TW202003367A

TW202003367A - 智慧塔吊

Info

Publication number: TW202003367A
Application number: TW107119730A
Authority: TW
Inventors: 黃秋逢
Original assignee: 陽程科技股份有限公司
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2020-01-16
Also published as: TWI700235B; CN110526142A; US20190359455A1

Abstract

一種智慧塔吊，包括起重臂、固定於起重臂的一端的捲筒、與捲筒連接的起升電機、固定於起重臂的另一端的滑輪、以及吊鉤，捲筒的牽引繩繞過滑輪與吊鉤連接，智慧塔吊還包括：3D攝像模組，3D攝像模組包括朝向吊鉤的第一3D攝像單元以及背離吊鉤的第二3D攝像單元，第一3D攝像單元及第二3D攝像單元各用於即時獲取影像；控制器，用於在吊鉤做下降運動時獲取第一3D攝像單元拍攝的影像，在吊鉤做上升運動時獲取第二3D攝像單元拍攝的影像，檢測影像中是否包括障礙物，當所述影像中包括障礙物時，控制器控制起升電機降低運轉的速度或停止運行。

Description

智慧塔吊

本發明涉及塔吊，尤其涉及一種智慧塔吊。

塔吊(又名：塔式起重機或塔機)由於具有起升高度高、起重力矩大、工作幅度大等特點，在工業與民用建築施工中被廣泛應用。在塔機工作過程中，經常會發生較為嚴重的事故，從而嚴重威脅工人的生命和建築工地的財產安全。例如，當吊鉤吊起負載做升降運動的過程中，通常需要塔吊駕駛員觀察吊鉤的運動範圍內是否存在障礙物以防止負載與障礙物發生碰撞而墜落。然而，由於駕駛員與吊鉤之間存在一定的距離，使得駕駛員時常難以看清楚吊鉤周圍的情況。即便藉由地面其他作業人員來輔助指揮，這種人工指揮的方式也存在很大的安全隱患。

有鑑於此，有必要提供一種智慧塔吊，能夠解決以上問題。

本發明提供一種智慧塔吊，包括一起重臂、固定於所述起重臂的一端的一捲筒、與所述捲筒連接的一起升電機、固定於所述起重臂的另一端的一滑輪、以及一吊鉤，所述捲筒的牽引繩繞過所述滑輪與所述吊鉤連接，所述智慧塔吊還包括：一3D攝像模組，設置於所述牽引繩或所述吊鉤上，所述3D攝像模組包括朝向所述吊鉤的一第一3D攝像單元以及背離所述吊鉤的一第二3D攝像單元，所述第一3D攝像單元以及所述第二3D攝像單元各用於即時獲取處於其拍攝範圍內的影像；以及一控制器，與所述3D攝像模組以及所述起升電機均連接，所述控制器用於在所述吊鉤吊起負載做下降運動時獲取所述第一3D攝像單元所拍攝的影像，以及在所述吊鉤吊起所述負載做上升運動時獲取所述第二3D攝像單元所拍攝的影像，然後檢測所述影像中是否包括障礙物的影像，當所述影像中包括障礙物的影像時，所述控制器控制所述起升電機降低運轉的速度或停止運行。

相較於先前技術，所述智慧塔吊在所述吊鉤吊起負載做升降運動的過程中判斷所述負載的周圍是否存在障礙物，並當所述負載的周圍存在障礙物時控制所述起升電機降低運轉的速度或停止運行，從而防止所述負載與障礙物發生碰撞，保證所述智慧塔吊的安全運行以及作業人員的生命財產安全。

下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基於本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施方式，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體實施方式的目的，不是旨在限制本發明。本文所使用的術語“及／或”包括一個或複數相關的所列項目的任意的和所有的組合。

