感知周围环境的信息，使其具有自我感知、自主决策及自动控制的功能；本实用新型中，在桥式起重机上采用了智能控制系统，提高了桥式起重机的安全性和操作简便性，不仅能够提高生产效率，还能帮助减少起重机事故、人工劳动强度和停机时间。

附图说明

图1为本实用新型的智能桥式起重机系统的安装结构示意图；

图2为本实用新型中传感器转换机构的电路结构框图；

图3为本实用新型中安装架的俯视结构示意图。

示意图中的标号说明：1、大天车移动机构；2、小天车移动机构；3、驱动电机；4、吊钩；5、编码器；6、安装架；7、超声波传感器；8、微波传感器；9、控制器。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1、图2和图3，本实施例的智能桥式起重机系统，包括大天车移动机构1、小天车移动机构2、驱动电机3、钢缆、吊钩4、编码器5、安装架6、传感器转换机构、显示器和参数设置装置，驱动电机3包括大天车驱动电机和小天车驱动电机，大天车驱动电机驱动大天车移动机构1纵向运动，小天车驱动电机驱动小天车移动机构2横向运动。安装架6的上端与钢缆相固定，安装架6的下端与吊钩4相固定；安装架6上设有传感器转换机构(如图2所示)，该传感器转换机构包括超声波传感器7、微波传感器8、控制器9、继电器和转换开关，安装架6的形状为圆柱体，安装架6的侧面等间距地设有六组传感器装置，每组传感器装置均包括一个超声波传感器7和一个微波传感器8。超声波传感器7的输出端和微波传感器8的输出端分别与控制器9的输入端相连接，控制器9的输出端与继电器的输入端相连接，继电器的输出端与转换开关的输入端相连接；转换开关的输出端分为两路，其中一路通过A接触点与超声波传感器7的电源控制端相连接，另一路通过B接触点与微波传感器8的电源控制端相连接。大天车驱动电机上和小天车驱动电机上均安装有编码器5，两个编码器5均与控制器9相连接。显示器与控制器9相连接，参数设置装置与控制器9相连接。

本实施例中传感器转换机构和编码器5组成了智能桥式起重机系统的感知组织；开始工作时，超声波传感器7和微波传感器8同时工作并且都将所测障碍物距离、方位信号传送至控制器9中，控制器9对上述距离信号进行判断，若此距离大于等于10m，则控制器9的输出信号经过继电器传送至转换开关，转换开关使A接触点闭合，B接触点断开，此时超声波传感器7的电源被控制处于接通状态，超声波传感器7正常工作，微波传感器8的电源被控制处于断开状态，微波传感器8关闭；若此距离小于10m，则控制器9的输出信号经过继电器传送至转换开关，转换开关使A接触点断开，B接触点闭合，此时超声波传感器7的电源被控制处于断开状态，超声波传感器7关闭，微波传感器8的电源被控制处于接通状态，微波传感器8正常工作。两个编码器5分别实时采集大天车驱动电机和小天车驱动电机的转速，并将转速信号传送至控制器9进行分析处理，实现对大天车移动机构1和小天车移动机构2运行速度和运行位移的实时检测，从而能够准确确定吊钩4在作业环境中的位置，实现对吊钩4的定位。显示器用于显示吊钩4所在位置和障碍物所在位置等信息，参数设置装置用于设置吊钩4初始位置、吊钩4目标位置等信息。控制器9通过传感器转换机构和编码器5获得周围环境障碍物的距离、方位信息和吊钩4所在位置信息后，将上述信息输入到控制器9中，控制器9规划从目前位置到目标位置的运行路径，当控制系统规划路径后，控制器9向大天车移动机构1和小天车移动机构2发送运行指令，大天车移动机构1和小天车移动机构2开始执行运行任务，同时控制器9与显示器进行实时通信，将障碍物的距离、方位信息发送至显示器，映射到显示器的地图模块中。显示器是作业人员与控制系统之间进行交互的介质，操作人员通过显示器可直观了解桥式起重机目前所处的状态，由此实现桥式起重机的智能化。

