一种宽检测范围的塔机吊臂防碰撞探测器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及塔机吊臂安全运行问题，属于建筑电子领域。
【背景技术】
[0002] 塔机是建筑工地中最常用的一种起重设备，又名塔式起重机、塔吊。它可以以节为 单位增加自身高度，用以吊起施工中需要的钢筋、混凝土等原材料。建筑工地里多台塔机交 互作业时容易发生碰撞，并且塔机吊臂与障碍物间也容易发生碰撞，这些都会造成塔机倾 翻的事故。
[0003] 现有塔机防碰撞的方法，是对自身吊臂高度、幅度和回转角度等参数进行检测，由 无线组网技术将这些参数传递给周围塔机，同时也接受其他塔机传递过来的参数。由周围 塔机和自身位置状态信息，判断安全操作区域，进行预警，规划路径、主动避让。这种方法要 求通信链路必须可靠，如果产生数据包丢失，将对塔机的安全作业带来隐患。此外，这是一 种被动检测方式，对于障碍物则不能主动探测。
[0004] 超声波传感器可用于障碍物的检测，但是单一的超声波传感器检测角度范围小， 而塔吊臂较长，所占空间范围大，只靠平面布置多个超声波传感器方式用于防护，将需要大 量传感器，不切合工程应用，也不能对吊臂形成有效保护区。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型目的是为了解决塔机吊臂移动过程中因各种因素可能导致的碰撞从 而引发的安全问题，提供了一种宽检测范围的塔机防碰撞探测器。
[0006] 本实用新型所述的防碰撞探测器，它包括弧形十字支架（5)，每条支架上安装有四 个超声波传感器（9);还包括控制线路板（8)，连接支架上的传感器（9)，并具有CAN总线接 口，可与驾驶室中主控器连接；还包括探测器外罩（6)。
[0007] 本实用新型所提供的塔机防碰撞探测器，将超声波传感器形成阵列布置于传感器 支架，使整个探测器检测范围达到了 146°，更适于吊臂防护应用；对于阵列中的传感器， 控制板中的单片机采用时分复用的轮巡方式，使每个传感器单独完成一个测距周期，避免 了传感器之间的干扰，增加了可靠性；将多个探测器布置于吊臂，形成了封闭保护区，提高 了安全性。
【附图说明】
[0008] 图1是探测器中传感器布置结构示意图；
[0009] 图2是探测器组成示意图；
[0010] 图3是探测器电路结构及连接示意图
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0011] ：下面结合图1-图3说明本实施方式。
[0012] 本实用新型采用的探测器结构是一种弧形十字支架结构，在支架的四端分别布置 了 2个超声波传感器（2)，共计8个，如图1(a)所示。弧形支架（3)的弦长为223. 6_，弓高 为84mm，两个弧形支架间用铆钉（1)相连。选用超声波传感器直径65mm，探测距离为5m，波 束角q为32°。在支架上每间隔角度y=6°，均匀布置传感器，传感器（4)沿弧形支架（3) 切线安装，如图1(b)所示，那么探测器所覆盖的角度F为：
[0013]
[0014] 整个探测器的组成包括，支架（5)、蒙皮（6)、底板（7)、控制线路板（8)和传感器 (9)，如图2所示。超声波传感器（9)安装于支架（5)的固定位置上，两个弧形支架间通过 铆钉（1)进行连接。整个支架外面衬有蒙皮（6)，传感器露于蒙皮外。支架安装于圆形底板 (7)上，内部空间安装有控制线路板（8)，8根传感器引线连接在线路板之上。
[0015] 整个探测器电路结构包括，8个超声波传感器、控制线路板和CAN总线接口，如图3 所示。控制线路板用于控制超声波传感器的发射与接收，CAN总线接口实现数据按CAN协 议传输。吊臂上各个探测器作为一个节点，连接于CAN总线上。
[0016] 下面结合图1-图3说明本实用新型的工作原理：
[0017] 对于单根支架（3)上的传感器覆盖范围为146°，而在十字支架上安装传感器，就 形成了传感器的空间阵列。从横纵两个方向考虑，该探测器在空间上形成了锥度为F=146° 的锥形探测区间，如图1(c)所示。
[0018] 超声波传感器由发射器和接收器组成。发射器发出一组超声波，当遇到障碍物时 发生反射，接收器用来接收反射波，则得到发射器到障碍物的距离为：
[0019]
[0020] 其中，为发射到接收所经历的时间，为超声波波速，常温下为。所以，测得超声波传 播的时间就可以间接地计算出距离。
[0021] 在每个节点中，单片机采用时分复用的轮巡控制方式，每一超声波传感器分时工 作，每次单独完成一个测距周期，各节点类似于不断进行扫描探测的数字式雷达。节点单片 机在8个传感器完成一个工作循环后，对各传感器检测距离进行仲裁，取最小值作为探测 器的实际检测距离。各节点通过CAN总线不断向主控器发送探测距离信息，主控器根据吊 臂距障碍物远近，发出不同等级的声音报警信号，给驾驶员以安全提示。
[0022] 本实用新型具有以下优势：传统塔机防碰撞方法属于被动检测方式，不能对障碍 物主动探测，本专利通过超声波测距的方法可以实现对障碍物的主动探测；本专利通过超 声波传感器的阵列组合，拓宽了实际检测范围，使超声波传感器能够在大空间范围场合应 用；在控制线路板（8)的控制下，探测器中的各传感器采用时分复用的工作方式，避免了信 号干扰，提高了可靠性。
【主权项】
1. 一种宽检测范围的塔机吊臂防碰撞探测器，它包括支架（5)、蒙皮（6)、底板（7)、控 制线路板（8)和传感器（9)，其特征在于：支架（5)是一种弧形十字支架结构，支架（5)的弦 长为223. 6_，弓高为84_，两个弧形支架间用铆钉（1)相连；在每个支架（5)上间隔6°均 匀布置超声波传感器（9)，传感器（9)沿弧形支架（5)切线安装，两个支架共8个传感器；8 个传感器分别连接于控制线路板（8)，由线路板（8)控制每个超声波传感器（9)的发送和接 收；线路板（8)安装于底板（7)，整套装置外面衬有蒙皮（6)，超声波传感器（9)裸露于蒙皮 (6)之外。2. 根据权利要求1所述一种宽检测范围的塔机吊臂防碰撞探测器，其特征还在于：控 制线路板板（8)由主控室通过CAN总线连接，所检测距离不断通过CAN总线上传至主控器， 主控器与探测器之间具备数据通信能力。
【专利摘要】一种宽检测范围的塔机吊臂防碰撞探测器，涉及建筑电子领域。解决塔机作业工作过程中对障碍物的主动探测问题，给驾驶员以报警提示。本实用新型所提供的塔机防碰撞探测器，将超声波传感器形成阵列布置于传感器支架，使整个探测器检测范围达到了146゜，更适于吊臂防护应用；对于阵列中的传感器，控制板中的单片机采用时分复用的轮巡方式，使每个传感器单独完成一个测距周期，避免了传感器之间的干扰，增加了可靠性；将多个探测器布置于吊臂，形成了封闭保护区，提高了安全性。本实用新型适用于塔机作业中吊臂的防护，防止碰撞引起的塔机倾翻事故发生。
【IPC分类】B66C23/88
【公开号】CN205132994
【申请号】CN201520639699
【发明人】许景波, 许晓红, 孙熙隆, 赵宇, 王怀云
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年8月24日