請參閱圖1，本發明一較佳實施方式提供一種智慧塔吊100。所述智慧塔吊100包括一底座10、固定於所述底座10上的一塔身11、固定於所述塔身11上的一起重臂12、固定於所述起重臂12的一端的一捲筒13、與所述捲筒13連接的一起升電機14、固定於所述起重臂12的另一端的一滑輪15、以及一吊鉤16。其中，所述捲筒13的牽引繩17繞過所述滑輪15與所述吊鉤16連接。所述起升電機14用於在運轉時控制所述捲筒13來回轉動，並帶動所述捲筒13上的牽引繩17繞進或放出，使得所述吊鉤16吊起負載300並實現升降。當然，所述塔身11與所述起重臂12之間還可設有一回轉機構(圖未示)，所述起重臂12與所述吊鉤16之間還可設有一變幅小車(圖未示)，所述回轉機構以及所述變幅小車可採用現有設計，此不贅述。

請一併參閱圖2，所述智慧塔吊100還包括一無線通訊接口20以及一控制器30。其中，所述無線通訊接口20以及所述控制器30可設置於所述塔身11或所述起重臂12上。所述智慧塔吊100可通過所述無線通訊接口20與地面的一監控中心200進行無線通訊。所述監控中心200包括具有無線遙控功能的主控設備201，如：遙控器、智慧手機以及平板電腦等。作業人員可通過所述主控設備201控制所述智慧塔吊100執行相應的操作，即，控制所述智慧塔吊100執行起升、變幅和回轉等操作。具體為：所述起升電機14、所述回轉機構以及所述變幅小車均與所述控制器30電性連接。作業人員根據智慧塔吊100的實際工作需要按壓所述主控設備201相應的按鍵，從而觸發所述主控設備201生成與所述按鍵對應一編碼遙控信號，並向所述無線通訊接口20發送所述編碼遙控信號。所述控制器30獲取所述無線通訊接口20所接收的編碼遙控信號，對所述編碼遙控信號進行解碼，然後根據解碼後的遙控信號控制所述智慧塔吊100的所述起升電機14、所述回轉機構或所述變幅小車執行相應的操作。其中，所述無線通訊接口20可採用Wi-Fi、藍牙或紅外技術等進行無線通訊。由於作業人員可通過所述監控中心200與所述智慧塔吊100進行通信，避免傳統的司機室控制方式，從而避免各類操作風險威脅作業人員的生命財產安全。

所述智慧塔吊100還包括與所述控制器30通信連接的一3D攝像模組40，如，所述3D攝像模組40為3D無線攝像模組，其可通過所述無線通訊接口20與所述控制器30進行通信。所述3D攝像模組40可臨近所述牽引繩17朝向所述吊鉤16的端部設置，也可位於所述吊鉤16上。例如，所述牽引繩17朝向所述吊鉤16的端部可固定一支撐板43，所述3D攝像模組40固定於所述支撐板43上。其中，所述3D攝像模組40包括位於所述支撐板43朝向所述吊鉤16的表面的第一3D攝像單元41，以及位於所述支撐板43背離所述吊鉤16的表面的一第二3D攝像單元42。為提高所述支撐板43與所述牽引繩17連接的穩定性，所述支撐板43還可通過另外兩個連接線(圖未標)固定於所述牽引繩17，從而形成一更為穩固的三角形連接結構。所述第一3D攝像單元41用於即時獲取處於所述第一3D攝像單元41拍攝範圍內的影像。所述第二3D攝像單元42用於即時獲取處於所述第二3D攝像單元42拍攝範圍內的影像。所述控制器30用於在所述吊鉤16吊起負載300做下降運動時獲取所述第一3D攝像單元41所拍攝的影像，以及在所述吊鉤16吊起所述負載300做上升運動時獲取所述第二3D攝像單元42所拍攝的影像，然後檢測所述影像中是否包括障礙物的影像。當所述影像中包括障礙物的影像時(即，所述負載300距離所述障礙物較近時)，所述控制器30控制所述起升電機14降低運轉的速度或停止運行，從而避免所述負載300與障礙物發生碰撞，保證所述智慧塔吊100的安全運行以及作業人員的生命財產安全。在本實施方式中，所述第一3D攝像單元41以及所述第二3D攝像單元42可均為CCD立體攝像機。進一步地，當所述影像中包括障礙物的影像時，所述控制器30還用於產生一第一報警信號，並將所述第一報警信號通過所述無線通訊接口20發送至所述主控設備201，所述第一報警信號用於控制所述主控設備201報警，從而通知地上的作業人員及時移除障礙物。

