專利名稱：大型施工設備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種大型施工設備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)。
背景技術：
對于集中施工的工程，大型起重施工設備往往布置密集，設備防碰撞不僅關系到設備間的安全運行，更關系到工程能否順利進行。現(xiàn)有技術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)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種大型施工設備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)，通過在設備回轉、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、來綜合精確指示設備的坐標方位，以確定設備間的空間關系。各設備將方位信息傳遞給中央控制器，中央控制器計算、比對后確定設備間是否存在干擾，對干擾的設備進行提示、報警、停機，確保設備安全。本發(fā)明的上述目的是通過這樣的技術方案來實現(xiàn)的大型施工設備編碼器空間定位、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備回轉中心的距離；回轉編碼器，用于確認設備回轉時其所處的角度方位；大車行走編碼器，用于確認設備所處的位置方位；
吊鉤提升編碼器，用于確認吊鉤所處的高程；小車牽引編碼器，用于確認牽引式小車起重設備小車所處的方位，上述幅度編碼器、回轉編碼器、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備上，經(jīng)大型施工設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速儀編碼器，用于環(huán)境風速的監(jiān)測，當監(jiān)測到超過允許級別的風速時，對設備進行反饋停機控制。本發(fā)明一種大型施工設備編碼器空間定位、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備上應已配備，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、變幅等設備一同布置于機房內，與傳感器、紅外線、GPS等設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運行數(shù)據(jù)，幾乎不受天氣因素的影響，而紅外線、GPS等設備受環(huán)境影響大，編碼器設備具有較大的優(yōu)勢。4)、系統(tǒng)擴展靈活防碰撞系統(tǒng)如有新設備加入，需進行設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定，僅需調出該型設備的三維模型，進行設備初始參數(shù)的設定和校正，在設備具備相應硬件條件基礎上可迅速融入防碰撞系統(tǒng)。


下面結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)明大型施工設備干擾情況示意圖。
具體實施例方式圖2為大型施工設備干擾情況示意圖，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數(shù)據(jù)，大型施工設備自帶的操作控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉換為傳輸模式后，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備回轉中心的距離；
回轉編碼器6，用于確認設備回轉時其所處的角度方位；
大車行走編碼器7，用于確認設備所處的位置方位；
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備小車所處的方位。風速儀編碼器10，用于環(huán)境風速的監(jiān)測，判斷對設備的影響。上述幅度編碼器5、回轉編碼器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、風速儀編碼器10安裝在大型施工設備上，經(jīng)大型施工設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負責將中央控制器模塊12輸出的控制指令輸出給相應設備自帶的操作控制系統(tǒng)，當中央控制器模塊12計算設備間出現(xiàn)干擾的可能時，報警及控制模塊14工作。操作顯示模塊15為顯示設備間相互關系的顯示模塊及配套設備。工作過程
I)、設備狀態(tài)信號的獲取和傳輸起重設備的空間位置由起重臂幅度、設備回轉角度、大車行走距離、提升系統(tǒng)吊鉤高程、牽引小車方位，并結合起重設備的安裝位置坐標和設備各部位的高程等參數(shù)共同確定。通過在起重設備的這些機構上安裝的高精度位置編碼器(多數(shù)情況下設備上已配有該類位置編碼器)，進行起重設備方位坐標的實時獲取，經(jīng)大型施工設備自帶的操作控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉換為傳輸模式后，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內置功能強大的應用程序，程序為不同類型的設備設置了三維模型，三維模型可根據(jù)獲取的設備狀態(tài)參數(shù)進行調整，以顯示設備當前的狀態(tài)和位置，事先根據(jù)各設備的相對位置關系在應用程序中設定設備間的干擾區(qū)域4，當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(在總控制室和相關設備上同時報警)，緊急情況可以限制設備動作，起到防碰撞的目的，當僅有一臺設備進入干擾區(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，設備、金結安裝起重作業(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的程序上進行相應的設置，當設備均需進入干擾區(qū)域4工作時，僅允許工作優(yōu)先級更高的設備進入干擾區(qū)域4，保證了優(yōu)先級高的起重設備工作的連續(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和設備上均設有操作顯示模塊15，以便采用多畫面切換顯示，顯示的畫面包括各設備間的全局布置畫面、設備間的局部畫面，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)境風速的監(jiān)測和保護設備上還設有風速儀編碼器10，在環(huán)境風速達到危險風速時即按起重設備防風規(guī)范要求限制設備工作動作，確保設備安全。6)、編碼器誤差的校正本發(fā)明是由各編碼器獲取的設備狀態(tài)坐標作為基礎的系統(tǒng)，各編碼器獲取信息的準確性顯得尤為重要，各機構位置編碼器的誤差可通過設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位置設置誤差修正點，當設備行走經(jīng)過此修正點時設備的大車行走編碼器7坐標即修正為標準坐標，這樣即可保證編碼器顯示的精確性。其他機構誤差校正與此同理。7)、視頻輔助監(jiān)控設備的合適位置上設有全天候攝像頭，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備周邊情況和施工環(huán)境，起到設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，當設備中某一設備系統(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)如有新設備加入，系統(tǒng)程序已為此進行了提前考慮和設定，僅需調出該型設備的三維模型，進行設備初始參數(shù)的設定和校正，在設備具備相應硬件條件基礎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備，如附圖I中設備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。
權利要求
1.大型施工設備編碼器空間定位、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)權利要求I所述大型施工設備編碼器空間定位、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備回轉中心的距離； 回轉編碼器(6)，用于確認設備回轉時其所處的角度方位； 大車行走編碼器(7)，用于確認設備所處的位置方位； 吊鉤提升編碼器(8)，用于確認吊鉤所處的高程； 小車牽引編碼器(9)，用于確認牽引式小車起重設備小車所處的方位，上述幅度編碼器(5)、回轉編碼器(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)安裝在大型起重設備上，經(jīng)大型施工設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)權利要求I所述大型施工設備編碼器空間定位、智能防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器模塊包括風速儀編碼器(10)，用于環(huán)境風速的監(jiān)測，當監(jiān)測到超過允許級別的風速時，對設備進行反饋停機控制。
全文摘要
大型施工設備編碼器空間定位、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)明通過在設備回轉、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、來綜合精確指示設備的坐標方位，以確定設備間的空間關系。各設備將方位信息傳遞給中央控制器，中央控制器計算、比對后確定設備間是否存在干擾，對干擾的設備進行提示、報警、停機，確保設備安全。
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