专利名称：塔吊远程可视控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种塔吊，特别涉及一种塔吊远程可视控制系统。
背景技术：
塔吊广泛地应用在各种起吊物品的场合，特别是在建筑行业中， 塔吊是必不可少的高层建筑吊装运送材料设备，塔吊操作人员在塔吊上进行吊 装作业，操作员根据目测的情况，结合指挥员的指挥进行操作，当工作面处于 盲区时，因操作员目测不准或指挥失误，容易产生擦挂碰撞，在严重的情况下 可能发生严重的安全事故。塔吊操作人员必须在塔吊上操作，上下塔吊既危险 又麻烦，工作环境恶劣，吊操作人员的人身安全无法得到保障。
发明内容
本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种使塔吊操 作人员远离操作现场，操作方便精确，无盲区，增加操作人员安全的塔吊远程 可视控制系统。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案
一种塔吊远程可视控制系统，包括塔吊、控制系统，所述的控制系统由传 感器、摄像机、主控制单元、计算机、电源构成；
其中，传感器为3个旋转编码器，分别与主控制单元有线连接；进出行程 传感器的轴上设有齿轮，与塔吊主钩进出调幅钢绳巻扬机绞盘轴上设置的齿轮 啮合，用于对钓钩前进和后退的距离进行测量；主勾升降行程传感器的轴上设 有齿轮，与塔吊主钩升降钢绳巻扬机绞盘轴上设置的齿轮啮合，用于对钓钩上 升和下降的距离进行测量；左右角度旋转传感器的轴上设有齿轮，与塔吊旋转 机构的减速器减速轴上设置的齿轮啮合，用于对塔吊臂左右旋转角度的测量；
摄像机中的摄像机，固定在塔吊小车的底部，镜头向下，用于拍摄主钩与 被吊物俯视影像，摄像机与计算机有线或无线连接将拍摄的影像显示在计算机
上；
主控制单元，包括输入接口电路单元、单片机、驱动电路单元； 输入接口电路单元，用于接收到传感器的脉冲信号，并对脉冲信号进行耦
合、整形、分频后，传送给单片机;
所述的单片机，用于记录主钩的起始位置和最后的停留位置的参数，并存
储最后的停留位置参数，并根据传感器接收的信号计算出塔吊主钩的三个方位
的行程；单片机分别与计算机和驱动电路单元联接；
驱动电路单元，用于控制塔吊的进出行程、升降行程以及旋转角度； 计算机包括，内嵌式塔吊可视操作系统、显示器、键盘；计算机与单片机
联通；
内嵌式塔吊可视操作系统，用于向计算机显示器提供控制系统操作界面， 并将摄像机摄到的图像显示在计算机显示器上的控制系统操作界面的区域上；
显示器，用于显示塔吊的现场工作状况和控制系统操作界面；
键盘，用于向计算机输入信息和控制命令，使计算机通过主控制单元控制 塔吊的进出行程、升降行程以及旋转角度；键盘还用于调节摄像机的焦距；
电源，用于为整个系统提供电力。
本实用新型塔吊远程可视控制系统，采用3个旋转编码器对塔吊主钩前进 和后退、上升和下降、左右旋转角度的三维空间位置进行跟踪记录，以塔吊主 钩的起始点为原点，根据旋转编码器的脉冲信号计算出塔吊主钩所处位置，结 合计算机显示器上的控制系统操作界面，以及叠加在操作界面上来自于摄像机 摄到的图像，通过键盘向计算机输入信息和控制命令，由主控制单元控制塔吊的进出行程、升降行程以及旋转角度，以使主钩所处位置与被吊物之间的关系 达到最佳，塔吊操作人员远离现场，在控制室内通过塔吊远程可视控制系统， 用电脑操控塔吊进行工作，塔吊主钩走位精确、安全、稳定，充分保障了塔吊 操作人员以及塔吊吊装作业的安全性，同时改善了塔吊操作人员的工作环境， 增加操作人员安全性，能提高生产效率和塔吊的使用寿命，减少安全事故发生。
所述的输入接口电路单元包括光耦合电路、整型电路、4024集成电路；光耦 合电路用于对传感器的脉冲信号进行耦合；整型电路用于对耦合后的信号整形; 4024集成电路用于对整形后的信号进行8分频。传感器既旋转编码器的脉冲信 号经光耦合电路进行信号隔离后，由整型电路整形，再由4024集成电路进行8 分频，传送给单片机。
所述的单片机包括CPU、存储器U2、通信集成电路、蜂鸣器BELL、发光 二极管L7;所述的CPU为自带看门狗可自动复位的AT89S52;所述的存储器 U2为具有掉电保护功能的E2ROM;所述的通信驱动电路为MAX232，用于将 CPU的通信端口 RXD、 TXD的信号放大，与计算机相互通信；蜂鸣器BELL 用于鸣声提示；发光二极管L7用于发光提示。
