塔式起重机控制方法及系统技术方案

本公开提供一种塔式起重机控制方法及系统，属于自动控制技术领域，用于解决塔式起重机人工操作无法精确控制吊装位置，吊装效率低且存在安全隐患的问题。本公开的方法包括：S1：通过可视化方式确定待吊物体；S2：自动识别待吊物体位置，并控制塔式起重机的吊钩移动到待吊物体位置；S3：接收用户将待吊物体挂在吊钩上后输入的目标位置在预先定义的坐标系中的第一坐标；S4：控制吊钩移动到第一坐标对应位置。本公开能够提供可视化界面确定待吊物体后，对待吊物体实现自动捕捉定位，以及自动控制吊钩移动到待吊物体位置，能够精确控制吊装位置，提高吊装效率，且降低了对操作人员的专业性要求。业性要求。业性要求。

【技术实现步骤摘要】
塔式起重机控制方法及系统


[0001]本公开涉及自动控制
，尤其涉及一种塔式起重机控制方法及系统。

技术介绍

[0002]现有的塔式起重机(塔吊)由于作业高度高，驾驶室位于高空，驾驶室内操作人员对于下方吊钩与待吊物体或障碍物之间的距离无法做出明确的判断，因此常常不能准确控制吊钩位置，吊装效率低，甚至会发生吊钩碰撞待吊物体而损坏待吊物体的问题，造成经济损失；另一方面，现有的塔式起重机还存在操作人员在高空操作不安全的问题。
[0003]为解决高空操作不安全的问题，申请号为CN201410376646.X的专利公开文件中，通过设置在塔吊长臂顶端下侧的第一摄像头、以及设置在高空控制台左右两侧的第二摄像头和第三摄像头分别输出塔吊前臂及两侧图像信号并将图像信号传送到地面显示器，地面显示器实时显示高空视角图像，通过地面上的仿真操作平台控制高空控制台，从而实现在地面上操作控制塔式起重机各电动机工作。该专利只解决了操作人员的安全性问题，没有对如何精确控制吊钩位置实现吊装进行研究。

