RU2270162C2 - Method to increase safety of operation of load-lifting crane - Google Patents
Method to increase safety of operation of load-lifting crane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2270162C2 RU2270162C2 RU2004107825/11A RU2004107825A RU2270162C2 RU 2270162 C2 RU2270162 C2 RU 2270162C2 RU 2004107825/11 A RU2004107825/11 A RU 2004107825/11A RU 2004107825 A RU2004107825 A RU 2004107825A RU 2270162 C2 RU2270162 C2 RU 2270162C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crane
- load
- image
- cargo
- analyzing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приборах и системах безопасности грузоподъемных кранов.The invention relates to mechanical engineering and can be used in devices and safety systems of hoisting cranes.
Известен способ повышения безопасности работы грузоподъемного крана путем установки зоны допустимых значений (пороговых уровней) для выбранных рабочих параметров грузоподъемного крана, характеризующих грузовой момент и положение грузоподъемного (стрелового) оборудования крана, контроля в процессе работы грузоподъемного крана значений выбранных параметров, сравнения этих значений с пороговыми уровнями и формирования предупреждающих сигналов и сигналов управления исполнительными устройствами грузоподъемного крана в зависимости от результатов этого сравнения [1, 2].There is a method of increasing the safety of a crane by setting the zone of permissible values (threshold levels) for the selected operating parameters of the crane, characterizing the load moment and position of the crane (boom) equipment, monitoring during the operation of the crane the values of the selected parameters, comparing these values with threshold levels and the formation of warning signals and control signals of the executive devices of the crane depending on m results of this comparison [1, 2].
В данном способе обеспечивается защита грузоподъемного крана как от перегрузки по грузовому моменту, так и от столкновений стрелы крана с препятствиями (координатная защита) при работе в стесненных условиях.This method provides protection for the crane both from overloading the load moment and from collisions of the crane's boom with obstacles (coordinate protection) when working in cramped conditions.
Однако при этом не контролируется положение стропальщиков и других рабочих на строительной площадке и, соответственно, не обеспечивается их безопасность.However, this does not control the position of slingers and other workers at the construction site and, accordingly, their safety is not ensured.
Кроме того, координатная защита в известном способе осуществляется без учета габаритных размеров поднимаемого груза. Поэтому, в случае подъема длинномерных грузов, отсутствие столкновений стрелы с препятствиями не гарантирует отсутствия столкновений грузов с этими препятствиями. Соответственно, при этих столкновениях не исключается возможность повреждения груза и травматизма стропальщиков и других рабочих на строительной площадке от падения груза или его обломков. Возможно также повреждение строительных конструкций от столкновений с поднимаемыми длинномерными грузами.In addition, coordinate protection in the known method is carried out without taking into account the overall dimensions of the lifted load. Therefore, in the case of lifting long loads, the absence of boom collisions with obstacles does not guarantee the absence of cargo collisions with these obstacles. Accordingly, in these collisions, the possibility of damage to the cargo and injuries to slingers and other workers at the construction site from the fall of the cargo or its fragments is not ruled out. Damage to building structures from collisions with lifted long loads is also possible.
Эти недостатки частично устранены в наиболее близком к предложенному способе повышения безопасности работы грузоподъемного крана путем формирования видеоизображения работы грузоподъемного крана, установки пороговых уровней для каждого из выбранных параметров работы (рабочих параметров) грузоподъемного крана, характеризующих нагрузку, геометрию, условия или режим его работы, визуального контроля крановщиком в процессе работы грузоподъемного крана выбранных параметров, оценки крановщиком значений этих параметров путем наблюдения видеоизображений, сравнения крановщиком этих значений с пороговыми уровнями и ручного формирования сигналов управления исполнительными устройствами грузоподъемного крана в зависимости от результатов этого сравнения [3, 4].These disadvantages are partially eliminated in the closest to the proposed method of increasing the safety of a crane by creating a video image of the crane, setting threshold levels for each of the selected operation parameters (operating parameters) of the crane, characterizing the load, geometry, conditions or mode of operation, visual monitoring by the crane operator during the operation of the crane selected parameters, the crane operator evaluating the values of these parameters by observing ideoizobrazheny, crane comparison of these values with thresholds and manual actuators forming the crane control signals depending on the results of this comparison [3, 4].
В известном способе крановщик (оператор) при помощи телекамер и видеоконтрольных устройств имеет возможность наблюдать грузозахватный орган грузоподъемного крана при выполнении монтажных и погрузочно-разгрузочных работ. При этом обеспечивается повышение безопасности этих работ, поскольку крановщик, кроме предотвращения перегрузки грузоподъемного крана по грузовому моменту, имеет возможность своевременно выявлять и предотвращать как опасные положения стропальщика (или другого рабочего на строительной площадке) относительно груза, так и опасные приближения длинномерного груза к препятствиям.In the known method, the crane operator (operator) with the help of television cameras and video control devices has the ability to observe the load-gripping body of the crane during installation and loading and unloading operations. This ensures an increase in the safety of these works, since the crane operator, in addition to preventing the crane from overloading at the load moment, is able to timely detect and prevent both the dangerous position of the slinger (or other worker at the construction site) relative to the load, and the dangerous approach of the long load to obstacles.
Однако установка (или выбор, например, по таблице грузовых характеристик) пороговых уровней для выбранных параметров работы грузоподъемного крана, их контроль в процессе работы грузоподъемного крана, сравнение с пороговыми уровнями и формирование сигналов управления исполнительными устройствами грузоподъемного крана в известном способе осуществляются крановщиком. При этом возможны ошибки крановщика при выборе (установке) пороговых уровней для выбранных параметров работы грузоподъемного крана. Например, крановщик может неверно выбрать из таблицы грузовых характеристик крана значение вылета для данного веса поднимаемого груза, неверно задать предельные положения стрелы крана при работе в стесненных условиях и т.д. Кроме того, визуальный контроль параметров работы крана не обеспечивает необходимой точности оценки величин этих параметров (например, расстояний до препятствий, величины вылета и т.д.).However, the installation (or selection, for example, according to the table of cargo characteristics) of threshold levels for the selected operating parameters of the crane, their control during the operation of the crane, comparison with threshold levels and the formation of control signals for actuators of the crane in a known method are carried out by a crane operator. In this case, the crane operator may make mistakes when choosing (setting) threshold levels for the selected operating parameters of the crane. For example, a crane operator may incorrectly select the take-off value for a given weight of the lifted load from the crane’s cargo characteristics table, incorrectly set the limit position of the crane boom when operating in cramped conditions, etc. In addition, visual control of the crane operation parameters does not provide the necessary accuracy in estimating the values of these parameters (for example, distances to obstacles, departure values, etc.).
В сочетании с возможными ошибками крановщика в управлении грузоподъемным краном, вызванными усталостью, невнимательностью или недостаточной квалификацией, это предопределяет недостаточную безопасность работы как стропальщиков (рабочих на строительной площадке), так и самого грузоподъемного крана.In combination with the possible mistakes of the crane operator in handling the crane caused by fatigue, carelessness or inadequate qualifications, this determines the inadequate safety of both slingers (workers at the construction site) and the crane itself.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение безопасности работы стропальщиков (рабочих на строительной площадке) и грузоподъемного крана с учетом габаритных размеров поднимаемого груза.The task to which the invention is directed is to increase the safety of slingers (workers at the construction site) and a crane, taking into account the overall dimensions of the load to be lifted.
