基于激光定位的悬吊引导系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于激光定位的悬吊引导系统，其包括激光雷达模块，还包括：起重臂副车，其安装于起重臂且根据副车控制指令沿起重臂移动；副车跟随控制模块，其电连接于起重臂副车、激光雷达模块及塔吊驾驶室的控制系统，且用于根据预设的吊钩跟随逻辑向起重臂副车发送副车控制指令；引导控制面板，其电连接于副车跟随控制模块，且安装于塔吊驾驶室，用作人机交互；其中，所述激光雷达模块的激光雷达主体安装于起重臂副车，且可视范围至少覆盖起重臂小车下方的吊钩。本申请具有减小塔吊过程的中间障碍对悬吊安全的干扰的效果。的中间障碍对悬吊安全的干扰的效果。的中间障碍对悬吊安全的干扰的效果。

【技术实现步骤摘要】
基于激光定位的悬吊引导系统


[0001]本申请涉及塔吊
，尤其是涉及一种基于激光定位的悬吊引导系统。

技术介绍

[0002]在建筑施工等过程中，为了快速搬运材料，尤其是向高差较大的位置搬运材料，通常会用到塔吊。
[0003]随着科技进步，塔吊除了有塔吊信号工发号施令，指挥塔吊司机工作，避免碰撞等事故外，目前还通过安装诸如摄像头、激光定位系统的方式，帮助塔吊司机了解吊运货品的情况。
[0004]以激光定位为例，当前两种用法相对常见：1）、激光雷达安装于控制室上方，在塔吊小车面向其一侧安装反光板，以此测算塔吊吊钩相对起重臂的位置；2）、激光雷达在控制室外，且倾斜朝下安装，激光雷达视角覆盖起重臂斜下方及两侧部分区域，以此测算吊钩上的货物相对周侧其他物体的距离，避免发生碰撞。
[0005]针对上述中的相关技术，专利技术人认为其存在以下缺陷：除了在开放区悬吊工作外，塔吊工作过程中还会遇上诸如隔山吊（可以理解为吊钩、控制室隔着一堵墙吊运）的场景，此时上述激光定位受中间障碍物影响，导致碰撞规避功能受到影响，因此本申请提出一种新的技术方案。

