一种利用RTK-SLAM技术的智能塔式起重机制造技术

本发明专利技术提供一种利用RTK‑SLAM技术的智能塔式起重机，包括平衡臂、设置在平衡臂上的配重块和塔帽，还包括：塔式起重机架，起重臂，第一激光扫描结构，吊钩结构，第二激光扫描结构以及控制模块；第一激光扫描结构用于扫描起重臂下方的吊钩结构的作业环境；第二激光扫描结构用于扫描吊钩结构与各建筑物之间的距离；控制模块用于利用RTK‑SLAM技术进行同步定位并将第一激光扫描结构扫描的图像构建吊钩结构作业环境的三维图像，且根据第二激光扫描结构扫描的吊钩结构与各建筑物之间的距离，控制起重臂和吊钩结构的移动。本发明专利技术利用激光扫描构建地形图，并根据激光扫描测距，以控制起重臂和吊钩结构的移动，实现了智能化操作，提高了准确性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种利用RTK-SLAM技术的智能塔式起重机
本专利技术涉及建筑机械设备领域，尤其涉及一种利用RTK-SLAM技术的智能塔式起重机。
技术介绍
塔式起重机在建筑工地上是最常见的一种起重设备，利用架体和起重臂吊运施工用的钢筋、水泥和木楞等物体，是工地上一种必不可少的设备。现有的塔式起重机均采用控制人员处于塔式起重机上端操作的模式，塔式起重机的移动轨迹全部依靠塔式起重机上端的控制人员和地面的信号人员配合完成，操作员由于距离远，多数情况下无法清晰的看见吊钩的实际移动位置，同时，操作员位于塔顶，在塔式起重机坍塌时存在一定的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用RTK-SLAM技术的智能塔式起重机，以至少解决现有技术中的以上技术问题中的至少一项。为达到上述目的，本专利技术一种利用RTK-SLAM技术的智能塔式起重机，包括平衡臂、设置在平衡臂上的配重块和塔帽，还包括：塔式起重机架，所述塔帽设置在所述塔式起重机架上，并与所述塔式起重机架旋转连接；起重臂，与所述塔式起重机架上端旋转连接，且所述起重臂和所述平衡臂端部均通过绳索与所述塔帽连接；吊钩结构，滑动设置在所述起重臂上，所述吊钩结构用于调运物体；第一激光扫描结构，所述第一激光扫描结构设置在所述起重臂的自由端上，所述第一激光扫描结构用于扫描所述起重臂下方所述吊钩结构的作业环境；第二激光扫描结构，所述第二激光扫描结构设置在所述吊钩结构上，所述第二激光扫描结构用于扫描在同一平面内所述吊钩结构与各建筑物之间的距离；以及控制模块，分别与所述起重臂、所述第一激光扫描结构、所述吊钩结构以及所述第二激光扫描结构连接，所述控制模块用于利用RTK-SLAM技术进行同步定位并将所述第一激光扫描结构扫描的图像构建所述吊钩结构作业环境的三维图像，且根据所述第二激光扫描结构扫描的所述吊钩结构与各建筑物之间的距离，控制所述起重臂和所述吊钩结构的移动。在一实施方式中，所述控制模块包括：建图单元，与所述第一激光扫描结构连接，用于利用RTK-SLAM技术进行同步定位，并接收所述第一激光扫描结构扫描的图像形成三维图像；其中，所述建图单元在设定时间内进行刷新形成新的三维图像；所述设定时间为其中，t为所述建图单元形成三维图像在设定时间内进行刷新的周期，T为RTK技术所采用的GNSS测量设备的采样间隔，Si为SLAM技术所采用的激光雷达设备的扫描特征点到扫描中心的距离，ω为所述起重臂移动的角速度，r为第一激光扫描结构安装的位置距所述起重臂的距离长度。在一实施方式中，所述第一激光扫描结构为3D激光扫描结构，以使所述第一激光扫描结构扫描的图像用于形成三维图像，所述第二激光扫描结构为2D激光扫描结构，以使所述第二激光扫描结构用于获取同一平面内所述吊钩结构与建筑物之间的距离。在一实施方式中，所述智能塔式起重机还包括支架，所述支架一端固定连接在所述起重臂自由端上，所述第一激光扫描结构固定连接在所述支架另一端，以使所述第一激光扫描结构的扫描范围为圆锥形，且所述第一激光扫描结构的扫描范围的母线与水平面的夹角为θ，其中，1为支架的高度，L为起重臂的长度。