專利名稱：船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制系統(tǒng)，具體涉及船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在修造船廠的正常生產(chǎn)作業(yè)過程中，圍繞船塢布置的門座機(jī)和龍門吊是主要的生產(chǎn)設(shè)各。由于這些設(shè)備的大型化，司機(jī)在操作時(shí)視線受阻而出現(xiàn)盲區(qū)，無法得知周邊臨近設(shè)各的具體位置，僅靠經(jīng)驗(yàn)來操作，而且由于門座機(jī)的回轉(zhuǎn)半徑較大，很容易就會(huì)造成位于同一軌道上的龍門吊之間、門座機(jī)與龍門吊之間發(fā)生相互碰撞，造成事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)，既能夠主動(dòng)防止碰撞的事故，又能夠在司機(jī)視線受堵的情況下，進(jìn)行預(yù)報(bào)警提醒司機(jī)，防止碰撞事件的發(fā)生，解決船塢起重設(shè)備各作業(yè)過程中可能發(fā)生的碰撞問題，具有高安全性和高可靠性的特點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下船瑪起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊模塊，以及安裝于各個(gè)起重設(shè)備上的數(shù)據(jù)采集模塊，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保護(hù)裝置，電控系統(tǒng)以及上位機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集模塊將檢測(cè)到的起重設(shè)備的信息通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳遞給中央控制系統(tǒng)，經(jīng)中央控制系統(tǒng)處理得到起重設(shè)備的具體位置和狀態(tài)再通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳送給上位機(jī)，所述上位機(jī)根據(jù)該信息，針對(duì)電控系統(tǒng)作出對(duì)應(yīng)的處理，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保護(hù)裝置包括設(shè)定起重設(shè)備的危險(xiǎn)警示區(qū)域的位置檢測(cè)裝置和雷達(dá)測(cè)距裝置，數(shù)據(jù)采集模塊采集兩者的信息傳輸給中央控制系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述上位機(jī)還包括有防撞報(bào)警模塊和顯示模塊，防撞報(bào)警模塊用于對(duì)司機(jī)進(jìn)行報(bào)警，通知司機(jī)注意有障礙物在附近，顯示模塊用于顯示起重設(shè)備周圍的環(huán)境信息，并提示司機(jī)進(jìn)行避讓操作。優(yōu)選的，防撞系統(tǒng)還包括有設(shè)置起重設(shè)備上的若干個(gè)球型攝像頭，并將采集的信息傳輸給顯示模塊，設(shè)置駕駛室的顯示模塊內(nèi)能實(shí)時(shí)觀測(cè)到周圍的環(huán)境信息。優(yōu)選的，位置檢測(cè)裝置安裝于起重設(shè)備的回轉(zhuǎn)主軸或旋轉(zhuǎn)大齒輪內(nèi)側(cè)，一旦超出設(shè)定的起重設(shè)備的危險(xiǎn)警示區(qū)域后，防撞報(bào)警模塊報(bào)警，同時(shí)上位機(jī)給電控PLC發(fā)出動(dòng)作指令，起重設(shè)備的電機(jī)停車。優(yōu)選的，所述位置檢測(cè)裝置設(shè)定一基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)角度，在設(shè)備作業(yè)過程中，防撞系統(tǒng)會(huì)根據(jù)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)信號(hào)來計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度的即時(shí)角度。優(yōu)選的，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，位置檢測(cè)裝置檢測(cè)到電機(jī)旋轉(zhuǎn)信號(hào)就是旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)，電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)為旋轉(zhuǎn)角度加法計(jì)算，反之為旋轉(zhuǎn)角度減法計(jì)算，通過中央控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的后備保護(hù)。優(yōu)選的，所述雷達(dá)測(cè)距裝置有效檢測(cè)距離不低于6m，當(dāng)障礙物小于3. OOm時(shí)報(bào)警模塊報(bào)警且起重設(shè)備減速至10%，當(dāng)障礙物小于1. 50m時(shí)，起重設(shè)備的電機(jī)停車。通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明既能夠主動(dòng)防止碰撞的事故，又能夠在司機(jī)視線受堵的情況下，進(jìn)行預(yù)報(bào)警提醒司機(jī)，防止碰撞事件的發(fā)生，解決船塢起重設(shè)備各作業(yè)過程中可能發(fā)生的碰撞問題，具有高安全性和高可靠性的特點(diǎn)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明的工作原理圖。圖2為本發(fā)明的門座式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的門座式起重機(jī)的局部放大圖。