專利名稱：起重機(jī)防碰撞設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于起重設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種起重機(jī)防碰撞設(shè)備。
背景技術(shù)：
起重機(jī)在鋼鐵企業(yè)、礦山企業(yè)、港口碼頭等廣大領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用，在基礎(chǔ)建設(shè)中也有著重要的地位，是重工業(yè)生產(chǎn)和建設(shè)不可或缺的設(shè)備。所以在國(guó)內(nèi)外，起重機(jī)在各行各業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用，數(shù)量也極其龐大，與此同時(shí)也帶來了許多安全問題，因此眾多使用起重機(jī)的企事業(yè)單位，對(duì)于起重機(jī)的安全問題從未放松過。盡管如此，起重機(jī)每年帶來的安全事故還是居高不下，其中因?yàn)槠鹬貦C(jī)未能保持安全距離而導(dǎo)致碰撞造成的安全事故占有很大的比例。主要因?yàn)槠鹬貦C(jī)設(shè)備本身體積大、重量大、工作環(huán)境復(fù)雜，司機(jī)視線不好，無法觀察到起重機(jī)的走行方向上的障礙，而且司機(jī)在操作過程中注意力高度集中在吊運(yùn)過程中，也會(huì)忽略走行運(yùn)行方向的障礙，所以造成起重機(jī)經(jīng)常會(huì)發(fā)生碰撞事故。為了解決該問題，無論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都有相關(guān)的產(chǎn)品投入市場(chǎng)，主要是采用激光或是紅外線進(jìn)行障礙檢測(cè)，然后發(fā)出報(bào)警提示或限制起重機(jī)的運(yùn)行，但有一定局限性。激光產(chǎn)品有著距離遠(yuǎn)、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)環(huán)境要求較高，對(duì)反射面要求較高，在粉塵大或者濃霧的環(huán)境下無法正常工作。紅外線產(chǎn)品在對(duì)粉塵和濃霧環(huán)境下效果要好于激光產(chǎn)品，但由于散射的特性有導(dǎo)致檢測(cè)距過近，同時(shí)也容易受到環(huán)境光線的干擾。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種有效地解決方案，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)防碰撞設(shè)備。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是該起重機(jī)防碰撞設(shè)備包括四路紅外線防撞傳感器和一臺(tái)綜合控制器；四路紅外線防撞傳感器均與綜合控制器相連；其中兩路傳感器安裝于小車兩端，另外兩路傳感器安裝于大車兩端。防撞傳感器包括復(fù)合型發(fā)射鏡頭、復(fù)合型接收鏡頭、大功率紅外線發(fā)射管、高靈敏度紅外線接收器以及控制電路板，其中復(fù)合型發(fā)射鏡頭與大功率紅外線發(fā)射管相連；復(fù)合型接收鏡頭和高靈敏度紅外線接收器相連。控制器電路板包括功率驅(qū)動(dòng)電路、接收電路、距離調(diào)整電路、繼電器輸出電路和CPU電路，其中功率驅(qū)動(dòng)電路與大功率紅外線發(fā)射管相連；接收電路與高靈敏度紅外線接收器相連；功率驅(qū)動(dòng)電路、接收電路、距離調(diào)整電路、繼電器輸出電路均與CPU電路相連。綜合控制器包括輸入接口電路、CPU電路、繼電器輸出電路、語音電路、揚(yáng)聲器。其中輸入接口電路與四路紅外線防撞傳感器的繼電器輸出電路相連；語音電路與揚(yáng)聲器相連；輸入接口電路、繼電器輸出電路、語音電路均與CPU電路相連。