在本實施方式中，所述起升電機14為一多速電機。所述控制器30可控制所述起升電機14切換運轉的速度，從而改變所述牽引繩17或所述吊鉤16進行升降的速度。例如，所述起升電機14可為四速電機，即，能夠轉換四種運行速度。

在所述吊鉤16朝向所述負載300做下降運動時(即，未吊起所述負載300之前)，所述控制器30還用於檢測所述第一3D攝像單元41所拍攝的影像中是否包括所述負載300的影像。當所述影像中不包括所述負載300的影像時(即，所述吊鉤16距離所述負載300較遠時)，所述控制器30控制所述起升電機14以大於或等於一第一預定速度的速度運轉，從而控制所述吊鉤16快速做下降運動。當所述影像中包括所述負載300的影像時(即，所述吊鉤16距離所述負載300較近時)，所述控制器30控制所述起升電機14以小於所述第一預定速度的速度運轉，從而控制所述吊鉤16慢速做下降運動，使所述吊鉤16能夠更準確的投放到所述負載300處，提高起吊的效率。

所述牽引繩17上設有一第一速度感測器61，所述吊鉤16上設有一第二速度感測器62，所述第一速度感測器61以及所述第二速度感測器62均與所述控制器30通信連接，如，所述第一速度感測器61以及所述第二速度感測器62可通過所述無線通訊接口20與所述控制器30進行通信。所述第一速度感測器61用於在所述吊鉤16吊起所述負載300做下降運動時感測所述牽引繩17運動的速度(以下稱為：第一速度)。所述第二速度感測器62用於在所述吊鉤16吊起所述負載300做下降運動時感測所述吊鉤16運動的速度(以下稱為：第二速度)。所述控制器30獲取所述第一速度感測器61所感測的第一速度，獲取所述第二速度感測器62所感測的第二速度，並判斷所述第一速度是否大於所述第二速度。當所述第一速度大於所述第二速度時，表示所述吊鉤16可能會在下降時脫離所述牽引繩17，此時，所述控制器30控制所述起升電機14降低運轉的速度，從而降低所述捲筒13轉動的速度直至所述第一速度等於所述第二速度。進一步地，當所述第一速度大於所述第二速度時，所述控制器30還用於產生一第二報警信號，並將所述第二報警信號通過所述無線通訊接口20發送至所述主控設備201，所述第二報警信號用於控制所述主控設備201報警，從而通知地上的作業人員所述吊鉤16可能會脫離所述牽引繩17。在其它實施方式中，所述第一速度感測器61也可省略，此時，所述控制器30獲取所述起升電機14當前運轉的速度，並根據所述起升電機14運行的速度計算所述牽引繩17的第一速度。

在本實施方式中，所述智慧塔吊100還包括與所述控制器30通信連接的一重量感測器50，如，所述重量感測器50可通過所述無線通訊接口20與所述控制器30進行通信。所述重量感測器50設置於所述牽引繩17上。所述重量感測器50用於在所述吊鉤16吊起所述負載300時感測所述負載300的重量。所述控制器30獲取所述重量感測器50所感測的所述負載300的重量。當所述負載300的重量小於一第一預定重量時，所述控制器30控制所述起升電機14以大於或等於一第二預定速度的速度運轉，從而控制所述吊鉤16快速上升。當所述負載300的重量大於或等於所述第一預定重量時，所述控制器30控制所述起升電機14以小於所述第二預定速度的速度運轉，從而所述吊鉤16慢速上升。所述第一預定速度與所述第二預定速度可以相同，也可以不同。在另一實施方式中，當所述負載300的重量大於或等於一第二預定重量(即安全重量)時，所述控制器30直接控制所述起升電機14停止運行，從而防止所述負載300重量過大而導致牽引繩17發生斷裂。進一步地，當所述負載300的重量大於或等於所述第二預定重量時，所述控制器30還用於產生一第三報警信號，並將所述第三報警信號通過所述無線通訊接口20發送至所述主控設備201，所述第三報警信號用於控制所述主控設備201報警，從而通知作業人員當前負載300重量過大。

