專利名稱：大型施工設(shè)備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型施工設(shè)備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對于集中施工的工程，大型起重施工設(shè)備往往布置密集，設(shè)備防碰撞不僅關(guān)系到設(shè)備間的安全運行，更關(guān)系到工程能否順利進行?，F(xiàn)有技術(shù)中的智能防碰撞系統(tǒng)的方法較多，如傳感器防碰撞系統(tǒng)、紅外防碰撞系統(tǒng)、GPS防碰撞系統(tǒng)等,但實施效果往往不夠理想；實施的經(jīng)濟費用較高
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種大型施工設(shè)備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)，通過在設(shè)備回轉(zhuǎn)、行走、起升、變幅、小車運行等各自由度上安裝的高精度編碼器、來綜合精確指示設(shè)備的坐標(biāo)方位，以確定設(shè)備間的空間關(guān)系。各設(shè)備將方位信息傳遞給中央控制器，中央控制器計算、比對后確定設(shè)備間是否存在干擾，對干擾的設(shè)備進行提示、報警、停機，確保設(shè)備安全。本發(fā)明的上述目的是通過這樣的技術(shù)方案來實現(xiàn)的大型施工設(shè)備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)，包括中央控制器模塊，控制輸入模塊，控制輸出模塊，操作顯示模塊；中央控制器模塊連接控制輸入模塊、控制輸出模塊、和操作顯示模塊，中央控制器模塊連接報警及控制模塊，控制輸入模塊連接編碼器模塊，控制輸入模塊將編碼器模塊測量的數(shù)據(jù)輸入到中央控制器模塊進行處理。所述編碼器模塊包括幅度編碼器，用于顯示吊點距離設(shè)備回轉(zhuǎn)中心的距離；回轉(zhuǎn)編碼器，用于確認(rèn)設(shè)備回轉(zhuǎn)時其所處的角度方位；大車行走編碼器，用于確認(rèn)設(shè)備所處的位置方位；
吊鉤提升編碼器，用于確認(rèn)吊鉤所處的高程；小車牽引編碼器，用于確認(rèn)牽引式小車起重設(shè)備小車所處的方位，上述幅度編碼器、回轉(zhuǎn)編碼器、大車行走編碼器、吊鉤提升編碼器、小車牽引編碼器安裝在大型起重設(shè)備上，經(jīng)大型施工設(shè)備自帶的操作控制系統(tǒng)處理后通過無線或者有線方式與控制輸入模塊連接。所述編碼器模塊包括風(fēng)速儀編碼器，用于環(huán)境風(fēng)速的監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到超過允許級別的風(fēng)速時，對設(shè)備進行反饋停機控制。本發(fā)明一種大型施工設(shè)備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)的有益效果如下
I)成本低本發(fā)明所需的各類編碼器在起重設(shè)備上應(yīng)已配備，僅需確保其精度即可，成本比使用傳感器、紅外線、GPS等設(shè)備的防碰撞系統(tǒng)有很大的降低。2)、誤差小高精度的絕對值編碼器有很高的測量精度，同時因設(shè)置了誤差校正點，能對誤差進行及時校正，進一步降低了測量誤差。3)、可靠性高不受惡劣天氣影響，測量用的編碼器一般與起升、變幅等設(shè)備一同布置于機房內(nèi)，與傳感器、紅外線、GPS等設(shè)備布置在室外相比受外界環(huán)境影響小，故障率、損壞率低。因編碼器直接測量機構(gòu)運行數(shù)據(jù)，幾乎不受天氣因素的影響，而紅外線、GPS等設(shè)備受環(huán)境影響大，編碼器設(shè)備具有較大的優(yōu)勢。4)、系統(tǒng)擴展靈活防碰撞系統(tǒng)如有新設(shè)備加入，需進行設(shè)備和程序擴展十分方便，系統(tǒng)程序已為此進行了提前考慮和設(shè)定，僅需調(diào)出該型設(shè)備的三維模型，進行設(shè)備初始參數(shù)的設(shè)定和校正，在設(shè)備具備相應(yīng)硬件條件基礎(chǔ)上可迅速融入防碰撞系統(tǒng)。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明
