本發(fā)明涉及起重機(jī)安全監(jiān)控及防撞技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種船塢平臺(tái)上的起重機(jī)防撞監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：
隨著我國(guó)造船業(yè)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，造船廠船塢平臺(tái)的起重機(jī)愈來(lái)愈多。作為造船廠的分段搭載、總組、翻身的吊裝、運(yùn)輸設(shè)備，為造船生產(chǎn)的正常、快速提升發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。近幾年由于船廠業(yè)務(wù)繁忙，為提高生產(chǎn)效率，各起重機(jī)交叉作業(yè)非常頻繁。目前，船塢平臺(tái)起重機(jī)設(shè)備在安全防范方面，采取了在大車行走機(jī)構(gòu)上裝安全撞桿和緩沖器的方式，這僅對(duì)同軌起重機(jī)的大車之間的防撞有一定的緩沖作用，但由于門座式起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)、變幅等動(dòng)作，由于船塢平臺(tái)同軌和相近軌道上工作的起重機(jī)作業(yè)空間重重疊疊，存在極大的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。駕駛員在吊裝作業(yè)時(shí)，存在一定的盲區(qū)，極易發(fā)生安全事故。為確保船廠船塢平臺(tái)起重機(jī)生產(chǎn)的運(yùn)行完全，有必要來(lái)研究船塢平臺(tái)起重機(jī)之間的防撞問(wèn)題，提出必要的防范措施，確保起重設(shè)備的安全使用。目前在船塢平臺(tái)起重機(jī)位置的檢測(cè)方法上，主要有機(jī)械式限位開(kāi)關(guān)、紅外線、雷達(dá)、超聲波、激光。但是，國(guó)內(nèi)外到目前為止對(duì)船塢平臺(tái)起重機(jī)的碰撞檢測(cè)只限于這幾種檢測(cè)方式，在船塢平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，這幾種檢測(cè)方式均存在可靠性不高、不能全空間覆蓋的問(wèn)題，如位于同一軌道上的船塢采用機(jī)械式限位開(kāi)關(guān)、紅外、激光等，只能起沿軌道直線方向的防撞作用；雷達(dá)、超聲波的檢測(cè)距離很短，且檢測(cè)性能受很多因素的影響,可靠性較差，這樣的安全防撞檢測(cè)方法具有很大的局限性。由于船塢平臺(tái)起重機(jī)一般具有行走、變幅、回轉(zhuǎn)和起升四大機(jī)構(gòu)，這幾個(gè)機(jī)構(gòu)在運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，處于一定空域的立體的運(yùn)行空間內(nèi)，船塢平臺(tái)起重機(jī)構(gòu)件的運(yùn)行軌跡為非常復(fù)雜的空間曲線，需要全空域的檢測(cè)?，F(xiàn)有技術(shù)不足以檢測(cè)船塢平臺(tái)起重機(jī)的三維空間位置，具有較大的監(jiān)測(cè)盲區(qū)，也就做不到在可能發(fā)生碰撞的狀況下能夠發(fā)出預(yù)警、警示、警告的信息。另外，起重機(jī)防撞系統(tǒng)的報(bào)警基本都是通過(guò)指示燈或蜂鳴器來(lái)提示，沒(méi)有人機(jī)交互功能，司機(jī)無(wú)法了解發(fā)生警報(bào)時(shí)的起重機(jī)間的相對(duì)空間狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而設(shè)計(jì)的一種船塢平臺(tái)上的起重機(jī)防撞監(jiān)測(cè)方法，采用3DMAX和PROE軟件對(duì)船塢平臺(tái)上的起重機(jī)實(shí)體和場(chǎng)景進(jìn)行3D建模，利用VisualC#計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程，計(jì)算出船塢平臺(tái)起重機(jī)的空間位姿數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)船塢平臺(tái)區(qū)域相鄰的起重機(jī)空間姿態(tài)距離進(jìn)行判斷，當(dāng)距離達(dá)到設(shè)置的閾值時(shí),發(fā)出報(bào)警與控制信號(hào),實(shí)現(xiàn)船塢平臺(tái)起重機(jī)的防撞功能，方法簡(jiǎn)單易操作，成本低，可靠度高，尤其適用于起重機(jī)的安全監(jiān)控和安全生產(chǎn)的保駕護(hù)航。