用于智能塔吊的物料环境状况自动识别分析方法及其系统技术方案

本申请公开了用于智能塔吊的物料环境状况自动识别分析方法及其系统，首先在吊运件的吊运过程中实时采集吊运件附近的气流状况，然后基于吊运件的受风面积、上一时刻的所述气流状况以及当前吊运阶段得到吊运件当前的偏摆状态，然后基于所述气流状况的当前变化情况以及吊运阶段的阶段切换情况对吊运件的所述偏摆状态进行预测，最后在预测出的偏摆角度达到超角阈值时，对当前吊运阶段下执行机构的与吊运件预期运动相关的执行参数进行预下调至预测偏摆角度低于超角阈值，而在预测出的偏摆角度不大于微角阈值时，对当前吊运阶段下执行机构的与吊运件预期运动相关的执行参数进行在参数许可范围内的预上调。该方法能够提高吊具和物料的稳定性。和物料的稳定性。和物料的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
用于智能塔吊的物料环境状况自动识别分析方法及其系统


[0001]本申请涉及环境识别
，特别涉及用于智能塔吊的物料环境状况自动识别分析方法及其系统。

技术介绍

[0002]塔吊，又称塔式起重机，是建筑工地上常用的一种起重设备，作用是吊运施工所需的钢筋、木楞、混凝土、钢管等建材物料。在塔吊的机械结构中，实际对物料进行起吊的执行机构是吊钩，在每次对物料进行吊运之前，吊钩先受滑轮控制下降到物料的上方附近，物料已经承装到堆料区的吊具内或打包到堆料区的吊具上，吊具上套有钢索或连接结构作为吊具的提拉部分，以该提拉部分作为与吊钩套接的媒介，该提拉部分会被搭放到吊钩的内侧钩状表面上，然后吊钩受滑轮控制起升，提拉部分并带动吊具及其内或其上的物料离地上升。
[0003]在吊运过程中，转载有物料的吊具会受到外界环境施加的影响，例如受气流影响而摆动，另外，吊运过程的进行也会对吊具产生状态改变，例如塔吊带动吊具升降和转向时会改变吊具的位置高度和朝向。上述外界环境施加的影响和吊具自身的状态改变，反过来也会对吊运过程产生影响，并可能作为吊运过程中的不稳定因素导致吊具的不稳定，甚至可能影响到对吊具状态的观测能否顺利进行，因此，对吊运过程中的环境状态检测和识别是目前亟需解决的一个问题。