В предложенном способе повышения безопасности работы грузоподъемного крана путем формирования изображения рабочего процесса грузоподъемного крана, установки пороговых уровней для каждого, по меньшей мере одного, из выбранных параметров работы грузоподъемного крана, характеризующих нагрузку, геометрию, условия или режим его работы, контроля в процессе работы грузоподъемного крана значений по меньшей мере одного из выбранных параметров его работы, сравнения этих значений с пороговыми уровнями и формирования сигнала управления по крайней мере одним из исполнительных устройств грузоподъемного крана в зависимости от результатов этого сравнения, необходимый технический результат достигается тем, что дополнительно осуществляют обработку и анализ изображения, в результате чего и получают результаты указанного контроля по крайней мере одного из выбранных параметров работы грузоподъемного крана.In the proposed method of increasing the safety of a crane by forming an image of the working process of a crane, setting threshold levels for each of at least one of the selected parameters of the crane, characterizing the load, geometry, conditions or mode of operation, monitoring during the operation of the crane tap values of at least one of the selected parameters of its operation, comparing these values with threshold levels and generating a control signal along it least one of the actuators of the crane in dependence on the outcome of this comparison, the required technical result is achieved in that further comprising processing and analysis of image, whereby to obtain the results of said monitoring at least one of the selected operating parameters of the crane.
Для достижения проставленной цели в предложенном способе при обработке и анализе изображения могут определяться углы наблюдения элементов конструкции грузоподъемного крана с априорно известными размерами, в результате чего получаются указанные результаты контроля величины вылета, а также предельного верхнего, предельного нижнего и действительного (текущего) положения грузозахватного органа.To achieve this goal in the proposed method, when processing and analyzing the image, the angles of observation of the structural elements of the crane with a priori known dimensions can be determined, as a result of which the indicated results are obtained for controlling the magnitude of the outreach, as well as the maximum upper, maximum lower and actual (current) position of the load gripping body .
Поставленная цель может достигаться также за счет того, что формирование изображения осуществляется при помощи двух видеокамер, а при указанной обработке формируется стереоизображение работы грузоподъемного крана, после чего производится анализ (стереомониторинг) этого стереоизображения, в результате которого определяются действительное положение стрелового оборудования грузоподъемного крана и (или) расстояния до окружающих грузоподъемный кран препятствий.This goal can also be achieved due to the fact that image formation is carried out using two cameras, and with this processing a stereo image of the crane is formed, after which the stereo image is analyzed (stereo-monitored), which determines the actual position of the crane jib equipment and ( or) the distance to the obstacles surrounding the crane.
Решение поставленной задачи может осуществляться путем использования ранее записанных изображений (или части изображений), для чего изображение рабочего процесса крана может сохраняться в энергонезависимой памяти с возможностью считывания в случае необходимости. При этом дополнительно решается задача регистрации рабочего процесса крана для обеспечения возможности расследования аварий и несчастных случаев.The solution of this problem can be carried out by using previously recorded images (or parts of images), for which the image of the crane workflow can be stored in non-volatile memory with the ability to read if necessary. At the same time, the task of registering the crane working process is additionally solved to ensure the possibility of investigating accidents and accidents.
Для обеспечения координатной защиты с учетом габаритов груза в предложенном способе при обработке и анализе изображения дополнительно определяют размеры поднимаемого груза, после чего вычисляют наименьшее расстояние от препятствия до ближайшей к этому препятствию точки поднимаемого груза, осуществляют сравнение этого расстояния с установленным минимальным пороговым уровнем (параметром координатной защиты) и, в зависимости от результатов этого сравнения, осуществляют формирование предупреждающего сигнала или сигнала управления исполнительным устройством, предотвращающим перемещение груза краном в сторону препятствия.To ensure coordinate protection, taking into account the dimensions of the cargo in the proposed method, when processing and analyzing the image, the dimensions of the load to be lifted are additionally determined, then the smallest distance from the obstacle to the point of load lifted closest to this obstacle is calculated, and this distance is compared with the set minimum threshold level (coordinate parameter protection) and, depending on the results of this comparison, they generate a warning signal or a control signal using a filling device preventing the crane from moving the load towards the obstacle.
Повышение безопасности стропальщика (рабочего) в предложенном способе может достигаться за счет того, что при анализе изображения дополнительно выявляют наличие препятствия вблизи поднимаемого груза, а также стропальщика (рабочего) в промежутке между препятствием и поднимаемым грузом, после чего осуществляют формирование предупреждающего сигнала или сигнала управления исполнительным устройством, предотвращающим подъем груза краном и (или) его перемещение в сторону стропальщика (рабочего).Improving the safety of the slinger (worker) in the proposed method can be achieved due to the fact that when analyzing the image, the presence of an obstacle near the load to be lifted is additionally detected, as well as the slinger (worker) in the gap between the obstacle and the lifted load, after which a warning or control signal is generated an actuator that prevents the crane from lifting the load and (or) its movement towards the slinger (worker).
Для предотвращения травматизма стропальщика (рабочего) при перемещении груза краном, в предложенном способе при анализе изображения дополнительно выявляют наличие стропальщика (рабочего) на пути движения (перемещения) груза, в том числе наличие стропальщика (рабочего) ниже перемещаемого груза, после чего осуществляют формирование предупреждающего сигнала или сигнала управления исполнительным устройством, предотвращающим перемещение груза краном в сторону стропальщика (рабочего).To prevent injury to the slinger (worker) when moving the load with a crane, in the proposed method, when analyzing the image, the presence of a slinger (worker) in the path of movement (movement) of the load is additionally detected, including the presence of a slinger (worker) below the load being moved, and then a warning is formed a signal or a control signal for an actuator preventing the crane from moving the load towards the slinger (worker).
Повышение безопасности путем исключения «подтаскивания» груза краном, в предложенном способе при анализе изображения дополнительно определяют величину отклонения угла наклона грузового каната от вертикального положения, осуществляют сравнение этой величины с установленным максимально допустимым пороговым уровнем и, в случае превышения, осуществляют формирование предупреждающего сигнала или сигнала управления исполнительным устройством, предотвращающим подъем груза краном.Improving security by eliminating the "pulling" of the load by the crane, in the proposed method, when analyzing the image, the deviation of the angle of inclination of the cargo rope from the vertical position is additionally determined, this value is compared with the set maximum permissible threshold level and, if exceeded, they generate a warning signal or signal control of the actuating device preventing the lifting of the load by the crane.
Для исключения аварий, вызванных неправильной запасовкой грузового полиспаста, в предложенном способе при анализе изображения дополнительно выявляют схему (кратность) запасовки грузового каната путем подсчета количества ветвей грузового каната около грузозахватного органа или оголовка стрелы и, в зависимости от этой схемы, устанавливают ограничение на максимальный вес поднимаемого груза.To exclude accidents caused by improper stocking of the chain hoist, in the proposed method, when analyzing the image, an additional pattern (multiplicity) of the stocking of the freight rope is determined by counting the number of branches of the freight rope near the load-gripping body or the head of the boom and, depending on this scheme, a limit is set on the maximum weight lifted load.
