[发明专利]一种塔式起重机智能控制系统及方法

说明书

本发明提供一种塔式起重机智能控制系统及方法，三维激光扫描识别系统完成吊钩在第一基本位置与卸货目标位置之间的位置识别；无线定位识别系统完成吊钩在第二基本位置与材料目标位置之间的位置识别；基本位置控制系统自主完成吊钩在第一基本位置与第二基本位置之间的移动控制，以及受控完成吊钩的其它位置之间的移动控制；中央监控系统对吊钩的整个运行过程进行显示。本发明根据塔式起重机吊运货物的实际特点和要求，对不同的作业区域选择更适宜的位置识别系统及吊运方法，从而提高塔式起重机吊装位置的精度，同时在对于精度无需太高的长距离吊运路径，选择记忆学习的方式来吊运，使得信号更为稳定，也节约了成本。

技术领域

本发明属于工程机械领域，具体涉及一种塔式起重机智能控制系统及方法。

背景技术

在建（构）筑施工现场及需要使用到塔式起重机的场所，塔机主要用于把指定位置的材料和建筑设备吊装到施工作业面，以及各种物料的装卸。塔机的操作一般是手动控制方式，由塔机司机和地面信号指挥人员配合，操纵塔机进行吊装工作。

针对手动控制方式的不足，有研究人员开发了学习型避障控制系统，但是塔机只能在有重复性动作的情况下实现自动运行。当起吊的初始位置或目标位置变化时，又需要重新学习。

另外，有研究人员开发了基于GNSS（包括GPS、北斗等）定位的建筑塔机自动控制方法。但采用GNSS系统时，当塔机处于大型建筑物之间，卫星以及基站信号会受遮挡使得信号变弱，这将导致定位精度降低。同时，对于GNSS定位系统，一般民用的精度不够高、实时性不够好，难以满足现场的使用需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种塔式起重机智能控制系统及方法，提高塔式起重机吊装位置的精度。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种塔式起重机智能控制系统，用于控制塔式起重机的吊钩在材料堆场和施工作业面之间来回运动；材料堆场设置在地面；施工作业面位于建筑物顶部，并隔一段时间随着建筑物的升高而升高；其特征在于：设置吊钩运动路径上的几个定位点：位于材料堆场的材料目标位置、位于材料堆场上空的第二基本位置、位于施工作业面上空的第一基本位置、以及位于施工作业面的作业面目标位置；

本智能控制系统包括：

三维激光扫描识别系统，用于完成吊钩在第一基本位置与作业面目标位置之间的位置识别；

无线定位识别系统，用于完成吊钩在第二基本位置与材料目标位置之间的位置识别；

基本位置控制系统，用于自主完成吊钩在第一基本位置与第二基本位置之间的移动控制，以及受控完成吊钩的其它位置之间的移动控制，包括手动控制模块、记忆控制模块、识别控制模块和移动控制模块；手动控制模块用于吊钩首次在第一基本位置与第二基本位置之间的移动时，手动给移动控制模块发送移动信号；记忆控制模块用于记录下手动控制模块发送的移动信号，确定第一基本位置和第二基本位置的坐标，并按照手动控制模块的移动信号发送给移动控制模块；识别控制模块用于根据三维激光扫描识别系统识别的结果，得到吊钩在第一基本位置与作业面目标位置之间的移动信号，并根据无线定位系统识别的结果，得到吊钩在第二基本位置与材料目标位置之间的移动信号；移动控制模块用于在手动控制模块、记忆控制模块和识别控制模块的移动信号下对吊钩进行移动控制；

中央监控系统，用于分别与三维激光扫描识别系统、无线定位识别系统和基本位置控制系统通讯，对吊钩的整个运行过程进行监控。

按上述方案，所述的三维激光扫描识别系统包括设置在作业面目标位置的标靶、设置在塔式起重机上的激光扫描仪、以及第一服务器；第一基本位置的坐标由基本位置控制系统确定，激光扫描仪用于扫描施工作业面并通过识别标靶来识别作业面目标位置，第一服务器将激光扫描仪扫描的结果发送给中央监控系统，由中央监控系统根据第一基本位置的坐标和作业面目标位置的坐标，控制移动控制模块对吊钩进行移动控制。