圖I是本發(fā)明系統(tǒng)原理示意框圖。
圖2是本發(fā)明大型施工設(shè)備干擾情況示意圖。
具體實施例方式圖2為大型施工設(shè)備干擾情況示意圖，包括大型門機1，第一大型塔機2，第二大型塔機3，三臺設(shè)備分隔出的三塊空間干擾區(qū)域4。如圖I所示，大型施工設(shè)備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)，包括中央控制器模塊12，控制輸入模塊11，控制輸出模塊13，操作顯示模塊15。中央控制器模塊12連接控制輸入模塊11、控制輸出模塊13、和操作顯示模塊15，中央控制器模塊12連接報警及控制模塊14?？刂戚斎肽K11連接編碼器模塊，編碼器模塊測量相關(guān)數(shù)據(jù)，大型施工設(shè)備自帶的操作控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為傳輸模式后，傳輸給控制輸入模塊U，由控制輸入模塊11輸入到中央控制器模塊12進行處理。所述編碼器模塊包括
幅度編碼器5，用于顯示吊點距離設(shè)備回轉(zhuǎn)中心的距離；
回轉(zhuǎn)編碼器6，用于確認(rèn)設(shè)備回轉(zhuǎn)時其所處的角度方位；
大車行走編碼器7，用于確認(rèn)設(shè)備所處的位置方位；
吊鉤提升編碼器8，通過提升繩升降的距離確認(rèn)吊鉤所處的高程；
小車牽引編碼器9，以確牽引式小車起重設(shè)備小車所處的方位。風(fēng)速儀編碼器10，用于環(huán)境風(fēng)速的監(jiān)測，判斷對設(shè)備的影響。上述幅度編碼器5、回轉(zhuǎn)編碼器6、大車行走編碼器7、吊鉤提升編碼器8、小車牽引編碼器9、風(fēng)速儀編碼器10安裝在大型施工設(shè)備上，經(jīng)大型施工設(shè)備自帶的操作控制系統(tǒng)通過無線或者有線方式與控制輸入模塊11連接?？刂戚斎肽K11將各類編碼器測量的相關(guān)數(shù)據(jù)通過無線或有線方式接收后輸入中央控制器模塊12進行處理。中央控制器模塊12為數(shù)據(jù)處理和指令輸出的控制中心，控制輸出模塊13負(fù)責(zé)將中央控制器模塊12輸出的控制指令輸出給相應(yīng)設(shè)備自帶的操作控制系統(tǒng)，當(dāng)中央控制器模塊12計算設(shè)備間出現(xiàn)干擾的可能時，報警及控制模塊14工作。操作顯示模塊15為顯示設(shè)備間相互關(guān)系的顯示模塊及配套設(shè)備。工作過程
I)、設(shè)備狀態(tài)信號的獲取和傳輸起重設(shè)備的空間位置由起重臂幅度、設(shè)備回轉(zhuǎn)角度、大車行走距離、提升系統(tǒng)吊鉤高程、牽引小車方位，并結(jié)合起重設(shè)備的安裝位置坐標(biāo)和設(shè)備各部位的高程等參數(shù)共同確定。通過在起重設(shè)備的這些機構(gòu)上安裝的高精度位置編碼器(多數(shù)情況下設(shè)備上已配有該類位置編碼器)，進行起重設(shè)備方位坐標(biāo)的實時獲取，經(jīng)大型施工設(shè)備自帶的操作控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為傳輸模式后，以有線或無線方式傳輸至中央控制器模塊12進行處理。