一种自动吊钩系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种面向起重设备应用的自动吊钩系 统。
【背景技术】
[0002] 考虑到各国现有吊车的控制基本均由人工进行操纵，由监控人员发现潜在的碰撞 危险，通过紧急制动按钮来实现吊车的紧急制动。但是，这种紧急制动策略取决于监控人员 的判断时机，实时性达不到，极易发生碰撞，危险性高，人工操作吊钩导致起重作业效率低 下而且容易造成人员伤亡、财产损失等事故，需要提高起重工作效率和设备的安全操作性。 此外，对于一些复杂危险环境，尤其需要一种自动吊钩系统完成无人化作业。
[0003] 对于吊钩的自动控制，现有技术中CN200620074386. 1号和CN201210453074. 1号 专利[1-2]采用了纯机械方式或者简单的机电方式实现对吊钩的半自动控制，在一定程度 上，提高了起重系统的自动化水平。然而，现有的技术实际的自动吊钩系统只是一种简单的 开环控制系统，并不能够真正的实现一种完全的自动化吊钩系统，也不能对实际工作实施 有效监测和控制，无法保证吊钩工作的可靠性和安全性，对于实际应用并无太大意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是解决如何有效地提高起重机吊钩的安全操作性以及起重工作效 率的问题，提供一种面向工程机械领域的自动吊钩系统。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自动吊钩系统，该系统的主要功能是： 完成吊钩基本操作功能；根据实时监测的负载质量信息，做出特定的吊钩控制动作，自动完 成吊钩的无人化作业；摄像机和传感设备采集吊钩工作场景的信息，实时返回给吊车控制 人员，实现对吊钩自动化作业系统的有效安全监控，实时跟踪作业情况；实时判断负载的质 量信息以及负载与障碍物是否发生碰撞，返回吊钩的信息给行车控制器，对吊车运动性能 进行实时优化控制。
[0006] 本发明提供的自动吊钩系统共由吊钩工作执行单元（1)、吊钩信息检测单元 (16)、系统控制单元（32)、人机交互操作单元（44)和吊钩壳体单元（49)五部分组成，吊钩 工作执行单元设置在壳体单元底部；人机交互操作单元设置在壳体单元外侧，通过壳体内 侧与系统控制单元连接；吊钩信息检测单元各部分设置在吊钩壳体单元的左侧、前侧和上 方；系统控制单元通过导线与吊钩信息检测单元、人机交互操作单元和工作执行单元相连 接，设置在壳体单元左侧板和前挡板内侧；其中：
[0007] 第一部分、吊钩工作执行单元（1):用于吊钩作业阶段的工作执行，包括安全闭锁 模块⑵和吊钩作业模块（3);
[0008] 安全闭锁模块（2)，用于吊车起吊作业状态下的吊钩闭锁，以保证安全；
[0009] 吊钩作业模块（3)，用于完成吊钩的正常起吊、落吊作业；
[0010] 第二部分、吊钩信息检测单元（16):用于吊钩工作信息的检测获取，包括负载质 量检测模块（17)、吊钩状态检测模块（18)、视频图像采集模块（19)和环境特征监测模块 (20)；
[0011]负载质量检测模块（17)，用于获取吊车作业所吊取负载的质量信息；
[0012] 吊钩状态检测模块（18)，用于检测吊钩工作的状态和位置；
[0013] 视频图像采集模块（19)，用于获取吊钩的实时图像信息；
[0014]环境特征监测模块（20)，用于监测吊钩工作的内外环境信息；
[0015] 第三部分、系统控制单元（32):用于控制自动吊钩系统安全有效的工作，由吊钩 系统控制装置完成，包括电源控制模块（33)、系统主控模块（34)和无线接收模块（35);
[0016]电源控制模块（33)，用于吊钩系统工作的供电；
[0017]系统主控模块（34)，用于吊钩系统功能的核心控制，完成信息检测、判断、处理以 及任务执行功能；
[0018]无线接收模块（35)，用于实现人机交互操作单元（44)的无线控制；
[0019] 第四部分、人机交互操作单元（44):用于吊钩系统的人机交互操作，包括近距离 无线发射模块（45)、系统信息显示模块（46)和远程操控模块（47);
[0020] 近距离无线发射模块（45)，用于发送终端控制指令到无线接收模块（48)，以便远 程控制吊钩的工作状态；
[0021]系统信息显示模块（46)，用于系统信息的显示，包括吊钩信息检测单元（16)返回 的图像视频、环境参数和负载信息；
