专利名称：一种臂架型起重机的辅助驾驶方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种臂架型起重机，更具体地说是涉及一种臂架型起重机的辅助驾驶方法及其系统。
背景技术：
臂架型起重机是一种作以往复循环、间歇运动为特征的机械，一个工作循环包括取物装置从取物地把物品提起，通过回转、变幅与行走等机构的组合将物品水平移动到指定地点降下物品，然后进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次工作循环。通常起重机由使物品上下运动的起升机构、使塔机整机纵向水平移动的行走机构、使吊具与塔身距离改变的变幅机构(包括动臂变幅与小车水平变幅)以及使臂架回转的回转机构以及金属结构组成。臂架型起重机广泛应用于高层建筑施工以及港口货物搬运，臂架型起重机一旦发生事故将可能造成重大人员生命财产的损失。目前我国起重机的事故率相对较高，造成事故的原因主要有二个方面一是起重机本身原因如设计、制造和维保缺陷，二是 操作使用原因，主要包括1)驾驶员疲劳驾驶2)驾驶员视线的不良影响，以建筑施工塔机为例，驾驶员视线受建筑物的阻挡经常是看不见被吊物品的，存在视线上的死角，在指挥与操作不当时极易发生事故。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种臂架型起重机的辅助驾驶方法及其系统。为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案根据本发明的一方面，提供了一种臂架型起重机的辅助驾驶方法，该辅助驾驶方法的具体步骤为A.路径记录步骤，即通过设于臂架型起重机中的起升机构、变幅机构、回转机构以及行走机构上的相应传感器的数据采集，将一个由人工操作完成的起重机工作循环中的吊具的实时运行轨迹作为吊具记忆运行路径记录在存储模块中；B.自动循环步骤，即依据吊具记忆运行路径中记录的各传感器位置信号随时间变化的数据，CPU模块控制继电器输出模块驱动控制电路，使得起升机构、变幅机构、回转机构以及行走机构按照已经记忆的时间历程运转，通过上述机构运动的合成使吊具按照吊具记忆运行路径自动运行，直至完成一个工作循环；C.重复步骤B，直至整个吊运工作完成。所述步骤A的具体步骤为驾驶员手动操作臂架型起重机使吊具从起始位置吊装货物后运行至目的位置，在目的位置下载完货物后再返回手动操作的起始位置；在整个工作循环过程中，幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器以及行走传感器的实时采集信号由CPU模块分别将上述转换后的信号储存至存储模块中；或者，幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器以及行走传感器的实时采集信号经A/D转换模块的转换后，由CPU模块分别将上述转换后的信号储存至存储模块中。所述步骤B中的起始位置为手动操作的起始位置。所述步骤B中的目的位置为手动操作的目的位置。所述步骤B中的起始位置为从上一工作循环的起始位置偏移一个预设方位偏移间距值的位置，所述预设方位偏移间距值设于存储模块内。所述步骤B中的目的位置为从上一工作循环的目的位置偏移一个预设方位偏移间距值的位置，所述预设方位偏移间距值设于存储模块内。所述预设方位偏移间距值通过手动操作实现或者通过键盘输入实现。所述偏移一个预设方位偏移间距值的位置的实现是由CPU模块通过继电器输出模块控制回转机构、变幅机构以及行走机构中的一个机构运动或者多个机构复合运动，带动起重机的吊具运行来完成。所述步骤A中的吊具实时工作轨迹通过控制起升机构、回转机构、变幅机构以及行走机构中的一个机构运动或者多个机构复合运动来实现。所述步骤B的具体步骤为幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器以及行走传感器的实时采集信号分别经A/D转换模块的转换后，由CPU模块分别将上述转换后的信号与记录在存储模块中的吊具记忆运行路径进行比对，CPU模块根据比对信号判断起升机构、运行机构、变幅机构以及回转机构的运动方向与运动速度，并通过继电器输出模块分别控制上述机构，用于对起重机吊具行走路径的控制，直至完成一个工作循环所述辅助驾驶方法还包括紧急解除步骤在步骤B中，驾驶员操作起重机中的任意一个手柄，则起重机自动退出自动驾驶状态，起重机的运行由驾驶员的人工操作取代。所述步骤A中当驾驶员按下键盘中的“记忆”键时，路径记录步骤开始，驾驶员再次按下键盘中的“记忆”键，路径记录步骤结束；在上述的记录过程中，当货物运行至目的位置时，驾驶员按下“暂停”键暂停记录，当下载完货物后，驾驶员再次按下“暂停”键，取消暂停继续记录。