一种基于多传感器信息融合技术的检测系统的制作方法

本发明涉及起重机系统训练，具体为一种基于多传感器信息融合技术的检测系统。

背景技术：

1、本发明专利所要解决的技术问题是：起重机吊运货物作为工业生产的重要环节，作业人员的操作水平关系到生产安全。现今实操培训中，存在实操教练员水平不同、培训效果不一、实操培训的收费较低、培训效果差，纯人工非标准化化等问题，实操培训还停留在低层次、低效率、人工化、非标准阶段。本发明研究的起重机作业人员实际操作智能化培训系统，基于多传感器信息融合技术的起重机人员培训实操培训系统的检测技术，可有效的降低培训机构成本(人员与管理)，建立标准化的实操培训模式；可以高效、便捷找出作业人员操作过程中的不足并提出改进方向，切实提高培训效果，缩短培训时间，降低培训成本。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本例设计了一种基于多传感器信息融合技术的检测系统，所述检测系统包括：1.基于陀螺仪、加速度传感器、激光传感器等多类型传感器和大数据采集分析软件搭建数据化采集及处理平台，实时记录培训运行轨迹及各传感器信号，对培训数采集的数据进行分析，并以采集到的数据为基础建立标准数据库，进行解析、交互，给出培训特征点、操作薄弱点，生成培训改进计划；

2、2.起重机作业人员实际操作智能化培训系统核心培训项目由稳钩、绕杆、定点停放三个智能化培训课程组成，可扩展其他培训课程。通过架设异类多传感器数据融合模块，设置多传感器动态网络对桥门式起重机在空载或带载条件下，对起升、小车、大车、行走等机构的操作进行实时采集，将各传感器量测估计的位置信息与目标航迹的预测值的差值作为关联，在保障安全的前提下，通过系统判断对学员操作过程进行自动指导与纠错；

3、3.培训系统构成：系统由计算机主机模块、通信模块、设备监控模块、识图模块、稳钩模块、定点停放模块、绕杆模块、实操模拟测试模块等，通过在障碍杆、定点、大车、小车装设传感器，实现设备监控模块、稳钩模块、定点停放模块、绕杆模块的基本功能，最终将数据汇集至计算机终端，具体培训场地包括有操作区主体，为保障培训过程安全，位于所述操作区主体上侧面上通过警示线划分出安全与操作区域，位于所述警示线划分出的所述操作区主体上的操作区域内，设有定点停放模块、绕杆模块测试区域，位于所述操作区主体上设有起重机，所述起重机用于带动吊桶移动并进行测试，所述吊桶则通过金属挂绳悬挂于所述起重机的挂钩之上；

4、4.通讯技术及架构：本系统在场地、设备上需要布置大量传感器，分散在各个模块中，为方便设备架设安装，同时需要将数据及时准确地回传到本系统，采用无线发送的模式，使用相同的通讯协议。选用具有低成本、低功耗的协议作为终端传感器节点和协调器节点。使用lora无线通信网络作为智能数据集中器方案，为上位机提供稳定数据信息来源，在保证稳定、无线的同时，可兼容扩展多种协议和不同类型的设备；

5、5.设备监控模块：通过在大、小车、吊桶上分别架设激光传感器，在吊桶上装设加速度传感器，将培训场地设置出三维直角坐标系，实时监控大、小车、吊钩的位置及设备运行速度，对设备运行状态进行数据层面实时监控。划分出培训场地的安全操作区域，能够在有可能发生危险的误操作或违章操作出现时及时反馈，实现语音报警；

6、6.所述稳钩模块为固定设置于所述吊桶上的9轴陀螺仪和加速度计传感器，主要用培训学员的稳钩能力，在运行过程中吊钩所吊运的吊桶若出现大角度摆动或摇晃情况时，传感器将所获取的数据通过无线传输模块传输到计算机主机系统软件中。从而实时监测学员的稳钩能力，并在培训过程中不断采集优秀学员的操作过程，收集不同人的稳钩方式，再参考稳钩效率后，扩展标准操作数据库，利用大数据指导学员操作，形成一套高效的稳钩培训方法；

7、7.所述定点模块包括设置于所述警示线划分出的所述操作区主体前侧端面区域内的定点停放点，所述定点停放点周围的设置有传感器，两个所述传感器发出与地面平行的激光，主要用于培训学员在卸货时的位置精确度控制能力，同时也验证了学员协同操作大车、小车及稳钩的水平。按照需要设置定点停放点，在每个定点检测底座周围安装2个激光测距传感器，两个激光传感器以激光发出方向与地面平行，通过底座圆心垂直方向相交，两束激光形成90度夹角的布置方式，从而通过软件确定吊桶圆心位置，传感器将所获取的数据通过无线传输模块传输到计算机主机系统软件中，通过软件计算出吊桶中心与底座圆心之间的距离，通过吊桶偏移量检测学员定点停放能力；

