专利名称：龙门吊吊装小车防碰撞控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及龙门吊装卸技术领域，特别涉及龙门吊吊装过程中运行控制系统领域， 具体是指一种龙门吊吊装小车防碰撞控制系统。
背景技术：
现代社会中，龙门吊起重机是工业生产中的重要设备，对于大型设备的生产、安装有着 极其重要的作用，特别是在造船厂，龙门吊往往发展到高度近百米，跨度一百多米甚至两 百多米的，另外，为了满足工作效率，龙门吊的运行速度也有一定的要求，这样对司机驾 驶和操作来讲要求也越来越高。龙门吊在小车行走过程中容易发生碰撞，主要原因是
1. 龙门吊吊装的物体形状、长短、大小各异，从而司机不能准确地知道工件在运行当 中与吊车支撑腿之间的距离。
2. 龙门吊吊装运动过程中，司机往往不能看见或看不清被吊物体的整体形状，也就不 能准确地判断被吊物体和吊车支撑腿的距离。
3. 龙门吊吊装运动过程中，由于运动、风或其它外力，会引起物体摇摆，从而也影响 判断物体运行轨迹和位置距离。(可视问题)
4. 龙门吊吊装运动过程中，由于被吊工件往往重量大且吊装绳索较长，容易导致被吊
装工件由于惯性摇摆撞击到龙n吊的支撑腿上，导致严重事故。(制动需要安全可 靠的方法)。
5. 龙门吊驾驶时司机在约100米左右高度操作，驾驶精度要求高，强度大，容易疲劳， 注意力分散，(需要有效的显示和/或报警提示)
6. 司机室往往固定在刚性腿这边，而对被吊物体观测往往不是在一个垂直线上，因此 物体水平移动的精确位置观测和控制比较困难，特别是在远离刚性腿或靠近柔性腿
这边吊装的时候
由于龙门吊吊装的物体往往都非常大，重达几十吨甚至几百吨， 一旦发生碰撞往往引起 重大责任事故，甚至于机毁人完的严重后果。为了安全，起重机在吊装过程中慢速运行，或 者走"门字形"运动轨迹，可以减小物体摇摆，但这样又大大影响了生产效率，增加了设备能 耗和机械磨损。对于不同的吊装工件，如何能够知道被吊装的工件到龙门吊支撑腿的距离，并且是连续 不断地在运动过程中实时知道这一距离，是有效防止小车运动中发生碰撞的关键。 一旦获得 这一距离的信息，就可以通过"自动"或"人工"的方式形成闭环控制，确保^^吊工件运动 中与龙门吊支撑腿的距离，另外，由于被吊物体在吊装过程中由于绳索很长会出现较大的摇 摆，还可以利用单摆模型把摇摆因素考虑进去，实时计算出被吊工件与支撑腿的动态距离， 也可以利用防摇控制技术对被吊工件进行止摆控制，使得被吊物体的运动和停止的摇摆都可 以在可控制的状态下运行。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够有效地防止吊装小车 运动过程中吊装的工件与吊车支撑腿发生碰撞、经济实用、安全可靠、结构简单、成本较低、 适用范围较为广泛的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统。
为了实现上述的目的，本实用新型的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统具有如下构成
该龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，包括吊车小车防撞控制装置，所述的龙门吊包括中 央龙门吊小车行走横梁和垂直设置于该龙门吊小车行走橫梁两侧的龙门吊支撑腿，其主要特 点是，所述的系统还包括吊装工件位置检测模块和吊装运动控制模块，所述的吊装工件位置 检测模块通过所述的吊车小车防撞控制装置与所述的吊装运动控制模块相连接。
该龙门吊吊装小车防碰撞控制系统中的吊装工件位置检测模块可以包括小车位置编码 器、起升位置编码器和激光线扫描位置传感器，所述的小车位置编码器、起升位置编码器和 激光线扫描位置传感器均与所述的吊车小车防撞控制装置相连接。
该龙门吊吊装小车防碰撞控制系统中的吊装工件位置检测模块中还可以进一步包括吊装 工件摇摆角度传感器，所述的吊装工件摇摆角度传感器与所述的吊车小车防撞控制装置相连 接。
该龙门吊吊装小车防碰撞控制系统的小车位置编码器可以是小车位置相对编码器，也可 以是小车位置绝对编码器。
该龙门吊吊装小车防碰撞控制系统的起升位置编码器可以是起升位置相对编码器，也可
以是起升位置绝对编码器。
该龙门吊吊装小车防碰撞控制系统的激光线扫描位置传感器设置于所述的龙门吊小车行 走的横梁上，且与所述的龙门吊支撑腿相距预设的一定的安全距离，线扫描对吊装的工件形 成一道隐性的安全门帘，与横梁方向形成垂直，支持腿内侧形成平行，该安全门帘与支撑腿形成的安全距离可以确保被吊工件及时减速和停车用而不发生^S並撞。
该龙门吊吊装小车防碰撞控制系统的吊装工件摇摆角度传感器设置于龙门吊吊装小车 上，负责监测在吊装过程中，被吊装的工件由于运动、风或其它外力引起的摇摆，通过起升 编码器计算吊装工件的绳长与摇摆角度传感器可以共同计算出工件由于摇摆可能弓1起的位置偏移。