所述牽引繩17由多股線材撚轉而成，所述牽引繩17的材質可為不銹鋼。可以理解，即便所述負載300的重量不超過所述安全重量，所述牽引繩17也可能會由於與滑輪15長期摩擦等因素發生疲勞斷裂。在本實施方式中，所述智慧塔吊100還包括一斷線檢測裝置70，所述斷線檢測裝置70固定於所述變幅小車上，用於檢測所述牽引繩17是否發生斷裂。請一併參照圖3，所述斷線檢測裝置70包括固定於所述變幅小車上的一微動開關71以及連接於所述微動開關71的一報警器72。所述微動開關71包括一開關本體710以及一觸動片711，所述開關本體710包括兩個觸點7100，所述觸動片711通過一固定端7110固定於所述開關本體710的其中一觸點7100。所述報警器72的輸入端與輸出端分別連接於所述開關本體710的兩個觸點7100。所述觸動片711具有對應於所述固定端7110的自由端7111，所述自由端7111臨近所述牽引繩17設置。當所述牽引繩17的至少一股線材發生斷裂時，斷裂的該股線材會逐漸外露，當外露的線材經過觸動片711時會撥動所述觸動片711的自由端7111擺動，從而接通所述微動開關71的兩個觸點7100以使得所述報警器72報警。在本實施方式中，所述報警器72可為蜂鳴報警器或指示燈，即，所述報警器72可發出蜂鳴音或發生光線(如紅光)，從而通知作業人員發生異常故障並需做及時處理。在其它實施方式中，所述報警器72可省略，所述控制器30與所述斷線檢測裝置70通信連接。所述控制器30還用於在所述微動開關71接通時產生一第四報警信號，並將所述第四報警信號通過所述無線通訊接口20發送至所述主控設備201，所述第四報警信號用於控制所述主控設備201報警，從而通知作業人員發生異常故障。

在本實施方式中，所述智慧塔吊100還可包括一定位器80，所述定位器80可安裝於所述起重臂12的端部。所述定位器80用於感測所述起重臂12的位置座標。所述定位器80還用於通過所述無線通訊接口20將所述起重臂12的位置座標發送至所述監控中心200，從而使得所述監控中心200對不同智慧塔吊100的起重臂12的位置座標做匯總。所述監控中心200還記錄有所述智慧塔吊100的作業環境中的障礙物的位置座標，從而根據所有智慧塔吊100的起重臂12的位置座標以及障礙物的位置座標繪製一電子地圖。所述定位器80還與所述控制器30通信連接，如，所述定位器80可通過所述無線通訊接口20與所述控制器30進行通信。所述控制器30用於獲取定位器80所感測的所述起重臂12的位置座標，並獲取所述監控中心200所繪製的作業環境的電子地圖，根據所述起重臂12的位置座標以及所述電子地圖判斷所述智慧塔吊100是否處於安全狀態，如，當所述起重臂12的位置座標與其中一障礙物的位置座標之間的距離大於一預設安全距離時，則判斷所述智慧塔吊100處於安全狀態。所述控制器30還可根據所述起重臂12的位置座標以及所述電子地圖規劃一安全路線，所述安全路線為由所述起重臂12當前的位置座標至一目標位置座標之間能夠使得所述智慧塔吊100處於安全狀態的路線。所述控制器30還根據所述安全路線控制所述智慧塔吊100執行起升、變幅或回轉等操作，從而使得所述起重臂12沿所述安全路線運動至目標位置座標處。在本實施方式中，所述定位器80可為GPS定位器，即，所述位置座標均為GPS座標。在其它實施方式中，所述定位器80還可以是其它衛星定位系統的定位器。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之如申請專利範圍內。

