一种平台起重机防碰撞系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种平台起重机防碰撞系统及方法，其中，防碰撞系统包括采集装置，用于采集起重机的臂架和平台上的障碍物的位置信息；与采集装置通讯连接的控制装置，用于根据臂架的结构信息和位置信息、障碍物的结构信息和位置信息，获得障碍物与臂架的相对位置关系，并根据上述位置关系，发出警报信号、或发出控制臂架停止向下移动的信号、或发出控制起重机停止转动的信号。本发明专利技术打破传统外部传感器检测的局限性，通过计算和判断采集到的起重机的臂架的结构信息和位置信息、平台上的障碍物的结构信息和位置信息，实现和优化平台上的起重机防碰撞功能，具有投入少，维护调试简单，性能稳定可靠的特点。

An anti-collision system and method for platform crane

The invention provides a platform crane anti-collision system and method, in which the anti-collision system includes the acquisition device, used to collect the position information of the crane's arm and the obstacle on the platform; the control device connected with the acquisition device is used for the structural letter and position information of the arm frame and the structural letter of the obstacle. Information of interest and position, the relative position relationship between the obstacle and the arm is obtained, and the alarm signal is sent out, or the signal of the control arm stop moving down, or the signal that controls the crane to stop turning. The invention breaks the limitation of the traditional external sensor detection, and realizes and optimizes the anti collision function of the crane on the platform by calculating and judging the structure information and position information of the jib of the crane's arm, the structure information and position information of the obstacles on the platform. It has little input, simple maintenance and debugging, and stable performance. The characteristic of fixed reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种平台起重机防碰撞系统及方法
本专利技术涉及起重机控制领域，具体涉及一种平台起重机防碰撞系统及防碰撞方法。
技术介绍
目前起重机的防碰撞功能主要应用于岸上塔吊领域，并且大多采用红外探测、声波或者应用雷达电磁波收发器，实现点对点的及点对面的防撞监测保护。但由于风电安装平台上起重机臂架角度、回转角度及平台障碍物高度均为变量，碰撞点遍布大部分吊臂及障碍物，采用单一的点到点或点到面的防撞保护会存在盲区，具有一定的局限性。为了消除这种局限性，可以考虑增加传感器数量，使监测对象趋近于面(臂架下表面)到面(障碍物接触面)。但是这样做的同时，也增加了前期硬件和施工成本及日后的维护工作量。所以，采用传感器探测的方式就无法完美移植应用于海工平台，需采取一种全方位的动态位置检测算法及保护措施，来实现和优化海工平台上的起重机防碰撞功能。此外，也有研究采用GPS采集位置信息，通过计算处理后做防碰撞保护，此方法的不足在于需要持久保持良好的卫星信号以保证防撞位置计算精度，并且普通GPS无法精确反应高度信息，系统对碰撞物的高度变化无法有效辨识，因此只能做平面上的防撞保护。另外，系统接口及硬件和调试服务成本的额外增加也是GPS法需要考量的因素。