2)、防碰撞的報警提示和限制危險動作中央控制器模塊12內(nèi)置功能強大的應(yīng)用程序，程序為不同類型的設(shè)備設(shè)置了三維模型，三維模型可根據(jù)獲取的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)進行調(diào)整，以顯示設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)和位置，事先根據(jù)各設(shè)備的相對位置關(guān)系在應(yīng)用程序中設(shè)定設(shè)備間的干擾區(qū)域4，當(dāng)兩臺以上的大型門機I、第一大型塔機2、第二大型塔機3設(shè)備同時進入干擾區(qū)域4，存在干擾和碰撞的可能時，及時由報警及控制模塊14進行聲光報警提示(在總控制室和相關(guān)設(shè)備上同時報警)，緊急情況可以限制設(shè)備動作，起到防碰撞的目的，當(dāng)僅有一臺設(shè)備進入干擾區(qū)域，無干擾可能，則不進行報警，不干擾大型門機I、第一大型塔機
2、第二大型塔機3的正常運行。3)、作業(yè)任務(wù)的優(yōu)先級控制大型門機I、第一大型塔機2、第二大型塔機3工作任 務(wù)往往存在優(yōu)先級的區(qū)別，如澆筑工作一般較零活起重作業(yè)重要，設(shè)備、金結(jié)安裝起重作業(yè)一般較零活起重作業(yè)重要。防碰撞系統(tǒng)的監(jiān)控人員可根據(jù)大型門機I、第一大型塔機2、第二大型塔機3的工作優(yōu)先級在中央控制器模塊12的程序上進行相應(yīng)的設(shè)置，當(dāng)設(shè)備均需進入干擾區(qū)域4工作時，僅允許工作優(yōu)先級更高的設(shè)備進入干擾區(qū)域4，保證了優(yōu)先級高的起重設(shè)備工作的連續(xù)性，保證了工程施工效率的最優(yōu)化。4)、多畫面顯示中央控制器模塊12和設(shè)備上均設(shè)有操作顯示模塊15，以便采用多畫面切換顯示，顯示的畫面包括各設(shè)備間的全局布置畫面、設(shè)備間的局部畫面，各視圖畫面，以及三維立體畫面，以達到直觀顯示的目的。多畫面和三維畫面顯示是很多防碰撞系統(tǒng)不具備的，具有很強的實用性和優(yōu)越性。5)、環(huán)境風(fēng)速的監(jiān)測和保護設(shè)備上還設(shè)有風(fēng)速儀編碼器10，在環(huán)境風(fēng)速達到危險風(fēng)速時即按起重設(shè)備防風(fēng)規(guī)范要求限制設(shè)備工作動作，確保設(shè)備安全。6)、編碼器誤差的校正本發(fā)明是由各編碼器獲取的設(shè)備狀態(tài)坐標(biāo)作為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，各編碼器獲取信息的準(zhǔn)確性顯得尤為重要，各機構(gòu)位置編碼器的誤差可通過設(shè)定校正位定期校正的方式修正誤差。例如大車行走系統(tǒng)誤差校正可在行走軌道上的相應(yīng)位置設(shè)置誤差修正點，當(dāng)設(shè)備行走經(jīng)過此修正點時設(shè)備的大車行走編碼器7坐標(biāo)即修正為標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)，這樣即可保證編碼器顯示的精確性。其他機構(gòu)誤差校正與此同理。7)、視頻輔助監(jiān)控設(shè)備的合適位置上設(shè)有全天候攝像頭，將視頻信號引入司機室或布置12中央控制器的主控室以方便操作司機或主控室監(jiān)視人員以監(jiān)視視頻的方式觀察設(shè)備周邊情況和施工環(huán)境，起到設(shè)備輔助防碰撞的作用，并可實時觀察現(xiàn)場情況，視頻信號可保存?zhèn)洳椤?)、系統(tǒng)故障自診斷防碰撞系統(tǒng)具有系統(tǒng)自診斷和檢測的功能，能對系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進行自動診斷，并分析、提示、記錄故障原因，當(dāng)設(shè)備中某一設(shè)備系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可報警并通過屏蔽該局部系統(tǒng)，避免誤報警和誤操作導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運行，屏蔽后不影響其余系統(tǒng)的正常運行。