技术实现思路

[0004]基于此，为了提高吊具在吊运过程中的稳定性，避免钢索和吊具发生损坏，提高对吊具状态进行观测的质量，本申请公开了以下技术方案。
[0005]一方面，提供了一种用于智能塔吊的物料环境状况自动识别分析方法，包括：在吊运件的吊运过程中实时采集吊运件附近的气流状况，其中，所述气流状况包括受风风向和受风风速；基于吊运件的受风面积、上一时刻的所述气流状况以及当前吊运阶段得到吊运件当前的偏摆状态，其中所述偏摆状态包括偏摆方向和偏摆角度；基于所述气流状况的当前变化情况以及吊运阶段的阶段切换情况对吊运件的所述偏摆状态进行预测；在预测出的偏摆角度达到超角阈值时，对当前吊运阶段下执行机构的与吊运件预期运动相关的执行参数进行预下调至预测偏摆角度低于超角阈值，而在预测出的偏摆角度不大于微角阈值时，对当前吊运阶段下执行机构的与吊运件预期运动相关的执行参数进行在参数许可范围内的预上调。
[0006]在一种可能的实施方式中，所述基于吊运件的受风面积、上一时刻的所述气流状况以及当前吊运阶段得到吊运件当前的偏摆状态，包括：基于吊运件所处的当前吊运阶段获取吊运件的基础姿态；
建立与所述受风风向垂直的扫掠平面，通过所述扫掠平面对所述基础姿态下的吊运件进行扫掠，将扫掠得到的最大截面面积作为受风面积；基于所述受风风速和所述受风面积得到吊运件受气流的推力；基于所述推力和所述吊运件的重量得到偏摆状态。
[0007]在一种可能的实施方式中，所述基于所述气流状况的当前变化情况以及吊运阶段的阶段切换情况对吊运件的所述偏摆状态进行预测，包括：获取所述气流状况变化后的受风风向和受风风速，以及获取一定时间后的阶段切换情况，其中，阶段切换情况包括无需启动切换、即将启动切换和正在切换；得到吊运件在所述变化后的受风风向和受风风速下受到的推力及其方向，并得到吊运件在所述一定时间后的阶段切换情况下受到的牵引力及其方向；基于所述推力及其方向和所述牵引力及其方向预测吊运件的偏摆状态。
[0008]在一种可能的实施方式中，在进行所述偏摆状态的预测时，还基于当前吊运阶段下执行机构所处的吊运速度段进行偏摆状态的预测，其中，所述吊运速度段包括加速段、匀速段、减速段和停止段。
[0009]在一种可能的实施方式中，该方法还包括：依据吊运任务中包含的吊运路线得到图像采集设备的朝向变化，其中，所述图像采集设备安装于吊运件或塔吊组件上，用于对吊运件进行图像采集；基于环境中光源的位置得到光源与图像采集设备之间的相对位置；基于所述吊运件的预下调后的偏摆状态得到图像采集设备在所述朝向变化中的预测朝向，并基于所述预测朝向和所述相对位置调节图像采集设备的朝向，避免图像采集设备直接朝向光源。
[0010]另一方面，还提供了一种用于智能塔吊的物料环境状况自动识别分析系统，包括：气流状况采集模块，用于在吊运件的吊运过程中控制气流状况采集设备实时采集吊运件附近的气流状况，其中，所述气流状况包括受风风向和受风风速；当前偏摆状态获取模块，用于基于吊运件的受风面积、上一时刻的所述气流状况以及当前吊运阶段得到吊运件当前的偏摆状态，其中所述偏摆状态包括偏摆方向和偏摆角度；未来偏摆状态预测模块，用于基于所述气流状况的当前变化情况以及吊运阶段的阶段切换情况对吊运件的所述偏摆状态进行预测；执行参数调整模块，用于在预测出的偏摆角度达到超角阈值时，对当前吊运阶段下执行机构的与吊运件预期运动相关的执行参数进行预下调至预测偏摆角度低于超角阈值，而在预测出的偏摆角度不大于微角阈值时，对当前吊运阶段下执行机构的与吊运件预期运动相关的执行参数进行在参数许可范围内的预上调。
[0011]在一种可能的实施方式中，所述当前偏摆状态获取模块包括：基础姿态获取单元，用于基于吊运件所处的当前吊运阶段获取吊运件的基础姿态；受风面积获取单元，用于建立与所述受风风向垂直的扫掠平面，通过所述扫掠平面对所述基础姿态下的吊运件进行扫掠，将扫掠得到的最大截面面积作为受风面积；气流推力计算单元，用于基于所述受风风速和所述受风面积得到吊运件受气流的
推力；偏摆状态计算单元，用于基于所述推力和所述吊运件的重量得到偏摆状态。
[0012]在一种可能的实施方式中，所述未来偏摆状态预测模块，包括：信息获取单元，用于获取所述气流状况变化后的受风风向和受风风速，以及获取一定时间后的阶段切换情况，其中，阶段切换情况包括无需启动切换、即将启动切换和正在切换；受力计算单元，用于得到吊运件在所述变化后的受风风向和受风风速下受到的推力及其方向，并得到吊运件在所述一定时间后的阶段切换情况下受到的牵引力及其方向；偏摆状态预测单元，用于基于所述推力及其方向和所述牵引力及其方向预测吊运件的偏摆状态。