本实施例的智能桥式起重机系统，当吊钩4与周围环境障碍物的距离大于等于10m时，使用的是微波传感器8，其发出的微波有衍射效应与穿透效果，能有效地测出被遮挡障碍物的位置，避免了使用超声波传感器7对于较远距离的障碍物进行测距时存在的测距盲区问题；当吊钩4与周围环境障碍物的距离小于10m时，使用的是超声波传感器7，在10m范围内超声波传感器7的测距精度比微波传感器8要高，实现了准确定位周围环境障碍物位置的功能。

本实施例的智能桥式起重机系统，两个编码器5分别实时采集大天车驱动电机和小天车驱动电机的转速，并将转速信号传送至控制器9进行分析处理，实现对大天车移动机构1和小天车移动机构2运行速度和运行位移的实时检测，从而能够准确确定吊钩4在作业区域中的位置，实现对吊钩4的准确定位。

本实施例中，安装架6的形状为圆柱体，安装架6的侧面等间距地设有多组传感器装置，能够实现对吊钩4周围所有方位的障碍物进行方位和距离检测，大大提高了障碍物检测的准确度。

本实施例的智能桥式起重机系统，具备自我操控大天车移动机构1和小天车移动机构2的能力，实现了路径规划实时避障的功能，具有良好人机交互能力，无论是在已知环境还是在未知状况下，不需要人员的参与，通过传感器转换机构和编码器5来感知周围环境的信息，使其具有自我感知、自主决策及自动控制的功能；本实施例中，在桥式起重机上采用了智能控制系统，提高了桥式起重机的安全性和操作简便性，不仅能够提高生产效率，还能帮助减少起重机事故、人工劳动强度和停机时间。

实施例2

本实施例的智能桥式起重机系统，基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：安装架6的侧面等间距地设有三组传感器装置，每组传感器装置均包括一个超声波传感器7和一个微波传感器8。

实施例3

本实施例的智能桥式起重机系统，基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：安装架6的侧面等间距地设有四组传感器装置，每组传感器装置均包括一个超声波传感器7和一个微波传感器8。

实施例4

本实施例的智能桥式起重机系统，基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：安装架6的侧面等间距地设有五组传感器装置，每组传感器装置均包括一个超声波传感器7和一个微波传感器8。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能桥式起重机系统，包括大天车移动机构(1)、小天车移动机构(2)、驱动电机(3)、钢缆和吊钩(4)，所述驱动电机(3)包括大天车驱动电机和小天车驱动电机，大天车驱动电机驱动大天车移动机构(1)纵向运动，小天车驱动电机驱动小天车移动机构(2)横向运动；其特征在于：

还包括安装架(6)和传感器转换机构，安装架(6)的上端与钢缆相固定，安装架(6)的下端与吊钩(4)相固定；安装架(6)上设有传感器转换机构，该传感器转换机构包括超声波传感器(7)、微波传感器(8)、控制器(9)、继电器和转换开关，超声波传感器(7)的输出端和微波传感器(8)的输出端分别与控制器(9)的输入端相连接，控制器(9)的输出端与继电器的输入端相连接，继电器的输出端与转换开关的输入端相连接；转换开关的输出端分为两路，其中一路通过A接触点与超声波传感器(7)的电源控制端相连接，另一路通过B接触点与微波传感器(8)的电源控制端相连接。

2.根据权利要求1所述的智能桥式起重机系统，其特征在于：还包括编码器(5)，大天车驱动电机上和小天车驱动电机上均安装有编码器(5)，两个编码器(5)均与控制器(9)相连接。

3.根据权利要求1所述的智能桥式起重机系统，其特征在于：还包括显示器，该显示器与控制器(9)相连接。

4.根据权利要求1所述的智能桥式起重机系统，其特征在于：还包括参数设置装置，该参数设置装置与控制器(9)相连接。

5.根据权利要求1所述的智能桥式起重机系统，其特征在于：所述安装架(6)的形状为圆柱体，安装架(6)的侧面等间距地设有至少三组传感器装置，每组传感器装置均包括一个超声波传感器(7)和一个微波传感器(8)。

6.根据权利要求5所述的智能桥式起重机系统，其特征在于：安装架(6)的侧面等间距地设有六组传感器装置。