【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及起重机械的安全监控领域，更具体地，本专利技术涉及一种基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统。
技术介绍
1、起重机械在港口、建筑工地和工业生产中扮演着重要角色，用于吊装和搬运重物。然而，由于起重机械的运行环境复杂多变，加之操作人员可能存在的误操作，起重机械在运行过程中存在碰撞的风险。传统的防碰撞系统多依赖于操作人员的经验和直觉，缺乏实时性和准确性，难以满足日益增长的安全需求。
2、现有的技术中，一些起重机械虽然配备了基本的安全装置，如限位开关和紧急停止按钮，但这些装置通常只能在碰撞即将发生或已经发生时才起作用，无法提前预警和预防碰撞。此外，一些系统采用简单的传感器进行距离检测，但这些传感器往往只能提供有限的信息，如距离和速度，而无法提供关于起重机械运动状态的全面数据，如加速度和变加速度，从而限制了碰撞预警的准确性和及时性。
3、在实现本专利技术实施例过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题或缺陷：现有的防碰撞系统缺乏对起重机械运动状态的全面监测和分析，导致预警信号的生成不够精确，无法有效预防潜在的碰撞风险；同时，现有系统在数据处理和通信方面存在效率不高的问题，无法实现实时、快速的数据处理和响应，从而影响了防碰撞系统的整体性能和可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统，包括：
2、绝对值编码器、rfid置位装置、回转角度传感器和变幅角度传感器，其中，绝对值编码器包括大车编码器和小车
3、进一步地，所述plc包括数据处理单元和通信接口，数据处理单元用于将编码器和传感器的信号转换为数字信号，传入通信接口，通信接口将所述数字信号输出给控制系统。
4、进一步地，所述预警控制模块包括预警信号生成器和控制执行器，预警信号生成器接收碰撞检测模块的实时坐标数据，经碰撞风险评估生成预警信号，控制执行器接收预警信号，输出控制指令至起重机的执行机构。
5、进一步地，所述碰撞检测模块接收以下数据用于生成实时坐标数据：起重机的位置误差，及上位机下发的轨道数据的距离和速度；包括以下步骤：
6、修正上位机下发的位置误差，得到修正后的位置；
7、对修正后的位置和距离进行时间间隔分段；
8、构建每段数据的距离和位置的三阶多项式模型；
9、对每段数据进行拟合，得到速度、加速度和变加速度；
10、构建三级累加器，根据速度、加速度和变加速度计算出一个时钟周期的递推参数；
11、根据递推参数和三级累加器，级联生成任意个时钟周期的加速度、速度和位置。
12、进一步地，所述预警控制模块根据输入的实时坐标数据和碰撞检测模块的评估结果，生成预警信号，包括：对实时坐标数据进行处理得到复基带信号；通过快速傅里叶变换和锁相环对复基带信号进行捕获跟踪，获取复基带信号的频率；根据复基带信号频率和碰撞检测模块评估结果中的多普勒频率，得到预警信号频率，根据预警信号频率，生成预警信号。
13、进一步地，通过以下公式构建距离和位置的三阶多项式模型：其中，表示每段数据的初始距离， 表示每段数据的初始时刻，表示每段数据的速度，表示每段数据的加速度，表示每段数据的变加速度，表示每段数据的任意时刻，表示上位机下发数据周期。
14、进一步地，所述三级累加器中每级累加器的步长和输出通过以下方式获取：
15、依次根据每级累加器各自在一个时钟周期的递推参数，和上一级累加器的输出，计算出每级累加器在一个时钟周期的步长；
16、每级累加器按各自的步长累加相同个时钟周期，计算出每级累加器的输出，并传入下一级累加器。
17、进一步地，所述每级累加器各自在一个时钟周期的递推参数，包括：根据每段数据的速度、加速度和变加速度，获取第一级累加器在一个时钟周期的变加速度的递推参数，第二级累加器在一个时钟周期的加速度的递推参数，以及，第三级累加器在一个时钟周期的速度的递推参数。
18、进一步地，所述根据一个时钟周期的各递推参数和三级累加器，级联生成任意个时钟周期的加速度、速度和位置，包括：
19、将一个时钟周期的变加速度的递推参数，作为第一级累加器一个时钟周期的步长，按其步长累加任意个时钟周期后，得到第一级累加器输出的加速度；
20、将一个时钟周期的加速度的递推参数，加上第一级累加器的输出，作为第二级累加器一个时钟周期的步长，按其步长累加相同个时钟周期后，得到第二级累加器输出的速度；
21、将一个时钟周期的速度的递推参数，加上第二级累加器的输出，作为第三级累加器一个时钟周期的步长，按其步长累加相同个时钟周期后，再与每段轨道数据的初始距离相加，得到第三级累加器输出的位置。
22、进一步地，所述plc还包括时钟管理单元，用于接收外部时钟信号并进行差分转换，经时钟驱动电路后分别输入至fpga的时钟接口、a/d模块和d/a模块的接口。
23、根据本专利技术的上述实施例至少具有以下有益效果：通过采用绝对值编码器、rfid置位装置、回转角度传感器和变幅角度传感器，本专利技术的门式与门座起重机防碰撞系统可以精确地监测起重机的实时位置和运动状态。绝对值编码器能够提供大车和小车的位置信息，而rfid装置则确保起重机在轨道上的准确定位。回转角度传感器和变幅角度传感器分别监测门座起重机的回转角度和变幅机构的角度，这些信息被传输至plc，并通过通信模块与门座起重机的plc进行通信。碰撞检测模块和预警控制模块协同工作，实现对起重机位置信息和角度信息的实时处理和碰撞风险评估，从而及时生成预警信号并输出至控制系统，有效控制起重机的运行，避免碰撞事故的发生。