8、8.绕杆模块通过固定设置于所述操作区主体前侧端面且位于所述定点停放点上侧的障碍杆组件b实现，每支所述障碍杆组件上安装有感应组件，通过感应组件检测所述吊桶与所述障碍杆组件时间的距离，并在一定距离内进行触发并发出警报，并将数据通过无线传输模块传输到计算机主机系统软件中，同时结合设备监控模块，识别学员是否按照指定路线进行操作，验证学员的精细控制起重机的能力；

9、9.实操模拟测试模块：评测学员的综合能力，将上述模块进行整合，通过一个连续“闯关”的模式，逐一在稳钩、绕杆、定点模块中进行测试，最终汇总错误点与纠正建议培训生成评估报告，并通过模块内的调整组件可对所述障碍杆组件布阵进行调整，通过所述障碍杆组件的移动控制并定位可实现对绕杆模块考核难度的调整，记录学员的操作轨迹，从而实现自动化培训的效果。

10、可优选的：所述障碍杆组件可通过所述调整组件的带动实现位置偏移，进而对绕杆模块的测试难度进行调整，所述障碍杆组件包括固定设置于所述移动托板上侧端面上的障碍杆，为防止所述吊桶移动过程中与所述障碍杆碰撞造成硬性接触，位于所述障碍杆的下端与所述移动托板的连接处固定设置有弹簧结构，所述弹簧结构的上端固定设置有测高传感器，位于所述吊桶的周侧固定设置有识别区，所述识别区用于增加视觉观感且通过所述测高传感器发出与地面平行的激光对所述识别区进行扫描，并在激光照射范围超出所述识别区设置范围高度时提出警报通报通过所述起重机吊装所述吊桶高度过高或过低；

11、位于所述障碍杆上固定设置有延伸体，所述延伸体内设置有空腔，所述空腔上侧位置固定连接有吊绳，所述吊绳的下端悬挂有可在所述空腔内晃动的悬挂电磁铁，所述悬挂电磁铁由电磁铁材质制成并通过通以不同强度大小的电流所述悬挂电磁铁呈现出不同强度的磁力大小，所述吊桶外部设置有金属层及磁体层，在吊装所述吊桶经过所述延伸体时可与所述悬挂电磁铁产生相互吸引力，并通过调整电流大小可控制所述悬挂电磁铁与所述吊桶产生足以带动所述悬挂电磁铁偏移所需距离大小即触发距离，位于所述悬挂电磁铁的下端固定设置有摆动接触体，位于所述空腔周侧内壁上固定设置有可与所述摆动接触体配合的接触电片，在所述接触电片与所述摆动接触体接触时电流导通、设置于该所述障碍杆内的警报器发出警报提醒距离；

12、所述空腔上侧及下侧内壁内设置有锁定组件，所述锁定组件可对所述悬挂电磁铁位置进行锁定，进而预防在搬运时误触发出警报；

13、通过所述障碍杆组件可对学员进行培训考核，并在吊装所述吊桶移动过程中对吊装高度以及行进路线中进行限定，而在行进过程中可对学员是否按照指定路线进行操作进行监控，验证学员的精细控制起重机的能力。

14、可优选的：所述锁定组件包括开设于所述空腔上侧内壁内的跳槽，所述跳槽内可滑动的设置有跳块，所述吊绳的上端固定连接于所述跳块的下端，位于所述跳块的上侧端面与所述跳槽内壁之间固定设置有弹簧；

15、位于所述空腔的下侧内壁内相连通的设置有限制滑槽，所述限制滑槽内可滑动的设置有限制滑块，所述限制滑块的上端与所述摆动接触体的下端通过牵引绳连接，位于所述限制滑槽的周侧弧形内壁上环形阵列的开设有导滑槽，位于所述障碍杆外侧套设有套块，所述套块与所述限制滑块之间通过可在所述导滑槽内滑动的连接块进行连接，在将所述套块最大限度上移时所述牵引绳处于松弛状态，此时所述悬挂电磁铁处于可摆动状态，在所述套块最大限度下移时，所述限制滑块牵引所述悬挂电磁铁下移并与所述限制滑槽上端进行卡接，进而用于限制所述悬挂电磁铁位置，避免倾斜误触。

16、可优选的：可在所述限制滑槽与所述空腔的连接处设置有卡座，所述卡座可对所述悬挂电磁铁下端位置进行限定，在所述悬挂电磁铁下降后可卡接于所述卡座内得劲儿对所述悬挂电磁铁位置进行限定。

