一种单横梁多车体行吊系统及故障处理方法与流程

本发明涉及行吊车技术领域，特别是涉及一种单横梁多车体行吊系统及其运行控制方法和故障处理方法。

背景技术：

现有建筑施工过程中一般会使用行吊(起重机吊载物料)实现物料的搬运；爬架则是建筑施工过程中必不可少的设备之一，爬架可以沿着建筑物上攀或下降，是建筑施工中安全可靠的作业平台。

传统的行吊车一般由为单车体的行吊大车进行作业，尚未有多车体的大车进行联动作业；而且，如何控制多个行吊进行作业提升作业效率低，避免浪费资源等问题，则是亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供了一种克服上述问题或至少部分地解决了上述问题的一种单横梁多车体行吊系统及其控制方法和故障处理方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种单横梁多车体行吊系统，包括：

控制系统，一行吊大车以及可运动地设置于所述行吊大车上的多个行吊小车；其中，

所述行吊大车包括两个平行设置于爬架上的水平导轨以及架设在两个水平导轨之间且可沿水平导轨运动的横梁；

所述行吊小车沿纵向可运动设置于所述行吊大车的横梁上，用于载运行吊对象；

所述控制系统与所述多个行吊小车分别通信连接，监测小车故障并进行故障处理。

可选地，所述行吊小车上沿竖直方向设有伸缩杆，所述伸缩杆上设有机械臂，所述机械臂用于连接末端执行器。

可选地，所述行吊小车上设有图像采集装置机械臂，所述图像采集装置机械臂上设有图像采集装置，所述图像采集装置与所述控制系统电连接，并通过所述图像采集装置机械臂实现多角度拍照。

可选地，所述行吊小车至少一端设有传感器，所述传感器用于检测相邻所述行吊小车的距离从而限定相邻所述行吊小车的运行。

本发明提供了一种单横梁多车体行吊系统及其故障处理方法，基于本发明提供的控制方法通过三维坐标系分别为行吊大车上的行吊小车确定工作区域，并准确形成行吊大车以及行吊小车的行走路径，以对目标建筑执行所设定的工艺作业。并且还可以在执行过程中通过传感器检测障碍物，防止行车运动过程中发生碰撞而影响行吊作业，通过图像采集装置对行吊作业进行质检等功能。另外，本发明还提供了对行吊系统的故障处理方法，对不同类型以及不同等级的故障设置不同的处理方式，以对行吊系统中可能出现的故障进行高效处理，进而高效完成指定行吊作业。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种单横梁多车体行吊系统的控制方法，应用于上述任一项所述的单横梁多车体行吊系统，所述方法包括：

通过所述控制系统接收远程操控端输入的针对单横梁多车体的行吊系统对目标建筑执行指定行吊作业的操作指令；

基于所述操作指令将所述行吊系统中的行吊大车运动至所述目标建筑的作业区域；

在所述行吊系统中选取一或多台行吊小车，通过控制所述一或多台行吊小车协同执行所述指定行吊作业。

可选地，所述基于所述操作指令将所述行吊系统中行吊大车运动至所述目标建筑的作业区域，包括：

通过激光导航的方式构建三维坐标系，对所述操作指令进行分析并确定对所述目标建筑执行所述指定行吊作业的作业区域；

基于所述三维坐标系以及所述作业区域确定所述行吊大车的第一行走路径和/或所述行吊小车的第二行走路径；

依据所述第一行走路径和/或第二行走路径控制所述行吊大车和/或行吊小车进行运动。

可选地，所述通过激光导航的方式构建三维坐标系，包括：

以行吊大车上的行吊小车的运动方向为x轴，行吊大车的运动方向为y轴，升缩杆的运动方向为z轴构建三维坐标系；

当所述行吊大车和行吊小车都处于原点位置时，发射激光束确定原点坐标。

可选地，所述基于所述三维坐标系以及所述作业区域确定所述行吊大车的第一行走路径和/或所述行吊小车的第二行走路径，包括：

基于所述三维坐标系分别确定所述行吊大车向和各所述行吊小车在x轴方向和y轴方向相对于所述作业区域的位移参数，并生成所述行吊大车的第一行走路径和/或所述各所述行吊小车的第二行走路径。