技术实现思路

[0004]本公开所要解决的一个技术问题是：现有技术中操作塔式起重机时无法精确控制吊装位置，吊装效率低且存在安全隐患的问题。
[0005]为解决上述技术问题，第一方面，本公开实施例提供一种塔式起重机控制方法，包括以下步骤：
[0006]S1：通过可视化方式确定待吊物体；
[0007]S2：自动识别待吊物体位置，并控制塔式起重机的吊钩移动到待吊物体位置；
[0008]S3：接收用户将待吊物体挂在吊钩上后输入的目标位置在预先定义的坐标系中的第一坐标；其中，坐标系以塔式起重机的塔身和悬臂相交处为原点，以沿悬臂远离原点的水平方向为X轴，以沿塔身远离原点的竖直方向为Y轴，以垂直于XY平面并通过原点的方向为Z轴；
[0009]S4：控制吊钩移动到第一坐标对应位置。
[0010]在一些实施例中，S1包括：
[0011]S11：通过预先设置于塔式起重机的悬臂下方的摄像头，拍摄第一地面图像；
[0012]S12：识别第一地面图像中的每个物体，确定第一地面图像中每个物体对应的图像区域；
[0013]S13：将第一地面图像通过第一人机界面提供给用户，并通过第一人机界面接收用户对第一地面图像的点击操作；
[0014]S14：将点击操作在第一地面图像中的点击位置所属图像区域对应的物体确定为待吊物体。
[0015]在一些实施例中，S2包括：
[0016]S21：根据第一地面图像，确定待吊物体在当前坐标系中的第二坐标；
[0017]S22：获取吊钩在当前坐标系中的第三坐标；
[0018]S23：计算将吊钩从第三坐标移动到第二坐标时，塔式起重机所需的回转角度、变幅幅度和吊钩升降高度；
[0019]S24：根据计算结果驱动塔式起重机的回转系统、变幅小车的牵引电机、吊钩的起重电机动作，以使吊钩从第三坐标移动到第二坐标。
[0020]在一些实施例中，在S2之后，S3之前，方法还包括：
[0021]S5：当吊钩从第三坐标移动到第二坐标时，停止驱动回转系统、牵引电机和起重电机，通过摄像头实时拍摄第二地面图像并将其通过第二人机界面提供给用户；
[0022]S6：通过第三人机界面发出是否到达待吊物体位置的问询，并接收问询对应的答复信息，判断答复信息是否为是，若是，则执行S7，否则执行S8；
[0023]S7：提供目标位置的坐标输入界面，随后执行S3；
[0024]S8：提供待吊物体的坐标调整界面，并通过坐标调整界面接收用户输入的第四坐标，随后将第四坐标作为第二坐标，返回执行S22。
[0025]在一些实施例中，方法还包括：
[0026]通过设置于坐标系的原点处的第一距离传感器实时检测变幅小车与塔身之间的水平距离，作为吊钩的X轴坐标的步骤；以及
[0027]通过设置于回转系统处的角度传感器实时检测塔式起重机的悬臂相对于其初始位置的回转角度，根据塔式起重机的悬臂相对于其初始位置的回转角度和吊钩的X轴坐标，确定吊钩的Z轴坐标的步骤；以及
[0028]通过起重电机与吊钩之间伸出的牵引绳的长度，确定吊钩的Y轴坐标的步骤；以及
[0029]通过第四人机界面显示吊钩在坐标系中的实时坐标的步骤。
[0030]在一些实施例中，方法还包括：
[0031]通过设置于吊钩的下侧面上的第二距离传感器实时检测吊钩与其下侧的物体之间的竖直距离的步骤；以及
[0032]通过第四人机界面实时显示吊钩与待吊物体之间的竖直距离的步骤；以及
[0033]当吊钩与其下侧的物体之间的竖直距离小于预设距离阈值时，停止起重电机动作并发出预警提示的步骤。
[0034]第二方面，本公开实施例提供一种塔式起重机控制系统，包括：
[0035]人机交互模块，用于提供目标位置的坐标输入界面，接收用户输入的目标位置在预先定义的坐标系中的第一坐标；其中，坐标系以塔式起重机的塔身和悬臂相交处为原点，以沿悬臂远离原点的水平方向为X轴，以沿塔身远离原点的竖直方向为Y轴，以垂直于XY平面并通过原点的方向为Z轴；
[0036]CPU，其与人机交互模块连接，并与塔式起重机的回转系统、变幅小车的牵引电机、吊钩的起重电机连接；CPU用于通过人机交互模块以可视化方式确定待吊物体，自动识别待吊物体的位置，并控制塔式起重机的吊钩移动到待吊物体位置；CPU还用于通过驱动回转系统、牵引电机、起重电机动作，以控制吊钩移动到第一坐标对应位置。
[0037]在一些实施例中，系统还包括：
[0038]摄像头，其设置于塔式起重机的悬臂下方，并与CPU连接，摄像头用于拍摄第一地
面图像；
[0039]GPU，其输入端与摄像头的输出端连接，其输出端与CPU连接；GPU用于对第一地面图像进行图像数据处理后发送给CPU；
[0040]其中，CPU还用于识别GPU提供的第一地面图像中的每个物体，确定第一地面图像中每个物体对应的图像区域，并将第一地面图像发送给人机交互模块；
[0041]人机交互模块还用于将第一地面图像通过第一人机界面提供给用户，并通过第一人机界面接收用户对第一地面图像的点击操作，形成操作信息发送给CPU；