17、可优选的：可在所述导滑槽下端及上端设置弹性卡槽，在所述连接块最大限度下降及最大限度上移时均可通过所述弹性卡槽进行锁定。

18、可优选的：所述调整组件包括开设于所述操作区主体内且开口朝上的滑道，所述滑道的左右端相连通的设置有驱动槽，位于所述滑道的下侧内壁内设置有两端分别与两侧的所述驱动槽相连通的线孔，位于所述驱动槽内设置有导线轮以及驱动轮，所述驱动轮后端动力连接有传动电机；

19、位于所述滑道内固定设置有滑轨，所述移动托板的下端设有开口向下且可与所述滑轨配合的滑槽，所述移动托板可在所述滑轨上滑动，通过牵引所述移动托板的左右移动可带动所述障碍杆组件左右移动；

20、位于所述移动托板内设置有锁定滑槽，所述锁定滑槽内左右对称且可滑动的设置有两块锁定夹块，左右两侧的所述锁定夹块分别与所述锁定滑槽内壁之间固定设置有顶推弹簧，左侧的所述锁定夹块内设置有开口向右的卡槽，左侧的所述锁定夹块的左侧端面上固定设置有可与所述卡槽卡接的突出卡块，位于两块所述锁定夹块内分别左右贯穿的设置有通线孔，位于两块所述锁定夹块上的所述通线孔上下位置相互错开且分别横穿于所述卡槽及所述突出卡块；

21、位于所述线孔内设有一驱动绕绳，所述驱动绕绳绕经过所述驱动轮以及所述导线轮并延伸过所述通线孔，所述驱动绕绳为连续的环形绳套；

22、位于所述锁定夹块相对一侧的端面上分别设置有抗斥电磁铁，所述抗斥电磁铁在通电情况下产生相互排斥的磁力；

23、位于所述滑轨的前后侧端面上分别设置有固定接触块，位于所述滑槽前后侧内壁上设置有滑动接触体，在对应的所述滑动接触体与所述固定接触块接触时，对应的所述抗斥电磁铁通电产生磁性相互远离；

24、在初始状态时，通过所述顶推弹簧的弹力可带动所述锁定夹块相互靠近并使得所述突出卡块卡接入所述卡槽内并将所述驱动绕绳位于所述通线孔内的部分进行夹持进而限制所述驱动绕绳与所述锁定夹块之间的相对滑动，此时，通过所述驱动轮带动所述驱动绕绳绕转即可带动所述移动托板移动，并在所述滑动接触体移动至相应位置处并与程序设置通电的所述固定接触块接触时所述抗斥电磁铁通电相互远离，此时，所述锁定夹块不随所述驱动绕绳的绕转移动。

25、可优选的：为增加所述锁定夹块夹持时对所述驱动绕绳产生的摩擦力，所述卡槽左侧内壁及所述突出卡块左侧端面上均设置有摩擦垫。

26、可优选的：同一位置的所述固定接触块上下设置的组数与同一列的所述障碍杆组件的数量相同，根据接触触点的不同对不同的障碍杆组件停放位置进行调整，各组障碍杆组件内的所述滑动接触体位置上下位置错开分别对应以不同的位置高度的所述固定接触块。

27、可优选的：为保障所述滑动接触体与所述固定接触块接触，位于所述滑动接触体内设置有开口向外的滑槽，所述滑槽内可滑动的设置有接触触点，所述接触触点与所述滑槽内壁之间固定设置有退位弹簧，所述接触触点与所述抗斥电磁铁之间电性连接。

28、可优选的：便于操作人员观察，所述定点停放点为三个不同半径同心圆构成，并分别以a、b以及c三组不同颜色标明。

29、可优选的：为减小所述驱动绕绳与各孔之间的摩擦，位于所述通线孔内设有线轮。

30、有益效果：

31、1.本培训系统可有效地提高培训效率，降低培训机构成本(人员与管理)。建立的标准化的实操培训模式可以高效、自动汇总作业人员操作过程中的不足并提出改进方向，切实提高培训效果。

32、2.系统具有高精度、高灵敏度、易于安装、无线传输、长续航的特点可适用于不同场地、起重设备，兼顾企业、培训机构工况。

33、3.借助信息化、自动化、智能化技术，具有很强的适用性与客户定制功能，能根据不同工况自动适应需求，具有较好的拓展性及推广实用性。

34、4.通过所述障碍杆组件以及所述调整组件可自动的组合出不同的训练阵型，并通过所述障碍杆组件的反馈可使得在进行绕杆培训时变换不同的训练场景。