可选地，所述在所述行吊系统中选取一或多台行吊小车，通过控制所述一或多台行吊小车协同执行所述指定行吊作业，包括：

在所述行吊系统中选取一或多台行吊小车，基于所述操作指令确定各行吊小车执行所述指定行吊作业时的至少一种末端执行器；

通过所述各行吊小车的机械臂自动抓取对应的末端执行器，协同执行所述指定行吊作业。

可选地，所述通过所述各行吊小车的机械臂自动抓取对应的末端执行器，协同执行所述指定行吊作业之后，还包括：

通过所述图像采集装置获取所述行吊小车执行所述指定行吊作业时间时的多个角度的连续的第一图像数据；

基于所述第一图像数据协调各所述行吊小车执行所述指定行吊作业的顺序。

可选地，所述通过所述各行吊小车的机械臂自动抓取对应的末端执行器，协同执行所述指定行吊作业之后，还包括：

通过所述图像采集装置获取所述多个行吊小车在所述指定行吊作业执行完成后的第二图像数据；

基于所述第二图像数据进行检测，判断所述指定行吊作业的完成状态是否符合预设标准；

若所述指定行吊作业的完成状态符合预设标准，则继续执行下一个行吊作业；

若所述指定行吊作业的完成状态不符合预设标准，则重新执行所述指定行吊作业。

可选地，所述方法还包括：

若在所述指定行吊作业的执行过程中，通过任意一个所述行吊小车上设置的传感器检测到存在与所述行吊小车的距离小于预设距离的近邻行吊小车，则停止运行所述行吊小车或所述近邻行吊小车。

可选地，还包括：

若在所述指定行吊作业的执行过程中，通过任意一个所述行吊小车上设置的传感器检测到所述行吊小车接触到其他行吊小车的防撞装置，则控制所述行吊小车或其它行吊小车向其原始运行方向的反方向运行。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种单横梁多车体行吊系统的故障处理方法，应用于上述任一项所述的单横梁多车体行吊系统，该故障处理方法可以单独控制也可以作为上述运行控制方法的一部分进行控制。所述故障处理方法包括：

在所述控制系统控制所述一或多台行吊小车中各行吊小车协同执行所述指定行吊作业的过程中，监测所述行吊系统中各行吊小车的工作状态；

若所述行吊系统在执行指定行吊作业的过程中判断任意一个行吊小车出现故障，则判断所述故障的故障类型；

基于所述故障类型采用预设的处理方式对所述故障进行处理。

可选地，所述基于所述故障类型采用预设的处理方式对所述故障进行处理，包括：

若判断所述故障属于行车类故障，则记录出现所述故障的行吊小车当前的状态信息后发送严重报警信息，并执行第一预设处理动作；

若判断所述故障属于末端执行器类故障，则发送一般报警信息，并执行第二预设处理动作。

可选地，所述行车类故障包括：所述行吊小车无法行走的故障；

所述末端执行器类故障包括：通信故障、信号丢失和/或零部件损坏。

可选地，所述执行第一预设处理动作包括：

将所述行吊小车切换至预设待机位，同时利用其它空闲行吊小车代替所述行吊小车继续进行作业；

所述执行第二预设处理动作，包括：根据报警优先级对出现故障的行吊小车进行修复处理，并重新启动。

可选地，所述根据报警优先级对出现故障的行吊小车进行修复处理包括：

根据报警优先级将出现故障的行吊小车的末端执行器进行复位；和/或

将出现故障的行吊小车运动至预设维修位进行检查修理。

上述方案及特征在本领域技术人员可明确排除的范围内，任意优选组合。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例一的单横梁多车体行吊系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例二的单横梁多车体行吊系统的结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的单横梁多车体行吊系统的控制方法流程示意图；

图4示出了根据本发明实施例的单横梁多车体行吊系统的故障处理方法流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供了一种单横梁多车体行吊系统，参见图1、2可知，本发明实施例提供的行吊系统可以包括：包括行吊大车3、设置于行吊大车3上的一或多个行吊小车5以及控制系统，其中图1所示为一个行吊大车3上设置一个行吊小车5，图2所示行吊系统为一个行吊大车3包括多个行吊小车5；其中，行吊大车3包括两个平行设置于爬架1上的水平导轨2以及架设在两个水平导轨2之间且可沿水平导轨运动的横梁31；具体地，行吊大车3两端装有车轮，车轮卡在承轨梁上的水平导轨2上，导轨驱动器与车轮直联，导轨驱动器启动时驱动大车车轮转动，带动行吊大车横向运动，从而调整行吊车在横向上的位置，当需要行吊大车3停止运行时，导轨驱动器自带刹车使大车停止，行吊大车3端头装有导向轮防侧滑。