[0042]CPU还用于根据操作信息，将点击操作在第一地面图像中的点击位置所属图像区域对应的物体确定为待吊物体。
[0043]在一些实施例中，系统还包括：
[0044]精简指令存储模块，用于存放回转系统、牵引电机、起重电机的控制指令集；
[0045]CPU，具体根据第一地面图像，确定待吊物体在当前坐标系中的第二坐标，并获取吊钩在当前坐标系中的第三坐标，随后计算将吊钩从第三坐标移动到第二坐标时，塔式起重机所需的回转角度、变幅幅度和吊钩升降高度，并根据计算结果调用精简指令存储模块中的相应指令，驱动回转系统、牵引电机、起重电机动作，以使吊钩从第三坐标移动到第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塔式起重机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过可视化方式确定待吊物体；S2：自动识别所述待吊物体位置，并控制塔式起重机的吊钩(10)移动到所述待吊物体位置；S3：接收用户将所述待吊物体挂在所述吊钩(10)上后输入的目标位置在预先定义的坐标系中的第一坐标；其中，所述坐标系以所述塔式起重机的塔身(2)和悬臂相交处为原点，以沿所述悬臂远离所述原点的水平方向为X轴，以沿所述塔身(2)远离所述原点的竖直方向为Y轴，以垂直于所述XY平面并通过所述原点的方向为Z轴；S4：控制所述吊钩(10)移动到所述第一坐标对应位置。2.根据权利要求1所述的塔式起重机控制方法，其特征在于，所述S1包括：S11：通过预先设置于所述塔式起重机的悬臂下方的摄像头(7)，拍摄第一地面图像；S12：识别所述第一地面图像中的每个物体，确定所述第一地面图像中每个物体对应的图像区域；S13：将所述第一地面图像通过第一人机界面提供给用户，并通过所述第一人机界面接收用户对所述第一地面图像的点击操作；S14：将所述点击操作在所述第一地面图像中的点击位置所属图像区域对应的物体确定为待吊物体。3.根据权利要求2所述的塔式起重机控制方法，其特征在于，所述S2包括：S21：根据所述第一地面图像，确定待吊物体在当前所述坐标系中的第二坐标；S22：获取所述吊钩(10)在当前所述坐标系中的第三坐标；S23：计算将所述吊钩(10)从所述第三坐标移动到所述第二坐标时，所述塔式起重机所需的回转角度、变幅幅度和吊钩升降高度；S24：根据计算结果驱动所述塔式起重机的回转系统(3)、变幅小车的牵引电机(8)、吊钩(10)的起重电机(9)动作，以使所述吊钩(10)从所述第三坐标移动到所述第二坐标。4.根据权利要求3所述的塔式起重机控制方法，其特征在于，在所述S2之后，所述S3之前，所述方法还包括：S5：当所述吊钩(10)从所述第三坐标移动到所述第二坐标时，停止驱动所述回转系统(3)、牵引电机(8)和起重电机(9)，通过所述摄像头(7)实时拍摄第二地面图像并将其通过第二人机界面提供给用户；S6：通过第三人机界面发出是否到达待吊物体位置的问询，并接收所述问询对应的答复信息，判断所述答复信息是否为是，若是，则执行S7，否则执行S8；S7：提供目标位置的坐标输入界面，随后执行所述S3；S8：提供待吊物体的坐标调整界面，并通过所述坐标调整界面接收用户输入的第四坐标，随后将所述第四坐标作为第二坐标，返回执行所述S22。5.根据权利要求4所述的塔式起重机控制方法，其特征在于，所述方法还包括：通过设置于所述坐标系的原点处的第一距离传感器(5)实时检测所述变幅小车与所述塔身(2)之间的水平距离，作为所述吊钩(10)的X轴坐标的步骤；以及通过设置于所述回转系统(3)处的角度传感器(4)实时检测所述塔式起重机的悬臂相对于其初始位置的回转角度，根据所述塔式起重机的悬臂相对于其初始位置的回转角度和
所述吊钩(10)的X轴坐标，确定所述吊钩(10)的Z轴坐标的步骤；以及通过所述起重电机(9)与所述吊钩(10)之间伸出的牵引绳的长度，确定所述吊钩(10)的Y轴坐标的步骤；以及通过第四人机界面显示所述吊钩(10)在所述坐标系中的实时坐标的步骤。6.根据权利要求5所述的塔式起重机控制方法，其特征在于，所述方法还包括：通过设置于所述吊钩(10)的下侧面上的第二距离传感器(11)实时检测所述吊钩(10)与其下侧的物体之间的竖直距离的步骤；以及通过所述第四人机界面实时显示所述吊钩(10)与所述待吊物体之间的竖直距离的步骤；以及当所述吊钩(10)与其下侧的物体之间的竖直距离小于预设距离阈值时，停止所述起重电机(9)动作并发出预警提示的步骤。7.一种塔式起重机控制系统，其特征在于，包括：人机交互模块(16)，用于提供目标位置的坐标输入界面，接收用户输入的目标位置在预先定义的坐标系中的第一坐标；其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄星桦，甄畅，胡恒广，闫冬成，刘元奇，高会冻，彭孟菲，何悦，
申请(专利权)人：北京盛达众安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：