一种门座式起重机臂架防碰撞方法与流程

本技术涉及工程机械检测，更具体地说，尤其涉及一种门座式起重机臂架防碰撞方法。

背景技术：

1、随着水运的发展、物流业的发展，臂架类旋转设备在国内应用广泛，而对于码头前沿，门座式起重机则承担着物流运输的重任。在门座式起重机的运行过程中，许多工作场地需要多台设备同时作业，但由于门座式起重机臂架长、姿态多、工作范围有限，多台设备同时作业存在相互碰撞的风险。

2、目前，在多台门座式起重机同时作业过程中，为避免臂架碰撞，操作员往往只能根据自身操作经验目测障碍物及目标的位置来操作臂架避开，或者是通过使用对讲机以语音交流的方式在指挥员的指挥下操作臂架避开，但是人的视线范围有限，无法全面观测到整个臂架周边障碍物的情况，为解决人为观测误差，在现有技术中，设计出在起重机上安装传感装置，以此确定臂架与周围环境安全距离的技术方案，但是在起重机运行过程中，传感装置容易被设备自身抵挡，臂架与障碍物的碰撞信息检测也可能不准确。可见，在门座式起重机运行过程中，缺乏一种防碰撞方法，用于自动防止臂架碰撞。

3、因此，如何提供一种门座式起重机臂架防碰撞方法，其能够识别起重机臂架碰撞的危险操作，自动防止臂架碰撞，提高起重机群体作业时的安全性，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本技术提供一种门座式起重机臂架防碰撞方法，其能够识别起重机臂架碰撞的危险操作，自动防止臂架碰撞，提高起重机群体作业时的安全性。

2、本技术提供的一个技术方案如下：

3、本技术提供一种门座式起重机臂架防碰撞方法，包括以下步骤：s1、设备预处理：确定门机群体作业的数量n，在所述门机上设置检测设备运动信息的采集终端；s2、建立门机模型：确定门机群体作业的区域平面，将所述区域平面与门机垂直作业方向结合建立三维坐标系，随后获取门机群体的空间位置坐标，以所述空间位置坐标构建门机群体模型；s3、数据采集：运用所述采集终端，并结合门机群体模型获取各门机臂架幅度fx(x∈1,2,3...n)、臂架回转角度θx(x∈1,2,3...n)、门机回转中心距坐标原点的绝对位置sx(x∈1,2,3...n)以及臂架高度hx(x∈1,2,3...n)，随后确定臂架顶点在门机轨道上的投影绝对距离lx；s4、配置参数：预设臂架防碰撞减速距离阈值j、停止距离阈值t和高度距离阈值h，并设置与阈值相匹配的高度核验程序与位置核验程序；s5、数据提取：对相邻门机进行数据交换，获取相邻门机之间所述绝对距离差值lx,x+1及所述臂架高度差值hx，x+1；s6、防碰撞控制：调用核验程序，分别验证所述臂架高度差值、绝对距离差值，随后根据验证结果控制门机臂架正常运行、减速运行或停止运行。

4、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s1中，所述设备预处理的具体流程包括：

5、s101、根据所述门座式起重机群体作业的数量n，配置大车绝对值编码器、回转绝对值编码器以及幅度传感机构；

6、s102、确定门机群体的作业区域，将所述大车绝对值编码器设置于起重机门机锚定处，并记录所述大车绝对值编码器的初始值；

7、s103、随后将所述幅度传感机构设置于起重机臂架根部，跟随臂架定轴旋转，并将所述回转绝对值编码器设置于起重机回转中心的回转齿轮上。

8、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s2中，所述建立门机模型的具体流程包括：

9、s201、在门机群体的作业区域内确定坐标原点o，所述坐标原点位于门机大车运动的轨道直线上；

10、s202、以门机大车沿轨道前进的方向为x轴正向，y轴垂直x轴，y轴正向与x轴正向逆时针夹角90°，获取xoy平面，接着从所述xoy平面中确定门机群体作业的区域平面；

11、s203、随后确定门机垂直作业方向，将其与所述区域平面结合建立三维坐标系，接着在所述三维坐标系中选取门机关键结构的特征点，并获取所述特征点的空间坐标，根据空间坐标构建门机群体模型。

12、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s3中，获取门机臂架幅度的具体流程包括：

13、确定所述门机臂架的吊臂长度rx(x∈1,2,3...n)；

14、随后利用所述幅度传感机构，采集门机臂架的姿态信息，再根据所述姿态信息提取臂架吊臂的仰角βx(x∈1,2,3...n)；

15、最后调用三角函数换算关系fx＝rxcosβx(x∈1,2,3...n)，获取门机臂架幅度集合fx(x∈1,2,3...n)。

16、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s3中，获取投影点至坐标原点的绝对距离lx的换算关系为：

17、lx＝sx+fxcosθx(x∈1,2,3...n)。

18、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s5中，获取相邻门机之间所述臂架高度差值hx，x+1的具体流程包括：

19、对相邻门机进行数据交换，以两个门机为一组，将每组通过交换获取的数据汇合，形成多个数据集；

20、在每个所述数据集中，提取其中第一个门机臂架根部最低点的坐标高度值，随后在第二个门机中，提取其臂架顶部最高点的坐标高度值；

21、接着计算两个所述坐标高度值的差值，获取相邻门机之间臂架高度差值hx，x+1，其中hx，x+1代表第x个门机与第x+1个门机之间所述臂架高度的差值。

22、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s6中，验证臂架高度差值、绝对距离差值的准则具体为：