起重機(jī)容易發(fā)生碰撞事故的機(jī)構(gòu)主要是小車機(jī)構(gòu)和大車機(jī)構(gòu)，這兩個(gè)機(jī)構(gòu)都是走行機(jī)構(gòu)，司機(jī)沒有良好的實(shí)現(xiàn)，所以容易發(fā)生碰撞事故。本實(shí)用新型在小車的結(jié)構(gòu)體上安裝兩個(gè)防撞傳感器，用于檢測(cè)小車的前進(jìn)方向和后退方向上的障礙物，在大車的結(jié)構(gòu)體上同樣安裝兩個(gè)防撞傳感器，用于檢測(cè)大車運(yùn)行左側(cè)和右側(cè)的障礙物，四路傳感器每路都有兩組繼電器輸出信號(hào)，分別代表報(bào)警和極限停車，四路傳感器共8組信號(hào)全部連接到綜合控制器，綜合控制器根據(jù)這8路信號(hào)狀態(tài)控制輸出繼電器動(dòng)作，和語音電路工作，從而向起重機(jī)發(fā)出碰撞警告和碰撞停車信號(hào)，并通過揚(yáng)聲器對(duì)司機(jī)進(jìn)行語音提醒，實(shí)現(xiàn)全方位的防碰撞保障。目前市場(chǎng)上的防碰撞報(bào)警器都只有繼電器動(dòng)作節(jié)點(diǎn)，無法對(duì)司機(jī)進(jìn)行語音提醒，同時(shí)由于沒有綜合控制器，所以也無法對(duì)起重機(jī)全方位進(jìn)行防撞檢測(cè)。傳統(tǒng)的紅外線傳感器對(duì)容易受到環(huán)境光線的干擾，而且檢測(cè)距離較近，無法做到可靠的保護(hù)，本實(shí)用新型的紅外線傳感器，采用了大功率紅外線發(fā)射管，可以有效提高紅外線的檢測(cè)距離，而且由于還對(duì)于該發(fā)射管的參數(shù)專門定制了鏡頭，將紅外線光束進(jìn)行處理更加提高了發(fā)射距離。不僅如此，本實(shí)用新型還采用了與發(fā)射管配套的高靈敏度紅外線接收頭，其紅外線參數(shù)與發(fā)射管嚴(yán)格吻合，所以接收靈敏度大大提高，從而也進(jìn)一步延長(zhǎng)了檢測(cè)距離，同時(shí)又為改接收頭專門定制了接收鏡頭，增大了接收頭的接收面積，并加強(qiáng)了接收頭的接收光線的強(qiáng)度，更進(jìn)一步的提高了接收頭的靈敏度，這樣整個(gè)傳感器的檢測(cè)距離被大幅度的提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了市場(chǎng)上現(xiàn)有的傳感器的檢測(cè)距離，可以到達(dá)30m的檢測(cè)范圍，滿足了起重機(jī)防撞檢測(cè)的要求。另外為了克服紅外線容易受到環(huán)境光線干擾的問題，本實(shí)用新型將發(fā)射管發(fā)射的光線進(jìn)行調(diào)制并且進(jìn)行數(shù)字編碼，采用IOOKHz將發(fā)射光線進(jìn)行調(diào)制，同時(shí)進(jìn)行32位數(shù)字編碼，在接收時(shí)只接收IOOkHz的調(diào)制光線，同時(shí)進(jìn)行解碼在成功解調(diào)出32位數(shù)字編碼的情況下才認(rèn)為是本實(shí)用新型的傳感器發(fā)射出的光線，這樣就完全避免了環(huán)境光線的干擾，大幅度太高了可靠性，而且由于紅外線的穿透能力非常強(qiáng)，所以對(duì)于高粉塵環(huán)境和濃霧天氣情況下都能很好的工作。本實(shí)用新型的有益效果是完美的實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)的全方位防撞保護(hù)，有效克服了目前市場(chǎng)上防撞保護(hù)器的弊端，大幅度太高了起重機(jī)的安全性。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實(shí)用新型接收部分的結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實(shí)用新型傳感器控制電路板的信號(hào)接口電路圖。圖5是本實(shí)用新型傳感器控制電路板的CPU電路圖。圖6是本實(shí)用新型傳感器控制電路板的繼電器輸出部分電路圖。