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      塔吊遠程可視控制系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:8083377閱讀:972來源:國知局
      專利名稱:塔吊遠程可視控制系統(tǒng)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實用新型涉及一種塔吊,特別涉及一種塔吊遠程可視控制系統(tǒng)。
      背景技術(shù)
      塔吊廣泛地應用在各種起吊物品的場合,特別是在建筑行業(yè)中, 塔吊是必不可少的高層建筑吊裝運送材料設備,塔吊操作人員在塔吊上進行吊 裝作業(yè),操作員根據(jù)目測的情況,結(jié)合指揮員的指揮進行操作,當工作面處于 盲區(qū)時,因操作員目測不準或指揮失誤,容易產(chǎn)生擦掛碰撞,在嚴重的情況下 可能發(fā)生嚴重的安全事故。塔吊操作人員必須在塔吊上操作,上下塔吊既危險 又麻煩,工作環(huán)境惡劣,吊操作人員的人身安全無法得到保障。
      發(fā)明內(nèi)容
      本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種使塔吊操 作人員遠離操作現(xiàn)場,操作方便精確,無盲區(qū),增加操作人員安全的塔吊遠程 可視控制系統(tǒng)。
      為實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用如下技術(shù)方案
      一種塔吊遠程可視控制系統(tǒng),包括塔吊、控制系統(tǒng),所述的控制系統(tǒng)由傳 感器、攝像機、主控制單元、計算機、電源構(gòu)成;
      其中,傳感器為3個旋轉(zhuǎn)編碼器,分別與主控制單元有線連接;進出行程 傳感器的軸上設有齒輪,與塔吊主鉤進出調(diào)幅鋼繩巻揚機絞盤軸上設置的齒輪 嚙合,用于對釣鉤前進和后退的距離進行測量;主勾升降行程傳感器的軸上設 有齒輪,與塔吊主鉤升降鋼繩巻揚機絞盤軸上設置的齒輪嚙合,用于對釣鉤上 升和下降的距離進行測量;左右角度旋轉(zhuǎn)傳感器的軸上設有齒輪,與塔吊旋轉(zhuǎn) 機構(gòu)的減速器減速軸上設置的齒輪嚙合,用于對塔吊臂左右旋轉(zhuǎn)角度的測量;
      攝像機中的攝像機,固定在塔吊小車的底部,鏡頭向下,用于拍攝主鉤與 被吊物俯視影像,攝像機與計算機有線或無線連接將拍攝的影像顯示在計算機
      上;
      主控制單元,包括輸入接口電路單元、單片機、驅(qū)動電路單元; 輸入接口電路單元,用于接收到傳感器的脈沖信號,并對脈沖信號進行耦
      合、整形、分頻后,傳送給單片機;
      所述的單片機,用于記錄主鉤的起始位置和最后的停留位置的參數(shù),并存
      儲最后的停留位置參數(shù),并根據(jù)傳感器接收的信號計算出塔吊主鉤的三個方位
      的行程;單片機分別與計算機和驅(qū)動電路單元聯(lián)接;
      驅(qū)動電路單元,用于控制塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度; 計算機包括,內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng)、顯示器、鍵盤;計算機與單片機
      聯(lián)通;
      內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng),用于向計算機顯示器提供控制系統(tǒng)操作界面, 并將攝像機攝到的圖像顯示在計算機顯示器上的控制系統(tǒng)操作界面的區(qū)域上;
      顯示器,用于顯示塔吊的現(xiàn)場工作狀況和控制系統(tǒng)操作界面;
      鍵盤,用于向計算機輸入信息和控制命令,使計算機通過主控制單元控制 塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度;鍵盤還用于調(diào)節(jié)攝像機的焦距;
      電源,用于為整個系統(tǒng)提供電力。