该龙门吊吊装小车防碰撞控制系统的吊装运动控制模块包括小车控制单元、起升控制单 元、大车控制单元和吊装工件位置显示单元，所述的吊车小车防撞控制装置与所述的小车控 制单元、起升控制单元、大车控制单元和吊装工件位置显示单元均相连接。
该龙门吊吊装小车防碰撞控制系统的吊车小车防撞控制装置和/或小车控制单元和/或起 升控制单元和/或大车控制单元可以为PLC可编程逻辑控制器、专用控制器或工业电脑。
该龙门吊吊装小车防碰撞控制系统吊装工件位置显示单元在吊装工件进入激光线扫描安 全距离后与小车编码器联合使用可以连续不断地计算和显示吊装工件与龙门吊支撑腿之间的 距离。
采用了本实用新型的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，由于其能够对实时动态测量各种 不同的被吊工件在吊装过程中与龙门吊支撑腿的距离，并结合控制技术、防摇技术和防撞技 术，从而可以有效地防止小车运动过程中吊装的工件与吊车支撑腿发生碰撞，同时，该龙门 吊吊装小车防碰撞控制系统经济实用，安全可靠，结构简单，成本较低，适用范围较为广泛， 能够有效地解决龙门吊吊装过程中'J、车运行碰撞《1起的安全问题。
图1为本实用新型的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统的硬件结构示意图。 图2为本实用新型的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统的工作原理示意图。 图3为本实用新型的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统的工作流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。 请参阅图1所示，该龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，其中所述的龙门吊包括中央龙门 吊小车行走横梁和垂直设置于该龙门吊小车行走横梁两侧的龙门吊支撑腿，该控制系统包括 吊车小车防撞控制装置5、吊装工件位置检测模块和吊装运动控制模块，所述的吊装工件位 置检测模块和吊装运动控制模块分别与吊车小车防撞控制装置5相连接。其中，所述系统的 吊装运动控制模块包括小车控制单元6、起升控制单元7、大车控制单元8和吊装工件位置显
5示单元9;所述的吊装工件位置检测模块可以包括小车位置编码器1、起升位置编码器2、激 光线扫描位置传感器3，还可以进一步包括吊装工件摇摆角度传感器4,所述的吊车控制装置 5和/或小车控制单元6和/或起升控制单元7和/或大车控制单元8可以为PLC可编程逻辑控 制器、专用控制器或工业电脑，当然也可以采用其它具有相应功能的控制设备。
其中，所述的小车位置编码器1可以是小车位置相对编码器，也可以是小车位置绝对编 码器。所述的起升位置编码器2可以是起升位置相对编码器，也可以是起升位置绝对编码器。
在实际使用当中，请参阅图2所示，该实用新型龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，起重 机11可以通过大车14整车移动到一个水平位置，小车12可以左右移动，吊具和/或工件13 可以上下移动，装卸时，司^几坐在司机室15。
所述的激光线扫描位置传感器16安装在龙门吊小车行走的横梁上，该激光线扫描位置传 感器16可以根据实际使用情况的需要仅安装于横梁某一側或者在两侧均安装，距离龙门吊支 撑腿有一定的安全距离，线扫描对吊装的工件形成一道隐性的安全门帘，与横梁方向形成垂 直，支持腿内侧形成平行，该安全门帘与支撑腿形成的安全距离可以确保被吊工件及时减速 和停车用而不发生碰撞。
所述的吊装工件摇摆角度传感器17安装在小车12上，负责监测在吊装过程中，被吊装 的工件由于运动、风或其它外力引起的摇摆，通过起升编码器计算吊装工件的绳长与摇摆角 度传感器可以共同计算出工件由于摇摆可能5i起的位置偏移。
请参阅图3所示，该实用新型的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统中，软件流程是通过吊 车小车防撞控制器(它可以是独立的，也可以是吊车已有的设备，通常由PLC可编程逻辑控 制器或专用控制器或工业电脑来实现)来实现的，首先，读取激光线扫描形成的安全门帘， 发现在小车运动的方向和范围内是否出现工件进入该安全门帘， 一旦进入，立即记录下小车 和起升编码器信息，计算出吊具的位置。由于吊装工件重大且绳索较长，被吊装的工件由于 运动、风或其它外力引起的摇摆，摇摆引起的工件与重心点的偏离可达好几米，因此，这部 分距离也必须在防撞控制装置中进行认真地计算和考虑，通过起升编码器计算吊装工件的绳 长与摇摆角度传感器可以共同计算出工件由于摇摆可能引起的位置偏移。这样系统可以准确 动态实时地提供被吊装工件在吊装过程中与龙门吊支撑腿之间的距离，从而为"自动"或"手 动"提供闭环控制的可能，结合控制技术、防摇技术和防撞技术，该系统可以根据吊装小车 的运行状态，如速度、加速度、摇摆状态和相位，决定减速和停车距离和时间，从而就可以 有效地防止小车运动过程中，吊装的工件与吊车支撑腿发生碰撞。