所述步骤B中驾驶员按下键盘中“重复”键时，自动循环步骤开始，驾驶员再次按下键盘中的“重复”键，自动循环步骤结束；在上述的自动驾驶过程中，当货物运行至目的位置时，驾驶员按下“暂停”键暂停运行，当下载完货物后，驾驶员再次按下“暂停”键，取消暂停继续运行。根据本发明的另一方面，还提供了一种臂架型起重机的辅助驾驶系统，包括CPU模块，所述CPU模块分别与存储模块、A/D转换模块、键盘、显示屏以及继电器输出模块实现双向通信，所述A/D转换模块还与幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器以及行走传感器相连；所述高度传感器设于起升机构上、所述行走传感器设于运行机构上、所述幅度传感器设于变幅机构上、所述回转角度传感器设于回转机构上；所述继电器输出模块分别与起升机构、运行机构、变幅机构以及回转机构的控制电路相连；所述键盘包括“记忆”键、“重复”键以及“暂停”键。与现有技术相比，采用本发明的一种臂架型起重机的辅助驾驶方法及其系统，包括传感器、CPU模块，存储模块、A/D转换模块、键盘、显示屏以及继电器输出模块，在臂架型起重机的各工作机构中设置表示该机构工作位置的传感器，通过采集这些传感器信号，获取起重机吊钩的位置信息，并将吊具的工作轨迹分解为同一时间历程上各工作机构位置传感器的变化规律，通过存储模块记录这种变化规律。CPU调用存模块中保存的传感器位置信息，通过继电器输出模块驱动控制电路，就可还原吊具的原有工作路径。并可在吊具每次工作循环结束时，通过设定步长与方向可改变吊具的起吊位置与终点位置。自动驾驶系统使用前需要有一个驾驶员的实际操作为“示范”，自动驾驶系统能对多种“示范操作模式”进行记忆，并在以后的自动驾驶中重复已记忆的工作循环。本发明的一种臂架型起重机的辅助驾驶方法及其系统，能够方便驾驶员的操作、减轻驾驶员的劳动强度，提高工作效率。
图1是本发明的一种臂架型起重机的辅助驾驶系统的原理示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。一种臂架型起重机的辅助驾驶方法，该辅助驾驶方法的具体步骤为11.路径记录步骤，即通过设于臂架型起重机中的起升机构、变幅机构、回转机构以及行走机构上的相应传感器的数据采集，将一个由人工操作完成的起重机工作循环中的吊具的实时运行轨迹作为吊具记忆运行路径记录在存储模块中；12.自动循环步骤，即依据吊具记忆运行路径中记录的各传感器位置信号随时间变化的数据，CPU模块控制继电器输出模块驱动控制电路，使得起升机构、变幅机构、回转机构以及行走机构按照已经记忆的时间历程运转，通过上述机构运动的合成使吊具按照吊具记忆运行路径自动运行，直至完成一个工作循环；13.重复步骤12，直至整个吊运工作完成。所述步骤11的具体步骤为驾驶员手动操作臂架型起重机使吊具从起始位置吊装货物后运行至目的位置，在目的位置下载完货物后再返回手动操作的起始位置；在整个工作循环过程中，幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器以及行走传感器的实时采集信号由CPU模块分别将上述转换后的信号储存至存储模块中；或者，幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器以及行走传感器的实时采集信号经A/D转换模块的转换后，由CPU模块分别将上述转换后的信号储存至存储模块中；所述步骤12中的起始位置为手动操作的起始位置。所述步骤12中的目的位置为手动操作的目的位置。所述步骤12中的起始位置为从上一工作循环的起始位置偏移一个预设方位偏移间距值的位置，所述预设方位偏移间距值设于存储模块内。所述步骤12中的目的位置为从上一工作循环的目的位置偏移一个预设方位偏移间距值的位置，所述预设方位偏移间距值设于存储模块内。所述预设方位偏移间距值通过手动操作实现或者通过键盘输入实现。所述偏移一个预设方位偏移间距值的位置的实现是由CPU模块通过继电器输出模块控制回转机构、变幅机构以及行走机构中的一个机构运动或者多个机构复合运动，带动起重机的吊具运行来完成。所述步骤11中的吊具实时工作轨迹通过控制起升机构、回转机构、变幅机构以及行走机构中的一个机构运动或者多个机构复合运动来实现。所述步骤12的具体步骤为幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器以及行走传感器的实时采集信号分别经A/D转换模块的转换后，由CPU模块分别将上述转换后的信号与记录在存储模块中的吊具记忆运行路径进行比对，CPU模块根据比对信号判断起升机构、运行机构、变幅机构以及回转机构的运动方向与运动速度，并通过继电器输出模块分别控制上述机构，用于对起重机吊具行走路径的控制，直至完成一个工作循环。所述辅助驾驶方法还包括紧急解除步骤在步骤12中，驾驶员操作起重机中的任意一个手柄，则起重机自动退出自动驾驶状态，起重机的运行由驾驶员的人工操作取代。