一种基于激光雷达的塔吊防护装置的制作方法

文档序号:11195595阅读:1362来源:国知局
一种基于激光雷达的塔吊防护装置的制造方法

本发明涉及激光检测预警领域,特别涉及一种利用激光雷达进行塔吊施工预警防护的装置。



背景技术:

随着城市建设的发展,老城区的改造和新地区的开发,建筑工地也日益增多。塔吊作为建筑机械必不可少的一部分,需求也越来越大。在塔吊施工的过程中,往往受到附近的高压线缆或者居民建筑的阻碍,一旦塔吊触碰高压线缆或者撞击到建筑物,将会产生严重的后果。

在现有的施工方案中,往往对高压线缆或者建筑物搭接脚手架进行防护。这样不仅工程量大,耗时长,还需要投入大量的人力物力进行安装和拆卸。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本实用新型提出了一种基于激光雷达的塔吊防护装置。本实用新型的技术方案如下:

一种基于激光雷达的塔吊防护装置,其特征在于包含激光雷达、数据处理单元、无线报警单元和塔吊断路控制单元,其中,所述激光雷达用于监测塔吊货物运行状况、获取目标区域的测距信息;所述数据处理单元分别与激光雷达、无线报警单元和塔吊断路控制单元相连,用于分析测距信息,进行塔吊货物入侵预警检测;所述无线报警单元用于接收数据处理单元的信息,发送报警信号到塔吊驾驶室和作业监控中心;所述塔吊断路控制单元用于控制塔吊下电箱电路通断,进行塔吊的紧急制动。

所述的基于激光雷达的塔吊防护装置,优选的,所述激光雷达为二维激光扫描测距仪,或为单个或多个单点激光测距仪,或为三维多线激光扫描测距仪;

当所述激光雷达为二维激光扫描测距仪时,所述二维激光扫描测距仪安装于立杆或围栏上,其扫描截面垂直于地面且预警区域处于所述扫描截面范围内;

当所述激光雷达为多个单点激光测距仪时,各个单点激光测距仪的采样线相互平行,且与地面所成夹角为0°到180°之间;当为单个单点激光测距仪时,其采样线指向预警区域;

当所述激光雷达为三维多线激光扫描测距仪时,所述三维多线激光扫描测距仪垂直安装于立杆或围栏上,使其一个扫描截面与预警区域平面平行;

所述的基于激光雷达的塔吊防护装置,优选的,所述数据处理单元为具有数据处理能力的嵌入式计算机;

所述的无线报警单元为具有无线收发能力的数据传输单元,具体为 433M模块、3G模块、ZigBee模块;

所述的塔吊断路控制单元包含光耦隔离电路、中间继电器和接触器。

本实用新型具有如下有益效果:

激光雷达可以精确测量扫描截面的测距信息,可以很方便的设置目标报警区域,且报警区域的大小和形状可以任意设置;同时,由于激光雷达扫描频率快,可以及时准确的检测到入侵信息,并可将入侵物体的高度值信息反馈给塔吊司机或相关工作人员,必要时,也可以发送紧急制动命令使塔吊停止工作。

本实用新型装置小巧便携,安装拆卸简单,可以检测多个目标区域,可以重复利用。

附图说明

图1为本实用新型装置的系统原理框图。

图2为本实用新型一实施例的工作示意图。

图3为本实用新型一实施例的坐标变换示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的以及方案的优点更加清楚明白。下面结合附图对本实用新型实施例作进一步的详细说明。

如图1所示,本实用新型装置由激光雷达、数据处理单元、无线报警单元和塔吊断路控制单元组成,其中,激光雷达用于监测塔吊货物运行状况、获取目标区域的测距信息;数据处理单元分别与激光雷达、无线报警单元和塔吊断路控制单元相连,用于分析测距信息,进行塔吊货物入侵预警检测;无线报警单元用于接收数据处理单元的信息,发送报警信号到塔吊驾驶室和作业监控中心;塔吊断路控制单元用于控制塔吊下电箱电路通断,进行塔吊的紧急制动。

装置的工作示意图如图2所示,激光雷达1对预先设定的报警平面区域3进行测距扫描,得到一系列的激光测距数据,本实施例采用二维扫描式激光测距仪,可以理解的是,若为多个单点激光测距仪或是三维激光测距仪,同样可以完成检测。

数据处理单元对所述的激光测距数据进行处理,首先将测距数据进行坐标变换,如图3所示的坐标系,以激光雷达在地面上的投影为原点建立二维坐标系,则激光雷达的坐标O’为(0,H),待检测目标区域为ABCD围成的范围,激光雷达扫描线与水平面的夹角为α,激光雷达一次扫描中的其中一条扫描线所测得的距离为L,那么对应的坐标转换公式为:

X=L*cosα,Y=H+L*sinα;

对于激光雷达一次扫描的一帧数据,通过坐标变换后,得到该平面的二维信息数组,分析该二维数组,查看是否有坐标点落入目标区域 ABCD中,若发现一帧数据中有连续的采样点落入目标区域,且前后多帧数据都检测到物体,这说明存在物体闯入,计算该物体的Y坐标值作为高度,并输出报警信号。如图2的塔吊货物4可以从上下左右以及水平方向闯入目标区域3中,当检测到货物4距离区域3较近时,例如1米范围内,数据处理单元发出报警信号给塔吊司机6和监控中心,当货物继续靠近直到闯入区域3中,数据处理单元发出制动信号给塔吊断路控制单元5,使塔吊停止工作。

可理解的是,该安装方式为本实用新型的一种优选方式,对于本领域的技术人员应该明白,将二维扫描式激光雷达水平放置或者呈一定角度放置,同样可以获取目标区域的测距信息,完成检测功能;或者采用多个单点式激光测距仪完成检测功能;或者采用多个二维扫描式激光雷达进行级联,完成更大目标区域的检测;或者采用三维激光雷达进行更立体丰富精确信息的检测。

塔吊断路控制单元,将数据处理单元的制动信号通过光耦隔离,控制中间继电器的开关闭合来控制接触器工作状态,达到控制图2中塔吊下电箱5电路的通断目的,从而实现紧急保护功能。显然,利用激光雷达进行报警防护,不仅安装简单方便,而且定位精准及时。

以上所述仅是本实用新型优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

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