Для достижения поставленной цели путем исключения опасного приближения к линии электропередачи, в предложенном способе при анализе изображения дополнительно выявляют наличие проводов воздушной линии электропередачи, после чего вычисляют наименьшее расстояние от этих проводов до стрелы грузоподъемного крана, грузового каната и (или) поднимаемого груза, осуществляют сравнение этого расстояния с установленным минимальным пороговым уровнем (безопасным расстоянием до линии электропередачи) и, в зависимости от результата этого сравнения, осуществляют формирование предупреждающего сигнала или сигнала управления исполнительным устройством, предотвращающим перемещение крана и груза в сторону приближения к проводам воздушной линии электропередачи.To achieve this goal by eliminating the dangerous proximity to the power line, in the proposed method, when analyzing the image, the presence of wires of the overhead power line is additionally determined, then the smallest distance from these wires to the boom of the crane, cargo rope and (or) the lifted load is calculated, a comparison is made this distance with a set minimum threshold level (safe distance to the power line) and, depending on the result of this comparison , Formation is carried out warning signal or actuator control signal, preventing movement of the crane and the load in the direction of approaching the wire overhead line.
При этом после выявления наличия проводов воздушной линии электропередачи, может дополнительно выявляться наличие гирлянды изоляторов подвеса проводов этой линии электропередачи, подсчет количества изоляторов в гирлянде и определение на этом основании величины напряжения в линии электропередачи с соответствующей установкой порогового уровня (безопасного расстояния до линии электропередачи) в системе безопасности грузоподъемного крана.In this case, after detecting the presence of wires of the overhead power line, the presence of a string of insulators for hanging the wires of this power line can be additionally detected, counting the number of insulators in the garland and determining on this basis the magnitude of the voltage in the power line with the corresponding setting of the threshold level (safe distance to the power line) in crane safety system.
Указанные отличительные признаки предложенного способа повышения безопасности грузоподъемного крана определяют новый подход к построению систем безопасности грузоподъемных кранов, основанный на анализе видеоизображений рабочего процесса крана. Следствием реализации этих признаков является обеспечение безопасности работы стропальщика (рабочих на строительной площадке) как при подъеме, так и при перемещении груза краном. Кроме того, обеспечивается реализация координатной защиты крана с учетом габаритных размеров груза. Исключаются также аварийные ситуации, вызванные «подтаскиванием» груза краном или неправильной запасовкой грузового полиспаста.These distinctive features of the proposed method for improving the safety of a crane determine a new approach to the construction of safety systems for cranes, based on the analysis of video images of the crane working process. The consequence of the implementation of these signs is to ensure the safety of the slinger (workers at the construction site) both when lifting and when moving the crane. In addition, the implementation of coordinate protection of the crane is provided taking into account the overall dimensions of the cargo. Also excluded are emergency situations caused by the “pulling” of cargo by a crane or improper storage of the cargo block.
Ранее задача обеспечения безопасности стропальщиков или других рабочих на строительной площадке ранее в системах безопасности грузоподъемных кранов не ставилась и не решалась. Задача реализации координатной защиты грузоподъемного крана с учетом габаритных размеров поднимаемого груза также ранее не ставилась и не решалась.Previously, the task of ensuring the safety of slingers or other workers at a construction site was not previously posed and resolved in the safety systems of hoisting cranes. The task of realizing the coordinate protection of the crane taking into account the overall dimensions of the load to be lifted was also not previously set and was not solved.
На чертеже в качестве примера приведена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ повышения безопасности работы грузоподъемного крана.The drawing shows as an example a functional diagram of a device that implements the proposed method of increasing the safety of a crane.
Устройство безопасности (или защиты) грузоподъемного крана содержит микропроцессорный вычислитель (цифровую вычислительную машину) 1, модуль управления 2, модуль ввода/вывода информации 3, модуль памяти 4, модуль реального времени 5, исполнительный модуль 6, модуль индикации 7, видеомодуль 8 и датчики рабочих параметров 9, соединенные с первыми входами/выходами модуля ввода/вывода информации 3, вторые входы/выходы которого соединены с первыми входами/выходами микропроцессорного вычислителя 1, вторые, третьи, четвертые и пятые входы/выходы которого соединены с входами/выходами соответственно модуля памяти 4, модуля реального времени 5, модуля индикации 7 и видеомодуля 8. Входы/выходы (или выходы) модуля управления 2 подключены к третьим входам/выходам (или входам) модуля ввода/вывода информации 3, четвертые входы/выходы (или выходы) которого соединены с входами/выходами (или входами) исполнительного модуля 6.The safety device (or protection) of the crane contains a microprocessor computer (digital computer) 1, control module 2, information input / output module 3, memory module 4, real-time module 5, executive module 6, display module 7, video module 8 and sensors operating parameters 9, connected to the first inputs / outputs of the information input / output module 3, the second inputs / outputs of which are connected to the first inputs / outputs of the microprocessor computer 1, the second, third, fourth and fifth inputs / outputs of the cat They are connected to the inputs / outputs, respectively, of memory module 4, real-time module 5, display module 7, and video module 8. The inputs / outputs (or outputs) of control module 2 are connected to the third inputs / outputs (or inputs) of the information input / output module 3, the fourth inputs / outputs (or outputs) of which are connected to the inputs / outputs (or inputs) of the executive module 6.
Датчики рабочих параметров 9 в общем случае включают в себя датчик угла подъема (наклона) стрелы, датчик длины стрелы, датчик массы груза (датчик силы или датчики давления), датчик угла поворота площадки крана (датчик азимута), датчик предельного подъема грузозахватного органа и другие датчики, необходимость установки которых определяется конструкцией конкретного грузоподъемного крана, на который устанавливается устройство (система) безопасности. Датчики рабочих параметров 9 могут быть выполнены с общей мультиплексной линией связи и, соответственно, объединены через эту линию.Sensors of operating parameters 9 in the general case include a boom angle (tilt) sensor, a boom length sensor, a load mass sensor (force sensor or pressure sensors), a crane platform rotation angle sensor (azimuth sensor), a load limiting organ maximum lifting sensor, and others sensors, the need for installation of which is determined by the design of a specific crane on which the safety device (system) is installed. Sensors operating parameters 9 can be performed with a common multiplex communication line and, accordingly, combined through this line.
В зависимости от вариантов конкретной реализации предложенного способа, часть датчиков рабочих параметров 9 из устройства исключаются. В первую очередь это касается датчиков геометрии грузоподъемного крана (датчик угла наклона стрелы, датчик длины стрелы, датчик предельного подъема грузозахватного органа и т.д.). Функции этих датчиков выполняет видеомодуль 8 совместно с микропроцессорным вычислителем 1.Depending on the options for a specific implementation of the proposed method, a part of the sensors of the operating parameters 9 are excluded from the device. First of all, this concerns the sensors of the geometry of the crane (the sensor of the angle of inclination of the boom, the sensor of the length of the boom, the sensor of the maximum lift of the load gripping member, etc.). The functions of these sensors are performed by the video module 8 together with the microprocessor computer 1.
Микропроцессорный вычислитель (электронный блок) 1 может быть выполнен на микроконтроллере, например типа МВ912264В или MB90F598 фирмы Fujitsu, модуль управления 2 - в виде клавиатуры (набора кнопок-клавиш). Модуль ввода/вывода информации 3, обеспечивающий согласование логических уровней входных и выходных сигналов микропроцессорного вычислителя 1 с модулем управления 2, с датчиками рабочих параметров 9 и с исполнительным модулем 6, может быть выполнен на базе интерфейсных микросхем, например типа МСР2510, МС 14489, ULN2003 и т.д.The microprocessor computer (electronic unit) 1 can be performed on a microcontroller, for example, type MV912264V or MB90F598 from Fujitsu, control module 2 - in the form of a keyboard (a set of button keys). The information input / output module 3, which provides matching of the logical levels of the input and output signals of the microprocessor calculator 1 with the control module 2, with the operational parameters sensors 9 and with the executive module 6, can be performed on the basis of interface microcircuits, for example, the type MCP2510, MS 14489, ULN2003 etc.