10‧‧‧底座 11‧‧‧塔身 12‧‧‧起重臂 13‧‧‧捲筒 14‧‧‧起升電機 15‧‧‧滑輪 16‧‧‧吊鉤 17‧‧‧牽引繩 20‧‧‧無線通訊接口 30‧‧‧控制器 40‧‧‧3D攝像模組 41‧‧‧第一3D攝像單元 42‧‧‧第二3D攝像單元 43‧‧‧支撐板 50‧‧‧重量感測器 61‧‧‧第一速度感測器 62‧‧‧第二速度感測器 70‧‧‧斷線檢測裝置 71‧‧‧微動開關 72‧‧‧報警器 710‧‧‧開關本體 711‧‧‧觸動片 7100‧‧‧觸點 7110‧‧‧固定端 7111‧‧‧自由端 80‧‧‧定位器 100‧‧‧智慧塔吊 200‧‧‧監控中心 201‧‧‧主控設備 300‧‧‧負載

圖1為本發明一較佳實施方式的智慧塔吊的結構示意圖。

圖2為圖1所示的智慧塔吊的模組架構圖。

圖3為圖1所示的智慧塔吊的斷線檢測裝置的結構示意圖。

無

20‧‧‧無線通訊接口

30‧‧‧控制器

40‧‧‧3D攝像模組

41‧‧‧第一3D攝像單元

42‧‧‧第二3D攝像單元

50‧‧‧重量感測器

61‧‧‧第一速度感測器

70‧‧‧斷線檢測裝置

80‧‧‧定位器

100‧‧‧智慧塔吊

200‧‧‧監控中心

201‧‧‧主控設備

Claims

一種智慧塔吊，包括一起重臂、固定於所述起重臂的一端的一捲筒、與所述捲筒連接的一起升電機、固定於所述起重臂的另一端的一滑輪、以及一吊鉤，所述捲筒的牽引繩繞過所述滑輪與所述吊鉤連接，其改良在於，所述智慧塔吊還包括：一3D攝像模組，設置於所述牽引繩或所述吊鉤上，所述3D攝像模組包括朝向所述吊鉤的一第一3D攝像單元以及背離所述吊鉤的一第二3D攝像單元，所述第一3D攝像單元以及所述第二3D攝像單元各用於即時獲取處於其拍攝範圍內的影像；以及一控制器，與所述3D攝像模組以及所述起升電機均連接，所述控制器用於在所述吊鉤吊起負載做下降運動時獲取所述第一3D攝像單元所拍攝的影像，以及在所述吊鉤吊起所述負載做上升運動時獲取所述第二3D攝像單元所拍攝的影像，然後檢測所述影像中是否包括障礙物的影像，當所述影像中包括障礙物的影像時，所述控制器控制所述起升電機降低運轉的速度或停止運行。
如申請專利範圍第1項所述之智慧塔吊，其中在所述吊鉤朝向所述負載做下降運動時，所述控制器還用於檢測所述第一3D攝像單元所拍攝的影像中是否包括所述負載的影像，當所述影像中不包括所述負載的影像時，所述控制器控制所述起升電機以大於或等於一第一預定速度的速度運轉，當所述影像中包括所述負載的影像時，所述控制器控制所述起升電機以小於所述第一預定速度的速度運轉。
如申請專利範圍第1項所述之智慧塔吊，其中所述智慧塔吊還包括與所述控制器連接的一無線通訊接口，所述智慧塔吊通過無線通訊接口與監控中心的一主控設備進行通信，當所述影像中包括障礙物的影像時，所述控制器還用於產生一報警信號，並將所述報警信號通過所述無線通訊接口發送至所述主控設備，所述報警信號用於控制所述主控設備報警。