多个行吊小车5沿纵向可运动设置于行吊大车3的横梁31上，用于载运行吊对象，本实施例中的行吊对象，可以是包括抓手、工具快换装置以及喷涂枪等末端执行器，也可以是基于末端执行器所获取的进行不同行吊作业时所需要的获取的不同物品对象等。

另外多个行吊小车3分别与控制系统通信连接，并被控制协调运动实现行吊作业同时还可被监测故障并进行故障处理。

进一步地，行吊大车3的运动方向和行吊小车5的运动方向相互垂直，这样通过控制系统的调配即可使得行吊大车3和行吊小车5可在二维方向(可理解为平面x/y方向)上实现行吊作业，行吊大车3的运动方向可调整行吊小车5在横向位置上作业路径，而行吊小车5自身的运动方向可调整纵向位置上的作业路径；进一步地，为实现更加高效的行吊作业，各个行吊小车5相互之间根据预定的行走路径被联合控制协调运动实现行吊作业；当然，各个行吊小车5也可根据预定的行走路径被独立控制协调运动实现行吊作业；采用上述行吊车设计，通过多个行吊车协调配合，可以实现多种行吊作业，提高行吊作业效率。

行吊小车5上沿竖直方向设有伸缩杆6；在伸缩杆6的底部设有机械臂7，该机械臂7为多轴机械臂，机械臂7用于连接末端执行器，末端执行器根据实际行吊作业需要可以是机械手或是其他设备；需要说明的是，该机械臂7可根据机械臂7底部的连接部更换不同的末端执行器。

本发明实施例还提供了一种单横梁多车体行吊系统的控制方法，参见图3可知，本发明实施例提供的单横梁多车体行吊系统的控制方法可以包括：

步骤s301，通过控制系统接收远程操控端输入的针对单横梁多车体的行吊系统对目标建筑执行指定行吊作业的操作指令。其中，远程操控端是对行吊系统执行控制的远端如运动终端或固定终端，通过远程操控端可以根据不同建筑的不同工艺输入对应的操作指令。如钢筋绑扎，钢筋布置，墙板运输，墙板安装，铝模运输，铝模安装，混凝土布料，混凝土抹平等针对不同的工艺命令，当行吊系统接收到针对不同工艺的操控指令后，即可自动运行。如选择楼面绑扎，行吊小车会到达指定地点切换钢筋绑扎器然后在指定区域自动进行绑扎操作，选择搬运，小车会切换成抓手帮助人员搬运重物，具体需要实现的功能都可以通过预写程序和设计的执行器实现。

步骤s302，基于上述操作指令将行吊系统中的行吊大车运动至目标建筑的作业区域。

行吊系统接收到来自远程操控端的操作指令后可以对其进行分析判断对应的工艺类型进而进行智能施工。由于本实施例提供的行吊系统在行吊大车上设置有多个行吊小车，因此，进一步地，可以先通过激光导航的方式构建三维坐标系，对上述操作指令进行分析并确定对目标建筑执行指定行吊作业的作业区域，基于三维坐标系以及作业区域确定行吊大车的第一行走路径和/或多个行吊小车的第二行走路径，依据第一行走路径和/或第二行走路径控制行吊大车和/或行吊小车进行运动，进而通过多个行吊小车协同工作以完成钢筋绑扎，钢筋布置，墙板运输，墙板安装，铝模运输，铝模安装，混凝土布料，混凝土抹平等指定行吊作业。

前文介绍，行吊大车上可运动的设置有一个或多个行吊小车；并且，行吊小车上沿竖直方向设有伸缩杆，伸缩杆上设有机械臂，通过该机械臂可连接末端执行器。因此，在构建三维坐标系时，可以以行吊大车上的行吊小车的运动方向为x轴，行吊大车的运动方向为y轴，升缩杆的运动方向为z轴构建三维坐标系；当行吊大车和行吊小车都处于原点位置时，发射激光束确定原点坐标。可选地，在确定行吊大车的第一行走路径和/或行吊小车的第二行走路径时，可以基于三维坐标系分别确定行吊大车向和各行吊小车在x轴方向和y轴方向相对于对应作业区域的位移参数，并生成行吊大车的第一行走路径和/或各行吊小车的第二行走路径。即通过三维坐标系持续输出x、y轴坐标作为目标位置连续运动可以得到行吊系统中行吊大车和行吊小车的行走路径。其中，小车运动的x轴，大车运动为y轴，再加上升缩杆的z轴方向，组成三维坐标系；当大小车都处于原点位置时，发射激光束确定原点坐标，在平面的任意位置内我们通过激光导航可以知道(x,y)的坐标，而z轴的坐标由升缩杆相对原点位置的偏移量来确定。

