一种型材吊运智能天车系统技术方案

本发明专利技术提供一种型材吊运智能天车系统，涉及全自动起重吊运技术，属于智能装备领域，由起重机本体、电气系统、调度系统在型材生产加工吊运应用中的专用设计，系统完整，适用性强。天车智能控制系统采用无线数控系统、高精度定位系统，对吊具三维位置进行实时检测，监控智能天车工作状态，在线跟踪记录生产物流状态，实现对各个工作站点用天车的自行调度、物流状态管理和天车工作信息实时汇总。智能天车系统运行人员在调度控制室就可以远程实现天车在全部工作站点的操作，可以减少操作人员数量，改善操作人员工作环境，提高操作人员人身安全，特别适合在工厂自动化中进行应用。 1

An intelligent crane system

The invention provides an intelligent crane system, which involves the automatic lifting and lifting technology. It belongs to the field of intelligent equipment. It is designed by the crane body, electrical system and dispatching system in the application of profile production and processing. The system is complete and has strong applicability. The intelligent control system of the sky car adopts the wireless CNC system and the high precision positioning system. It can detect the 3D position of the sling in real time, monitor the working state of the intelligent crane, track and record the state of the production logistics online, and realize the self scheduling, the state management of the logistics and the real-time summary of the work information of the sky car for each work site. The operator in the intelligent vehicle system can realize the operation of the sky car in all work stations in the dispatching control room. It can reduce the number of operators, improve the operating environment of the operator and improve the safety of the operator. It is especially suitable for the application of factory automation. One

