一种装配式建筑预制构件的塔吊定位装置及方法与流程

本发明涉及装配式建筑技术领域，尤其涉及一种装配式建筑预制构件的塔吊定位装置及方法。

背景技术：

装配式建筑作为新兴的建筑方式，就像造汽车一样地造房子，具体是指现在预制生产厂家生产好预制构件，然后运输到施工现场进行装配。包括装配式混凝土结构，钢结构，现代木结构，以及其他符合装配式建筑技术要求的结构体系。由于装配式建筑在现场装配预制构件需要更高的吊装定位精度，因此对塔吊的操控提出了更加精准的技术要求，目前主要采用人工目测，人眼定位受制于眼睛健康状态和精神状态，环境影响比较大，作业时间长，容易发生定位偏差，甚至发生碰撞事故。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种装配式建筑预制构件的塔吊定位装置及方法，通过定位技术实现预制构件的精准定位和精准吊装，提高了生产效率。

为实现上述目的，本发明提供的一种装配式建筑预制构件的塔吊定位装置，包括：定位基站、定位标签、基准站、流动站、移动终端、塔吊起重机、变幅小车和吊钩，所述定位基站与所述基准站固定设置在预设坐标点上，所述定位标签和流动站设置在塔吊起重机上，所述移动终端设置在塔吊起重机的驾驶室内，所述变幅小车设置于塔吊起重机的吊臂上，所述吊钩设置于吊臂的下方。

可选地，还包括测长传感器，所述定位标签设置在预制构件上，所述流动站设置于所述变幅小车上，并随变幅小车同步运动，所述测长传感器用于测量吊钩与变幅小车之间的高程差值。

可选地，所述测长传感器为：拉绳位移式传感器、激光测距传感器、UWB 测距传感器或超声测距传感器。

可选地，所述定位标签设置在所述吊钩上，所述流动站设置于所述吊钩平衡杆上，所述定位标签对应设置有至少三个定位基站。

可选地，所述定位标签为超宽带UWB定位标签，所述定位基站为UWB 定位基站。

可选地，还包括：数据处理系统和应用服务系统，所述移动终端通过无线通讯网络与所述数据处理系统、应用服务系统相互连接。

可选地，所述基准站和流动站内皆设置有：卫星定位装置、天线、倾角传感器、电子罗盘、电源、数据处理模块、存储模块、数据交换模块、通讯模块和控制器。

作为本发明的另一方面，提供的一种装配式建筑预制构件的塔吊定位方法，包括：

通过定位标签和定位基站获取预制构件的实时位置；

当所述预制构件到达预设的装配位置时，通过塔吊起重机吊装所述预制构件；

获取吊钩的空间坐标，根据所述空间坐标对所述预制构件进行精确定位。

可选地，所述获取吊钩的空间坐标，根据所述空间坐标对所述预制构件进行精确定位包括：

当所述流动站设置于变幅小车上，并随变幅小车同步运动，通过测长传感器测量吊钩与变幅小车之间的高程差值；根据所述高程差值获取吊钩的空间坐标，根据所述空间坐标对所述预制构件进行精确定位；或

当所述流动站设置于所述吊钩上，通过至少三个预设的定位基站，利用 UWB测距方法，测量定位标签的位置，进而计算得到吊钩的空间坐标，根据所述空间坐标对所述预制构件进行精确定位。

可选地，所述测长传感器为：拉绳位移式传感器、激光测距传感器、UWB 测距传感器或超声测距传感器。

本发明提出的一种装配式建筑预制构件的塔吊定位装置及方法，该装置包括：定位基站、定位标签、基准站、流动站、移动终端、塔吊起重机、变幅小车和吊钩，所述定位基站与所述基准站固定设置在预设坐标点上，所述定位标签和流动站设置在塔吊起重机上，所述移动终端设置在塔吊起重机的驾驶室内，所述变幅小车设置于塔吊起重机的吊臂上，所述吊钩设置于吊臂的下方，通过定位技术实现预制构件的精准定位和精准吊装，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种装配式建筑预制构件的塔吊定位装置结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种塔吊定位装置具体结构图；

图3为本发明实施例一提供的另一种塔吊定位装置具体结构图。

其中，图2-3的附图标记为，1-塔吊起重机，2-流动站，3-变幅小车，4- 吊钩，5-驾驶室，6-测长传感器，7-吊钩平衡杆，8-从天线，9-定位标签。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与" 部件"可以混合地使用。