圖7是本實(shí)用新型傳感器控制電路板的距離調(diào)整部分電路圖。圖8是本實(shí)用新型傳感器控制電路板的功率驅(qū)動(dòng)部分電路圖。圖9是本實(shí)用新型的綜合控制器的兩路傳感器輸入接口的電路圖。圖10是本實(shí)用新型的綜合控制器的CPU電路圖。圖11是本實(shí)用新型的綜合控制器的語音部分電路圖。圖12是本實(shí)用新型的綜合控制器的繼電器輸出電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。實(shí)施例1.系統(tǒng)構(gòu)成[0023]本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，由4路紅外線傳感器連接到綜合控制器構(gòu)成本實(shí)用新型。如圖1所示，本實(shí)用新型主要分為兩部分紅外線傳感器和綜合控制器。紅外線傳感器具體結(jié)構(gòu)如圖1中的紅外線傳感器I所示，其他三路紅外線傳感器與此相同。紅外線傳感器由紅外線發(fā)射部分、紅外線接收部分以及控制電路板構(gòu)成。紅外線發(fā)射部分由復(fù)合型發(fā)射鏡頭和大功率紅外線發(fā)射管構(gòu)成，紅外線接收部分由復(fù)合型接收鏡頭和高靈敏度紅外線接收器構(gòu)成，控制電路板由功率驅(qū)動(dòng)電路、接收電路、CPU電路、調(diào)整電路、繼電器輸出電路構(gòu)成。紅外線發(fā)射鏡頭采用復(fù)合型鏡頭見圖2，并增加鍍膜處理，保證在紅外線波段內(nèi)就有最高的通透性，并有效抑制其他波段的光線，并根據(jù)發(fā)射管參數(shù)，將光線聚焦到發(fā)射管的端部，保證發(fā)射管的光線能夠以平行光的形式射出鏡頭，保證光線能夠盡量集中，強(qiáng)度盡可能大。紅外線接收鏡頭同樣采用復(fù)合型鏡頭見圖3，雖然結(jié)構(gòu)與發(fā)射鏡頭相同，同樣采用鍍膜技術(shù)，但鏡片的焦距并不相同，接收鏡頭將盡可能接收大范圍的反射光線，盡可能保證接收光線都聚焦到接收器上，大幅度提高接收靈敏度。紅外線傳感器的控制電路板將負(fù)責(zé)啟動(dòng)紅外線發(fā)射管和接收紅外線接收器上的信號(hào)，將接收的信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)算，如果檢測(cè)到障礙，則驅(qū)動(dòng)繼電器電路進(jìn)行信號(hào)輸出。傳感器的檢測(cè)距離通過調(diào)整電路實(shí)現(xiàn)。紅外線傳感器可以檢測(cè)兩個(gè)距離，一個(gè)較遠(yuǎn)的距離用于警告，一個(gè)較近的距離用于停車。傳感器的信號(hào)統(tǒng)一接入到綜合控制器的輸入接口，綜合控制器根據(jù)接口電路的信息判斷是否發(fā)生防撞動(dòng)作，并根據(jù)該信息控制語音電路做成相應(yīng)的語音提示，同時(shí)驅(qū)動(dòng)繼電器回路進(jìn)行信號(hào)輸出。2.紅外線傳感器圖4至圖8是本實(shí)用新型紅外線傳感器的核心電路圖。圖5是紅外線傳感器的CPU電路圖，是整個(gè)紅外線傳感器中核心部分。為了最大程度抑制環(huán)境光線的干擾，本實(shí)用新型將紅外線調(diào)制成IOOkHz的信號(hào)，并進(jìn)行32位數(shù)據(jù)編碼，本功能全部由CPU來實(shí)現(xiàn)。該實(shí)施例采用常用的89C2051CPU來實(shí)現(xiàn)。首先CPU通過內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)IOOkHz的高頻信號(hào)，該信號(hào)通過P3. 2端口輸出，控制驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射管進(jìn)行工作，圖8中的三極管Qf Q4即是驅(qū)動(dòng)三極管，負(fù)責(zé)啟動(dòng)紅外線發(fā)射管，通過不同組合可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度的轉(zhuǎn)換。