【技术实现步骤摘要】
一种型材吊运智能天车系统
本专利技术涉及全自动起重吊运技术，属于智能装备领域，具体涉及一种型材吊运智能天车系统。
技术介绍
在型材生产、制造、仓储、加工等工业生产车间内，天车负责型材各个工作站点的吊运。现有天车采用人工操作方式，一种为人工操作遥控器控制天车，即人工根据具体生产情况操作相应功能按键，实现天车的前进、后退、吊起、放下等操作，实现型材的吊运；另一种方式为驾驶员在天车驾驶室，现场工作人员根据天车运行需求，通过口头或对讲机通知驾驶员控制天车前进、后退、吊起、放下等操作，实现型材的吊运。当前型材车间开展智能化升级，加工生产设备陆续实现自动化，型材吊运环节自动化升级已经落后于加工生产设备，人工操作天车有很多不好的影响，一是由于生产车间环境一般比较恶劣，天车驾驶员高空作业，存在人身安全风险，二是由于驾驶员或操作员依靠工作经验控制天车，控制精度和稳定性难以保证，三是人工操作天车吊运型材需要人工查询计划单，过程繁琐，效率低，四是人工操作天车吊运型材过程中，车间管理人员不能实时查询物料到位情况，也不能确定物料准确到达需求工作站点的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种型材吊运智能天车系统，以解决现有技术中操作人员工作环境差、人身安全无法保证、控制精度和稳定性难以保证、无法自动获取计划、无法实时查询型材到位情况和无法预测型材到工作站点时间等问题。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种型材吊运智能天车系统，包括天车硬件系统和天车智能控制系统；所述天车硬件系统包括桥式起重机、吊具；所述桥式起重机包括导轨、大车、小车、桥架、编码尺、视频监控摄像机、有限位传感器和激光扫描防碰撞传感器、防摇摆驱动控制器；所述吊具用于进行型材的吊运，其上设置有视频监控摄像机、激光测距传感器和物料传感器、起升电机；通过激光测距传感器和起升电机配合，对吊具起升的高度位置进行精确定位；通过物料传感器对吊具装载型材的情况进行监控；所述天车智能控制系统包括运动控制系统和调度控制系统；所述运动控制系统用于接收调度控制系统发送的硬件控制指令，对天车硬件系统进行运动控制和安全控制；所述运动控制系统包括运动和定位模块、无线通讯模块、安全保障模块；其中：所述运动和定位模块用于基于硬件控制指令控制桥式起重机的三维运动及吊具的开合运动；所述无线通信模块实现无线通讯，用于接收调度控制系统通过无线的方式发送的硬件控制指令；所述安全保障模块用于基于起重机和吊具的工作环境信息，必要时采取紧急措施，保证桥式起重机和吊具的安全；所述调度决策系统用于接收用户输入的控制指令，将所述用户输入的控制指令转化为硬件控制指令序列，并将所述硬件控制指令序列中的硬件控制指令发送给运动控制系统；所述调度控制系统包括任务管理模块和调度决策模块；其中：所述任务管理模块用于接收来自一个或多个用户输入的控制指令，对所述控制指令进行分析，如果所述控制指令为运动控制指令，则将所述运动控制指令发送给调度决策模块；调度决策模块接收运动控制指令，对接收到的运动控制指令进行路径规划处理以产生硬件控制指令序列，为所述硬件控制指令序列创建任务，然后对所述任务中的硬件控制指令序列进行指令调度，将所调度的硬件控制指令发送给运动控制系统。进一步的，桥式起重机上还设置有位置传感器，实时反馈桥式起重机的位置信息给调度决策模块，以实现桥式起重机位置的闭环控制；所述视频监控摄像机设置在吊具上，用于对吊具的工作环境进行实时监测，出现设定异常情况及时触发相关报警信息；所述工作环境为工作运行空间信息。进一步的，所述大车和小车在导轨上运行，根据编码尺进行精确定位；所述桥架用于对导轨进行支撑；大车和小车用于进行型材的运输；所述视频监控摄像机设置在小车上，对桥式起重机的工作环境进行实时监测，出现设定异常情况及时触发相关报警信息；所述有限位传感器和激光扫描防碰撞传感器设置在桥式起重机的轨道方向上；所述防摇摆驱动控制器控制大车和小车运行电机运转，基于防摇摆控制策略使吊具在工作过程中迅速消除单摆晃动，精确定位到位。进一步的，运动控制系统和调度控制系统设置在分离的物理设备上，所述运动控制系统设置于天车硬件系统一侧，而调度控制系统设置在另一侧。进一步的，所述安全保障模块用于通过视频监控摄像机实时监控吊具的工作环境，识别异常情况并进行报警；还用于接收有限位传感器和激光扫描防碰撞传感器检测的桥式起重机工作环境，识别异常情况并进行报警，从而保证在桥式起重机在极限位置和多车协作时安全避让；接收在吊具起升方向设置的有限位传感器检测的吊具工作环境信息，基于所述环境信息保证吊具起升过程中上不冲顶，下不撞地。进一步的，对接收到的运动控制指令进行路径规划处理以产生硬件控制指令序列，具体为：从运动控制指令中获取运动的起点SP和终点DP，获取预存的运动地图，基于所述起点SP、终点DP和运动地图进行路径规划以获取运动路径PTH；基于运动路径PTH将运动控制指令转化为运动控制指令序列，基于运动控制指令和硬件控制指令序列之间的预设对应关系，将运动控制指令序列转化为第一硬件控制指令序列，对所述第一硬件控制指令序列进行无用指令消除和重复运动消除以生成硬件控制指令序列。进一步的，基于所述起点SP、终点DP和运动地图进行路径规划以获取运动路径PTH，具体为：基于运动地图标记的天车硬件系统的连通情况和天车硬件系统中小车和大车的当前位置，获取从起点到终点的最优路径，将所述最优路径作为运动路径；所述运动路径为一个或者多个起点和终点组成的二元组的集合{(起点，终点)}。进一步的，基于运动路径PTH将运动控制指令转化为运动控制指令序列，具体为：将运动路径中包含的一个或者多个起点和终点组成的二元组中包含的起点和终点替换到每个运动控制指令中以构成一条或者多条运动控制指令，所述一条或者多条运动控制指令构成运动控制指令序列。进一步的，基于运动控制指令和硬件控制指令序列之间的预设对应关系，将运动控制指令序列转化为第一硬件控制指令序列，具体为：将运动控制指令序列中的每个运动控制指令基于运动控制指令和硬件控制指令序列之间的预设对应关系转换为硬件控制指令序列，将转换后得到的一个或者多个硬件控制指令序列按顺序拼接起来组成第一硬件控制指令序列。进一步的，所述无用指令为不会使天车硬件系统发生实际的运动和操作、并产生实际效果的指令；所述重复运动为使天车硬件系统发生运动和操作后又将所述发生的运动和操作复原的运动，从而不会使天车硬件系统发生实际的运动和操作并产生实际效果。工作原理及显著效果：智能的实现对各个工作站点用天车的自行调度、进行物流状态管理和天车工作信息实时汇总。智能天车系统运行人员在调度控制室就可以远程实现天车在全部工作站点的操作，可以减少操作人员数量，改善操作人员工作环境，提高操作人员人身安全，特别适合在工厂自动化中进行应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的实施例工作图；具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种型材吊运智能天车系统，其特征在于：包括天车硬件系统和天车智能控制系统；