23、首先调用所述高度核验程序，验证所述臂架高度差值hx，x+1是否满足所述防碰撞高度距离阈值h，则结束验证，输出验证结果；

24、若不满足，则随后调用所述位置核验程序，并结合所述防碰撞减速距离j以及停止距离阈值t，对所述绝对距离差值进行验证，完成后输出验证结果。

25、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s6中，验证所述臂架高度差值的具体流程包括：

26、将所述臂架高度差值作为第一初始值，输入至所述高度核验程序中，调用所述高度距离阈值与第一初始值进行对比分析，其中高度距离阈值为范围值，所述范围值处于门机臂架最大幅度与最小幅度之间；

27、若所述臂架高度差值处于高度距离阈值的范围内，则所述臂架高度差值不满足要求，进入后续差值验证；

28、若所述臂架高度差值超出高度距离阈值的上限临界值或者低于其下限临界值，则所述臂架高度差值满足要求，说明相邻门机之间运行不存在碰撞风险，控制门机正常运行。

29、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s5中，获取相邻门机之间所述绝对距离差值lx,x+1的具体流程包括：

30、运用限制条件，确定门机回转中心距坐标原点的绝对位置sx与臂架顶点的投影点至坐标原点的绝对距离lx的大小关系；

31、若所述绝对距离差值fx大于所述门机回转中心距坐标原点的绝对位置sx，且fx+1大于sx+1，则将fx+1赋值于第一代数d2，并将lx赋值于第二代数d1；

32、若所述绝对距离差值fx大于所述门机回转中心距坐标原点的绝对位置sx，且fx+1小于sx+1，则将lx+1赋值于第一代数d2，并将lx赋值于第二代数d1；

33、若所述绝对距离差值fx小于所述门机回转中心距坐标原点的绝对位置sx，则将lx+1赋值于第一代数d2，并将sx赋值于第二代数d1；

34、随后计算第一代数d2与第二代数d1的差值，得到绝对距离差值lx,x+1，其中lx,x+1代表第x个门机与第x+1个门机之间所述绝对距离的差值。

35、进一步地，在本发明一种优选的方式中，在步骤s6中，验证所述绝对距离差值的具体流程包括：

36、将所述绝对距离差值作为第二初始值，输入至所述高度核验程序中，调用所述减速距离阈值j、停止距离阈值t与第二初始值进行对比分析；

37、若所述绝对距离差值小于等于所述减速距离阈值，则说明相邻门机之间存在碰撞风险，随后对相邻门机之间的行走和旋转动作进行减速控制；

38、若所述绝对距离差值小于等于所述停止距离阈值，则说明相邻门机之间存在即时碰撞风险，随后对相邻门机之间的行走和旋转动作进行停止控制。

39、本发明提供的一种门座式起重机臂架防碰撞方法，包括以下步骤：s1、设备预处理：确定门机群体作业的数量n，在所述门机上设置检测设备运动信息的采集终端；s2、建立门机模型：确定门机群体作业的区域平面，将所述区域平面与门机垂直作业方向结合建立三维坐标系，随后获取门机群体的空间位置坐标，以所述空间位置坐标构建门机群体模型；s3、数据采集：运用所述采集终端，并结合门机群体模型获取各门机臂架幅度fx(x∈1,2,3...n)、臂架回转角度θx(x∈1,2,3...n)、门机回转中心距坐标原点的绝对位置sx(x∈1,2,3...n)以及臂架高度hx(x∈1,2,3...n)，随后确定臂架顶点在门机轨道上的投影绝对距离lx；s4、配置参数：预设臂架防碰撞减速距离阈值j、停止距离阈值t和高度距离阈值h，并设置与阈值相匹配的高度核验程序与位置核验程序；s5、数据提取：对相邻门机进行数据交换，获取相邻门机之间所述绝对距离差值lx,x+1及所述臂架高度差值hx，x+1；s6、防碰撞控制：调用核验程序，分别验证所述臂架高度差值、绝对距离差值，随后根据验证结果控制门机臂架正常运行、减速运行或停止运行。所述门座式起重机臂架防碰撞方法，臂架防碰撞的方法本质在于通过获取相邻门机臂架的空间位置关系，并将位置关系以数值量化，以所述量化数值通过程序与预设的阈值对比分析，从而自动识别臂架碰撞的危险操作，用以对臂架动作进行控制；在方法中，首先需对门座式起重机进行预处理，即在群体作业的门机上安装采集终端，能够获取门机臂架旋转、大车行走等运动信息，用于从门机运动中进行数据采集；随后通过构建门机臂架模型获取运动参数；接着在预设完阈值后，对每相邻的两个门机进行数据交换，获取核验数据：相邻门机之间的绝对距离差值与臂架高度差值，利用核验程序自动将差值与阈值进行验证，门机通过验证结果判断相邻臂架在运动中是否存在碰撞风险，从而控制相邻门机的臂架及大车实施减速、停止动作，实现自动识别、控制臂架碰撞危险操作的技术效果。可见，本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其能够识别起重机臂架碰撞的危险操作，自动防止臂架碰撞，提高起重机群体作业时的安全性。