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種船塢平臺(tái)上的起重機(jī)防撞監(jiān)測(cè)方法，其特點(diǎn)是該方法基于實(shí)時(shí)采集船塢平臺(tái)起重機(jī)上監(jiān)測(cè)兩基準(zhǔn)點(diǎn)的三維坐標(biāo)以及起重機(jī)本體構(gòu)件的形體尺寸，利用三角函數(shù)公式和計(jì)算機(jī)軟件編程,計(jì)算出船塢平臺(tái)起重機(jī)本體的實(shí)時(shí)空間姿態(tài)參數(shù)，然后采用3DMAX和PROE軟件對(duì)船塢平臺(tái)起重機(jī)本體的實(shí)時(shí)空間姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行起重機(jī)實(shí)體和場(chǎng)景的3D建模，借助VisualC#計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程，計(jì)算出船塢平臺(tái)起重機(jī)的空間位姿和報(bào)警數(shù)據(jù)并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)Unity3D顯示軟件實(shí)現(xiàn)起重機(jī)姿態(tài)和場(chǎng)景的實(shí)時(shí)展現(xiàn)，對(duì)船塢平臺(tái)區(qū)域相鄰的起重機(jī)空間姿態(tài)距離進(jìn)行判斷，當(dāng)相鄰起重機(jī)的距離達(dá)到設(shè)置的報(bào)警閾值時(shí),報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警與控制信號(hào),實(shí)現(xiàn)船塢平臺(tái)起重機(jī)的防撞監(jiān)測(cè)。所述起重機(jī)實(shí)體和場(chǎng)景的3D建模是在軟件3DMAX和PROE的平臺(tái)上，依據(jù)起重機(jī)的機(jī)械、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景圖紙，將位置、俯仰角和旋轉(zhuǎn)角換算到起重機(jī)的大拉桿、象鼻梁、臂架和對(duì)重平衡梁各構(gòu)件的空間三維位置和角度坐標(biāo)，控制各構(gòu)件在場(chǎng)景中的實(shí)際位置，然后導(dǎo)入3DMAX,形成數(shù)字化的3D數(shù)學(xué)模型。所述Unity3D顯示軟件是將3DMAX和PROE平臺(tái)上建立的3D模型和通過(guò)VisualC#開(kāi)發(fā)軟件編程計(jì)算出的起重機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)、場(chǎng)景數(shù)據(jù)，通過(guò)Unity3D軟件實(shí)時(shí)完整的表現(xiàn)起重機(jī)所在船塢平臺(tái)區(qū)域的位置與現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景實(shí)物的相對(duì)位置。所述船塢平臺(tái)區(qū)域相鄰的起重機(jī)空間姿態(tài)距離進(jìn)行判斷是利用VisualC#計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程，計(jì)算出船塢平臺(tái)起重機(jī)的實(shí)時(shí)空間位姿數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，在Unity3D軟件平臺(tái)上，利用計(jì)算出的起重機(jī)空間姿態(tài)和虛擬場(chǎng)景技術(shù)驅(qū)動(dòng)三維模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)三維模型的快速空間定位與展現(xiàn)，利用Unity3D軟件在起重機(jī)各構(gòu)件外包絡(luò)了一層虛擬空間范圍，該空間范圍分別設(shè)置了對(duì)應(yīng)近、較近和極近三個(gè)距離的報(bào)警閾值，當(dāng)相鄰起重機(jī)間距達(dá)到設(shè)定的報(bào)警閾值時(shí)，該相鄰起重機(jī)對(duì)應(yīng)構(gòu)件的色彩會(huì)按照藍(lán)、黃或紅色進(jìn)行顯示，報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出語(yǔ)音和文字提示為接近、較近或極近的提示，提示司機(jī)注意駕駛，當(dāng)顯示極近狀態(tài)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)出控制信號(hào)阻止起重機(jī)向危險(xiǎn)方向繼續(xù)運(yùn)行。所述空間位姿數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)軟件VisualC#的軟件編程，實(shí)時(shí)把采集的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)、計(jì)算出的起重機(jī)位姿數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)按照日期與時(shí)間的坐標(biāo)存儲(chǔ)在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)VisualC#設(shè)計(jì)的歷史回放菜單，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)和Unity3D軟件，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景和報(bào)警狀態(tài)的完整回放。