【技术特征摘要】
1.一种型材吊运智能天车系统，其特征在于：包括天车硬件系统和天车智能控制系统；所述天车硬件系统包括桥式起重机、吊具；所述桥式起重机包括导轨、大车、小车、桥架、编码尺、视频监控摄像机、有限位传感器和激光扫描防碰撞传感器、防摇摆驱动控制器；所述吊具用于进行型材的吊运，其上设置有视频监控摄像机、激光测距传感器和物料传感器、起升电机；通过激光测距传感器和起升电机配合，对吊具起升的高度位置进行精确定位；通过物料传感器对吊具装载型材的情况进行监控；所述天车智能控制系统包括运动控制系统和调度控制系统；所述运动控制系统用于接收调度控制系统发送的硬件控制指令，对天车硬件系统进行运动控制和安全控制；所述运动控制系统包括运动和定位模块、无线通讯模块、安全保障模块；其中：所述运动和定位模块用于基于硬件控制指令控制桥式起重机的三维运动及吊具的开合运动；所述无线通信模块实现无线通讯，用于接收调度控制系统通过无线的方式发送的硬件控制指令；所述安全保障模块用于基于起重机和吊具的工作环境信息，必要时采取紧急措施，保证桥式起重机和吊具的安全；所述调度决策系统用于接收用户输入的控制指令，将所述用户输入的控制指令转化为硬件控制指令序列，并将所述硬件控制指令序列中的硬件控制指令发送给运动控制系统；所述调度控制系统包括任务管理模块和调度决策模块；其中：所述任务管理模块用于接收来自一个或多个用户输入的控制指令，对所述控制指令进行分析，如果所述控制指令为运动控制指令，则将所述运动控制指令发送给调度决策模块；调度决策模块接收运动控制指令，对接收到的运动控制指令进行路径规划处理以产生硬件控制指令序列，为所述硬件控制指令序列创建任务，然后对所述任务中的硬件控制指令序列进行指令调度，将所调度的硬件控制指令发送给运动控制系统。2.如权利要求1所述的一种型材吊运智能天车系统，其特征在于：桥式起重机上还设置有位置传感器，实时反馈桥式起重机的位置信息给调度决策模块，以实现桥式起重机位置的闭环控制；所述视频监控摄像机设置在吊具上，用于对吊具的工作环境进行实时监测，出现设定异常情况及时触发相关报警信息；所述工作环境为工作运行空间信息。3.如权利要求1所述的一种型材吊运智能天车系统，其特征在于：所述大车和小车在导轨上运行，根据编码尺进行精确定位；所述桥架用于对导轨进行支撑；大车和小车用于进行型材的运输；所述视频监控摄像机设置在小车上，对桥式起重机的工作环境进行实时监测，出现设定异常情况及时触发相关报警信息；所述有限位传感器和激光扫描防碰撞传感器设置在桥式起重机的轨道方向上；所述防摇摆驱动控制器控制大车和小车运行电机运转，基于防摇摆控制策略使吊具在工作过程中迅速消除单摆晃动，精确定位到位。4.如权利要求1所述的一种型材吊运智能天车系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：于振中，谭胜龙，刘鹏飞，赵福臣，甘建安，夏科睿，丁亮，
申请(专利权)人：哈工大机器人合肥国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34