因此现有技术存在：单一的点到点或点到面的防撞保护会存在盲区；增加传感器数量会增加前期硬件和施工成本及日后的维护工作量；和采用GPS采集位置信息需要持久保持良好的卫星信号以保证防撞位置计算精度，并且存在GPS无法反应高度信息的技术问题及投入成本偏高的问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种平台起重机防碰撞系统及方法。该系统和方法通过计算和判断采集到的起重机的臂架的结构信息和位置信息、平台上的障碍物的结构信息和位置信息，实现和优化平台上的起重机防碰撞功能。本专利技术提出了一种平台起重机防碰撞系统，包括：采集装置，用于采集所述起重机的臂架和平台上的障碍物的位置信息；与所述采集装置通讯连接的控制装置，用于根据所述臂架的结构信息和位置信息、所述障碍物的结构信息和位置信息，获得所述障碍物与所述臂架的相对位置关系，并根据上述位置关系，发出警报信号、或发出控制所述臂架停止向下移动的信号、或发出控制所述起重机停止转动的信号。可选的，所述臂架的结构信息包括臂架中心线至臂架下部钢丝绳的距离R2；所述臂架的位置信息包括臂架俯仰角度α、起重机回转角度β和所述臂架的铰点到所述平台的高度H0；所述障碍物的结构信息包括障碍物高度H和障碍物半径R1；所述障碍物的位置信息包括所述臂架的铰点至障碍物中心的距离S。可选的，所述采集装置包括臂架俯仰角度传感器和起重机回转角度传感器；所述臂架俯仰角度传感器用于采集臂架俯仰角度α，所述起重机回转角度传感器用于采集起重机回转角度β。可选的，以所述起重机的回转中心轴在所述平台上的投影点为平面参考原点，以所述起重机正对的方向为0°，以顺时针方向为正角度方向，所述控制装置根据起重机回转角度β判断所述臂架是否在危险区间B内，其中，所述危险区间B是使所述臂架与所述障碍物两者投影相切或相交的臂架投影的角度的集合；当所述臂架在所述危险区间B内，且所述臂架到所述障碍物的距离d等于安全距离dsf时，所述控制装置发出警报信号、或发出控制所述臂架停止向下移动的信号；当所述臂架在所述危险区间B外，向所述危险区间B转动，且所述臂架到所述障碍物的距离d小于安全距离dsf时，所述控制装置发出警报信号、或发出控制所述起重机停止向所述危险区间B转动的信号；所述臂架到所述障碍物的距离d为：可选的，所述安全距离dsf为：αmin＝α0+αc，其中，αmin为臂架最小安全通过角，α0为障碍物顶端与臂架铰点连线的仰角，αc为系统补偿角度，取1°～5°。可选的，所述控制装置还用于发出控制所述起重机减速转动和/或控制所述臂架减速移动的信号；当所述臂架在减速区间B’内，且向所述危险区间B转动时，所述控制装置发出控制所述起重机减速转动的信号，所述减速区间B’为所述危险区间B向顺时针和逆时针方向分别相对臂架的回转中心轴向外扩大ω+1～3°以内的角度的集合，所述ω为所述起重机从全速回转减速至0速的过程中，所述臂架的投影所产生的夹角；当所述臂架在所述危险区间B内，所述臂架向下运动，且所述臂架到所述障碍物的距离d不大于减速距离dsf'时，所述控制装置发出控制所述臂架减速移动的信号；所述减速距离dsf'比所述安全距离dsf大500cm。可选的，所述控制装置还包括越控运行模式；在所述越控运行模式下，所述控制装置待机，或发出控制所述起重机减速转动和控制所述臂架减速移动的信号。可选的，所述障碍物包括：所述平台的桩腿或建筑物。本专利技术还提出了一种平台起重机防碰撞方法，包括以下步骤：获取所述起重机的臂架的结构信息和位置信息；获取平台上的障碍物的结构信息和位置信息；根据所述臂架与所述障碍物的当前位置关系，发出警报、或控制所述臂架停止向下移动、或控制所述起重机停止转动。可选的，以采集装置测量所述起重机的臂架和平台上的障碍物的位置信息；所述臂架的结构信息包括臂架中心线至臂架下部钢丝绳的距离R2；所述臂架的位置信息包括臂架俯仰角度α、起重机回转角度β和所述臂架的铰点到所述平台的高度H0；所述障碍物的结构信息包括障碍物高度H和障碍物半径R1；所述障碍物的位置信息包括所述臂架的铰点至障碍物中心的距离S。可选的，以臂架俯仰角度传感器测量臂架俯仰角度α；以起重机回转角度传感器测量起重机回转角度β。可选的，以所述起重机的回转中心轴在所述平台上的投影点为平面参考原点，以所述起重机正对的方向为0°，以顺时针方向为正角度方向，以控制装置根据起重机回转角度β判断所述臂架是否在危险区间B内，其中，所述危险区间B是使所述臂架与所述障碍物两者投影相切或相交的臂架投影的角度的集合；当所述臂架在危险区间B内，且所述臂架到所述障碍物的距离d等于安全距离dsf时，所述控制装置发出警报信号、或控制所述臂架停止向下移动；当所述臂架在危险区间B外，向所述危险区间B转动，且所述臂架到所述障碍物的距离d小于安全距离dsf时，所述控制装置发出警报信号、或控制所述起重机停止向危险区间B转动；所述臂架到所述障碍物的距离d为：可选的，以所述障碍物顶端与臂架铰点连线的仰角α0和系统补偿角度αc，求出臂架最小安全通过角αmin：αmin＝α0+αc，其中αc取1°～5°，进而求出安全距离dsf：可选的，定义减速区间B’和/或减速距离dsf'；所述减速区间B’为所述危险区间B向顺时针和逆时针方向分别相对臂架的回转中心轴向外扩大ω+1～3°以内的角度的集合，所述ω为所述起重机从全速回转减速至0速的过程中，所述臂架的投影所产生的夹角；所述减速距离dsf'比安全距离dsf大500cm；当所述臂架在减速区间B’内，且向危险区间B转动时，所述控制装置控制所述起重机减速转动；当所述臂架在危险区间B内，所述臂架向下运动，且所述臂架到所述障碍物的距离d不大于减速距离dsf'时，所述控制装置控制所述臂架减速移动。