24、此外，本专利技术的预警控制模块通过处理实时坐标数据，利用快速傅里叶变换和锁相环技术，可以精确捕获和跟踪复基带信号的频率，进而根据信号频率和多普勒频率生成准确的预警信号。这种预警信号的生成方式可以提高预警的准确性和可靠性，使得起重机操作人员能够及时接收到预警信息，采取相应的预防措施。同时，通过构建三级累加器和三阶多项式模型，本系统能够精确计算出起重机在任意时刻的速度、加速度和位置，可以进一步提高防碰撞系统的预测能力和响应速度。
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1.一种基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统，其特征在于，包括：绝对值编码器、RFID置位装置、回转角度传感器和变幅角度传感器，其中，绝对值编码器包括大车编码器和小车编码器，RFID置位装置用于确定起重机在轨道上的位置，回转角度传感器用于监测门座起重机的回转角度，变幅角度传感器用于监测变幅机构的角度；大车编码器用于对门式起重机大车运行位置进行编码，得到大车位置信息，传入门式起重机的PLC；小车编码器用于对门式起重机小车运行位置进行编码，得到小车位置信息，传入门式起重机的PLC；PLC通过通信模块与门座起重机的PLC通信，包括碰撞检测模块和预警控制模块，碰撞检测模块根据接收到的起重机位置信息和角度信息生成实时坐标数据，存储至数据库，预警控制模块根据实时坐标数据，经碰撞风险评估生成预警信号，输出至控制系统，控制起重机运行；
2.根据权利要求1所述的基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统，其特征在于，所述碰撞检测模块接收以下数据用于生成实时坐标数据：起重机的位置误差，及上位机下发的轨道数据的距离和速度；包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于解析法的门式与
4.根据权利要求3所述的基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统，其特征在于，通过以下公式构建距离和位置的三阶多项式模型：
5.根据权利要求4所述的基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统，其特征在于，所述三级累加器中每级累加器的步长和输出通过以下方式获取：
6.根据权利要求5所述的基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统，其特征在于，所述每级累加器各自在一个时钟周期的递推参数，包括：根据每段数据的速度、加速度和变加速度，获取第一级累加器在一个时钟周期的变加速度的递推参数，第二级累加器在一个时钟周期的加速度的递推参数，以及，第三级累加器在一个时钟周期的速度的递推参数。
7.根据权利要求6所述的基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统，其特征在于，所述根据一个时钟周期的各递推参数和三级累加器，级联生成任意个时钟周期的加速度、速度和位置，包括：
8.根据权利要求7所述的基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统，其特征在于，所述PLC还包括时钟管理单元，用于接收外部时钟信号并进行差分转换，经时钟驱动电路后分别输入至FPGA的时钟接口、A/D模块和D/A模块的接口。
...【技术特征摘要】
1.一种基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统，其特征在于，包括：绝对值编码器、rfid置位装置、回转角度传感器和变幅角度传感器，其中，绝对值编码器包括大车编码器和小车编码器，rfid置位装置用于确定起重机在轨道上的位置，回转角度传感器用于监测门座起重机的回转角度，变幅角度传感器用于监测变幅机构的角度；大车编码器用于对门式起重机大车运行位置进行编码，得到大车位置信息，传入门式起重机的plc；小车编码器用于对门式起重机小车运行位置进行编码，得到小车位置信息，传入门式起重机的plc；plc通过通信模块与门座起重机的plc通信，包括碰撞检测模块和预警控制模块，碰撞检测模块根据接收到的起重机位置信息和角度信息生成实时坐标数据，存储至数据库，预警控制模块根据实时坐标数据，经碰撞风险评估生成预警信号，输出至控制系统，控制起重机运行；
2.根据权利要求1所述的基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统，其特征在于，所述碰撞检测模块接收以下数据用于生成实时坐标数据：起重机的位置误差，及上位机下发的轨道数据的距离和速度；包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于解析法的门式与门座起重机防碰撞系统，其特征在于，所述预警控制模块根据输入的实时坐标数据和碰撞检测模块的评估结果，生成预警信号，包括：对实时坐标数据进行处理得到复基带信号；通过快速傅里叶变换和锁相环对...
【专利技术属性】
技术研发人员：李静，毛强，
申请(专利权)人：圣德永兴大连科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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