所述步骤11中当驾驶员按下键盘中的“记忆”键时，路径记录步骤开始，驾驶员再次按下键盘中的“记忆”键，路径记录步骤结束；在上述的记录过程中，当货物运行至目的位置时，驾驶员按下“暂停”键暂停记录，当下载完货物后，驾驶员再次按下“暂停”键，取消暂停继续记录。所述步骤12中驾驶员按下键盘中“重复”键时，自动循环步骤开始，驾驶员再次按下键盘中的“重复”键，自动循环步骤结束；在上述的自动驾驶过程中，当货物运行至目的位置时，驾驶员按下“暂停”键暂停运行，当下载完货物后，驾驶员再次按下“暂停”键，取消暂停继续运行。请参阅图1所示的一种臂架型起重机的辅助驾驶系统，包括设于驾驶室内的CPU模块1，CPU模块I分别与存储模块2、A/D转换模块3、键盘4、显示屏5以及继电器输出模块6相连并实现双向通信，A/D转换模块3还与幅度传感器7、高度传感器8、回转角度传感器9以及行走传感器10相连。高度传感器8设于起升机构(图中未示出)上、行走传感器10设于运行机构(图中未示出)上、幅度传感器7设于变幅机构(图中未示出)上、回转角度传感器9设于回转机构(图中未示出)上；继电器输出模块6分别与起升机构、运行机构、变幅机构以及回转机构相连。键盘包括“学习”键、“重复”键以及“继续”键。当驾驶员按下键盘4中“学习”键时，辅助驾驶系统进入学习模式。CPU模块I实时将A/D转换模块3中的传感器信息记录于存储模块2中，驾驶员手动操作使臂架型起重机的吊具从起始位置运行至目的地，此时再按下键盘4中的“学习”键，系统结束学习模式。当驾驶员调用该学习模式路径时，按下键盘4中的“重复”键，CPU模块I从存储模块2中读取所记忆的路径，通过输出模块6控制幅度、高度、起重臂转角和塔机塔身中心的位置。吊具先从当前位置移至学习路径的起始位置，等待吊具上装载，显示屏提示“装载中”，待装载完毕驾驶员按下键盘4中的“继续”键，然后吊具沿着学习时的路径移动至终点，此时吊具停在终点位置，显示屏显示“卸载中”，待卸载结束驾驶员按下键盘4中“继续”键，吊具再延续学习路径移动至起点。系统进入循环模式，当驾驶员想结束该模式时，再按下键盘4中的“重复”键即可。考虑吊运物料的体积，起重机在起升或堆放物料时，有时需要起重机下一工作循环的吊具位置相对于本次工作循环位置有一个偏置间距，此时可以通过操作起重机的实际运行或通过键盘输入在CPU模块内获得这一预设方位偏移间距值作为每次吊运偏置的步距。步距可以由起重机的运行产生，也可以由起重机幅度或臂架回转角的变化产生。
本发明的辅助驾驶系统设有紧急解除功能，系统在执行辅助驾驶过程中只要操作起重机中的任意一个手柄，辅助驾驶自动被驾驶员的人工操作取代。需要指出的是，本发明所述的辅助驾驶方法与本发明所述的辅助驾驶系统在原理和实现过程上是相同或类似的，故其重复部分在此不再赘述。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种臂架型起重机的辅助驾驶方法，其特征在于 该辅助驾驶方法的具体步骤为 A.路径记录步骤，即通过设于臂架型起重机中的起升机构、变幅机构、回转机构以及行走机构上的相应传感器的数据采集，将一个由人工操作完成的起重机工作循环中的吊具的实时运行轨迹作为吊具记忆运行路径记录在存储模块中； B.自动循环步骤，即依据吊具记忆运行路径中记录的各传感器位置信号随时间变化的数据，CPU模块控制继电器输出模块驱动控制电路，使得起升机构、变幅机构、回转机构以及行走机构按照吊具记忆运行路径自动运行，直至完成一个工作循环； C.重复步骤B，直至整个吊运工作完成。
2.根据权利要求1所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述步骤A的具体步骤为驾驶员手动操作臂架型起重机使吊具从起始位置吊装货物后运行至目的位置，在目的位置下载完货物后再返回手动操作的起始位置； 在整个工作循环过程中，幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器以及行走传感器的实时采集信号由CPU模块分别将上述转换后的信号储存至存储模块中；或者，幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器以及行走传感器的实时采集信号经A/D转换模块的转换后，由CPU模块分别将上述转换后的信号储存至存储模块中。
3.根据权利要求2所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述步骤B中的起始位置为手动操作的起始位置。
4.根据权利要求2所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述步骤B中的目的位置为手动操作的目的位置。
5.根据权利要求2所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述步骤B中的起始位置为从上一工作循环的起始位置偏移一个预设方位偏移间距值的位置，所述预设方位偏移间距值设于存储模块内。