如申請專利範圍第3項所述之智慧塔吊，其中所述控制器還用於在所述吊鉤吊起所述負載做下降運動時，獲取所述牽引繩的一第一速度以及所述吊鉤的一第二速度，並判斷所述第一速度是否大於所述第二速度，當所述第一速度大於所述第二速度時，所述控制器控制所述起升電機降低運轉的速度，從而降低所述捲筒轉動的速度直至所述第一速度等於所述第二速度。
如申請專利範圍第4項所述之智慧塔吊，其中當所述第一速度大於所述第二速度時，所述控制器還用於產生一報警信號，並將所述報警信號通過所述無線通訊接口發送至所述主控設備，所述報警信號用於控制所述主控設備報警。
如申請專利範圍第3項所述之智慧塔吊，其中所述智慧塔吊還包括與所述控制器連接的一重量感測器，所述重量感測器設置於所述牽引繩上，所述重量感測器用於在所述吊鉤吊起所述負載時感測所述負載的重量，所述控制器獲取所述重量感測器所感測的所述負載的重量，當所述負載的重量小於一第一預定重量時，所述控制器控制所述起升電機以大於或等於一第二預定速度的速度運轉，當所述負載的重量大於或等於所述第一預定重量時，所述控制器控制所述起升電機以小於所述第二預定速度的速度運轉。
如申請專利範圍第6項所述之智慧塔吊，其中當所述負載的重量大於或等於一第二預定重量時，所述控制器控制所述起升電機停止運行，所述控制器還用於當所述負載的重量大於或等於所述第二預定重量時產生一報警信號，並將所述報警信號通過所述無線通訊接口發送至所述主控設備，所述報警信號用於控制所述主控設備報警。
如申請專利範圍第3項所述之智慧塔吊，其中所述智慧塔吊還包括一斷線檢測裝置，所述斷線檢測裝置包括一微動開關，所述微動開關包括一開關本體以及一觸動片，所述開關本體包括兩個觸點，所述觸動片通過一固定端連接於所述開關本體的其中一觸點，所述觸動片具有對應所述固定端的自由端，所述自由端臨近所述牽引繩設置，所述微動開關的兩個觸點在所述牽引繩斷裂並撥動所述觸動片的自由端時接通，所述控制器與所述斷線檢測裝置連接，所述控制器還用於在所述微動開關接通時產生一報警信號，並將所述報警信號通過所述無線通訊接口發送至所述主控設備，所述報警信號用於控制所述主控設備報警。
如申請專利範圍第3項所述之智慧塔吊，其中所述智慧塔吊還包括一定位器，所述定位器安裝於所述起重臂的端部，所述定位器用於感測所述起重臂的位置座標，所述定位器還用於通過所述無線通訊接口將所述起重臂的位置座標發送至所述監控中心，從而使得所述監控中心對不同智慧塔吊的起重臂的位置座標做匯總，所述定位器還與所述控制器連接，所述控制器用於獲取定位器所感測的所述起重臂的位置座標，並獲取所述監控中心所繪製的作業環境的一電子地圖，所述電子地圖包括其它智慧塔吊的位置座標以及障礙物的位置座標，所述控制器用於根據所述起重臂的位置座標以及所述電子地圖判斷所述智慧塔吊是否處於安全狀態。
如申請專利範圍第9項所述之智慧塔吊，其中所述控制器還用於根據所述起重臂的位置座標以及所述電子地圖規劃一安全路線，所述安全路線為由所述起重臂當前的位置座標至一目標位置座標之間能夠使得所述智慧塔吊處於安全狀態的路線，所述控制器還根據所述安全路線控制所述智慧塔吊執行相應的操作，從而使得所述起重臂沿所述安全路線運動至目標位置座標處。