龙门吊吊装小车防碰撞控制方法技术

本发明专利技术涉及一种龙门吊吊装小车防碰撞控制方法，包括读取激光线扫描位置传感器产生的激光线扫描安全门帘和小车行走方向信息、工件摇摆和吊装绳长信息，动态实时进行在防撞保护区内测量和显示吊装工件与龙门吊支撑腿的距离的计算处理，并在小车运动过程中进行防止吊装工件与龙门吊支撑腿发生碰撞的处理操作。采用该种龙门吊吊装小车防碰撞控制方法，可以动态实时地在防撞保护区内测量和显示被吊工件与吊车支撑腿的距离，实现了自动或手动的闭环控制，结合吊装控制技术、防摇技术、防撞技术，有效防止小车运动过程中吊装的工件与吊车支撑腿发生碰撞，且经济实用，安全可靠，结构简单，成本很低，适用范围广，解决了吊装过程中小车运行碰撞安全问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及龙门吊装卸
，特别涉及龙门吊吊装过程中运行控制系统领域，具体 是指一种。
技术介绍
现代社会中，龙门吊起重机是工业生产中的重要设备，对于大型设备的生产、安装有着 极其重要的作用，特别是在造船厂，龙门吊往往发展到高度近百米，跨度一百多米甚至两 百多米的，另外，为了满足工作效率，龙门吊的运行速度也有一定的要求，这样对司机驾 驶和操作来讲要求也越来越高。龙门吊在小车行走过程中容易发生碰撞，主要原因是1. 龙门吊吊装的物体形状、长短、大小各异，从而司机不能准确地知道工件在运行当 中与吊车支撑腿之间的距离。2. 龙门吊吊装运动过程中，司机往往不能看见或看不清被吊物体的整体形状，也就不 能准确地判断被吊物体和吊车支撑腿的距离。3. 龙门吊吊装运动过程中，由于运动、风或其它外力，会引起物体摇摆，从而也影响 判断物体运行轨迹和位置距离。(可视问题)4. 龙门吊吊装运动过程中，由于被吊工件往往重量大且吊装绳索较长，容易导致被吊 装工件由于惯性摇摆撞击到龙门吊的支撑腿上，导致严重事故。(制动需要安全可 靠的方法)。5. 龙门吊驾驶时司机在约100米左右高度操作，驾驶精度要求高，强度大，容易疲劳， 注意力分散，(需要有效的显示和/或报警提示)6. 司机室往往固定在刚性腿这边，而对被吊物体观测往往不是在一个垂直线上，因此 物体水平移动的精确位置观测和控制比较困难，特别是在远离刚性腿或靠近柔性腿这边吊装的时候由于龙门吊吊装的物体往往都非常大，重达几十吨甚至几百吨， 一旦发生碰撞往往引起 重大责任事故，甚至于机毁人完的严重后果。为了安全，起重机在吊装过程中慢速运行，或 者走"门字形"运动轨迹，可以减小物体摇摆，但这样又大大影响了生产效率，增加了设备能耗和机械磨损。对于不同的吊装工件，如何能够知道被吊装的工件到龙门吊支撑腿的距离，并且是连续 不断地在运动过程中实时知道这一距离，是有效防止小车运动中发生碰撞的关键。 一旦获得这一距离的信息，就可以通过"自动"或"人工"的方式形成闭环控制，确保i;皮吊工件运动 中与龙门吊支撑腿的距离，另外，由于被吊物体在吊装过程中由于绳索很长会出现较大的摇 摆，还可以利用单摆模型把摇摆因素考虑进去，实时计算出被吊工件与支撑腿的动态距离， 也可以利用防摇控制技术对被吊工件进行止摆控制，使得被吊物体的运动和停止的摇摆都可 以在可控制的状态下运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够有效地防止吊装小车运动 过程中吊装的工件与吊车支撑腿发生碰撞、经济实用、安全可靠、结构简单、成本较低、适 用范围较为广泛的。为了实现上述的目的，本专利技术的如下 该，所述的龙门吊包括中央龙门吊小车行走横梁和垂直 设置于该龙门吊小车行走横梁两侧的龙门吊支撑腿，其中龙门吊中还设置有吊车小车防撞控 制装置、吊装工件位置检测模块和吊装运动控制模块，所述的吊装工件位置检测模块包括小 车位置编码器、起升位置编码器和激光线扫描位置传感器，所述的小车位置编码器、起升位 置编码器和激光线扫描位置传感器均与所述的吊车小车防撞控制装置相连接，所述的吊车小 车防撞控制装置与所述的吊装运动控制模块相连接，其主要特点是，所述的方法包括以下步 骤(1 )龙门吊系统进行初始化；(2 )龙门吊系统读取激光线扫描位置传感器所产生的激光线扫描安全门帘和小车行走方 向信息；(3 )龙门吊系统动态实时进行在防撞保护区内测量和显示吊装工件与龙门吊支撑腿的距 离的计算处理；(4 )龙门吊系统在小车运动过程中进行防止吊装工件与龙门吊支撑腿发生碰撞的处理操作。该中的在防撞保护区内测量和显示吊装工件与龙门吊支 撑腿的距离的计算处理，包括以下步骤(31) 龙门吊系统根据吊装工件进入激光线扫描安全门帘的时刻，记录小车的位置；(32) 龙门吊系统才艮据吊装工件运行的状态动态实时地计算出吊装工件的与龙门吊支撑 腿的距离。