[0013]在一种可能的实施方式中，所述偏摆状态预测单元在进行所述偏摆状态的预测时，还基于当前吊运阶段下执行机构所处的吊运速度段进行偏摆状态的预测，其中，所述吊运速度段包括加速段、匀速段、减速段和停止段。
[0014]在一种可能的实施方式中，该系统还包括：图像采集设备，安装于吊运件或塔吊组件上，用于对吊运件进行图像采集；朝向变化获取模块，用于依据吊运任务中包含的吊运路线得到图像采集设备的朝向变化；相对位置获取模块，用于基于环境中光源的位置得到光源与图像采集设备之间的相对位置；朝向调节模块，用于基于所述吊运件的预下调后的偏摆状态得到图像采集设备在所述朝向变化中的预测朝向，并基于所述预测朝向和所述相对位置调节图像采集设备的朝向，避免图像采集设备直接朝向光源。
[0015]本申请公开的用于智能塔吊的物料环境状况自动识别分析方法及其系统，通过对塔吊上正在吊运的物料的周围环境进行检测，尤其是对气流环境进行检测，得到环境中可能对物料的吊运产生影响的参数状况，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于智能塔吊的物料环境状况自动识别分析方法，其特征在于，包括：在吊运件的吊运过程中实时采集吊运件附近的气流状况，其中，所述气流状况包括受风风向和受风风速；基于吊运件的受风面积、上一时刻的所述气流状况以及当前吊运阶段得到吊运件当前的偏摆状态，其中所述偏摆状态包括偏摆方向和偏摆角度；基于所述气流状况的当前变化情况以及吊运阶段的阶段切换情况对吊运件的所述偏摆状态进行预测；在预测出的偏摆角度达到超角阈值时，对当前吊运阶段下执行机构的与吊运件预期运动相关的执行参数进行预下调至预测偏摆角度低于超角阈值，而在预测出的偏摆角度不大于微角阈值时，对当前吊运阶段下执行机构的与吊运件预期运动相关的执行参数进行在参数许可范围内的预上调。2.如权利要求1所述的物料环境状况自动识别分析方法，其特征在于，所述基于吊运件的受风面积、上一时刻的所述气流状况以及当前吊运阶段得到吊运件当前的偏摆状态，包括：基于吊运件所处的当前吊运阶段获取吊运件的基础姿态；建立与所述受风风向垂直的扫掠平面，通过所述扫掠平面对所述基础姿态下的吊运件进行扫掠，将扫掠得到的最大截面面积作为受风面积；基于所述受风风速和所述受风面积得到吊运件受气流的推力；基于所述推力和所述吊运件的重量得到偏摆状态。3.如权利要求1所述的物料环境状况自动识别分析方法，其特征在于，所述基于所述气流状况的当前变化情况以及吊运阶段的阶段切换情况对吊运件的所述偏摆状态进行预测，包括：获取所述气流状况变化后的受风风向和受风风速，以及获取一定时间后的阶段切换情况，其中，阶段切换情况包括无需启动切换、即将启动切换和正在切换；得到吊运件在所述变化后的受风风向和受风风速下受到的推力及其方向，并得到吊运件在所述一定时间后的阶段切换情况下受到的牵引力及其方向；基于所述推力及其方向和所述牵引力及其方向预测吊运件的偏摆状态。4.如权利要求3所述的物料环境状况自动识别分析方法，其特征在于，在进行所述偏摆状态的预测时，还基于当前吊运阶段下执行机构所处的吊运速度段进行偏摆状态的预测，其中，所述吊运速度段包括加速段、匀速段、减速段和停止段。5.如权利要求1所述的物料环境状况自动识别分析方法，其特征在于，该方法还包括：依据吊运任务中包含的吊运路线得到图像采集设备的朝向变化，其中，所述图像采集设备安装于吊运件或塔吊组件上，用于对吊运件进行图像采集；基于环境中光源的位置得到光源与图像采集设备之间的相对位置；基于所述吊运件的预下调后的偏摆状态得到图像采集设备在所述朝向变化中的预测朝向，并基于所述预测朝向和所述相对位置调节图像采集设备的朝向，避免图像采集设备直接朝向光源。6.一种用于智能塔吊的物料环境状况自动识别分析系统，其特征在于，包括：气流状况采集模块，用于在吊运件的吊运过程中控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德木，蒋云，赵晓东，陆建江，陈曦，顾姣燕，
申请(专利权)人：杭州大杰智能传动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：