Модуль памяти 4 может быть выполнен на базе микросхем серии AT45D, модуль индикации 7 - в виде набора светодиодов и символьных жидкокристаллических индикаторов, модуль реального времени 5 - в на основе специализированной микросхемы, например RTC8593 со встроенным кварцевым резонатором и литиевой батарей питания, а исполнительный модуль 6 - в виде набора силовых электромагнитных реле или защищенных силовых электронных ключей, подключенных к электрогидравлическим клапанам гидросистемы грузоподъемного крана.Memory module 4 can be made on the basis of AT45D series microcircuits, display module 7 - in the form of a set of LEDs and symbolic liquid crystal indicators, real-time module 5 - based on a specialized chip, for example, RTC8593 with a built-in quartz resonator and lithium power batteries, and an executive module 6 - in the form of a set of power electromagnetic relays or protected power electronic keys connected to the electro-hydraulic valves of the hydraulic system of the crane.
Видеомодуль 8 представляет из себя систему технического зрения и содержит цифровую видеокамеру или две цифровых видеокамеры (стереопару), которые обычно выполняются на основе CMOS-структур с зарядовой связью и обеспечивают формирование видеоизображения. Для обработки видеоизображений видеомодуль 8 может дополнительно содержать встроенный электронный блок имеющий, например, USB интерфейс для связи с микропроцессорным вычислителем 1. В качестве электронного блока возможно применение платы DeepSea PCI фирмы Tyxz, выполненной на специализированных интегральных микросхемах и обеспечивающей обработку стереоизображений в реальном масштабе времени.Video module 8 is a vision system and contains a digital video camera or two digital video cameras (stereo pair), which are usually based on charge-coupled CMOS structures and provide the formation of a video image. To process video images, video module 8 may additionally contain a built-in electronic unit having, for example, a USB interface for communication with microprocessor-based computer 1. As an electronic unit, it is possible to use a Tyxz DeepSea PCI card made on specialized integrated circuits and providing real-time stereo image processing.
Возможна также обработка видеоизображений в микропроцессорном вычислителе 1 по программе, хранящейся в модуле памяти 4. В этом случае микропроцессорный вычислитель 1 должен иметь соответствующую вычислительную мощность (порядка 2 млрд. операций в секунду).It is also possible to process video images in microprocessor computer 1 using a program stored in memory module 4. In this case, microprocessor computer 1 must have the corresponding processing power (about 2 billion operations per second).
Поясним суть предложенного способа на примере работы реализующего его устройства.Let us explain the essence of the proposed method using the example of the device that implements it.
Перед началом работы грузоподъемного крана, крановщик, при помощи органов управления 2, осуществляет установку пороговых уровней рабочих параметров грузоподъемного крана, характеризующих нагрузку, геометрию, условия или режим его работы. К этим параметрам, в частности, относятся ограничения по координатной защите, вид используемого стрелового оборудования (наличие, длина и угол наклона гуська), характеристики опорного контура, наличие и уровень напряжения в линии электропередачи (при работе вблизи линии электропередачи) и т.д. Количество и вид этих параметров определяются конструкцией конкретного грузоподъемного крана и нормативными требованиям Госгортехнадзора России к устройству и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.Before starting the operation of the crane, the crane operator, using the controls 2, sets the threshold levels of the operating parameters of the crane, characterizing the load, geometry, conditions or mode of operation. These parameters, in particular, include restrictions on coordinate protection, the type of boom equipment used (presence, length and angle of the jib), the characteristics of the reference circuit, the presence and level of voltage in the power line (when working near the power line), etc. The number and type of these parameters are determined by the design of a specific crane and the regulatory requirements of the Gosgortekhnadzor of Russia for the design and safe operation of cranes.
Пороговые уровни рабочих параметров грузоподъемного крана в части нагрузки могут быть предварительно записаны в модуль памяти 4 в виде грузовых характеристик крана.The threshold levels of the operating parameters of the crane in terms of load can be pre-recorded in the memory module 4 in the form of cargo characteristics of the crane.
Микропроцессорный вычислитель 1 работает по программе, записанной в его встроенной памяти программ или в модуле памяти 4, и через модуль ввода/вывода информации 3 осуществляет обмен с датчиками рабочих параметров 9 грузоподъемного крана по общей мультиплексной линии связи или по отдельным проводам. Одновременно микропроцессорный вычислитель 1 осуществляет обмен с видеомодулем 8. После получения информации от датчиков рабочих параметров 9 и видеомодуля 8 микропроцессорный вычислитель 1 определяет действительные значения рабочих параметров крана - текущую нагрузку крана, положение его грузоподъемного (стрелового) оборудования и степень приближения к линии электропередачи.Microprocessor-based computer 1 operates according to the program recorded in its built-in program memory or in memory module 4, and through the information input / output module 3, exchanges with the working parameter sensors 9 of the crane via a common multiplex communication line or via separate wires. At the same time, microprocessor computer 1 communicates with video module 8. After receiving information from the sensors of operating parameters 9 and video module 8, microprocessor computer 1 determines the actual values of the operating parameters of the crane - the current load of the crane, the position of its lifting (boom) equipment and the degree of proximity to the power line.
Далее микропроцессорный вычислитель 1 осуществляет сравнение действительных рабочих параметров грузоподъемного крана с установленными пороговыми уровнями и, в зависимости от результатов этого сравнения, формирует предупреждающие сигналы, поступающие на модуль индикации 7, или сигналы управления исполнительными устройствами грузоподъемного крана, которые через модуль ввода/вывода 3 поступают на исполнительный модуль 6.Next, the microprocessor calculator 1 compares the actual operating parameters of the crane with the set threshold levels and, depending on the results of this comparison, generates warning signals received by the display module 7, or control signals of the actuators of the crane, which are received through the input / output module 3 to the executive module 6.
Сигналы управления используются для блокировки (запрета) тех управляющих воздействий крановщика, которые приводят к превышению установленных пороговых уровней рабочих параметров крана. При управлении краном в ручном режиме, крановщик самостоятельно исключает аварийные ситуации, ориентируясь на звуковые и (или) световые сигналы предупредительной сигнализации модуля индикации 7.The control signals are used to block (prohibit) those control actions of the crane operator that lead to exceeding the established threshold levels of crane operating parameters. When controlling the crane in manual mode, the crane operator independently eliminates emergency situations, focusing on the sound and (or) light warning signals of the indicating module 7.
Благодаря этому осуществляется защита грузоподъемного крана от перегрузок по грузовому моменту, предотвращаются перемещения грузоподъемного оборудования за пределы рабочей зоны, заданной при введении параметров (пороговых уровней) координатной защиты, а также обеспечивается защита от опасного приближения к линии электропередачи.Due to this, the crane is protected from overloads at the load moment, the movement of the lifting equipment outside the working area specified when the parameters (threshold levels) of the coordinate protection are entered is prevented, and protection against dangerous proximity to the power line is also provided.