步骤s303，在行吊系统中选取多台行吊小车，通过控制多台行吊小车中各行吊小车协同执行指定行吊作业。

进一步地，上述步骤s303可以包括：在行吊系统中选取多台行吊小车，基于上述操作指令确定各行吊小车执行指定行吊作业时的至少一种末端执行器；通过各行吊小车的机械臂自动抓取对应的末端执行器，协同执行上述指定行吊作业。

本发明实施例通过构建三维坐标系确定行吊大车以及行吊小车的工作路径并进行导航，可以控制行吊大车和行吊小车准确向目标建筑的作业区域进行运动，进而由多个行吊小车配合以高效完成指定行吊作业，相较于传统的方案作业效率更高，且充分利用已有资源，避免资源的浪费。

可选地，本发明实施例提供的行吊系统中，行吊小车上还设有图像采集装置机械臂，图像采集装置机械臂上设有图像采集装置，图像采集装置与控制系统电连接；通过控制行吊小车的机械臂自动抓取对应的末端执行器协同执行指定行吊作业时，可以通过该图像采集装置获取行吊小车在执行指定行吊作业时间时的多个角度的连续的第一图像数据；基于第一图像数据协调各行吊大车上的行吊小车执行指定行吊作业的顺序。图像采集装置优选为3d智能相机的数量也可以根据不同的需求进行调整。

在行吊小车的工作过程中，还可以通过图像采集装置进行拍照检测确定各行吊小车上机械臂的执行顺序，保证工艺作业的顺利进行，防止两个机械臂之间的相互干涉，影响作业进程。举例来说，对于墙柱钢筋绑扎作业，需要两台行吊小车的机械臂共同进行作业，此时程序调用a/b两车分别抓取需要的执行器，a抓手b焊机，准备工作完成后首先由a车抓取钢筋贴合，等待确认贴合后b车再进行闪光对焊，若两臂动作存在干涉即b必须等待a工作完成再行动作，若两臂无干涉则b可同时运动到焊接等待位以减少工作节拍。

除上述介绍的之外，本发明实施例还可以通过图像采集装置获取行吊小车在指定行吊作业执行完成后的第二图像数据；基于第二图像数据进行检测，判断指定行吊作业的完成状态是否符合预设标准；若指定行吊作业的完成状态符合预设标准，则继续执行下一个行吊作业；若指定行吊作业的完成状态不符合预设标准，则重新执行指定行吊作业。

以举钢筋绑扎为例，可通过两种方式对第二图像数据进行判断作业是否符合标准。第一种，绑扎之前拍摄一次，绑扎之后拍摄一次，基于两次图像的差值判断是否绑或者没绑；第二种，基于svm算法训练得到一个分类器，分类出绑或者没有绑。本发明实施例可通过图像采集装置分别获取指定行吊作业执行前后的图像数据，通过前后两组图像数据的差异性判断指定行吊作业是否完成。还可以预先训练分类器，在指定行吊作业执行后获取图像数据，将其输入预先训练好的分类器之后判断该图像数据是否为指定行吊作业执行成功之后的图像数据，实际应用中可能还有其他判断方式，具体的图像处理方式可基于建筑工艺而定，本发明不做限定。其中，图像采集装置，可以优选独立设置多个，具体可以采用多个智能相机，用于适配多个行吊小车。采用上述方式可以对行吊作业对应的工艺进行判断，同时还可以达到质检等功能。

本发明实施例提供的行吊系统行吊小车上还设有传感器机械臂，传感器机械臂上设有传感器，若在指定行吊作业的执行过程中，通过任意一个行吊小车上设置的传感器检测到存在与该行吊小车的距离小于预设距离的近邻行吊小车，则则停止运行该行吊小车或近邻行吊小车。该传感器优选为距离传感器。也就是说，可以通过在任意一个行吊小车上设置距离传感器以检测与其他行吊小车的距离，假设该行吊小车在运行过程中通过传感器检测到可能会与其他行吊小车发送碰撞，则将其中一个行吊小车向反方向运动。该预设距离可以根据不同的应用需求进行设置，本发明不做限定。

进一步地，本发明实施例提供的方案中若在指定行吊作业的执行过程中，通过任意一个行吊小车上设置的传感器检测到行吊小车接触到其他行吊小车的防撞装置，则控制行吊小车或其它行吊小车向其原始运行方向的反方向运行。