实施例一

如图1所示，在本实施例中，一种装配式建筑预制构件的塔吊定位装置，包括：定位基站、定位标签、基准站、流动站、移动终端、塔吊起重机、变幅小车和吊钩，所述定位基站与所述基准站固定设置在预设坐标点上，所述定位标签和流动站设置在塔吊起重机上，所述移动终端设置在塔吊起重机的驾驶室内，所述变幅小车设置于塔吊起重机的吊臂上，所述吊钩设置于吊臂的下方。

在本实施例中，通过定位技术实现预制构件的精准定位和精准吊装，提高了生产效率；适用于高密度楼宇环境，能够全天候精确定位，克服了夜间施工难题，可以实现空间防碰撞功能。

在本实施例中，流动站的安装位置比较自由，既可以安装在塔吊起重机吊臂的变幅小车上，也可以按照在吊臂下方的吊钩与平衡杆上。

如图2所示，在本实施例中，塔吊定位装置还包括测长传感器，所述定位标签设置在预制构件上，所述流动站设置于所述变幅小车上，并随变幅小车同步运动，所述测长传感器用于测量吊钩与变幅小车之间的高程差值。

在本实施例中，所述测长传感器为：拉绳位移式传感器、激光测距传感器、UWB测距传感器或超声测距传感器。

在本实施例中，所述基准站的数量可以为多个，皆设置在施工场地上预设的坐标点。

在本实施例中，根据装配式建筑图纸建立三维整体BIM模型，可以提取出各预制构件的基本属性信息，包括预制构件的尺寸和安装位置；根据装配式建筑楼层高度及最顶部起重构件竖向尺寸及安全距离，确定塔吊高度，并将此信息存储到三维塔吊模型中，以起到空间碰撞事故预警作用。

在本实施例中，吊装构件时，流动站将变幅小车位置数据与吊钩高程差数据实时上传至数据处理系统，数据处理系统经过处理计算后得出吊钩位置与建筑物位置的关系,应用服务系统接收数据处理系统的经处理后的数据，塔吊操作人员按照移动终端中显示的吊装位置(吊钩位置)，调整变幅小车的水平位置及吊钩的高度位置，将装配式构件对准设计图(BIM模型)中的预安装位置；系统记录最终的吊装定位坐标，记录于互联网端数据处理系统，并按BIM 系统要求导入成为施工结果和过程记录。

在本实施例中，由于吊钩与预制构件之间的距离固定，测量到吊钩的空间位置，即可得到预制构件的距离，本案最终目的还是对预制构件的精确定位。

如图3所示，在本实施例中，所述定位标签设置在所述吊钩上，所述流动站设置于所述吊钩平衡杆上，所述定位标签对应设置有至少三个定位基站，皆设置在施工场地上预设的坐标点。

在本实施例中，吊钩平衡杆上安装有从天线，以辅助定位；在施工场地内，三个以上已知坐标的定位基站，用于广播定位信号，利用UWB测距方法，测定所述吊钩平衡杆上设置的所述的定位标签位置。

在本实施例中，根据装配式建筑图纸建立三维整体BIM模型，可以提取出各预制构件的基本属性信息，包括预制构件的尺寸和安装位置；根据装配式建筑楼层高度及最顶部起重构件竖向尺寸及安全距离，确定塔吊高度，并将此信息存储到三维塔吊模型中，以起到空间碰撞事故预警作用。

在本实施例中，吊装构件时，在正常接收卫星定位信号环境下，流动站将吊钩平衡杆位置数据实时上传至数据处理系统；当处于高密度楼宇环境下，吊钩平衡杆上的流动站不能正常定位时，可利用现场UWB定位技术进行辅助定位并上传位置。数据处理系统经过处理计算后得出吊钩位置与建筑物位置的关系,应用服务系统接收数据处理系统的经处理后的数据，塔吊操作人员按照移动终端中显示的吊装位置(吊钩位置)，将装配式构件对准设计图中的预安装位置。

在本实施例中，所述定位标签为超宽带UWB定位标签，所述定位基站为 UWB定位基站。

在本实施例中，还包括：数据处理系统和应用服务系统，所述移动终端通过无线通讯网络与所述数据处理系统、应用服务系统相互连接。

在本实施例中，所述基准站和流动站内皆设置有：卫星定位装置、天线、倾角传感器、电子罗盘、电源、数据处理模块、存储模块、数据交换模块、通讯模块和控制器。

在本实施例中，所述预制构件上还设置有RFID标签，所述RFID标签上存储有所述预制构件的建筑信息。

在本实施例中，所述建筑信息包括：生产厂家、生产日期、产品质量检查信息和吊装信息。

在本实施例中，利用RFID阅读器输入建筑信息到RFID标签，并通过移动终端将建筑信息上传至BIM可视化中央数据库；当预制构件生产完成后，运输工人读取RFID标签中的信息，核对构建与配送单是否一致，若一致，则进行配送；BIM可视化中央数据库将合理规划预制构件的运输顺序，生成运输线路，在运输车辆上安装北斗定位系统，通过无线网络与BIM可视化中央数据库连接，可以实时获取运输车辆和预制构件的位置信息。预制构件进入施工现场时，通过RFID阅读器快速识别并读写进入施工现场的预制构件。