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有方法簡(jiǎn)單易操作，成本低，可靠度高，較好的解決了船廠起重機(jī)的防撞問(wèn)題，尤其適用于起重機(jī)的安全監(jiān)控和安全生產(chǎn)的保駕護(hù)航。具體實(shí)施方式本發(fā)明基于實(shí)時(shí)采集船塢平臺(tái)起重機(jī)上監(jiān)測(cè)兩基準(zhǔn)點(diǎn)的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)以及起重機(jī)本體構(gòu)件的形體尺寸，利用三角函數(shù)公式和計(jì)算機(jī)軟件編程,計(jì)算出船塢平臺(tái)起重機(jī)本體的實(shí)時(shí)空間姿態(tài)參數(shù)，即兩基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心與機(jī)房下平面交點(diǎn)的三維坐標(biāo)以及臂架的回轉(zhuǎn)角和臂架與水平夾角的空間姿態(tài)參數(shù)，然后采用3DMAX和PROE軟件對(duì)船塢平臺(tái)起重機(jī)本體的實(shí)時(shí)空間姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行起重機(jī)實(shí)體和場(chǎng)景的3D建模，借助VisualC#計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程，計(jì)算出船塢平臺(tái)起重機(jī)的空間位姿和報(bào)警數(shù)據(jù)并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)Unity3D顯示軟件實(shí)現(xiàn)起重機(jī)姿態(tài)和場(chǎng)景的實(shí)時(shí)展現(xiàn)，對(duì)船塢平臺(tái)區(qū)域相鄰的起重機(jī)空間姿態(tài)距離進(jìn)行判斷，當(dāng)相鄰起重機(jī)的距離達(dá)到設(shè)置的報(bào)警閾值時(shí),報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警與控制信號(hào),實(shí)現(xiàn)船塢平臺(tái)起重機(jī)的防撞監(jiān)測(cè)。所述起重機(jī)實(shí)體和場(chǎng)景的3D建模是在軟件3DMAX和PROE的平臺(tái)上，依據(jù)起重機(jī)的機(jī)械、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景圖紙，將位置、俯仰角和旋轉(zhuǎn)角換算到起重機(jī)的大拉桿、象鼻梁、臂架和對(duì)重平衡梁各構(gòu)件的空間三維位置和角度坐標(biāo)，控制各構(gòu)件在場(chǎng)景中的實(shí)際位置，然后導(dǎo)入3DMAX,形成數(shù)字化的3D數(shù)學(xué)模型。所述Unity3D顯示軟件是將3DMAX和PROE平臺(tái)上建立的3D模型和通過(guò)VisualC#開(kāi)發(fā)軟件編程計(jì)算出的起重機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)、場(chǎng)景數(shù)據(jù)，通過(guò)Unity3D軟件實(shí)時(shí)完整的表現(xiàn)起重機(jī)所在船塢平臺(tái)區(qū)域的位置與現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景實(shí)物的相對(duì)位置。所述船塢平臺(tái)區(qū)域相鄰的起重機(jī)空間姿態(tài)距離進(jìn)行判斷是利用VisualC#計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程，計(jì)算出船塢平臺(tái)起重機(jī)的實(shí)時(shí)空間位姿數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，在Unity3D軟件平臺(tái)上，利用計(jì)算出的起重機(jī)空間姿態(tài)和虛擬場(chǎng)景技術(shù)驅(qū)動(dòng)三維模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)三維模型的快速空間定位與展現(xiàn)，利用Unity3D軟件在起重機(jī)各構(gòu)件外包絡(luò)了一層虛擬空間范圍，該空間范圍分別設(shè)置了對(duì)應(yīng)近、較近和極近三個(gè)距離的報(bào)警閾值，當(dāng)相鄰起重機(jī)間距達(dá)到設(shè)定的報(bào)警閾值時(shí)，該相鄰起重機(jī)對(duì)應(yīng)構(gòu)件的色彩會(huì)按照藍(lán)、黃或紅色進(jìn)行顯示，報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出語(yǔ)音和文字提示為接近、較近或極近的提示，提示司機(jī)注意駕駛，當(dāng)顯示極近狀態(tài)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)出控制信號(hào)阻止起重機(jī)向危險(xiǎn)方向繼續(xù)運(yùn)行。