      本實用新型塔吊遠程可視控制系統(tǒng),采用3個旋轉(zhuǎn)編碼器對塔吊主鉤前進 和后退、上升和下降、左右旋轉(zhuǎn)角度的三維空間位置進行跟蹤記錄,以塔吊主 鉤的起始點為原點,根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號計算出塔吊主鉤所處位置,結(jié) 合計算機顯示器上的控制系統(tǒng)操作界面,以及疊加在操作界面上來自于攝像機 攝到的圖像,通過鍵盤向計算機輸入信息和控制命令,由主控制單元控制塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度,以使主鉤所處位置與被吊物之間的關(guān)系 達到最佳,塔吊操作人員遠離現(xiàn)場,在控制室內(nèi)通過塔吊遠程可視控制系統(tǒng), 用電腦操控塔吊進行工作,塔吊主鉤走位精確、安全、穩(wěn)定,充分保障了塔吊 操作人員以及塔吊吊裝作業(yè)的安全性,同時改善了塔吊操作人員的工作環(huán)境, 增加操作人員安全性,能提高生產(chǎn)效率和塔吊的使用壽命,減少安全事故發(fā)生。
      所述的輸入接口電路單元包括光耦合電路、整型電路、4024集成電路;光耦 合電路用于對傳感器的脈沖信號進行耦合;整型電路用于對耦合后的信號整形; 4024集成電路用于對整形后的信號進行8分頻。傳感器既旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信 號經(jīng)光耦合電路進行信號隔離后,由整型電路整形,再由4024集成電路進行8 分頻,傳送給單片機。
      所述的單片機包括CPU、存儲器U2、通信集成電路、蜂鳴器BELL、發(fā)光 二極管L7;所述的CPU為自帶看門狗可自動復位的AT89S52;所述的存儲器 U2為具有掉電保護功能的E2ROM;所述的通信驅(qū)動電路為MAX232,用于將 CPU的通信端口 RXD、 TXD的信號放大,與計算機相互通信;蜂鳴器BELL 用于鳴聲提示;發(fā)光二極管L7用于發(fā)光提示。
      所述的驅(qū)動電路單元由大電流驅(qū)動器U12, 二極管D1、 D2 、 D3、 D4、 D5、 D6,繼電器JX1、 JX2、 JX3、 JX4、 JX5、 JX6,發(fā)光二級管L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6構(gòu)成,所述大電流驅(qū)動器U12為ULN2803。
      所述的控制系統(tǒng)操作界面設有10個控制鍵測試、進、退、升、降、左、 右、自動、急停、復位鍵;還設有數(shù)據(jù)顯示框和圖像顯示區(qū)域以及由遠近行程 軸、上下行程軸組成的坐標系;另外還設有左右旋轉(zhuǎn)角度指示坐標。
      所述的電源為直流穩(wěn)壓電源,輸入交流220V,輸出直流+12V和+5V,用于
      向系統(tǒng)提供各自所需的電流。
      還另設有攝像機固定在塔吊主塔和塔臂的結(jié)合部位,鏡頭平視塔吊小車,
      用于拍攝主鉤鋼纜的影像,監(jiān)視鋼纜的磨損狀態(tài),攝像機與計算機有線或無線
      連接將拍攝的影像顯示在計算機上。當鋼纜磨損嚴重時由操作人員提示更換鋼
      纜,減少安全事故發(fā)生。
      本實用新型塔吊遠程可視控制系統(tǒng)的有益效果是,塔吊操作人員遠離現(xiàn)場,
      在控制室內(nèi)通過塔吊遠程可視控制系統(tǒng),用電腦操控塔吊進行工作,塔吊主鉤
      走位精確、安全、穩(wěn)定,充分保障了塔吊操作人員以及塔吊吊裝作業(yè)的安全性,
      同時改善了塔吊操作人員的工作環(huán)境,增加操作人員的安全,能提高生產(chǎn)效率
      和塔吊的使用壽命,減少安全事故發(fā)生。


      圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
      圖2是本實用新型輸入接口電路單元的電路圖
      圖3是本實用新型單片機的電路圖
      圖4是本實用新型驅(qū)動電路單元的電路圖
      圖5是本實用新型計算機顯示器控制系統(tǒng)操作界面示意圖
      圖6是本實用新型主鉤進出調(diào)幅鋼繩巻揚機絞盤結(jié)構(gòu)示意圖
      圖7是本實用新型主鉤升降鋼繩巻揚機絞盤結(jié)構(gòu)示意圖
      圖8是本實用新型旋轉(zhuǎn)機構(gòu)減速器結(jié)構(gòu)示意圖
      具體實施方式
      以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明,參見圖l:
      一種塔吊遠程可視控制系統(tǒng),包括塔吊、控制系統(tǒng),所述的控制系統(tǒng)由傳
      感器l、攝像機2、主控制單元3、計算機4、電源6構(gòu)成;
      其中,傳感器1為3個旋轉(zhuǎn)編碼器,分別與主控制單元3有線連接;參見