在一实施方式中，所述控制模块还包括：起重臂控制单元，与所述起重臂和所述建图单元连接，用于根据所述建图单元形成的三维图像控制所述起重臂的移动；吊钩结构控制单元，与所述第二激光扫描结构连接，用于在所述起重臂移动过程中控制所述吊钩结构与建筑物之间的保持安全距离；距离预警单元，与所述第二激光扫描结构、起重臂控制单元以及吊钩结构控制单元连接，用于接收所述第二激光扫描结构扫描获取与建筑物的距离，并在接收的与建筑物的距离小于安全距离时，控制所述起重臂控制单元和所述吊钩结构控制单元停止启动。在一实施方式中，所述智能塔式起重机还包括基台，所述基台包括四个混凝土浇筑桩、第一混凝土浇筑基台和第二混凝土浇筑基台，所述第一混凝土浇筑基台叠设在所述第二混凝土浇筑基台中心，四个所述混凝土浇筑桩分别埋设在所述第一混凝土浇筑基台四角，且四个所述混凝土浇筑桩下端贯穿所述第一混凝土浇筑基台和所述第二混凝土浇筑基台埋设在地基里；所述塔式起重机架包括底座和平衡板，所述底座为矩形，所述底座的四角分别与四个所述混凝土浇筑桩螺纹连接，以使所述底座与所述第一混凝土浇筑基台固定连接；其中，所述底座与所述第一混凝土浇筑基台接触；所述平衡检测板套设在所述底座上并进行焊接，所述平衡板覆盖在所述第二混凝土浇筑基台上，所述平衡板与所述第二混凝土浇筑基台之间围绕所述第一混凝土浇筑基台均匀设置有四个液压装置。在一实施方式中，所述塔式起重机架还包括水平核准装置，基座和脚螺旋；所述基座与所述底座连接，所述脚螺旋一端固定在所述基座上，所述脚螺旋另一端与所述水平核准装置连接，所述脚螺旋用于调整所述水平核准装置处于水平；所述水平核准装置用于核准所述底座四角的高度差；所述水平核准装置包括密封透明容器，充满所述密封透明容器的密封液以及设置在所述密封透明容器内的浮动球，激光发射器，激光接收器，所述浮动球的密度小于所述密封液的密度，所述密封透明容器的内壁呈圆弧形，以使所述水平核准装置处于水平时，所述浮动球漂浮在所述密封透明容器内部中心；所述激光发射器设置在所述密封透明容器上方，所述激光接收器设置在所述密封透明容器下方，且激光发射器和激光接收器皆与所述密封透明容器的内部中心共线，所述激光接收器用于接收所述激光发射器发射的激光，并在接收到激光后报警；其中，所述浮动球的半径为2mm；当所述底座四角高度差小于等于2mm时，所述浮动球漂浮在所述密封透明容器中，以遮挡所述激光接收器接收所述激光发射器发射的激光；当所述底座四角高度差大于2mm时，所述浮动球在所述密封透明容器中向高点移动，所述激光接收器接收所述激光发射器发射的激光，并进行报警。在一实施方式中，所述塔式起重机架还包括压力检测器，所述压力检测器设置在所述液压装置上，用于检测四个所述液压装置所受压力，并在任意一个所述液压装置所受压力大于设定值时进行预警。在一实施方式中，所述压力将测器的压力设定值P满足：其中，mmax为所述塔式起重机最大吊装重量，M为所述塔式起重机的重量，L为所述塔式起重机的起重臂长，b为所述塔式起重机的底座边的长度，g为重力加速度。在一实施方式中，还包括演示装置，所述演示装置用于接收所述建图单元形成的所有三维图像，并将接收的三维图像以24帧/秒进行播放，且将接收的三维图像按照接收时间顺序存储。本专利技术利用激光扫描构建地形图，并根据激光扫描测距，以控制起重臂和吊钩结构的移动，实现了智能化操作，提高了准确性和安全性。上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本专利技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。附图说明在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本专利技术公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本专利技术范围的限制。图1为本专利技术实施例中智能塔式起重机整体结构图。图2为本专利技术实施例中智能塔式起重机基台的截面图。图3为本专利技术实施例中水平核准装置的截面图。