圖4為本發(fā)明的檢測(cè)裝置的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參照?qǐng)D1，防撞系統(tǒng)獨(dú)立成系統(tǒng)，不受主機(jī)斷電的影響，采用獨(dú)立控制系統(tǒng)。參照?qǐng)D1，船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊模塊，以及安裝于各個(gè)起重設(shè)備上的數(shù)據(jù)采集模塊，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保護(hù)裝置，電控系統(tǒng)以及上位機(jī)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保護(hù)裝置包括設(shè)定起重設(shè)備的危險(xiǎn)警示區(qū)域的位置檢測(cè)裝置和雷達(dá)測(cè)距裝置；在易發(fā)生碰撞門機(jī)的相關(guān)位置安放雷達(dá)測(cè)距裝置，此雷達(dá)測(cè)距裝置(含數(shù)據(jù)采集模塊)可輸出模擬量或相應(yīng)的開關(guān)量給中央控制系統(tǒng)做統(tǒng)一處理，結(jié)合檢測(cè)裝置判斷出當(dāng)前門座機(jī)的姿態(tài)信息做統(tǒng)一的控制判斷。同時(shí)向機(jī)上的PLC發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信息，便于門座機(jī)的集中控制。雷達(dá)測(cè)距裝置也可安裝在攝像頭附近便于實(shí)施檢測(cè)周圍龍門吊的狀態(tài)。有效檢測(cè)距離不低于6m，靈敏度可調(diào)；可設(shè)定門機(jī)減速，停止點(diǎn)，當(dāng)障礙物小于
3.OOm時(shí)報(bào)警且大車機(jī)構(gòu)減速至10%，當(dāng)障礙物小于1. 50m時(shí)，大車機(jī)構(gòu)正常停止。在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上還有一套位置檢測(cè)裝置，可以設(shè)立危險(xiǎn)警示區(qū)域，進(jìn)入?yún)^(qū)域后系統(tǒng)通過處理，自動(dòng)報(bào)警和停車，起到雙重保護(hù)。位置檢測(cè)裝置為一接近開關(guān)，安裝于門座機(jī)的回轉(zhuǎn)主軸或旋轉(zhuǎn)大齒輪內(nèi)側(cè)，接近開關(guān)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)檢測(cè)到的狀態(tài)識(shí)別門座機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置，并對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行識(shí)別，從軟件和硬件上進(jìn)行雙重的保護(hù)，此信號(hào)作為依據(jù)進(jìn)入中央控制系統(tǒng)統(tǒng)一處理，并聯(lián)鎖整個(gè)電控系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警或者產(chǎn)生相應(yīng)的停車過程。中央控制系統(tǒng)中央控制系統(tǒng)為專業(yè)數(shù)據(jù)處理單元，通過采集檢測(cè)裝置和雷達(dá)測(cè)距裝置及電機(jī)正機(jī)正、反轉(zhuǎn)等綜合信息加以計(jì)算，通過建立詳細(xì)的數(shù)據(jù)模型，計(jì)算、分析，并最終生成控制指令，送入上位機(jī)，以鎖定機(jī)上電控系統(tǒng)并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警及停車動(dòng)作。上位機(jī)上位機(jī)與原門機(jī)電控系統(tǒng)無縫連接。將防撞危險(xiǎn)區(qū)域及及相關(guān)預(yù)警信息處理在上位機(jī)上。同時(shí)，將增加此門座機(jī)的全面故障診斷信息，便于門座機(jī)電控系統(tǒng)日后的保養(yǎng)及維護(hù)，有效降低使用成本。防撞報(bào)警模塊報(bào)警信號(hào)被觸發(fā)后，該裝置向司機(jī)進(jìn)行聲光報(bào)警和畫面提示。在系統(tǒng)的半自動(dòng)操作模式下，專用數(shù)據(jù)通訊模塊的控制輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警裝置，并通過上位機(jī)系統(tǒng)提示司機(jī)進(jìn)行一些相關(guān)的避讓和停車操作?？刂菩盘?hào)發(fā)生時(shí)，該裝置向司機(jī)進(jìn)行聲光報(bào)警和LED指示。在系統(tǒng)的半自動(dòng)操作模式下，專用數(shù)據(jù)通訊模塊的控制輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警裝置，并通過LED提示司機(jī)進(jìn)行反向行駛、減速、回轉(zhuǎn)等相關(guān)避讓操作。數(shù)據(jù)通訊模塊數(shù)據(jù)采集通過模塊的DI通道、高速計(jì)數(shù)通道及Rs4gs串口實(shí)現(xiàn)，用來采集接近開關(guān)、編碼器及電機(jī)正、反轉(zhuǎn)等信號(hào)。DI和高速計(jì)數(shù)通道端口可以根據(jù)系統(tǒng)需要自由配置。還包括有攝像系統(tǒng)，攝像系統(tǒng)包括若干個(gè)攝像頭，可以讓操作人員很方便、清楚的看到后方的圖像，實(shí)時(shí)監(jiān)控后方的情況。攝像系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄監(jiān)視畫面，可以記錄超過一個(gè)月的畫面數(shù)據(jù)。為了防止門座機(jī)機(jī)房后部分與龍門吊發(fā)生碰撞，在門座機(jī)的相關(guān)部分安裝球型攝像頭。