Часть указанных операций может осуществляться не в автоматическом, а в ручном режиме, как это реализовано, например, в прототипе. В частности, крановщик может самостоятельно задать пороговый уровень нагрузки крана для данного вылета путем считывания его величины из таблицы грузовых характеристик крана, оценить вес поднимаемого груза (например, исходя из параметров или паспортной характеристики груза), самостоятельно сравнить фактический вес груза с предельно-допустимым (пороговым) значением и, в зависимости от этого сравнения, самостоятельно предотвратить перегрузку грузоподъемного крана. Отсутствие автоматизации отдельных функций защиты грузоподъемного крана не влияет на суть предложенного способа повышения безопасности его работы.Part of these operations may not be carried out automatically, but in manual mode, as is implemented, for example, in the prototype. In particular, the crane operator can independently set the threshold load level of the crane for a given departure by reading its value from the crane's cargo characteristics table, estimate the weight of the load to be lifted (for example, based on the parameters or passport characteristics of the cargo), and independently compare the actual weight of the cargo with the maximum permissible ( threshold) value and, depending on this comparison, independently prevent the crane from overloading. The lack of automation of individual protection functions of the crane does not affect the essence of the proposed method to improve the safety of its operation.
Для обеспечения соответствия требованиям Правил ПБ 10-382-00 Госгортехнадзора России устройство может содержать встроенный регистратор параметров, реализованный на основе модуля памяти 4 и модуля реального времени 5. В модуле памяти 4 микропроцессорный вычислитель 1 может также сохранять видеоизображение рабочего прочеса крана. При этом для уменьшения необходимого объема памяти подлежащие сохранению данные могут быть предварительно сжаты по известным алгоритмам. Для упрощения задачи идентификации объектов, фиксируемых видеомодулем 8 процессе работы грузоподъемного крана, в модуле памяти 4 могут также храниться видеообразы этих объектов, например наблюдаемых элементов стрелы грузоподъемного крана, грузозахватного органа и т.п.To ensure compliance with the requirements of Rules PB 10-382-00 of the Gosgortekhnadzor of Russia, the device may contain a built-in parameter recorder based on memory module 4 and real-time module 5. In memory module 4, microprocessor calculator 1 can also save a video image of the crane’s working process. Moreover, to reduce the required amount of memory, the data to be stored can be precompressed using known algorithms. To simplify the task of identifying objects fixed by video module 8 during the operation of the crane, video images of these objects can also be stored in the memory module 4, for example, the observed elements of the crane boom, load-lifting member, etc.
Дополнительно в процессе работы крана микропроцессорный вычислитель 1, при помощи модуля индикации 7, обеспечивает отображение основных параметров работы крана - степени загрузки по грузовому моменту, величины вылета, высоты оголовка стрелы и т.д. А при наличии в модуле индикации 7 графического дисплея, на него дополнительно выводится видеоизображение рабочего процесса (рабочей зоны) грузоподъемного крана.Additionally, during the operation of the crane, the microprocessor calculator 1, using the display module 7, provides a display of the main parameters of the crane operation - the degree of loading according to the load moment, the departure value, the height of the boom head, etc. And if there is a graphic display in the display module 7, a video image of the working process (working area) of the crane is additionally displayed on it.
Видеомодуль 8 может располагаться на корневой (невыдвигаемой) секции стрелы, в верхней части кабины крана или в другом месте, удобном с точки зрения обеспечения необходимой обзорности. Оптическая ось видеомодуля 8 при этом может быть направлена на рабочую зону (грузозахватный орган) грузоподъемного крана с возможностью обзора оголовка стрелы.The video module 8 can be located on the root (non-extendable) section of the boom, in the upper part of the crane cabin or in another place convenient from the point of view of providing the necessary visibility. The optical axis of the video module 8 can be directed to the working area (load-gripping body) of the crane with the possibility of viewing the head of the boom.
В процессе работы крана часть рабочих параметров, необходимых для функционирования устройства, измеряется при помощи датчиков рабочих параметров 9, а часть - с помощью видеомодуля 8 путем обработки и анализа изображения.During the operation of the crane, part of the operating parameters necessary for the operation of the device is measured using sensors of operating parameters 9, and part - using the video module 8 by processing and analyzing the image.
Важнейшими из этих параметров являются вылет и высота грузозахватного органа, угол наклона или высота оголовка стрелы, а также расстояния до окружающих грузоподъемный кран предметов (препятствий) и проводов линии электропередачи, а также размеры поднимаемого груза и расположение стропальщика или других рабочих на строительной площадке относительно поднимаемого груза.The most important of these parameters are the reach and height of the load gripping body, the angle of inclination or the height of the head of the boom, as well as the distances to objects (obstructions) and wires of the power line surrounding the crane, as well as the size of the load and the location of the slinger or other workers on the construction site relative to the height cargo.
С учетом того, что размеры отдельных элементов конструкции грузоподъемного крана априорно известны (например, размеры оголовка стрелы), микропроцессорный вычислитель 1 путем сравнения углов зрения (размеров) изображения этих элементов конструкции крана с данными о размерах этих элементов, хранящихся в модуле памяти 4, непосредственно определяет величину вылета, необходимую для определения грузового момента крана, а также осуществляет контроль предельного верхнего, предельного нижнего и действительного (текущего) положения грузозахватного органа. При этом достаточно одной видеокамеры (стереоизображения не требуется).Given that the dimensions of the individual structural elements of the crane are a priori known (for example, the size of the boom head), the microprocessor calculator 1 by comparing the viewing angles (sizes) of the image of these structural elements of the crane with the data on the sizes of these elements stored in the memory module 4 directly determines the amount of departure necessary to determine the load moment of the crane, and also monitors the upper limit, maximum lower and actual (current) position organ. In this case, one video camera is enough (stereo images are not required).
При этом могут использоваться различные алгоритмы обработки видеоизображений рабочего процесса крана. В частности, для упрощения алгоритмов можно использовать характерную особенность видеоизображения - наличие в его центре вертикальной линии - изображения грузового каната от оголовка стрелы до грузозахватного органа.In this case, various algorithms for processing video images of the crane working process can be used. In particular, to simplify the algorithms, one can use a characteristic feature of the video image - the presence of a vertical line in its center - the image of the cargo rope from the head of the boom to the load-gripping organ.
В этом случае алгоритм основан на том, что отдельные фрагменты грузового каната интерпретируются как отрезки прямых линий, которые имеют в среднем яркость, отличающуюся от яркости окружающего фона. Изображение сканируется по строкам специальным прямоугольным окном, которое состоит из трех полос одинаковой ширины верхней, центральной и нижней. Если каждая полоса содержит более одной строки пикселов, то она заменяется одной строкой путем усреднения по ширине. Образованное таким образом окно в каждом своем положении представляет некоторую область всего изображения. Далее микропроцессорный вычислитель 1, анализируя эти области, выявляет положение и длину грузового каната. Возможно также применение алгоритмов, основанных на эвристическом методе медициной фильтрации с использованием обучаемых программ, что позволяет более эффективно подавить шумы изображения.In this case, the algorithm is based on the fact that individual fragments of the freight rope are interpreted as straight line segments that have an average brightness different from the brightness of the surrounding background. The image is scanned line by line with a special rectangular window, which consists of three stripes of the same width of the upper, central and lower. If each strip contains more than one row of pixels, then it is replaced by one row by averaging over the width. The window thus formed in each of its positions represents a certain region of the entire image. Next, the microprocessor calculator 1, analyzing these areas, reveals the position and length of the cargo rope. It is also possible to use algorithms based on the heuristic method of filtering medicine using trained programs, which allows more effectively suppress image noise.
После определения геометрических параметров (положения и длины) грузового каната, микропроцессорный вычислитель 1 на изображении в верхней и нижней части этого каната выявляет соответственно оголовок стрелы и крюковую обойму (грузозахватный орган). При известных размерах этих элементов конструкции грузоподъемного крана, по величинам их изображений автоматически определяется расстояние до них.After determining the geometric parameters (position and length) of the cargo rope, the microprocessor calculator 1 in the image in the upper and lower parts of this rope identifies, respectively, the arrow head and hook clip (load gripping member). With the known sizes of these structural elements of the crane, the distance to them is automatically determined by the values of their images.