本發(fā)明中人機(jī)互動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是基于軟件3DMAX和PROE、VisualC#計(jì)算機(jī)語(yǔ)言軟件編程、Unity3D開(kāi)發(fā)顯示軟件建立的大數(shù)據(jù)交互、實(shí)時(shí)3D場(chǎng)景技術(shù)、在高性能服務(wù)器平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的起重機(jī)防撞實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的融合。借助于運(yùn)算服務(wù)器、3DMAX和PROE建模軟件對(duì)船塢平臺(tái)起重機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景進(jìn)行三維實(shí)體建模；VisualC#計(jì)算機(jī)語(yǔ)言軟件編程計(jì)算出的起重機(jī)姿態(tài)，報(bào)警閾值參數(shù)；再通過(guò)實(shí)時(shí)Unity3D開(kāi)發(fā)顯示軟件實(shí)現(xiàn)船塢平臺(tái)起重機(jī)實(shí)時(shí)的空間運(yùn)行姿態(tài)和起重機(jī)間、起重機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景間相對(duì)位置的實(shí)時(shí)3D顯示，做到操作人員所見(jiàn)畫面猶如身臨其境一般。司機(jī)可以根據(jù)需要通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤選擇菜單操作，在場(chǎng)景內(nèi)進(jìn)行全空間任意視角的場(chǎng)景實(shí)時(shí)縮放和瀏覽，有利于司機(jī)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行全面有效的了解和掌控，通過(guò)設(shè)置起重機(jī)間距離遠(yuǎn)近的報(bào)警閾值，控制船塢平臺(tái)起重機(jī)的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)船塢平臺(tái)起重機(jī)的防撞控制和船塢平臺(tái)起重機(jī)的安全運(yùn)行，同時(shí)記錄采集的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)、起重機(jī)位姿數(shù)據(jù)和報(bào)警信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，以供歷史查詢與調(diào)用。所述空間位姿數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)軟件VisualC#的軟件編程，實(shí)時(shí)把采集的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)、計(jì)算出的起重機(jī)位姿數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)建立在同一個(gè)時(shí)間軸的坐標(biāo)上，按照日期與時(shí)間的坐標(biāo)存儲(chǔ)在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，供歷史數(shù)據(jù)的調(diào)用和實(shí)時(shí)3D場(chǎng)景的回放，回放時(shí)可通過(guò)VisualC#設(shè)計(jì)的歷史回放菜單，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)和Unity3D軟件，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景和報(bào)警狀態(tài)的完整回放。本發(fā)明采用3D建模軟件、實(shí)時(shí)3D顯示軟件和基于VisualC#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言綜合集成的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)船塢平臺(tái)起重設(shè)備運(yùn)行的3D實(shí)時(shí)姿態(tài)與場(chǎng)景顯示，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸在服務(wù)器的顯示器和司機(jī)室的顯示終端上實(shí)現(xiàn)多臺(tái)起重機(jī)任意點(diǎn)之間，近、較近、極近距離的三級(jí)圖文和語(yǔ)音預(yù)警、警示和警告功能（如*號(hào)機(jī)接近，請(qǐng)注意、*號(hào)機(jī)較近，請(qǐng)謹(jǐn)慎駕駛、*號(hào)機(jī)極近，請(qǐng)立即停機(jī)的語(yǔ)音提示），較好的解決了船廠起重機(jī)的防撞問(wèn)題。以上只是對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，并非用以限制本專利，凡為本發(fā)明等效實(shí)施，均應(yīng)包含于本專利的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。