[0022] 远程操控模块（47)，用于在较远距离的情况下操控吊钩系统；
[0023] 第五部分、吊钩壳体单元（49):用于吊钩本体的外部支撑以及安全防护。
[0024]第五部分所述的吊钩壳体单元（49)，包括前挡板（50)、后挡板（51)、左侧板（52)、 右侧板（53)、开放式上顶板（54)和下底板（60)，开放式上顶板中间设有用于连接吊绳穿过 的上通孔（55)，该上顶板和下底板（60)分别与前挡板、后挡板、左侧板和右侧板固定连接 组成半封闭的吊钩壳体，在吊钩壳体的右侧板（53)及下底板（60)的中间至交接处分别设 有供吊钩旋转的开槽；吊钩壳体的外侧通过贯穿前挡板（50)和后挡板（51)的支撑转轴固 定有一个U型转动支架（62)，吊钩壳体内部的支撑转轴上安装有两个固定支架（61)，形成 吊钩壳体单元。
[0025] 第一部分中所述的安全闭锁模块（2)位于吊钩槽口端，包括电磁铁（4)和安全锁 片（5)，安全锁片（5)位于吊钩槽形开口内侧，安全锁片为一体式联动机构，通过锁片移动 臂（57)与电磁铁（4)的滑杆相连接；电磁铁通电，通过推杆（65)驱动锁片移动臂，带动锁 片转轴(63)转动，安全锁片（5)跟随转轴向吊钩槽口内侧转动，从而打开锁片，进行负载挂 取操作；安全锁片移动臂上方设有拉伸弹簧（64)，拉伸弹簧与吊钩上臂内部连接，电磁铁 工作时，拉伸弹簧处于拉伸状态，电磁铁断电时通过弹簧拉力使安全锁片复原；所述的吊钩 作业模块（3)位于吊钩壳体单元内部的中心区域，包括吊钩(6)、执行电机（7)、工作状态指 示灯（8)、模式选择开关（9)、齿轮组（10)、蜗轮（11)、支撑转轴（12)、联轴器（13)、蜗杆 (14)和限位开关（15)，执行电机和蜗杆固定在吊钩壳体内部的固定支架（61)上，执行电 机输出轴通过联轴器与蜗杆连接，电机、蜗轮与蜗杆之间连接构成一级传动；齿轮组的一级 齿轮与吊钩固定安装在支撑转轴上，支撑转轴通过键连接驱动吊钩旋转，构成二级传动；一 对限位开关分别位于吊钩壳体的侧立板开槽上端和下底板的开槽底端，限定吊钩的旋转区 域，模式选择开关位于吊钩壳体上顶板，工作状态指示灯位于吊钩壳体单元的右侧板上方 位置；所述模式选择开关包括手动、半自动和全自动三种工作模式。
[0026] 第二部分中所述的负载质量检测模块（17)位于壳体上方，包括拉压力传感器 (21) 、检测工作电路模块（22)、吊环（23)和吊绳（24)，拉压力传感器位于吊钩壳体单元的 上方区域，拉压力传感器的上端通过吊环与吊车普通吊钩或者吊绳相连接，下端通过吊环 和吊绳与吊钩连接，同时通过导线与位于吊钩壳体单元左侧板内侧的检测工作电路模块 (22) 连接；
[0027] 吊钩状态检测模块（18)位于吊钩与齿轮组连接位置的下方，包括倾角传感器 (25)、陀螺仪传感器（26)、加速度计（27)和检测工作电路模块（28)，倾角传感器、陀螺仪传 感器和加速度计设置在吊钩的位于下底板上方的位置，并通过导线与位于吊钩壳体单元前 挡板内侧的检测工作电路模块（28)连接，检测吊钩运行状态信息，包括角度、、位置、速度、 角速度、加速度和角加速度等，检测工作电路模块连接至系统主控模块（34)，实现吊钩状态 检测；
[0028]视频图像采集模块（19)位于吊钩壳体外侧，包括检测工作电路模块（28)、摄像头
[29] ，所述摄像头安装在壳体外部的U型转动支架(62)封闭端中心位置上，U型转动支架 跟随吊钩同步动作，获取吊钩的即时信息；
[0029] 环境特征监测模块（20)位于壳体左侧板内部，包括化学传感器（30)和温湿度传 感器（31)，化学传感器和温湿度传感器分别设置在左侧板上端位置，并通过通孔探出壳体。
[0030] 第三部分中所述的电源控制模块（33)位于壳体单元上顶板和左侧板的上端位 置，包括电源开关（36)、电源接口（37)、充电电池组（38)、电源指示灯（39)和电压转换模块 (40)，电源开关和电源指示灯位于上顶板外侧，电源接口位于左侧板的上端，通过导线经左 侧板开放通孔与电源指示灯、电压转换模块和充电电池组连接，电压转换模块和充电电池 组固定设置在壳体单元上顶板的内侧，充电电池组采用不间断方式备份一组电源以防止出 现电源安全问题；
[0031]无线接收模块（35)位于壳体单元前挡板内侧，包括天线（42)和无线接收器（43)， 天线经通孔探出挡板，无线接收器通过导线与系统主控模块（34)相连接。