同時(shí)在司機(jī)室內(nèi)正前方安裝一個(gè)便于司機(jī)觀察的顯示裝置。此套攝像系統(tǒng)同時(shí)包含便于放大和縮小的控制鍵盤，便于實(shí)施對(duì)畫面的監(jiān)視。以上幾部分系統(tǒng)即能夠主動(dòng)防止碰撞的事故，又能夠在司機(jī)視線受堵的情況下被動(dòng)防止碰撞事件的發(fā)生。參照?qǐng)D2，起重設(shè)備包括門座式起重機(jī)和龍門吊，門座式起重機(jī)的中部旋轉(zhuǎn)部位安裝有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保護(hù)裝置1，參照?qǐng)D3，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保護(hù)裝置I包括安裝支架2，在安裝支架2的兩側(cè)安裝有位置檢測(cè)裝置3，在安裝支架2的下部還設(shè)置有雷達(dá)測(cè)距裝置4，安裝雷達(dá)測(cè)距裝置4的固定桿5平行于龍門吊軌道。位置檢測(cè)裝置3為一磁感應(yīng)接近開關(guān)6，磁感應(yīng)接近開關(guān)6的對(duì)應(yīng)處設(shè)置有永磁鐵7，永磁鐵7固定于門座式起重機(jī)的主塔架8上，位置檢測(cè)裝置3實(shí)時(shí)為防撞系統(tǒng)提供旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)以及停車動(dòng)作信號(hào)。參照?qǐng)D4，防撞系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)檢測(cè)主要針對(duì)門座機(jī)，當(dāng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到安裝在回轉(zhuǎn)主軸或齒輪箱上的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)初始化后的初始角度計(jì)算出門座機(jī)的回轉(zhuǎn)角度，從而判斷在回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)是否可能發(fā)生碰撞。這種檢測(cè)方法不需要采集電機(jī)的編碼器信號(hào)。當(dāng)防撞系統(tǒng)初始化完成后，系統(tǒng)將初始化時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度作為默認(rèn)初始角度，在設(shè)備作業(yè)過程中，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)信號(hào)及檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)來計(jì)算回轉(zhuǎn)的即時(shí)角度。電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，裝置檢測(cè)到的信號(hào)就是回轉(zhuǎn)的角度(電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)為旋轉(zhuǎn)角度加法計(jì)算，反之為旋轉(zhuǎn)角度減法計(jì)算)，通過數(shù)據(jù)處理單元，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的后備保護(hù)。本發(fā)明的工作原理在每臺(tái)設(shè)備各上安裝接近開關(guān)等檢測(cè)元件和雷達(dá)測(cè)距等數(shù)據(jù)采集模塊，檢測(cè)到的位置、回轉(zhuǎn)區(qū)域等信息傳輸輸入到安裝有數(shù)據(jù)處理軟件的后臺(tái)數(shù)據(jù)處理單元，通過數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算分析得到設(shè)備的具體位置和狀態(tài)，并生成控制信號(hào)，然后傳輸?shù)狡鹬卦O(shè)備上的數(shù)據(jù)處理單元模塊，它可以向起重機(jī)上的PLC發(fā)出兩個(gè)方向的連鎖信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速及停止，同時(shí)用聲光通知司機(jī)注意有障礙物在附近，避免設(shè)備之間的相
互碰撞。防撞系統(tǒng)選用了安全可靠的檢測(cè)元件和簡(jiǎn)單實(shí)用的檢測(cè)方法，能夠快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出起重設(shè)各的實(shí)際相對(duì)位置。數(shù)據(jù)采集模塊針對(duì)性及適用性強(qiáng)，具有響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。防撞系統(tǒng)占用設(shè)備上原控制系統(tǒng)的資源少，接口簡(jiǎn)單。在半自動(dòng)操作模式下，數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理都是相對(duì)獨(dú)立于原控制系統(tǒng)PLC，與原控制系統(tǒng)的接口通過串行通信或硬接線連接，數(shù)據(jù)通訊量很少，不會(huì)對(duì)原PLC系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)，其特征在于，包括 中央控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊模塊，以及安裝于各個(gè)起重設(shè)備上的數(shù)據(jù)采集模塊，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保護(hù)裝置，電控系統(tǒng)以及上位機(jī)， 