      圖6,進出行程傳感器11的軸上設有齒輪111,與塔吊5主鉤進出調(diào)幅鋼繩巻揚 機絞盤軸上設置的齒輪嚙合,用于對釣鉤前進和后退的距離進行測量;參見圖7, 主勾升降行程傳感器12的軸上設有齒輪121,與塔吊5主鉤升降鋼繩巻揚機絞 盤軸上設置的齒輪嚙合,用于對釣鉤上升和下降的距離進行測量;參見圖8,左 右角度旋轉(zhuǎn)傳感器13的軸上設有齒輪131,與塔吊5旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的減速器減速軸 上設置的齒輪嚙合,用于對塔吊臂左右旋轉(zhuǎn)角度的測量;
      攝像機2中的攝像機21,固定在塔吊5小車的底部,鏡頭向下,用于拍攝 主鉤與被吊物俯視影像,攝像機21與計算機4有線或無線連接將拍攝的影像顯 示在計算機4上;
      主控制單元3,包括輸入接口電路單元31、單片機32、驅(qū)動電路單元33;
      輸入接口電路單元31,用于接收到傳感器l的脈沖信號,并對脈沖信號進行 耦合、整形、分頻后,傳送給單片機32;
      所述的單片機32,用于記錄主鉤的起始位置和最后的停留位置的參數(shù),并 存儲最后的停留位置參數(shù),并根據(jù)傳感器l接收的信號計算出塔吊主鉤的三個方 位的行程;單片機32分別與計算機4和驅(qū)動電路單元33聯(lián)接;
      驅(qū)動電路單元33,用于控制塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度;
      計算機4包括,內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng)、顯示器、鍵盤;計算機4與單片 機32聯(lián)通;
      內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng),用于向計算機顯示器提供控制系統(tǒng)操作界面, 并將攝像機攝到的圖像顯示在計算機顯示器上的控制系統(tǒng)操作界面的區(qū)域上;
      顯示器,用于顯示塔吊5的現(xiàn)場工作狀況和控制系統(tǒng)操作界面;
      鍵盤,用于向計算機輸入信息和控制命令,使計算機通過主控制單元控制 塔吊5的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度;鍵盤還用于調(diào)節(jié)攝像機的焦距;
      電源,用于為整個系統(tǒng)提供電力。
      參見圖2,所述的輸入接口電路單元31包括光耦合電路311、整型電路312、 4024集成電路313;光耦合電路311用于對傳感器1的脈沖信號進行耦合;整 型電路312用于對耦合后的信號整形;4024集成電路313用于對整形后的信號 進行8分頻。
      參見圖3,所述的單片機32包括CPU、存儲器U2、通信集成電路、蜂鳴器 BELL、發(fā)光二極管L7;所述的CPU為自帶看門狗可自動復位的AT89S52;所 述的存儲器U2為具有掉電保護功能的E2ROM;所述的通信驅(qū)動電路為 MAX232,用于將CPU的通信端口 RXD、 TXD的信號放大,與計算機相互通 信;蜂鳴器BELL用于鳴聲提示;發(fā)光二極管L7用于發(fā)光提示。
      參見圖4,所述的驅(qū)動電路單元33由大電流驅(qū)動器U12, 二極管D1、 D2 、 D3、 D4、 D5、 D6,繼電器JX1、 JX2、 JX3、 JX4、 JX5、 JX6,發(fā)光二級管L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6構(gòu)成,所述大電流驅(qū)動器U12為ULN2803。
      參見圖5,所述的控制系統(tǒng)操作界面設有10個控制鍵測試、進、退、升、 降、左、右、自動、急停、復位鍵;還設有數(shù)據(jù)顯示框和圖像顯示區(qū)域以及由 遠近行程軸、上下行程軸組成的坐標系;另外還設有左右旋轉(zhuǎn)角度指示坐標。
      所述的電源為直流穩(wěn)壓電源,輸入交流220V,輸出直流+12V和+5V,用于 向系統(tǒng)提供各自所需的電流。
      參見圖1,還設有攝像機22,固定在塔吊5主塔和塔臂的結(jié)合部位,鏡頭
      平視塔吊小車,用于拍攝主鉤鋼纜的影像,監(jiān)視鋼纜的磨損狀態(tài),攝像機22與
      計算機有線或無線連接將拍攝的影像顯示在計算機4上。 吊車自動控制工作流程
      1、 開啟所有設備電源
      2、 攝像機21所攝畫面顯示在計算機4的顯示屏幕上如不清晰可用計算機4 的鍵盤鍵對攝像機21的焦距進行調(diào)節(jié)直到畫面滿意為止。