在本实施例中，运用BIM技术，可以实时读取预制构件全生命周期的信息，并以可视化的方式集成于建筑信息模型中，便于各利益相关者实时管理和决策。本实施例中还通过北斗定位技术和测长传感器相结合实现预制构件的精准定位和精准吊装。

实施例二

在本实施例中，一种装配式建筑预制构件的塔吊定位方法，包括：

S10、通过定位标签和定位基站获取预制构件的实时位置；

S20、当所述预制构件到达预设的装配位置时，通过塔吊起重机吊装所述预制构件；

S30、获取吊钩的空间坐标，根据所述空间坐标对所述预制构件进行精确定位。

在本实施例中，通过定位技术实现预制构件的精准定位和精准吊装，提高了生产效率；适用于高密度楼宇环境，能够全天候精确定位，克服了夜间施工难题，可以实现空间防碰撞功能。

在本实施例中，流动站的安装位置比较自由，既可以安装在塔吊起重机吊臂的变幅小车上，也可以按照在吊臂下方的吊钩与平衡杆上。

在本实施例中，所述步骤S30包括：

当所述流动站设置于变幅小车上，并随变幅小车同步运动，通过测长传感器测量吊钩与变幅小车之间的高程差值；根据所述高程差值获取吊钩的空间坐标，根据所述空间坐标对所述预制构件进行精确定位。

在本实施例中，所述测长传感器为：拉绳位移式传感器、激光测距传感器、UWB测距传感器或超声测距传感器。

在本实施例中，所述基准站的数量可以为多个，皆设置在施工场地上预设的坐标点。

在本实施例中，根据装配式建筑图纸建立三维整体BIM模型，可以提取出各预制构件的基本属性信息，包括预制构件的尺寸和安装位置；根据装配式建筑楼层高度及最顶部起重构件竖向尺寸及安全距离，确定塔吊高度，并将此信息存储到三维塔吊模型中，以起到空间碰撞事故预警作用。

在本实施例中，吊装构件时，流动站将变幅小车位置数据与吊钩高程差数据实时上传至数据处理系统，数据处理系统经过处理计算后得出吊钩位置与建筑物位置的关系,应用服务系统接收数据处理系统的经处理后的数据，塔吊操作人员按照移动终端中显示的吊装位置(吊钩位置)，调整变幅小车的水平位置及吊钩的高度位置，将装配式构件对准设计图(BIM模型)中的预安装位置；系统记录最终的吊装定位坐标，记录于互联网端数据处理系统，并按BIM 系统要求导入成为施工结果和过程记录。

在本实施例中，由于吊钩与预制构件之间的距离固定，测量到吊钩的空间位置，即可得到预制构件的距离，本案最终目的还是对预制构件的精确定位。

作为另一种实施例，当所述流动站设置于所述吊钩上，通过至少三个预设的定位基站，利用UWB测距方法，测量定位标签的位置，进而计算得到吊钩的空间坐标，根据所述空间坐标对所述预制构件进行精确定位。

在本实施例中，根据装配式建筑图纸建立三维整体BIM模型，可以提取出各预制构件的基本属性信息，包括预制构件的尺寸和安装位置；根据装配式建筑楼层高度及最顶部起重构件竖向尺寸及安全距离，确定塔吊高度，并将此信息存储到三维塔吊模型中，以起到空间碰撞事故预警作用。

吊装构件时，在正常接收卫星定位信号环境下，流动站将吊钩平衡杆位置数据实时上传至数据处理系统；当处于高密度楼宇环境下，吊钩平衡杆上的流动站不能正常定位时，可利用现场UWB定位技术进行辅助定位并上传位置。数据处理系统经过处理计算后得出吊钩位置与建筑物位置的关系,应用服务系统接收数据处理系统的经处理后的数据，塔吊操作人员按照移动终端中显示的吊装位置(吊钩位置)，将装配式构件对准设计图中的预安装位置。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。