所述的驱动电路单元由大电流驱动器U12， 二极管D1、 D2 、 D3、 D4、 D5、 D6，继电器JX1、 JX2、 JX3、 JX4、 JX5、 JX6，发光二级管L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6构成，所述大电流驱动器U12为ULN2803。
所述的控制系统操作界面设有10个控制键测试、进、退、升、降、左、 右、自动、急停、复位键；还设有数据显示框和图像显示区域以及由远近行程 轴、上下行程轴组成的坐标系；另外还设有左右旋转角度指示坐标。
所述的电源为直流稳压电源，输入交流220V，输出直流+12V和+5V，用于
向系统提供各自所需的电流。
还另设有摄像机固定在塔吊主塔和塔臂的结合部位，镜头平视塔吊小车，
用于拍摄主钩钢缆的影像，监视钢缆的磨损状态，摄像机与计算机有线或无线
连接将拍摄的影像显示在计算机上。当钢缆磨损严重时由操作人员提示更换钢
缆，减少安全事故发生。
本实用新型塔吊远程可视控制系统的有益效果是，塔吊操作人员远离现场,
在控制室内通过塔吊远程可视控制系统，用电脑操控塔吊进行工作，塔吊主钩
走位精确、安全、稳定，充分保障了塔吊操作人员以及塔吊吊装作业的安全性,
同时改善了塔吊操作人员的工作环境，增加操作人员的安全，能提高生产效率
和塔吊的使用寿命，减少安全事故发生。
图1是本实用新型的结构示意图
图2是本实用新型输入接口电路单元的电路图
图3是本实用新型单片机的电路图
图4是本实用新型驱动电路单元的电路图
图5是本实用新型计算机显示器控制系统操作界面示意图
图6是本实用新型主钩进出调幅钢绳巻扬机绞盘结构示意图
图7是本实用新型主钩升降钢绳巻扬机绞盘结构示意图
图8是本实用新型旋转机构减速器结构示意图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明，参见图l:
一种塔吊远程可视控制系统，包括塔吊、控制系统，所述的控制系统由传
感器l、摄像机2、主控制单元3、计算机4、电源6构成；
其中，传感器1为3个旋转编码器，分别与主控制单元3有线连接；参见
图6，进出行程传感器11的轴上设有齿轮111，与塔吊5主钩进出调幅钢绳巻扬 机绞盘轴上设置的齿轮啮合，用于对钓钩前进和后退的距离进行测量；参见图7， 主勾升降行程传感器12的轴上设有齿轮121，与塔吊5主钩升降钢绳巻扬机绞 盘轴上设置的齿轮啮合，用于对钓钩上升和下降的距离进行测量；参见图8，左 右角度旋转传感器13的轴上设有齿轮131，与塔吊5旋转机构的减速器减速轴 上设置的齿轮啮合，用于对塔吊臂左右旋转角度的测量；
摄像机2中的摄像机21，固定在塔吊5小车的底部，镜头向下，用于拍摄 主钩与被吊物俯视影像，摄像机21与计算机4有线或无线连接将拍摄的影像显 示在计算机4上；
主控制单元3，包括输入接口电路单元31、单片机32、驱动电路单元33;
输入接口电路单元31,用于接收到传感器l的脉冲信号，并对脉冲信号进行 耦合、整形、分频后，传送给单片机32;
所述的单片机32,用于记录主钩的起始位置和最后的停留位置的参数，并 存储最后的停留位置参数，并根据传感器l接收的信号计算出塔吊主钩的三个方 位的行程；单片机32分别与计算机4和驱动电路单元33联接；
驱动电路单元33，用于控制塔吊的进出行程、升降行程以及旋转角度；
计算机4包括，内嵌式塔吊可视操作系统、显示器、键盘；计算机4与单片 机32联通；
内嵌式塔吊可视操作系统，用于向计算机显示器提供控制系统操作界面， 并将摄像机摄到的图像显示在计算机显示器上的控制系统操作界面的区域上；
显示器，用于显示塔吊5的现场工作状况和控制系统操作界面；
键盘，用于向计算机输入信息和控制命令，使计算机通过主控制单元控制 塔吊5的进出行程、升降行程以及旋转角度；键盘还用于调节摄像机的焦距；
电源，用于为整个系统提供电力。
参见图2，所述的输入接口电路单元31包括光耦合电路311、整型电路312、 4024集成电路313;光耦合电路311用于对传感器1的脉冲信号进行耦合；整 型电路312用于对耦合后的信号整形；4024集成电路313用于对整形后的信号 进行8分频。