采用了上迷的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，由于其能够对实时动态测量各种不同的被吊工件在吊装过程中与龙门吊支撑腿的距离，并结合控制技术、防摇技术和防撞技术，从 而可以有效地防止小车运动过程中吊装的工件与吊车支撑腿发生碰撞，同时，该龙门吊吊装 小车防碰撞控制系统经济实用，安全可靠，结构简单，成本较低，适用范围较为广泛，能够 有效地解决龙门吊吊装过程中小车运行碰撞引起的安全问题。
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出 各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性 的而非限制性的。
权利要求1、一种龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，包括吊车小车防撞控制装置，所述的龙门吊包括中央龙门吊小车行走横梁和垂直设置于该龙门吊小车行走横梁两侧的龙门吊支撑腿，其特征在于，所述的系统还包括吊装工件位置检测模块和吊装运动控制模块，所述的吊装工件位置检测模块通过所述的吊车小车防撞控制装置与所述的吊装运动控制模块相连接。
2、 根据权利要求1所述的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，其特征在于，所述的吊装工 件位置检测模块包括小车位置编码器、起升位置编码器和激光线扫描位置传感器，所述的小 车位置编码器、起升位置编码器和激光线扫描位置传感器均与所述的吊车小车防撞控制装置 相连4妻。
3 、根据权利要求2所述的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，其特征在于，所述的吊装工 件位置检测模块中还包括吊装工件摇摆角度传感器，所述的吊装工件摇摆角度传感器与所述 的吊车小车防撞控制装置相连接。
4、 根据权利要求2所述的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，其特征在于，所述的小车位 置编码器为小车位置相对编码器或者小车位置绝对编码器。
5、 根据权利要求2所述的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，其特征在于，所述的起升位 置编码器为起升位置相对编码器或者起升位置绝对编码器。
6、 根据权利要求2所述的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，其特征在于，所述的激光线 扫描位置传感器设置于所述的龙门吊小车行走横梁上，且与所述的龙门吊支撑腿相距预设的 安全距离。
7、 根据权利要求2所述的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，其特征在于，所述的吊装工 件摇摆角度传感器设置于龙门吊吊装小车上。
8、 根据权利要求1至7中任一项所述的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，其特征在于， 所述的吊装运动控制模块包括小车控制单元、起升控制单元、大车控制单元和吊装工件位置 显示单元，所述的吊车小车防撞控制装置与所述的小车控制单元、起升控制单元、大车控制 单元和吊装工件位置显示单元均相连接。
9、 根据权利要求8所述的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，其特征在于，所述的吊车小 车防撞控制装置和/或小车控制单元和/或起升控制单元和/或大车控制单元为PLC可编程逻辑 控制器、专用控制器或工业电脑。
专利摘要本实用新型涉及一种龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，包括吊车小车防撞控制装置，其中系统还包括吊装工件位置检测模块和吊装运动控制模块，吊装工件位置检测模块通过吊车小车防撞控制装置与吊装运动控制模块相连接。采用该种结构的龙门吊吊装小车防碰撞控制系统，在龙门吊吊装过程中，吊车可以在防撞保护区内实时测量和显示被吊工件与吊车支撑腿的距离，从而可以有效地为“自动”或“手动”提供闭环控制的可能，并结合吊装控制技术、防摇技术、防撞技术，可以有效防止小车运动过程中吊装的工件与吊车支撑腿发生碰撞，同时经济实用，安全可靠，结构简单，成本较低，适用范围较为广泛，能够有效地解决龙门吊吊装过程中小车运行碰撞引起的安全问题。
文档编号B66C13/18GK201343377SQ20082015452
公开日2009年11月11日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者旭 高 申请人:旭 高