Действительные размеры вылета, высоты грузозахватного органа, высоты оголовка стрелы и т.д. определяются исходя из их угловых положений (положений на изображении) и расстояний до них по очевидным тригонометрическим зависимостям.The actual dimensions of the departure, the height of the lifting body, the height of the head of the boom, etc. are determined based on their angular positions (positions on the image) and the distances to them according to obvious trigonometric dependencies.
Далее полученные величины параметров рабочего процесса грузоподъемного крана используются при работе устройства безопасности микропроцессорным вычислителем 1 в соответствии с программой, записанной в его внутренней памяти или в модуле памяти 4.Further, the obtained values of the working process parameters of the crane are used when the safety device is operated by microprocessor-based computer 1 in accordance with the program recorded in its internal memory or in memory module 4.
Более универсальным и более точным методом определения рабочих параметров грузоподъемного крана в предложенном техническом решении является формирование стереоизображения при помощи двух видеокамер, а также последующая обработка и анализ этого стереоизображения.A more universal and more accurate method for determining the operating parameters of a crane in the proposed technical solution is the formation of a stereo image using two cameras, as well as the subsequent processing and analysis of this stereo image.
При этом определяется действительное положение стрелового оборудования грузоподъемного крана, положение стропальщика (рабочих на строительной площадке) относительно крана и поднимаемого груза, размеры этого груза, наличие и расположение проводов воздушной линии электропередачи (ЛЭП), степень (кратность) запасовки грузового полиспаста и расстояния до окружающих грузоподъемный кран препятствий независимо от их размеров.At the same time, the actual position of the jib equipment of the hoisting crane, the position of the slinger (workers at the construction site) relative to the crane and the load to be lifted, the dimensions of this cargo, the presence and location of the wires of the overhead power transmission line (LEP), the degree (frequency) of stocking of the chain hoist and the distance to others Crane obstacles regardless of their size.
Для микропроцессорного вычислителя 1 стереоскопическое техническое зрение упрощает задачу сегментации, т.е. "вырезания" подлежащих обработке фрагментов данных, что позволяет сфокусировать внимание на наиболее важных из них. Это существенно облегчает задачи обработки и анализа изображения.For microprocessor computer 1, stereoscopic technical vision simplifies the task of segmentation, i.e. “cutting out” data fragments to be processed, which allows focusing on the most important of them. This greatly facilitates the tasks of image processing and analysis.
Алгоритмы обработки и анализа стереоизображеиий в видеомодуле 8 могут базироваться на технологии фирмы Tyzx (США). Задача обработки состоит в интерпретации изображения от одной видеокамеры путем добавления информации о расстоянии, полученной от второго блока формирования изображений (второй видеокамеры). В основе разработки Tyzx лежит специализированная микросхема DeepSea, исполняющая так называемый алгоритм «census correspondence», который быстро обнаруживает подобие в двух потоках видеоизображений, разбитых на квадраты со стороной 512 пикселов (J.Woodfill, В.Von Herzen, "Real-Time Stereo Vision on the PARTS Reconfigurable Computer," Proceedings IEEE Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines, Napa, pp.242-250, April 1997).Algorithms for processing and analysis of stereo images in video module 8 can be based on technology from Tyzx (USA). The processing task is to interpret the image from one video camera by adding distance information received from the second imaging unit (second video camera). The development of Tyzx is based on the specialized DeepSea chip, which executes the so-called census correspondence algorithm, which quickly detects similarity in two streams of video images, broken into squares with a side of 512 pixels (J.Woodfill, B.Von Herzen, "Real-Time Stereo Vision on the PARTS Reconfigurable Computer, "Proceedings IEEE Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines, Napa, pp. 242-250, April 1997).
Возможно также применение алгоритмов обработки стереоизображений фирмы Microsoft Research, которые также позволяют «извлечь» 3D-информацию из двумерных изображений, или использование в качестве видеомодуля 8 стереокамеры фирмы Point Grey Research.It is also possible to use stereo research processing algorithms from Microsoft Research, which also allow you to "extract" 3D information from two-dimensional images, or use Point Point Research's stereo camera 8 as a video module.
В итоге применения одной из этих технологий, на выходе видеомодуля 8 или в модуле памяти 4 формируется видеоизображение, каждому фрагменту которого сопоставлено вполне определенное расстояние до объекта, изображенного на этом фрагменте.As a result of applying one of these technologies, a video image is formed at the output of video module 8 or in memory module 4, each fragment of which is associated with a well-defined distance to the object depicted in this fragment.
Микропроцессорный вычислитель 1, сопоставляя, например, образ оголовка стрелы или грузозахватного органа, хранящегося в модуле памяти 4, с объемным видеоизображением, формируемым видеомодулем 8, идентифицирует этот объект и далее непосредственно считывает информацию о расстоянии до оголовка стрелы и до грузозахватного органа (поскольку, как отмечалось, каждому фрагменту объемного изображения сопоставлено вполне определенное расстояние до объекта, изображенного на нем). Это дает необходимую информацию микропроцессорному вычислителю 1 для точного вычисления вылета, высоты оголовка стрелы и других рабочих параметров грузоподъемного крана. Причем программа очевидных для специалиста алгоритмов этих тригонометрических вычислений хранится в модуле памяти 4.The microprocessor calculator 1, for example, comparing the image of the head of the boom or the load-gripping organ stored in the memory module 4 with the three-dimensional video image generated by the video module 8, identifies this object and then directly reads information about the distance to the head of the boom and to the load-gripping organ (because, as It was noted that each fragment of the three-dimensional image is associated with a well-defined distance to the object depicted on it). This gives the necessary information to the microprocessor calculator 1 for the exact calculation of the departure, the height of the head of the boom and other operating parameters of the crane. Moreover, the program of algorithms obvious to the specialist for these trigonometric calculations is stored in memory module 4.
Алгоритмы обработки и анализа видеоизображений и взаимодействия видеомодуля 8 с микропроцессорным вычислителем 1, включая идентификацию объектов, определение расстояний до них и т.д., могут быть также реализованы по аналогии с навигационными системами роботов (см., например, платформу ERSP 3.0 фирмы Evolution robotics, www.ewolution.com).Algorithms for processing and analyzing video images and the interaction of video module 8 with microprocessor calculator 1, including object identification, determining distances to them, etc., can also be implemented by analogy with robot navigation systems (see, for example, the ERSP 3.0 platform of Evolution robotics , www.ewolution.com).