参见图3，所述的单片机32包括CPU、存储器U2、通信集成电路、蜂鸣器 BELL、发光二极管L7;所述的CPU为自带看门狗可自动复位的AT89S52;所 述的存储器U2为具有掉电保护功能的E2ROM;所述的通信驱动电路为 MAX232，用于将CPU的通信端口 RXD、 TXD的信号放大，与计算机相互通 信；蜂鸣器BELL用于鸣声提示；发光二极管L7用于发光提示。
参见图4，所述的驱动电路单元33由大电流驱动器U12， 二极管D1、 D2 、 D3、 D4、 D5、 D6，继电器JX1、 JX2、 JX3、 JX4、 JX5、 JX6，发光二级管L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6构成，所述大电流驱动器U12为ULN2803。
参见图5，所述的控制系统操作界面设有10个控制键测试、进、退、升、 降、左、右、自动、急停、复位键；还设有数据显示框和图像显示区域以及由 远近行程轴、上下行程轴组成的坐标系；另外还设有左右旋转角度指示坐标。
所述的电源为直流稳压电源，输入交流220V,输出直流+12V和+5V，用于 向系统提供各自所需的电流。
参见图1，还设有摄像机22，固定在塔吊5主塔和塔臂的结合部位，镜头
平视塔吊小车，用于拍摄主钩钢缆的影像，监视钢缆的磨损状态，摄像机22与
计算机有线或无线连接将拍摄的影像显示在计算机4上。 吊车自动控制工作流程
1、 开启所有设备电源
2、 摄像机21所摄画面显示在计算机4的显示屏幕上如不清晰可用计算机4 的键盘键对摄像机21的焦距进行调节直到画面满意为止。
3、 在计算机4上启动吊车自动控制软件既点击〈塔吊自动控制软件.EXE〉即 可看见吊车自动控制的操作界面(界面上有10个键测试、进、退、升、降、 左、右、自动、急停、复位、控制键、自动键和远近坐标、上下坐标、左右即 旋转坐标指示)，参见图5，塔吊自动控制软件界面。
参见图2，由传感编码器1来的信号通过光耦合电路311上的二极管01 06 进行信号转换(电流信号变成TTL电平信号)，然后再通过整型电路312 (U4B U4F)整形，再由4024集成电路313进行8分频，进入单片机32的AT89S52 (见 图3) CPU将接收到的数据放在储存器(E2R0M)。
开机时塔吊5吊钩的左右、上下、远近距离处于上次关机时的状态，操作人 员根据现状在计算机4的塔吊自动控制软件的操作界面上对吊车吊钩的上、下、 左、右、远、近用鼠标点击，使得塔吊5的吊钩达到所要求的位置或用键盘将 设定值填入方框中，点击自动键进行自动控制操作。此时计算机4通过串口和 通讯芯片(MAX232)将设定值或操作值传递到主控单元3 (见图3)，主控单元3 的CPU(AT89S52)的输入口 (PI. 0 P1. 3)接收到数据后，主控单元3中的CPU将 储存器U2内的数据调出来与收到的数据进行比较运算，如果不等于储存器U2 内的数据则表示吊车未达到设定值，主控单元3的CPU(AT89S52)发出指令由P2 输出口通过驱动电路单元33(见图4)中的U12(ULN2803)大电流驱动器再由D1 D6卸放电流后使得控制继电器(JX1 JX6)打开(继电气被打开后有相应的发 光二级管指示，L1 L6和R10 R15组成的指示电路)后使电机工作，驱动塔吊 5的吊钩到达设定位置，电脑显示界面上的横向坐标或纵向坐标或左右指示相应到位，此时蜂鸣器BELL鸣声提示，发光二极管L7闪光提示。
权利要求1、一种塔吊远程可视控制系统，包括塔吊、控制系统，其特征在于所述的控制系统由传感器(1)、摄像机(2)、主控制单元(3)、计算机(4)、电源(6)构成；其中，传感器(1)为3个旋转编码器，分别与主控制单元(3)有线连接；进出行程传感器(11)的轴上设有齿轮(111)，与塔吊(5)主钩进出调幅钢绳卷扬机绞盘轴上设置的齿轮啮合，用于对钓钩前进和后退的距离进行测量；主勾升降行程传感器(12)的轴上设有齿轮(121)，与塔吊(5)主钩升降钢绳卷扬机绞盘轴上设置的齿轮啮合，用于对钓钩上升和下降的距离进行测量；左右角度旋转传感器(13)的轴上设有齿轮(131)，与塔吊(5)旋转机构减速器的减速轴上设置的齿轮啮合，用于对塔吊臂左右旋转角度的测量；摄像机(2)中的摄像机(21)，固定在塔吊(5)小车的底部，镜头向下，用于拍摄主钩与被吊物俯视影像，摄像机(21)与计算机(4)有线或无线连接将拍摄的