為了進(jìn)一步提高抗干擾能力，CPU在對(duì)發(fā)射管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的同時(shí)，還進(jìn)行一組32位數(shù)據(jù)編碼，保證每個(gè)傳感器都是唯一的編碼，這樣即使別的傳感器光線傳入到該傳感器也不會(huì)導(dǎo)致該傳感器的誤動(dòng)作。紅外線通過接收器接收，接收器為專用高靈敏度接收器，已經(jīng)被設(shè)置成只能接收IOOkHz信號(hào)的紅外線，可以有效抑制環(huán)境光線，在接收器接收到符合標(biāo)準(zhǔn)的紅外線之后會(huì)輸出低電平，該電平將觸發(fā)CPU的中斷，CPU在中斷內(nèi)會(huì)繼續(xù)接收信號(hào)，直到能夠完成解調(diào)出一個(gè)32位數(shù)據(jù)為止，如果該數(shù)據(jù)與內(nèi)置的32位編碼吻合，則表示接收成功，同時(shí)也表示遇到障礙物，為保證可靠，CPU還會(huì)再繼續(xù)接收一段時(shí)間，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)持續(xù)穩(wěn)定，則判斷為防撞動(dòng)作，并進(jìn)行繼電器驅(qū)動(dòng)輸出。為了能夠進(jìn)行兩段距離檢測(cè)，CPU會(huì)已O. 5秒為周期分別以設(shè)定值進(jìn)行發(fā)射管驅(qū)動(dòng)和以O(shè). 5倍的設(shè)定值對(duì)發(fā)射管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。以設(shè)定值進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)功率較大，檢測(cè)距離較遠(yuǎn)，作為警告檢測(cè)，而已O. 5倍設(shè)定值驅(qū)動(dòng)時(shí)發(fā)生強(qiáng)度就較弱，檢測(cè)距離較近，作為停車檢測(cè)。而設(shè)定電路通過一個(gè)編碼開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，見圖7，該編碼器開關(guān)具有4位，可以實(shí)現(xiàn)16種組合編碼，即可以實(shí)現(xiàn)16段距離設(shè)置，由于起重機(jī)防撞安全距離變化不大，所以該調(diào)整電路可以完全滿足使用要求。發(fā)射管的啟動(dòng)功率通過圖8的驅(qū)動(dòng)電路來調(diào)節(jié)，圖8中有四個(gè)三極管，同樣可以實(shí)現(xiàn)16種組合，即實(shí)現(xiàn)16種功率輸出。圖6是紅外線傳感器的繼電器輸出電路，Kl動(dòng)作即表示警告，K2動(dòng)作即表示停車。Dl和D2為發(fā)光二極管做出定做指示，Q5和Q6是繼電器的驅(qū)動(dòng)三極管。3.綜合控制器圖9至圖12是本實(shí)用新型的綜合控制器的核心電路圖。圖9是兩路輸入接口電路圖，本實(shí)用新型共有四路輸入接口，其他兩路與圖9完全相同。輸入信號(hào)因?yàn)橐呀?jīng)是繼電器的開關(guān)信號(hào)，所以該接口就比較簡(jiǎn)單，不過由于傳感器與綜合控制器通常相距較遠(yuǎn)，通?！げ捎秒娎|連接，所以該電路中采用了光耦隔離電路，保證控制器和傳感器的安全隔離，提高