所述的吊装工件位置检测模块中还包括吊装工件摇摆角度传感器，所述的吊装工件摇摆 角度传感器与所述的吊车小车防撞控制装置相连接，该中的 在防撞保护区内测量和显示吊装工件与龙门吊支撑腿的距离的计算处理的步骤(32)前还可 以包括以下步骤(311 )龙门吊系统根据吊装工件进入激光线扫描安全门帘的时刻，记录起升的位置以及 吊装工件摇摆角度。该中的防止吊装的工件与吊车支撑腿发生碰撞的处理操 作，包括以下步骤(41) 龙门吊系统对吊装工件运动状态、相位、减速和停车状况进行实时检测和信息采 集，并计算出摇摆的距离和时间、止摆的距离和时间，从而确保被吊装工件平稳停靠不发生 摇摆；(42) 龙门吊系统对吊装工件运动状态、相位、减速和停车状况进行实时检测和信息采 集，并计算出减速距离和时间、停车距离和时间，从而确保吊装工件与龙门吊支撑腿不发生碰撞。该中的小车位置编码器可以是小车位置相对编码器，也 可以是小车位置绝对编码器。该中的起升位置编码器可以是起升位置相对编码器，也 可以是起升位置绝对编码器。该中的激光线扫描位置传感器设置于龙门吊小车行走横 梁上，且与龙门吊支撑腿之间相距预设的安全距离，该激光线扫描位置传感器进行线扫描对 吊装工件形成隐性的安全门帘，并与龙门吊小车行走横梁方向相垂直，与龙门吊支撑腿内側 相平行，所述的安全距离确保被吊工件及时减速和停车用而不发生碰撞。该中的吊装工件摇摆角度传感器设置于小车上，监测在 吊装过程中的吊装工件由于运动、风或其它外力引起的摇摆，所述的吊装工件摇摆角度传感 器通过起升编码器所得到的吊装工件的绳长计算出工件由于摇摆可能引起的位置偏移。该中的龙门吊系统获得吊装工件与吊车支撑腿的距离信 息，并利用所迷的小车控制单元、起升控制单元、大车控制单元和吊装工件位置显示单元，进行自动或手动的闭环控制。该中的吊车小车防撞控制装置和/或小车控制单元和/或 起升控制单元和/或大车控制单元为PLC可编程逻辑控制器、专用控制器或工业电脑。采用了本专利技术的，由于其中利用小车位置编码器、起升 位置编码器、激光线扫描位置传感器和吊装工件摇摆角度传感器，从而对不同形状大小的吊 装工件，能够动态实时在防撞保护区内测量和显示被吊工件与吊车支撑腿的距离，从而有效 地为"自动"或"手动"提供闭环控制，并结合吊装控制技术、防摇技术、防撞技术，有效 防止了小车运动过程中吊装工件与吊车支撑腿发生碰撞的安全隐患，同时经济实用，安全可 靠，成本较低，适用范围较为广泛，有效地解决了龙门吊吊装过程中小车运行碰撞引起的安 全问题。附图说明图1为本专利技术的的硬件结构示意图。 图2为本专利技术的的工作流程示意图。 图3为本专利技术的的工作原理示意图。具体实施例方式为了能够更清楚地理解本专利技术的
技术实现思路
，特举以下实施例详细说明。请参阅图i所示，本专利技术的所基于的硬件系统，包括吊 车小车防撞控制装置5、还包括吊装工件位置检测模块和吊装运动控制模，它们分别与吊车 小车防撞控制装置5相连接。其中，所迷系统的吊装运动控制模块包括小车控制单元6、起 升控制单元7、大车控制单元8和吊装工件位置显示单元9;所迷系统的吊装工件位置检测模 块包括小车位置编码器l、起升位置编码器2、激光线扫描位置传感器3，还可以进一步包括 有吊装工件摇摆角度传感器4，所述的吊车控制装置5、小车控制单元6、起升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种龙门吊吊装小车防碰撞控制方法，所述的龙门吊包括中央龙门吊小车行走横梁和垂直设置于该龙门吊小车行走横梁两侧的龙门吊支撑腿，其中龙门吊中还设置有吊车小车防撞控制装置、吊装工件位置检测模块和吊装运动控制模块，所述的吊装工件位置检测模块包括小车位置编码器、起升位置编码器和激光线扫描位置传感器，所述的小车位置编码器、起升位置编码器和激光线扫描位置传感器均与所述的吊车小车防撞控制装置相连接，所述的吊车小车防撞控制装置与所述的吊装运动控制模块相连接，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：（１）龙门吊系统进行初始化；　（２）龙门吊系统读取激光线扫描位置传感器所产生的激光线扫描安全门帘和小车行走方向信息；　（３）龙门吊系统动态实时进行在防撞保护区内测量和显示吊装工件与龙门吊支撑腿的距离的计算处理；　（４）龙门吊系统在小车运动过程中进行防止吊装工件与龙门吊支撑腿发生碰撞的处理操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高旭，
申请(专利权)人：高旭，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]