可选的，将所述控制装置设置为越控运行模式后，所述控制装置待机，所述起重机完全受操作员控制运行。可选的，将所述控制装置设置为越控运行模式后，所述控制装置控制所述臂架减速移动，并控制所述起重机减速转动；所述起重机完全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平台起重机防碰撞系统，其特征在于，包括：采集装置，用于采集所述起重机的臂架和平台上的障碍物的位置信息；与所述采集装置通讯连接的控制装置，用于根据所述臂架的结构信息和位置信息、所述障碍物的结构信息和位置信息，获得所述障碍物与所述臂架的相对位置关系，并根据上述位置关系，发出警报信号、或发出控制所述臂架停止向下移动的信号、或发出控制所述起重机停止转动的信号。

【技术特征摘要】
1.一种平台起重机防碰撞系统，其特征在于，包括：采集装置，用于采集所述起重机的臂架和平台上的障碍物的位置信息；与所述采集装置通讯连接的控制装置，用于根据所述臂架的结构信息和位置信息、所述障碍物的结构信息和位置信息，获得所述障碍物与所述臂架的相对位置关系，并根据上述位置关系，发出警报信号、或发出控制所述臂架停止向下移动的信号、或发出控制所述起重机停止转动的信号。2.根据权利要求1所述的平台起重机防碰撞系统，其特征在于，所述臂架的结构信息包括臂架中心线至臂架下部钢丝绳的距离R2；所述臂架的位置信息包括臂架俯仰角度α、起重机回转角度β和所述臂架的铰点到所述平台的高度H0；所述障碍物的结构信息包括障碍物高度H和障碍物半径R1；所述障碍物的位置信息包括所述臂架的铰点至障碍物中心的距离S。3.根据权利要求2所述的平台起重机防碰撞系统，其特征在于，所述采集装置包括臂架俯仰角度传感器和起重机回转角度传感器；所述臂架俯仰角度传感器用于采集臂架俯仰角度α，所述起重机回转角度传感器用于采集起重机回转角度β。4.根据权利要求3所述的平台起重机防碰撞系统，其特征在于，以所述起重机的回转中心轴在所述平台上的投影点为平面参考原点，以所述起重机正对的方向为0°，以顺时针方向为正角度方向，所述控制装置根据起重机回转角度β判断所述臂架是否在危险区间B内，其中，所述危险区间B是使所述臂架与所述障碍物两者投影相切或相交的臂架投影的角度的集合；当所述臂架在所述危险区间B内，且所述臂架到所述障碍物的距离d等于安全距离dsf时，所述控制装置发出警报信号、或发出控制所述臂架停止向下移动的信号；当所述臂架在所述危险区间B外，向所述危险区间B转动，当所述臂架到所述障碍物的距离d小于安全距离dsf时，所述控制装置发出警报信号、或发出控制所述起重机停止向所述危险区间B转动的信号；所述臂架到所述障碍物的距离d为：5.根据权利要求4所述的平台起重机防碰撞系统，其特征在于，所述安全距离dsf为：αmin＝α0+αc，其中，αmin为臂架最小安全通过角，α0为障碍物顶端与臂架铰点连线的仰角，αc为系统补偿角度，取1°～5°。6.根据权利要求5所述的平台起重机防碰撞系统，其特征在于，所述控制装置还用于发出控制所述起重机减速转动和/或控制所述臂架减速移动的信号；当所述臂架在减速区间B’内，且向所述危险区间B转动时，所述控制装置发出控制所述起重机减速转动的信号，所述减速区间B’为所述危险区间B向顺时针和逆时针方向分别相对臂架的回转中心轴向外扩大ω+1～3°以内的角度的集合，所述ω为所述起重机从全速回转减速至0速的过程中，所述臂架的投影所产生的夹角；当所述臂架在所述危险区间B内，所述臂架向下运动，且所述臂架到所述障碍物的距离d不大于减速距离dsf'时，所述控制装置发出控制所述臂架减速移动的信号；所述减速距离dsf'比所述安全距离dsf大500cm。7.根据权利要求1-6任一所述的平台起重机防碰撞系统，其特征在于，所述控制装置还包括越控运行模式；在所述越控运行模式下，所述控制装置待机，或发出控制所述起重机减速转动和控制所述臂架减速移动的信号。8.根据权利要求1所述的平台...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈刚，沈柳峰，刘险峰，孟旭，陆忠华，查炜烨，刘辉，秦方玮，严竞博，
申请(专利权)人：上海振华重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31