技术实现思路

[0006]为了改善塔吊过程的中间障碍对悬吊安全的干扰，本申请提供一种基于激光定位的悬吊引导系统。
[0007]本申请提供一种基于激光定位的悬吊引导系统，采用如下的技术方案：一种基于激光定位的悬吊引导系统，包括：激光雷达模块，其特征在于，还包括：起重臂副车 ，其安装于起重臂且根据副车控制指令沿起重臂移动；副车跟随控制模块，其电连接于起重臂副车、激光雷达模块及塔吊驾驶室的控制系统，且用于根据预设的吊钩跟随逻辑向起重臂副车发送副车控制指令；引导控制面板，其电连接于副车跟随控制模块，且安装于塔吊驾驶室，用作人机交互；其中，所述激光雷达模块的激光雷达主体安装于起重臂副车，且可视范围至少覆盖起重臂小车下方的吊钩。
[0008]可选的，所述副车跟随控制模块的吊钩跟随逻辑，其包括：S11、获取塔吊驾驶室的控制系统对塔吊小车和吊钩的吊运控制量以及激光雷达模块的探测数据；S12、基于吊钩初始数据和吊运控制量，计算吊钩的位置，得到实时的吊钩理论位置；其中，吊钩初始数据为塔吊小车在预设初始位置且吊钩未下放时的位置数据；
S13、调用吊钩理论位置对应的探测数据，并与预存的吊钩特征数据比较；当比较结果为一致，则返回S1；当比较结果为不一致，则触发副车跟随子逻辑，并发送副车移动指令至起重臂副车。
[0009]可选的，所述副车跟随控制模块的副车跟随子逻辑，其包括：S21、获取起重臂副车的X轴向量；其中，起重臂长度方向定义为X轴方向，X轴向量为起重臂副车相对起重臂的移动量；S22、根据X轴向量更新吊钩初始参数，得到动态初始参数；S23、基于动态初始参数和吊运控制量，计算副车跟随态吊钩理论位置；S24、调用副车跟随态吊钩理论位置对应的探测数据，并与预存的吊钩特征数据比较；当比较结果为一致，则中止副车跟随；当比较结果不一致，则维持副车跟随，并返回S21。
[0010]可选的，所述副车跟随控制模块，其还被配置为：定义塔吊起重臂的旋转向量为r；当r≠0，则在吊钩跟随逻辑和副车跟随子逻辑过程时，引入摆动校正分析，校正吊钩理论位置和调用副车跟随态吊钩理论位置。
[0011]可选的，所述副车跟随控制模块的校正分析，其包括：定义最大摆动角度为a；根据吊钩的吊运控制量，得到吊钩下放长度；基于直角三角函数代入吊钩下放长度、最大摆动角度，计算得到极限摆动角时吊钩的Z轴向数值和X轴向偏移的数值；基于最大摆动角度、Z轴向数值，X轴向数据，得到吊钩极限边界；吊钩理论位置和调用副车跟随态吊钩理论位置重新定义为范围变化量；假定，原理论位置坐标为，则重新定义的范围变化量满足：X轴取值为：，则重新定义的范围变化量满足：X轴取值为：；Z轴取值为：。
[0012]可选的，所述起重臂副车，其包括：轮板，其位于起重臂的一侧；轮组，其为两个，位于起重臂下边杆的上下方，且轮面抵触起重臂下边杆的上下面；下底板，其位于其中逼的下方，端头固定轮板且沿起重臂宽度延伸；勾板，其位于起重臂侧面，一端固定于下底板远离轮板的一端，另一端呈直角勾结构且勾于起重臂下边杆的上部面；驱动机构，其电连接于副车跟随控制模块且用于驱动轮组转动；其中，所述激光雷达模块的激光雷达主体安装于下底板。
[0013]可选的，所述勾板面向起重臂的壁面安装有滚珠，所述滚珠抵触于起重臂。
[0014]可选的，所述起重臂副车还包括：直线测距单元，所述直线测距单元安装于下底
板，检测方向平行起重臂长度方向且电连接于副车跟随控制模块。
[0015]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：车跟随控制模块获取激光雷达模块的探测数据以及驾驶室的控制系统对小车和吊钩的控制量，基于预设的吊钩跟随逻辑分析，再发送副车控制指令对起重臂副车控制使其移动，保证激光雷达主体始终能够对悬吊位，或者说吊钩起到有效探测，从而有效减小中间障碍物可能对塔吊安全造成的影响。
附图说明
[0016]图1是本申请应用于塔吊后的整体结构示意图；图2是本申请的副车控制架构示意图；图3是图1的起重臂副车部分放大示意图；图4为本申请的起重臂副车未安装时的结构示意图。
[0017]附图标记说明：1、起重臂副车；11、轮板；12、轮组；13、下底板；14、勾板；15、驱动机构；2、副车跟随控制模块；3、引导控制面板；4、激光雷达模块。
具体实施方式
[0018]以下结合附图1
‑
4对本申请作进一步详细说明。
[0019]本申请实施例公开一种基于激光定位的悬吊引导系统。
[0020]需要注意的是，本申请为有激光雷达的塔吊上的改型，而非传统仅设置档把、摇杆做的塔吊改型，是至少在驾驶室配置运行监控系统的塔吊的改进。
[0021]参照图1和图2，基于激光定位的悬吊引导系统包括：起重臂副车1，其安装于塔吊起重臂上，以塔吊小车相同的轨道移动；副车跟随控制模块2，其集成安装于塔吊驾驶室的一工作台内，与起重臂副车1（电控单元）和驾驶室的控制系统（能监控小车、吊钩控制量的）电连接，用作对起重臂副车1控制；引导控制面板3，其可选择触控显示屏，安装于上述工作台，电连接于副车跟随控制模块2，用作与驾驶室的司机做人机交互；激光雷达模块4，其包括激光雷达主体（激光探测部）及对应的附属部件（导线、机座等），选型诸如车载三维激光雷达即可；其电连接于副车跟随控制模块2。
[0022]需要注意的是，本申请为了改变过往塔吊雷达在隔山吊一类上的缺陷，上述激光雷达模块4的主体（下述简称雷达主体）安装于起重臂副车1上，视角倾斜朝下，覆盖起重臂下方及两侧部分区域，保障至少能够对塔吊小车下放的吊钩附近探测。
[0023]使用时，副车跟随控制模块2获取激光雷达模块4的探测数据以及驾驶室的控制系统对小车和吊钩的控制量，基于预设的吊钩跟随逻辑分析，再发送副车控制指令对起重臂副车1控制，使其移动，保证雷达主体始终能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光定位的悬吊引导系统，包括激光雷达模块，其特征在于，还包括：起重臂副车 ，其安装于起重臂且根据副车控制指令沿起重臂移动；副车跟随控制模块，其电连接于起重臂副车、激光雷达模块及塔吊驾驶室的控制系统，且用于根据预设的吊钩跟随逻辑向起重臂副车发送副车控制指令；引导控制面板，其电连接于副车跟随控制模块，且安装于塔吊驾驶室，用作人机交互；其中，所述激光雷达模块的激光雷达主体安装于起重臂副车，且可视范围至少覆盖起重臂小车下方的吊钩。2.根据权利要求1所述的基于激光定位的悬吊引导系统，其特征在于：所述副车跟随控制模块的吊钩跟随逻辑，其包括：S11、获取塔吊驾驶室的控制系统对塔吊小车和吊钩的吊运控制量以及激光雷达模块的探测数据；S12、基于吊钩初始数据和吊运控制量，计算吊钩的位置，得到实时的吊钩理论位置；其中，吊钩初始数据为塔吊小车在预设初始位置且吊钩未下放时的位置数据；S13、调用吊钩理论位置对应的探测数据，并与预存的吊钩特征数据比较；当比较结果为一致，则返回S1；当比较结果为不一致，则触发副车跟随子逻辑，并发送副车移动指令至起重臂副车。3.根据权利要求2所述的基于激光定位的悬吊引导系统，其特征在于：所述副车跟随控制模块的副车跟随子逻辑，其包括：S21、获取起重臂副车的X轴向量；其中，起重臂长度方向定义为X轴方向，X轴向量为起重臂副车相对起重臂的移动量；S22、根据X轴向量更新吊钩初始参数，得到动态初始参数；S23、基于动态初始参数和吊运控制量，计算副车跟随态吊钩理论位置；S24、调用副车跟随态吊钩理论位置对应的探测数据，并与预存的吊钩特征数据比较；当比较结果为一致，则中止副车跟随；当比较结果不一致，则维持副车跟随，并返回S21。4.据权利要求3所述的基于激光定位的悬吊引导系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坚，郭瑞莲，胡晓华，谭秋臻，
申请(专利权)人：江苏华邦建设有限公司，
类型：发明
国别省市：