所述數(shù)據(jù)采集模塊將檢測(cè)到的起重設(shè)備的信息通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳遞給中央控制系統(tǒng)，經(jīng)中央控制系統(tǒng)處理得到起重設(shè)備的具體位置和狀態(tài)再通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳送給上位機(jī)，所述上位機(jī)根據(jù)該信息，針對(duì)電控系統(tǒng)作出對(duì)應(yīng)的處理， 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保護(hù)裝置包括設(shè)定起重設(shè)備的危險(xiǎn)警示區(qū)域的位置檢測(cè)裝置和雷達(dá)測(cè)距裝置，數(shù)據(jù)采集模塊采集兩者的信息傳輸給中央控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)，其特征在于所述上位機(jī)還包括有防撞報(bào)警模塊和顯示模塊，防撞報(bào)警模塊用于對(duì)司機(jī)進(jìn)行報(bào)警，通知司機(jī)注意有障礙物在附近，顯示模塊用于顯示起重設(shè)備周圍的環(huán)境信息，并提示司機(jī)進(jìn)行避讓操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)，其特征在于防撞系統(tǒng)還包括有設(shè)置起重設(shè)備上的若干個(gè)球型攝像頭，并將采集的信息傳輸給顯示模塊，設(shè)置駕駛室的顯示模塊內(nèi)能實(shí)時(shí)觀測(cè)到周圍的環(huán)境信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)，其特征在于位置檢測(cè)裝置安裝于起重設(shè)備的回轉(zhuǎn)主軸或旋轉(zhuǎn)大齒輪內(nèi)側(cè)，一旦超出設(shè)定的起重設(shè)備的危險(xiǎn)警示區(qū)域后，防撞報(bào)警模塊報(bào)警，同時(shí)上位機(jī)給電控PLC發(fā)出動(dòng)作指令，起重設(shè)備的電機(jī)停車。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)，其特征在于所述位置檢測(cè)裝置設(shè)定一基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)角度，在設(shè)備作業(yè)過程中，防撞系統(tǒng)會(huì)根據(jù)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)信號(hào)來計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度的即時(shí)角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)，其特征在于電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，位置檢測(cè)裝置檢測(cè)到電機(jī)旋轉(zhuǎn)信號(hào)就是旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)，電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)為旋轉(zhuǎn)角度加法計(jì)算，反之為旋轉(zhuǎn)角度減法計(jì)算，通過中央控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的后備保護(hù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)，其特征在于所述雷達(dá)測(cè)距裝置有效檢測(cè)距離不低于6m，當(dāng)障礙物小于3. OOm時(shí)報(bào)警模塊報(bào)警且起重設(shè)備減速至10%，當(dāng)障礙物小于1. 50m時(shí)，起重設(shè)備的電機(jī)停車。
全文摘要
本發(fā)明公開了船塢起重設(shè)備自動(dòng)防撞系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊模塊，以及安裝于各個(gè)起重設(shè)備上的數(shù)據(jù)采集模塊，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保護(hù)裝置，電控系統(tǒng)以及上位機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集模塊將檢測(cè)到的起重設(shè)備的信息通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳遞給中央控制系統(tǒng)，經(jīng)中央控制系統(tǒng)處理得到起重設(shè)備的具體位置和狀態(tài)再通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳送給上位機(jī)，所述上位機(jī)根據(jù)該信息，針對(duì)電控系統(tǒng)作出對(duì)應(yīng)的處理，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保護(hù)裝置包括設(shè)定起重設(shè)備的危險(xiǎn)警示區(qū)域的位置檢測(cè)裝置和雷達(dá)測(cè)距裝置，數(shù)據(jù)采集模塊采集兩者的信息傳輸給中央控制系統(tǒng)。解決船塢起重設(shè)備各作業(yè)過程中可能發(fā)生的碰撞問題，具有高安全性和高可靠性的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B66C15/04GK103030069SQ20121058675
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者張金凱 申請(qǐng)人:上海紅箭自動(dòng)化設(shè)備有限公司