      3、 在計算機4上啟動吊車自動控制軟件既點擊〈塔吊自動控制軟件.EXE〉即 可看見吊車自動控制的操作界面(界面上有10個鍵測試、進、退、升、降、 左、右、自動、急停、復位、控制鍵、自動鍵和遠近坐標、上下坐標、左右即 旋轉(zhuǎn)坐標指示),參見圖5,塔吊自動控制軟件界面。
      參見圖2,由傳感編碼器1來的信號通過光耦合電路311上的二極管01 06 進行信號轉(zhuǎn)換(電流信號變成TTL電平信號),然后再通過整型電路312 (U4B U4F)整形,再由4024集成電路313進行8分頻,進入單片機32的AT89S52 (見 圖3) CPU將接收到的數(shù)據(jù)放在儲存器(E2R0M)。
      開機時塔吊5吊鉤的左右、上下、遠近距離處于上次關(guān)機時的狀態(tài),操作人 員根據(jù)現(xiàn)狀在計算機4的塔吊自動控制軟件的操作界面上對吊車吊鉤的上、下、 左、右、遠、近用鼠標點擊,使得塔吊5的吊鉤達到所要求的位置或用鍵盤將 設定值填入方框中,點擊自動鍵進行自動控制操作。此時計算機4通過串口和 通訊芯片(MAX232)將設定值或操作值傳遞到主控單元3 (見圖3),主控單元3 的CPU(AT89S52)的輸入口 (PI. 0 P1. 3)接收到數(shù)據(jù)后,主控單元3中的CPU將 儲存器U2內(nèi)的數(shù)據(jù)調(diào)出來與收到的數(shù)據(jù)進行比較運算,如果不等于儲存器U2 內(nèi)的數(shù)據(jù)則表示吊車未達到設定值,主控單元3的CPU(AT89S52)發(fā)出指令由P2 輸出口通過驅(qū)動電路單元33(見圖4)中的U12(ULN2803)大電流驅(qū)動器再由D1 D6卸放電流后使得控制繼電器(JX1 JX6)打開(繼電氣被打開后有相應的發(fā) 光二級管指示,L1 L6和R10 R15組成的指示電路)后使電機工作,驅(qū)動塔吊 5的吊鉤到達設定位置,電腦顯示界面上的橫向坐標或縱向坐標或左右指示相應到位,此時蜂鳴器BELL鳴聲提示,發(fā)光二極管L7閃光提示。
      權(quán)利要求1、一種塔吊遠程可視控制系統(tǒng),包括塔吊、控制系統(tǒng),其特征在于所述的控制系統(tǒng)由傳感器(1)、攝像機(2)、主控制單元(3)、計算機(4)、電源(6)構(gòu)成;其中,傳感器(1)為3個旋轉(zhuǎn)編碼器,分別與主控制單元(3)有線連接;進出行程傳感器(11)的軸上設有齒輪(111),與塔吊(5)主鉤進出調(diào)幅鋼繩卷揚機絞盤軸上設置的齒輪嚙合,用于對釣鉤前進和后退的距離進行測量;主勾升降行程傳感器(12)的軸上設有齒輪(121),與塔吊(5)主鉤升降鋼繩卷揚機絞盤軸上設置的齒輪嚙合,用于對釣鉤上升和下降的距離進行測量;左右角度旋轉(zhuǎn)傳感器(13)的軸上設有齒輪(131),與塔吊(5)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)減速器的減速軸上設置的齒輪嚙合,用于對塔吊臂左右旋轉(zhuǎn)角度的測量;攝像機(2)中的攝像機(21),固定在塔吊(5)小車的底部,鏡頭向下,用于拍攝主鉤與被吊物俯視影像,攝像機(21)與計算機(4)有線或無線連接將拍攝的影像顯示在計算機(4)上;主控制單元(3),包括輸入接口電路單元(31)、單片機(32)、驅(qū)動電路單元(33);輸入接口電路單元(31),用于接收到傳感器(1)的脈沖信號,并對脈沖信號進行耦合、整形、分頻后,傳送給單片機(32);所述的單片機(32),用于記錄主鉤的起始位置和最后的停留位置的參數(shù),并存儲最后的停留位置參數(shù),并根據(jù)傳感器(1)接收的信號計算出塔吊主鉤的三個方位的行程;單片機(32)分別與計算機(4)和驅(qū)動電路單元(33)聯(lián)接;驅(qū)動電路單元(33),用于控制塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度;計算機(4)包括,內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng)、顯示器、鍵盤;計算機(4)與單片機聯(lián)通;內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng),用于向計算機(4)的顯示器提供控制系統(tǒng)操作界面,并將攝像機(3)攝到的圖像顯示在計算機(4)的顯示器上控制系統(tǒng)操作界面的區(qū)域上;顯示器,用于顯示塔吊(5)的現(xiàn)場工作狀況和控制系統(tǒng)操作界面;鍵盤,用于向計算機輸入信息和控制命令,使計算機(4)通過主控制單元(3)控制塔吊(5)的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度;鍵盤還用于調(diào)節(jié)攝像機(2)的焦距;電源,用于為整個系統(tǒng)提供電力。