可靠性。圖10是綜合控制器的CPU電路，采用通用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，由于傳感器已經(jīng)處理好信號(hào)，所以該CPU的負(fù)擔(dān)很輕，只需要進(jìn)行誤動(dòng)作判斷，和信號(hào)綜合處理，并進(jìn)行繼電器驅(qū)動(dòng)和語音驅(qū)動(dòng)即可。該實(shí)施例定義Kl是傳感器I的警告節(jié)點(diǎn)，K2是傳感器I的停車節(jié)點(diǎn)，所以CPU在檢測(cè)到輸入信號(hào)中該兩點(diǎn)動(dòng)作時(shí)進(jìn)行一段防止誤動(dòng)作延時(shí)之后就驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的繼電器動(dòng)作，繼電器輸出電路見圖12，圖12中的三極管為繼電器驅(qū)動(dòng)三極管，Κ1 (4為故障輸出繼電器，該圖同樣也指示了兩路傳感器的信號(hào)繼電器，另外兩路與此相同。CPU在驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作的同時(shí)也將驅(qū)動(dòng)語音電路工作，對(duì)司機(jī)進(jìn)行語音提示，圖11為語音提示電路圖，BLA4208為語音芯片，通過Sl S8可以進(jìn)行8段語音控制，LM386為語音放大芯片，用于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。由于傳感器較多，有可能出現(xiàn)多個(gè)傳感器同時(shí)動(dòng)作的情況，所以CPU在驅(qū)動(dòng)語音電路時(shí)采用了隊(duì)列方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如果在傳感器動(dòng)作時(shí)先前的語音還為播放完畢則進(jìn)入隊(duì)列等待，在一個(gè)語音播放完畢之后再從隊(duì)列中取出下一個(gè)需要播放的語音進(jìn)行播放，保證每個(gè)傳感器的動(dòng)作都能有語音提示。
權(quán)利要求1.一種起重機(jī)防碰撞設(shè)備，其特征在于該起重機(jī)防碰撞設(shè)備包括四路紅外線防撞傳感器和一臺(tái)綜合控制器；四路紅外線防撞傳感器均與綜合控制器相連；其中兩路傳感器安裝于小車兩端，另外兩路傳感器安裝于大車兩端；防撞傳感器包括復(fù)合型發(fā)射鏡頭、復(fù)合型接收鏡頭、大功率紅外線發(fā)射管、高靈敏度紅外線接收器以及控制電路板，其中復(fù)合型發(fā)射鏡頭與大功率紅外線發(fā)射管相連；復(fù)合型接收鏡頭和高靈敏度紅外線接收器相連；控制器電路板包括功率驅(qū)動(dòng)電路、接收電路、距離調(diào)整電路、繼電器輸出電路和CPU電路，其中功率驅(qū)動(dòng)電路與大功率紅外線發(fā)射管相連；接收電路與高靈敏度紅外線接收器相連；功率驅(qū)動(dòng)電路、接收電路、距離調(diào)整電路、繼電器輸出電路均與CPU電路相連；綜合控制器包括輸入接口電路、CPU電路、繼電器輸出電路、語音電路、揚(yáng)聲器；其中輸入接口電路與四路紅外線防撞傳感器的繼電器輸出電路相連；語音電路與揚(yáng)聲器相連；輸入接口電路、繼電器輸出電路、語音電路均與CPU電路相連。
專利摘要一種起重機(jī)防碰撞設(shè)備，包括四路紅外線防撞傳感器和一臺(tái)綜合控制器；四路紅外線防撞傳感器均與綜合控制器相連；兩路傳感器安裝于小車兩端，兩路傳感器安裝于大車兩端。防撞傳感器包括復(fù)合型發(fā)射鏡頭、復(fù)合型接收鏡頭、大功率紅外線發(fā)射管、高靈敏度紅外線接收器以及控制電路板，復(fù)合型發(fā)射鏡頭與大功率紅外線發(fā)射管相連；復(fù)合型接收鏡頭和高靈敏度紅外線接收器相連?？刂破麟娐钒灏üβ黍?qū)動(dòng)電路、接收電路、距離調(diào)整電路、繼電器輸出電路和CPU電路。綜合控制器包括輸入接口電路、CPU電路、繼電器輸出電路、語音電路、揚(yáng)聲器。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)的全方位防撞保護(hù)，克服了目前市場(chǎng)上防撞保護(hù)器的弊端，大幅度太高了起重機(jī)的安全性。
文檔編號(hào)B66C15/04GK202848906SQ20122059205
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者周德峰 申請(qǐng)人:大連寶信起重技術(shù)有限公司