Для повышения быстродействия работы устройства микропроцессорный вычислитель 1, анализируя стереоизображение, может определить и занести в модуль памяти 4 координаты ближайших к грузоподъемному крану препятствий и далее осуществлять свою работу по известному и широко применяющемуся в приборах безопасности грузоподъемных кранов принципу координатной защиты, осуществляя сравнение расстояния до препятствия с установленным минимально допустимым расстоянием (пороговым уровнем или параметром координатной защиты) и формируя, в зависимости от результатов этого сравнения, предупреждающий сигнал или сигнал управления исполнительным устройством, предотвращающим перемещение стрелы крана или груза в сторону препятствия. При этом микропроцессорный вычислитель 1 из расстояния от грузозахватного органа до препятствия осуществляет вычитание размеров груза. Благодаря этому обеспечивается координатная защита с учетом габаритных размеров поднимаемого и перемещаемого краном груза.To increase the operating speed of the device, the microprocessor calculator 1, analyzing the stereo image, can determine and enter the coordinates of the closest obstacles to the crane in the memory module 4 and then carry out its work according to the principle of coordinate protection known and widely used in safety devices of cranes, comparing the distance to the obstacle with the set minimum permissible distance (threshold level or coordinate protection parameter) and forming, depending ti results from this comparison, a warning signal or actuator control signal, preventing movement of the crane boom or the load in the direction of the obstacle. In this case, the microprocessor calculator 1 from the distance from the load gripping body to the obstacle subtracts the size of the cargo. Thanks to this, coordinate protection is provided taking into account the overall dimensions of the load being lifted and moved by the crane.
Известно, что большая часть несчастных случаев происходит вследствие нарушения требований правил эксплуатации грузоподъемных кранов, запрещающих опускать или поднимать грузы с кузовов автомобилей и полувагонов, если в них есть люди (стропальщики или рабочие). В этом случае качающий груз прижимает людей к бортам автомобилей или полувагонов.It is known that most of the accidents occur due to violation of the requirements of the operating rules of hoisting cranes prohibiting lowering or lifting loads from the bodies of cars and gondola cars, if there are people in them (slingers or workers). In this case, the swinging load presses people to the sides of cars or gondola cars.
Для предотвращения этих несчастных случаев в предложенном способе выявляется наличие людей в промежутке между препятствием и поднимаемым грузом, после чего осуществляют формирование предупреждающего сигнала или сигнала управления исполнительным устройством, предотвращающим подъем груза краном и его перемещение в сторону стропальщика (рабочего). При этом наличие человека выявляется по его движению (алгоритм этого выявления широко известен в системах видеонаблюдения и охранной сигнализации), а величина указанного промежутка между препятствием и поднимаемым грузом, при котором микропроцессорный вычислитель 1 блокирует работу крана, определяется исходя из размеров кузова грузового автомобиля или полувагона или исходя из максимально возможного раскачивания груза при его подъеме краном.To prevent these accidents in the proposed method, the presence of people in the gap between the obstacle and the load to be lifted is detected, after which a warning signal or an actuator control signal is generated that prevents the crane from lifting the load and moving it towards the slinger (worker). In this case, the presence of a person is detected by his movement (the algorithm for this detection is widely known in video surveillance systems and burglar alarms), and the magnitude of the indicated gap between the obstacle and the load to be lifted, at which microprocessor-based computer 1 blocks the crane, is determined based on the dimensions of the truck or gondola or based on the maximum possible swing of the load when it is lifted by a crane.
Правилами безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов категорически запрещается также провозить грузы над работающими людьми. Всем работающим запрещается находиться в тех местах, над которыми кран перевозит груз, крановщик обязан сигналом предупреждать людей о движении крана с грузом. Если по какой-либо причине путь не освобождается, он должен остановить кран. Для автоматической реализации этого в предложенном способе микропроцессорный вычислитель 1 при анализе стереоизображения выявляет наличие стропальщика (рабочего) на пути движения (перемещения) груза, в том числе расположенного ниже перемещаемого груза, после чего формирует предупреждающий сигнал для находящихся в опасной зоне людей и сигнал управления исполнительным устройством, блокирующим перемещение груза краном в их сторону.The rules for the safe operation of cranes are strictly forbidden to carry goods over working people. All workers are forbidden to be in the places above which the crane carries cargo; the crane operator is obliged to warn people about the movement of the crane with cargo with a signal. If for some reason the path is not cleared, he must stop the crane. For the automatic implementation of this in the proposed method, the microprocessor calculator 1, when analyzing a stereo image, detects the presence of a slinger (worker) in the path of movement (movement) of the load, including the load located below, and then generates a warning signal for people in the danger zone and an executive control signal a device that blocks the movement of cargo by a crane in their direction.
Для предотвращения аварийных ситуаций, вызванных «подтаскиванием» краном лежащего на земле груза, микропроцессорный вычислитель 1 при анализе стереоизображения дополнительно определяет величину отклонения угла наклона грузового каната от вертикального положения, осуществляет сравнение этой величины с предусмотренным правилами безопасности максимально допустимым пороговым уровнем и, в случае превышения допустимого угла отклонения от вертикального положения, осуществляет формирование предупреждающего сигнала или сигнала управления исполнительным устройством, предотвращающим подъем груза краном.To prevent accidents caused by the “crane” pulling a load lying on the ground, the microprocessor calculator 1, when analyzing a stereo image, additionally determines the value of the deviation of the angle of inclination of the cargo rope from a vertical position, compares this value with the safety rules provided by the maximum acceptable threshold level and, in case of exceeding permissible angle of deviation from the vertical position, generates a warning signal or control signal an executive device that prevents the load from being lifted by a crane.
При эксплуатации крана возможны также аварии, вызванные неправильной запасовкой грузового полиспаста, например, при попытке подъема максимального груза одиночным грузовым канатом. Для предотвращения этого в предложенном способе при анализе стереоизображения выявляется схема (кратность) запасовки грузового полиспаста путем прямого подсчета количества ветвей грузового каната около грузозахватного органа или оголовка стрелы и, в зависимости от этой схемы, устанавливается ограничение на максимальный вес поднимаемого краном груза. Алгоритм этого ограничения известен максимальный вес поднимаемого груза не должен превышать максимально-допустимую нагрузку на грузовой канат, умноженную на кратность его запасовки.During operation of the crane, accidents caused by improper stocking of the chain hoist are also possible, for example, when trying to lift the maximum load with a single cargo rope. To prevent this, in the proposed method, when analyzing a stereo image, a pattern (multiplicity) of the cargo tackle storage is revealed by directly counting the number of branches of the cargo rope near the load-gripping body or the head of the boom and, depending on this scheme, a limit is set on the maximum weight of the cargo lifted by the crane. The algorithm of this restriction is known; the maximum weight of the load to be lifted must not exceed the maximum allowable load on the cargo rope, multiplied by the multiplicity of its storage.
Если при анализе видеоизображения микропроцессорный вычислитель 1 выявит протяженный тонкий горизонтально расположенный объект, в непосредственной близости от которого отсутствуют какие-либо предметы, то этот объект идентифицируется микропроцессорным вычислителем 1 как воздушная линия электропередачи (ЛЭП). После этой идентификации микропроцессорный вычислитель 1 по программе, записанной в его встроенной памяти или в модуле памяти 4, вычисляет наименьшее расстояние от ЛЭП до стрелы грузоподъемного крана, грузового каната и поднимаемого груза, осуществляет сравнение этого расстояния с установленным минимальным пороговым уровнем (безопасным расстоянием до ЛЭП) и, в зависимости от результатов этого сравнения, осуществляет формирование предупреждающего сигнала или сигнала управления исполнительным устройством, предотвращающим перемещение крана и груза в сторону приближения к проводам воздушной ЛЭП. Благодаря этому осуществляется защита от опасного приближения к ЛЭП с учетом габаритных размеров груза и с учетом наличия грузового каната.If, when analyzing a video image, microprocessor computer 1 detects an extended thin horizontally located object in the immediate vicinity of which there are no objects, then this object is identified by microprocessor computer 1 as an overhead power line (transmission line). After this identification, the microprocessor calculator 1, according to the program recorded in its built-in memory or in the memory module 4, calculates the smallest distance from the power transmission line to the boom of the crane, the cargo cable and the load to be lifted, compares this distance with the set minimum threshold level (safe distance to the power line ) and, depending on the results of this comparison, it generates a warning signal or a control signal for an actuator that prevents movement crane and cargo in the direction of approaching the wires of an overhead power line. Due to this, protection against dangerous approach to power lines is carried out taking into account the overall dimensions of the cargo and taking into account the presence of a cargo rope.