      2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng),其特征在于所述的輸 入接口電路單元(31)包括光耦合電路(311)、整型電路(312)、 4024集成電 路(313);光耦合電路(311)用于對傳感器(1)的脈沖信號進行耦合;整型 電路(312)用于對耦合后的信號整形;4024集成電路(313)用于對整形后的 信號進行8分頻。
      3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng),其特征在于所述的單 片機(32)包括CPU、存儲器U2、通信集成電路、蜂鳴器BELL、發(fā)光二極管 L7;所述的CPU為自帶看門狗可自動復位的AT89S52;所述的存儲器U2為具 有掉電保護功能的E2ROM;所述的通信驅(qū)動電路為MAX232,用于將CPU的 通信端口RXD、 TXD的信號放大,與計算機相互通信;蜂鳴器BELL用于鳴聲 提示;發(fā)光二極管L7用于發(fā)光提示。
      4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng),其特征在于所述的驅(qū) 動電路單元(33)由大電流驅(qū)動器U12, 二極管D1、 D2 、 D3、 D4、 D5、 D6, 繼電器JX1、 JX2、 JX3、 JX4、 JX5、 JX6,發(fā)光二級管L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6構(gòu)成,所述大電流驅(qū)動器U12為ULN2803。
      5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng),其特征在于所述的控 制系統(tǒng)操作界面設有10個控制鍵測試、進、退、升、降、左、右、自動、急 停、復位鍵;還設有數(shù)據(jù)顯示框和圖像顯示區(qū)域以及由遠近行程軸、上下行程 軸組成的坐標系;另外還設有左右旋轉(zhuǎn)角度指示坐標。
      6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng),其特征在于所述的電 源為直流穩(wěn)壓電源,輸入交流220V,輸出直流+12V和+5V,用于向系統(tǒng)提供各 自所需的電流。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng),其特征在于還設有攝 像機(22),固定在塔吊(5)主塔和塔臂的結(jié)合部位,鏡頭平視塔吊小車,用 于拍攝主鉤鋼纜的影像,監(jiān)視鋼纜的磨損狀態(tài),攝像機與計算機有線或無線連 接將拍攝的影像顯示在計算機(4)上。
      專利摘要本實用新型公開了一種塔吊遠程可視控制系統(tǒng),包括塔吊、控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)由傳感器、攝像機、主控制單元、計算機、電源構(gòu)成;傳感器為3個旋轉(zhuǎn)編碼器,分別與主控制單元有線連接;攝像機固定在塔吊小車的底部;主控制單元,包括輸入接口電路單元、單片機、驅(qū)動電路單元;驅(qū)動電路單元,用于控制塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度;計算機包括,內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng)、顯示器、鍵盤;計算機與單片機聯(lián)通;在本實用新型中,塔吊操作人員遠離現(xiàn)場,用電腦操控塔吊進行工作,塔吊主鉤走位精確、安全、穩(wěn)定,保障了塔吊操作人員以及塔吊吊裝作業(yè)的安全性,改善了塔吊操作人員的工作環(huán)境,能提高生產(chǎn)效率和塔吊的使用壽命,減少安全事故發(fā)生。
      文檔編號B66C13/18GK201071257SQ20072012482
      公開日2008年6月11日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
      發(fā)明者丁詩絡, 虹 田, 陳代忠, 黃書健 申請人:丁詩絡;陳代忠
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