9)、支持系統(tǒng)擴展防碰撞系統(tǒng)如有新設(shè)備加入，系統(tǒng)程序已為此進行了提前考慮和設(shè)定，僅需調(diào)出該型設(shè)備的三維模型，進行設(shè)備初始參數(shù)的設(shè)定和校正，在設(shè)備具備相應(yīng)硬件條件基礎(chǔ)上可迅速融入防碰撞系統(tǒng)，且擴展容量大。理論上該防碰撞系統(tǒng)可根據(jù)需要增加任意多臺設(shè)備，如附圖I中設(shè)備Γ Ν、附圖2中的大型門機I、第一大型塔機2、第二大型塔機3僅為示意。10)、司機通話信息自動記錄功能系統(tǒng)在司機室設(shè)置自動錄音裝置，司機無法更改刪除錄音信息，對司機的操作行為起到很好的監(jiān)督作用，并能起到事故備查的作用。
權(quán)利要求
1.大型施工設(shè)備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)，包括中央控制器模塊(12)，控制輸入模塊(11)，控制輸出模塊(13),操作顯不模塊(15)； 中央控制器模塊(12)連接控制輸入模塊(11)、控制輸出模塊(13)、和操作顯示模塊(15)，中央控制器模塊(12)連接報警及控制模塊(14); 其特征在于，控制輸入模塊(11)連接編碼器模塊，控制輸入模塊(11)將編碼器模塊測量的數(shù)據(jù)輸入到中央控制器模塊(12)進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述大型施工設(shè)備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器模塊包括 幅度編碼器(5)，用于顯示吊點距離設(shè)備回轉(zhuǎn)中心的距離； 回轉(zhuǎn)編碼器(6)，用于確認(rèn)設(shè)備回轉(zhuǎn)時其所處的角度方位； 大車行走編碼器(7)，用于確認(rèn)設(shè)備所處的位置方位； 吊鉤提升編碼器(8)，用于確認(rèn)吊鉤所處的高程； 小車牽引編碼器(9)，用于確認(rèn)牽引式小車起重設(shè)備小車所處的方位，上述幅度編碼器(5)、回轉(zhuǎn)編碼器(6)、大車行走編碼器(7)、吊鉤提升編碼器(8)、小車牽引編碼器(9)安裝在大型起重設(shè)備上，經(jīng)大型施工設(shè)備自帶的操作控制系統(tǒng)處理后通過無線或者有線方式與控制輸入模塊(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述大型施工設(shè)備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器模塊包括風(fēng)速儀編碼器(10)，用于環(huán)境風(fēng)速的監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到超過允許級別的風(fēng)速時，對設(shè)備進行反饋停機控制。
全文摘要
大型施工設(shè)備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)，包括中央控制器模塊，控制輸入模塊，控制輸出模塊，操作顯示模塊；中央控制器模塊連接控制輸入模塊、控制輸出模塊、和操作顯示模塊，中央控制器模塊連接報警及控制模塊，控制輸入模塊連接編碼器模塊，控制輸入模塊將編碼器模塊測量的數(shù)據(jù)輸入到中央控制器模塊進行處理。本發(fā)明通過在設(shè)備回轉(zhuǎn)、行走、起升、變幅、小車運行等各自由度上安裝的高精度編碼器、來綜合精確指示設(shè)備的坐標(biāo)方位，以確定設(shè)備間的空間關(guān)系。各設(shè)備將方位信息傳遞給中央控制器，中央控制器計算、比對后確定設(shè)備間是否存在干擾，對干擾的設(shè)備進行提示、報警、停機，確保設(shè)備安全。
文檔編號B66C15/04GK102826456SQ20121030333
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者王毅華, 譚志國 申請人:中國長江三峽集團公司