影像显示在计算机(4)上；主控制单元(3)，包括输入接口电路单元(31)、单片机(32)、驱动电路单元(33)；输入接口电路单元(31)，用于接收到传感器(1)的脉冲信号，并对脉冲信号进行耦合、整形、分频后，传送给单片机(32)；所述的单片机(32)，用于记录主钩的起始位置和最后的停留位置的参数，并存储最后的停留位置参数，并根据传感器(1)接收的信号计算出塔吊主钩的三个方位的行程；单片机(32)分别与计算机(4)和驱动电路单元(33)联接；驱动电路单元(33)，用于控制塔吊的进出行程、升降行程以及旋转角度；计算机(4)包括，内嵌式塔吊可视操作系统、显示器、键盘；计算机(4)与单片机联通；内嵌式塔吊可视操作系统，用于向计算机(4)的显示器提供控制系统操作界面，并将摄像机(3)摄到的图像显示在计算机(4)的显示器上控制系统操作界面的区域上；显示器，用于显示塔吊(5)的现场工作状况和控制系统操作界面；键盘，用于向计算机输入信息和控制命令，使计算机(4)通过主控制单元(3)控制塔吊(5)的进出行程、升降行程以及旋转角度；键盘还用于调节摄像机(2)的焦距；电源，用于为整个系统提供电力。
2、 根据权利要求1所述的塔吊远程可视控制系统，其特征在于所述的输 入接口电路单元(31)包括光耦合电路(311)、整型电路(312)、 4024集成电 路(313);光耦合电路(311)用于对传感器(1)的脉冲信号进行耦合；整型 电路(312)用于对耦合后的信号整形；4024集成电路(313)用于对整形后的 信号进行8分频。
3、 根据权利要求1所述的塔吊远程可视控制系统，其特征在于所述的单 片机(32)包括CPU、存储器U2、通信集成电路、蜂鸣器BELL、发光二极管 L7;所述的CPU为自带看门狗可自动复位的AT89S52;所述的存储器U2为具 有掉电保护功能的E2ROM;所述的通信驱动电路为MAX232，用于将CPU的 通信端口RXD、 TXD的信号放大，与计算机相互通信；蜂鸣器BELL用于鸣声 提示；发光二极管L7用于发光提示。
4、 根据权利要求1所述的塔吊远程可视控制系统，其特征在于所述的驱 动电路单元(33)由大电流驱动器U12， 二极管D1、 D2 、 D3、 D4、 D5、 D6， 继电器JX1、 JX2、 JX3、 JX4、 JX5、 JX6，发光二级管L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6构成，所述大电流驱动器U12为ULN2803。
5、 根据权利要求l所述的塔吊远程可视控制系统，其特征在于所述的控 制系统操作界面设有10个控制键测试、进、退、升、降、左、右、自动、急 停、复位键；还设有数据显示框和图像显示区域以及由远近行程轴、上下行程 轴组成的坐标系；另外还设有左右旋转角度指示坐标。
6、 根据权利要求1所述的塔吊远程可视控制系统，其特征在于所述的电 源为直流稳压电源，输入交流220V，输出直流+12V和+5V，用于向系统提供各 自所需的电流。
7.根据权利要求1所述的塔吊远程可视控制系统，其特征在于还设有摄 像机(22)，固定在塔吊(5)主塔和塔臂的结合部位，镜头平视塔吊小车，用 于拍摄主钩钢缆的影像，监视钢缆的磨损状态，摄像机与计算机有线或无线连 接将拍摄的影像显示在计算机(4)上。
专利摘要本实用新型公开了一种塔吊远程可视控制系统，包括塔吊、控制系统，控制系统由传感器、摄像机、主控制单元、计算机、电源构成；传感器为3个旋转编码器，分别与主控制单元有线连接；摄像机固定在塔吊小车的底部；主控制单元，包括输入接口电路单元、单片机、驱动电路单元；驱动电路单元，用于控制塔吊的进出行程、升降行程以及旋转角度；计算机包括，内嵌式塔吊可视操作系统、显示器、键盘；计算机与单片机联通；在本实用新型中，塔吊操作人员远离现场，用电脑操控塔吊进行工作，塔吊主钩走位精确、安全、稳定，保障了塔吊操作人员以及塔吊吊装作业的安全性，改善了塔吊操作人员的工作环境，能提高生产效率和塔吊的使用寿命，减少安全事故发生。
文档编号B66C13/18GK201071257SQ20072012482
公开日2008年6月11日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者丁诗络, 虹 田, 陈代忠, 黄书健 申请人:丁诗络;陈代忠