При наличии в поле зрения видеокамеры гирлянды изоляторов подвеса проводов ЛЭП, микропроцессорный вычислитель 1 дополнительно осуществляет подсчет количества изоляторов в гирлянде и на основании этого (с использованием известных норм количества изоляторов в гирлянде) определяет величину напряжения в ЛЭП и устанавливает соответствующий пороговый уровень (безопасное расстояние до линии электропередачи). Если же гирлянда изоляторов в поле зрения видеокамеры не попадает, то априорно устанавливается максимальное безопасное расстояние, а крановщику предоставляется возможность уменьшить это расстояние в ручном режиме при помощи органов управления, расположенных на модуле управления 2. Алгоритм изменения этого расстояния в зависимости от напряжения ЛЭП известен из описаний существующих приборов безопасности грузоподъемных кранов и норм электробезопасности.If the video camera has a string of insulators for hanging power line wires, microprocessor-based computer 1 additionally calculates the number of insulators in the garland and on the basis of this (using the known norms of the number of insulators in the garland) determines the voltage in the power line and sets the corresponding threshold level (safe distance to power lines). If the garland of insulators does not fall into the field of view of the camera, then the maximum safe distance is set a priori, and the crane operator is given the opportunity to reduce this distance manually using the controls located on the control module 2. The algorithm for changing this distance depending on the voltage of the power lines is known from descriptions of existing cranes safety devices and electrical safety standards.
Следует отметить, что предложенная защита от опасного приближения к ЛЭП более эффективна, чем применяемая в настоящее время на грузоподъемных кранах, в которой датчик приближения к ЛЭП устанавливается на оголовке стрелы и, соответственно, контролируется приближение к ЛЭП только оголовка стрелы без учета грузового каната и груза. Кроме того, в известных системах не обеспечивается защита от опасного приближения к ЛЭП постоянного тока и к кабельным ЛЭП. В предложенном техническом решении эти недостатки отсутствуют.It should be noted that the proposed protection against dangerous proximity to power lines is more effective than currently used on cranes, in which the proximity sensor to the power lines is installed on the head of the boom and, accordingly, the proximity to the power line is controlled only by the head of the boom without taking into account the cargo rope and cargo . In addition, the known systems do not provide protection against dangerous proximity to power lines of direct current and cable power lines. In the proposed technical solution, these shortcomings are absent.
В целом, реализация отличительных признаков предложенного технического решения обеспечивает повышение безопасности работы не только крановщика, но и стропальщиков (рабочих на строительной площадке). Кроме того, реализуется координатная защита крана с учетом габаритных размеров поднимаемого груза. Обеспечивается также расширение функциональных возможностей системы защиты грузоподъемного крана - автоматическое определение кратности запасовки полиспаста, исключение «подтаскивания» груза краном, защита от опасного приближения к ЛЭП постоянного тока и к кабельным ЛЭП и т.д.In general, the implementation of the distinguishing features of the proposed technical solution provides increased safety not only for the crane operator, but also slingers (workers at the construction site). In addition, coordinate protection of the crane is implemented taking into account the overall dimensions of the load being lifted. The expansion of the functionality of the crane protection system is also provided - automatic detection of the multiplicity of the chain hoist storage, elimination of the “pulling” of cargo by the crane, protection against dangerous proximity to DC power lines and cable power lines, etc.
Источники информацииInformation sources
1. Патент России № 2151732 С1, МПК7 B 66 C 15/00, B 66 C 23/88, 2000.1. Patent of Russia No. 2151732 C1, IPC7 B 66 C 15/00, B 66 C 23/88, 2000.
2. Заявка Японии № 5684496, МПК 4 B 66 C 23/88, 1983.2. Japanese application No. 5684496, IPC 4 B 66 C 23/88, 1983.
3. Crane Camera System. Manufactured by Techno Fine. - New York, NY 10036, USA, http: //www. crancamera.com.3. Crane Camera System. Manufactured by Techno Fine. - New York, NY 10036, USA, http: // www. crancamera.com.
4. Авторское свидетельство СССР № 1147673 A, МПК 4 B 66 C 13/00, 1985.4. Copyright certificate of the USSR No. 1147673 A, IPC 4 B 66 C 13/00, 1985.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004107825/11A RU2270162C2 (en) | 2004-03-16 | 2004-03-16 | Method to increase safety of operation of load-lifting crane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004107825/11A RU2270162C2 (en) | 2004-03-16 | 2004-03-16 | Method to increase safety of operation of load-lifting crane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004107825A RU2004107825A (en) | 2004-10-20 |
| RU2270162C2 true RU2270162C2 (en) | 2006-02-20 |
Family
ID=36051158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004107825/11A RU2270162C2 (en) | 2004-03-16 | 2004-03-16 | Method to increase safety of operation of load-lifting crane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2270162C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3530608A4 (en) * | 2016-10-21 | 2020-07-08 | Tadano Ltd. | Crane vehicle |
-
2004
- 2004-03-16 RU RU2004107825/11A patent/RU2270162C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3530608A4 (en) * | 2016-10-21 | 2020-07-08 | Tadano Ltd. | Crane vehicle |
| US11053105B2 (en) | 2016-10-21 | 2021-07-06 | Tadano Ltd. | Crane vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7207848B2 (en) | Optical detection system for lift cranes | |
| CN108713082B (en) | Anti-interference device for engineering machinery | |
| EP1457730B1 (en) | Intruding object monitoring system | |
| EP0857687A1 (en) | Device for indicating movable range of mobile crane vehicle | |
| JP6389087B2 (en) | Boom collision avoidance device for work equipment | |
| JP6342705B2 (en) | Boom collision avoidance device for work equipment | |
| JP2003105807A (en) | Stop control method in intrusion-prohibitive region for service car and its controller | |
| MX2014011661A (en) | Overhead view system for a shovel. | |
| CN112429647A (en) | Control method and control device of crane | |
| KR102623060B1 (en) | Accident prevention monitoring method and system for tower crane | |
| KR20190078984A (en) | Monitoring system for preventing lift objects collision against crane | |
| CN111634820A (en) | Automatic early warning system and method for crane | |
| US20220153559A1 (en) | Crane, in particular mobile crane | |
| RU2270162C2 (en) | Method to increase safety of operation of load-lifting crane | |
| US10565690B2 (en) | External interference removal device | |
| US11993257B2 (en) | Method for operating a vehicle assistance system, device for executing the method, and vehicle | |
| RU2345944C1 (en) | Method of improvement of safety of work of erecting crane (versions) | |
| KR102454058B1 (en) | Crane safety management system | |
| CN114647011B (en) | Anti-hanging monitoring method, device and system for integrated cards | |
| CN115050125B (en) | 2d camera-based safety early warning method, device, equipment and storage medium | |
| CN112824307A (en) | Crane jib control method based on machine vision | |
| JP7440009B2 (en) | Crane monitoring device and method and overhead crane | |
| CN117474321B (en) | BIM model-based construction site risk intelligent identification method and system | |
| CN115941909A (en) | Driving safety monitoring system, method and device | |
| US20220411239A1 (en) | Collision prevention system for lifting machinery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160317 |