附图标记：110平衡臂；120塔帽；130塔式起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用RTK‑SLAM技术的智能塔式起重机，包括平衡臂、设置在平衡臂上的配重块和塔帽，其特征在于，还包括：塔式起重机架，所述塔帽设置在所述塔式起重机架上，并与所述塔式起重机架旋转连接；起重臂，与所述塔式起重机架上端旋转连接，且所述起重臂和所述平衡臂端部均通过绳索与所述塔帽连接；吊钩结构，滑动设置在所述起重臂上，所述吊钩结构用于调运物体；第一激光扫描结构，所述第一激光扫描结构设置在所述起重臂的自由端上，所述第一激光扫描结构用于扫描所述起重臂下方所述吊钩结构的作业环境；第二激光扫描结构，所述第二激光扫描结构设置在所述吊钩结构上，所述第二激光扫描结构用于扫描在同一平面内所述吊钩结构与各建筑物之间的距离；以及控制模块，分别与所述起重臂、所述第一激光扫描结构、所述吊钩结构以及所述第二激光扫描结构连接，所述控制模块用于利用RTK‑SLAM技术进行同步定位并将所述第一激光扫描结构扫描的图像构建所述吊钩结构作业环境的三维图像，且根据所述第二激光扫描结构扫描的所述吊钩结构与各建筑物之间的距离，控制所述起重臂和所述吊钩结构的移动。

【技术特征摘要】
1.一种利用RTK-SLAM技术的智能塔式起重机，包括平衡臂、设置在平衡臂上的配重块和塔帽，其特征在于，还包括：塔式起重机架，所述塔帽设置在所述塔式起重机架上，并与所述塔式起重机架旋转连接；起重臂，与所述塔式起重机架上端旋转连接，且所述起重臂和所述平衡臂端部均通过绳索与所述塔帽连接；吊钩结构，滑动设置在所述起重臂上，所述吊钩结构用于调运物体；第一激光扫描结构，所述第一激光扫描结构设置在所述起重臂的自由端上，所述第一激光扫描结构用于扫描所述起重臂下方所述吊钩结构的作业环境；第二激光扫描结构，所述第二激光扫描结构设置在所述吊钩结构上，所述第二激光扫描结构用于扫描在同一平面内所述吊钩结构与各建筑物之间的距离；以及控制模块，分别与所述起重臂、所述第一激光扫描结构、所述吊钩结构以及所述第二激光扫描结构连接，所述控制模块用于利用RTK-SLAM技术进行同步定位并将所述第一激光扫描结构扫描的图像构建所述吊钩结构作业环境的三维图像，且根据所述第二激光扫描结构扫描的所述吊钩结构与各建筑物之间的距离，控制所述起重臂和所述吊钩结构的移动。2.如权利要求1所述的智能塔式起重机，其特征在于，所述控制模块包括：建图单元，与所述第一激光扫描结构连接，用于利用RTK-SLAM技术进行同步定位，并接收所述第一激光扫描结构扫描的图像形成三维图像；其中，所述建图单元在设定时间内进行刷新形成新的三维图像；所述设定时间为其中，t为所述建图单元形成三维图像在设定时间内进行刷新的周期，T为RTK技术所采用的GNSS测量设备的采样间隔，Si为SLAM技术所采用的激光雷达设备的扫描特征点到扫描中心的距离，ω为所述起重臂移动的角速度，r为第一激光扫描结构安装的位置距所述起重臂的距离长度。3.如权利要求2所述的智能塔式起重机，其特征在于，所述第一激光扫描结构为3D激光扫描结构，以使所述第一激光扫描结构扫描的图像用于形成三维图像，所述第二激光扫描结构为2D激光扫描结构，以使所述第二激光扫描结构用于获取同一平面内所述吊钩结构与建筑物之间的距离。4.如权利要求3所述的智能塔式起重机，其特征在于，所述智能塔式起重机还包括支架，所述支架一端固定连接在所述起重臂自由端上，所述第一激光扫描结构固定连接在所述支架另一端，以使所述第一激光扫描结构的扫描范围为圆锥形，且所述第一激光扫描结构的扫描范围的母线与水平面的夹角为θ，其中，1为支架的高度，L为起重臂的长度。5.如权利要求2所述的智能塔式起重机，其特征在于，所述控制模块还包括：起重臂控制单元，与所述起重臂和所述建图单元连接，用于根据所述建图单元形成的三维图像控制所述起重臂的移动；吊钩结构控制单元，与所述第二激光扫描结构连接，用于在所述起重臂移动过程中控制所述吊钩结构与建筑物之间的保持安全距离；距离预警单元，与所述第二激光扫描结构、起重臂控制单元以及吊钩结构控制单元连接，用于接收所述第二激光扫描结构扫描获取与建筑物的距离，并在接收的与建筑物的距离小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周命端，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11