在行吊系统的控制系统控制各行吊小车执行行吊作业的过程中可能会发生不同的故障，举例来讲，当控制系统控制两台行吊小车的机械臂共同进行作业，此时程序调用a/b两车分别抓取需要的执行器，a抓手b焊机，准备工作完成后首先由a车抓取钢筋贴合。但是在a执行作业的过程中可能发生故障而无法正常完成工作，此时控制系统就会检测到a车故障从而进行故障处理。

本发明实施例还提供了一种单横梁多车体行吊系统的故障处理方法，该故障处理方法可以单独控制也可以作为上述运行控制方法的一部分进行控制以监测行吊单元故障并进行故障处理的控制系统。如图4所示，本发明实施例提供的单横梁多车体行吊系统的故障处理方法可以包括：

步骤s401，在控制系统控制一或多台行吊小车协同执行指定行吊作业的过程中，监测行吊系统中各行吊小车的工作状态；

步骤s402，若行吊系统在执行指定行吊作业的过程中判断任意一个行吊小车出现故障，则判断上述故障的故障类型；

步骤s403，基于故障类型采用预设的处理方式对上述故障进行处理。

在行吊系统自动运行的过程中，如果是简单故障会发送故障信息通知维护人员进行检修，若有严重故障将影响单台行车正常工作的，会自动进行其他处理。通过对不同的故障类型采取不同的处理措施，可以在及时处理故障的同时保证行吊系统的对指定行吊作业的正常执行。

可选地，上述步骤s403可进一步包括：若判断上述故障属于行车类故障，则记录出现故障的行吊小车当前的状态信息后发送严重报警信息，并执行第一预设处理动作；若判断所述故障属于末端执行器类故障，则发送一般报警信息，并执行第二预设处理动作。行车类故障可以包括行吊小车无法行走的故障，就是带着执行器的伺服电机故障或者机械故障无法行走等故障；末端执行器类故障可以包括：通信故障、信号丢失和/或零部件损坏等，是实现具体工艺的那台设备如抹平机发生故障等故障。

另外，本发明实施例通过对故障采用分级报警制，对于不同的报警信息采取不同的处理动作。对于严重报警信息执行第一预设处理动作，可以包括：将行吊小车切换至预设待机位，同时利用其它空闲行吊小车代替该行吊小车继续进行作业。例如：现有a、b两车同时作业，当b车机械臂发生故障时，伺服控制a小车与b小车贴合进行虚拟合并为ab车进行同步行走，同时b车升缩杆提升避免干涉，接着调用空闲的c车接替b车与ab车共同作业。

对于一般报警信息执行的第二预设处理动作，可以包括：根据报警优先级对出现故障的行吊小车进行修复处理，并重新启动。例如，可以根据报警优先级将出现故障的行吊小车的末端执行器进行复位；和/或将出现故障的行吊小车运动至预设维修位进行检查修理，进而判断是否切换末端执行器。

通过故障检修的时间和严重成都可以将故障可以分为：简单故障，一般故障和/或严重故障；简单故障包括通过复位重启操作后可恢复正常工作状态的故障；一般故障包括：信号丢失或线路故障等；严重故障包括：机械碰撞或电气损坏等。通过根据报警优先级进行检修，对严重故障进行优先处理，进而防止故障行车对整个行吊作业造成严重影响。

前文介绍，对于有些故障来讲，可以记录出现该故障的行吊小车当前的状态信息，该状态信息可以包括：出现该故障的行吊小车的工作状态，工艺信息、行车位置等等，记录故障行吊小车的状态信息后可返回至远程操控端，直观显示以方便工作人员查看；如果故障行车无法立即工作，此时等待其他行车完成自身工作后，将其他行车切换到故障行车指针，接替故障行车停止时的工作状态继续工作，进而保证行吊系统对指定行吊作业的顺利进行。

本发明实施例提供了一种针对单横梁多车体的高效的控制方法及故障处理方法，基于本发明实施例提供的控制方法通过三维坐标系分别为行吊大车上的行吊小车确定工作区域，并准确形成行吊大车以及行吊小车的行走路径，以对目标建筑执行所设定的工艺作业。并且还可以在执行过程中通过传感器检测障碍物，防止行车运动过程中发生碰撞而影响行吊作业，通过图像采集装置对行吊作业进行质检等功能。另外，本发明实施例还提供了对行吊系统的故障处理方法，对不同类型以及不同等级的故障设置不同的处理方式，以对行吊系统中可能出现的故障进行高效处理，进而高效完成指定行吊作业。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。