6.根据权利要求2所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述步骤B中的目的位置为从上一工作循环的目的位置偏移一个预设方位偏移间距值的位置，所述预设方位偏移间距值设于存储模块内。
7.根据权利要求5或6所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述预设方位偏移间距值通过手动操作实现或者通过键盘输入实现。
8.根据权利要求5或6所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述偏移一个预设方位偏移间距值的位置的实现是由CPU模块通过继电器输出模块控制回转机构、变幅机构以及行走机构中的一个机构运动或者多个机构复合运动，带动起重机的吊具运行来完成。
9.根据权利要求1或2所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述步骤A中的吊具实时工作轨迹通过控制起升机构、回转机构、变幅机构以及行走机构中的一个机构运动或者多个机构复合运动来实现。
10.根据权利要求1所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述步骤B的具体步骤为幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器以及行走传感器的实时采集信号分别经A/D转换模块的转换后，由CPU模块分别将上述转换后的信号与记录在存储模块中的吊具记忆运行路径进行比对，CPU模块根据比对信号判断起升机构、运行机构、变幅机构以及回转机构的运动方向与运动速度，并通过继电器输出模块分别控制上述机构，用于对起重机吊具行走路径的控制，直至完成一个工作循环。
11.根据权利要求1所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述辅助驾驶方法还包括紧急解除步骤在步骤B中，驾驶员操作起重机中的任意一个手柄，则起重机自动退出自动驾驶状态，起重机的运行由驾驶员的人工操作取代。
12.根据权利要求2所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述步骤A中当驾驶员按下键盘中的“记忆”键时，路径记录步骤开始，驾驶员再次按下键盘中的“记忆”键，路径记录步骤结束； 在上述的记录过程中，当货物运行至目的位置时，驾驶员按下“暂停”键暂停记录，当下载完货物后，驾驶员再次按下“暂停”键，取消暂停继续记录。
13.根据权利要求2所述的辅助驾驶方法，其特征在于 所述步骤B中驾驶员按下键盘中“重复”键时，自动循环步骤开始，驾驶员再次按下键盘中的“重复”键，自动循环步骤结束； 在上述的自动驾驶过程中，当货物运行至目的位置时，驾驶员按下“暂停”键暂停运行，当下载完货物后，驾驶员再次按下“暂停”键，取消暂停继续运行。
14.一种臂架型起重机的辅助驾驶系统，其特征在于 包括CPU模块，所述CPU模块分别与存储模块、A/D转换模块、键盘、显示屏以及继电器输出模块实现双向通信，所述A/D转换模块还与幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器以及行走传感器相连； 所述高度传感器设于起升机构上、所述行走传感器设于运行机构上、所述幅度传感器设于变幅机构上、所述回转角度传感器设于回转机构上； 所述继电器输出模块分别与起升机构、运行机构、变幅机构以及回转机构的控制电路相连； 所述键盘包括“记忆”键、“重复”键以及“暂停”键。
全文摘要
本发明公开了一种臂架型起重机的辅助驾驶方法及其系统，包括传感器、CPU模块，存储模块、A/D转换模块、键盘、显示屏以及继电器输出模块，通过设于臂架型起重机起升机构、变幅机构、回转机构、行走机构中的位置传感器数据的采集，将一个由人工操作完成的起重机工作循环的吊具的实时运行轨迹作为吊具记忆运行路径记录在存储模块中；依据与吊具记忆运行路径对应的各传感器位置信号随时间变化的记录，CPU模块控制继电器输出模块驱动控制电路，使起重机的起升机构、变幅机构、回转机构以及行走机构按照已经记忆的时间历程运转，通过上述机构运动的合成使吊具按照吊具记忆运行路径自动运行，直至完成一个工作循环，重复上述步骤直至整个吊运工作完成。
文档编号B66C13/48GK103010963SQ20121045771
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者陈爱华, 王纲居, 王佳伟, 周恒 , 赫仲伟 申请人:上海市建筑科学研究院(集团)有限公司, 上海市建筑科学研究院科技发展总公司