吊装作业辅助系统的制作方法
吊装作业辅助系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械制造技术领域，特别是涉及一种吊装作业辅助系统。
【背景技术】
[0002]在大型吊装系统中，能否快速、准确、有效地向发射车吊装物体，是一项非常关键的技术指标。而物体的吊装训练不仅是操作人员日常技勤训练的重要内容，同时也是保证该物体系统完成任务的重要环节。
[0003]传统的大型物体吊装作业处在一种高风险的状况下。首先，操作人员无法准确观测到几十米高空外的位置状况，因而无法进行准确快速的吊装作业；其次，吊装环境往往比较恶劣，如遇到大的风沙、浓雾、工作空间局限等，在这些因素的影响下，对于吊装的效率，安全性总也存在着一定影响。不论是正式吊装工作还是训练在此种情况下都存在有安全隐串
■/Q1、O
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种吊装作业辅助系统，以解决吊装作业效率低、风险高的问题。
[0005]为了解决上述问题，本发明公开了一种吊装作业辅助系统，其特征在于，包括:吊臂、吊钩、传感器、计算机控制台和碰撞检测装置；其中，所述吊钩通过吊绳与所述吊臂连接，所述吊臂的运动关节和所述吊钩上分别固定安装有传感器；所述传感器用于获取所述吊臂和吊钩的动态位置坐标，并将所述动态位置坐标发送至所述计算机控制台和所述碰撞检测装置；所述计算机控制台与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标生成吊装作业轨迹；所述碰撞检测装置与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标判断吊钩与吊装物是否碰撞。
[0006]优选地，所述传感器包括位置传感器和/或IGPS。
[0007]优选地，所述吊臂包括:基本臂、一节臂、二节臂、三节臂和四节臂；其中，所述基本臂安装在吊车的固定架上，所述固定架安装在吊车车架的回转盘上；所述一节臂通过导轨和滑块固定在所述基本臂上；所述二节臂通过导轨和滑块固定在所述一节臂上；所述三节臂通过导轨和滑块固定在所述二节臂上；所述四节臂通过导轨和滑块固定在所述三节臂上，且所述四节臂通过吊绳与所述吊钩连接。
[0008]优选地，所述传感器为五个，分别固定安装于所述基本臂、一节臂、二节臂、三节臂、四节臂的关节处。
[0009]优选地，所述基本臂与所述固定架之间安装有液压装置，所述液压装置一端通过螺钉安装在所述固定架上，所述液压装置另一端与所述基本臂相连，推动所述一节臂、二节臂、三节臂和四节臂在所述导轨上伸缩；所述基本臂一端与所述液压装置相连，另一端通过支撑架固定在所述固定架上。
[0010]优选地，所述基本臂包括:基本臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述基本臂立柱与所述液压装置相连，所述基本臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述基本臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述基本臂立柱外侧安装有传感器。
[0011]优选地，所述一节臂包括:一节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述一节臂立柱与所述基本臂立柱相连，所述一节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述一节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述一节臂立柱外侧安装有传感器。
[0012]优选地，所述二节臂包括:二节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述二节臂立柱与所述一节臂立柱相连，所述二节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述二节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述二节臂立柱外侧安装有传感器。
[0013]优选地，所述三节臂包括:三节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述三节臂立柱与所述二节臂立柱相连，所述三节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述三节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述三节臂立柱外侧安装有传感器。
[0014]优选地，所述四节臂包括:四节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉、第二螺钉和绳索固定孔；其中，所述四节臂立柱一侧与所述三节臂立柱相连，所述四节臂立柱另一侧设置有所述绳索固定孔，所述四节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述四节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述四节臂立柱外侧安装有传感器。
[0015]与现有技术相比，本发明包括以下优点:
[0016]本发明提供的吊装作业辅助系统，通过在吊臂的所有运动关节和吊钩上安装传感器、通过碰撞检测装置实时检测距离、计算机控制台利用数据库记录吊装作业过程中吊臂的运动轨迹，能够使吊装人员看到并指示出对接部位的相对位置和距离等系数，引导操作人员完成高空大型吊装操作，因此可以提高吊装作业的效率，提高吊装作业的安全性，从而降低吊装作业的风险。
[0017]首先，本发明提供的吊装作业辅助系统，将传感器应用在基本臂、一节臂、二节臂、三节臂、四节臂吊臂的各个关节上，能准确获取到运动过程中的相对位置坐标。其次，本发明提供的吊装作业辅助系统，将传感器应用在吊装作业中，可以通过传感器在吊装过程中及时采集位置点坐标，适合大型复杂高空场景。再次，本发明提供的吊装作业辅助系统，传感器将在吊装过程中采集的位置点坐标传输到计算机控制台，计算机控制台对所采集的坐标点进行记录到数据库，生成高空大型设备吊装运动轨迹曲线，在吊装作业完成后可以对轨迹回收，从而也实现对操作人员的虚拟吊装训练和考核评价。计算机控制台可以利用计算机将数据记录生成运动轨迹，适用于高风险吊装作业的虚拟训练。最后，本发明提供的吊装作业辅助系统，传感器将在吊装过程中采集的位置点坐标传输到碰撞检测装置，碰撞检测装置实时检测距离以避免在吊装过程中发生碰撞，因此可以提高吊装作业的安全性，从而降低吊装作业过程中存在的风险，适用于对大型复杂高风险场景进行碰撞检测。
【附图说明】
[0018]图1是本发明实施例一种吊装作业系统的整体结构三维示意图；
[0019]图2是本发明实施例一种吊装作业辅助系统的整体结构三维示意图；
[0020]图3是本发明实施例一种吊装作业辅助系统的整体结构二维示意图；
[0021]图4是本发明实施例另一种吊装作业辅助系统的整体结构二维示意图；
[0022]图5是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中基本臂的结构示意图；
[0023]图6是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中一节臂的结构示意图；
[0024]图7是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中二节臂的结构示意图；
[0025]图8是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中三节臂的结构示意图；
[0026]图9是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中四节臂的结构示意图；
[0027]图10是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中碰撞检测装置的算法示意图。
[0028] 附图标记:
[0029]1-吊臂、2-吊钩、3-操作舱、4-传感器、5-计算机控制台、6-碰撞检测装置、7-吊绳、8-基本臂、9-一节臂、10-二节臂、11-三节臂、12-四节臂、13-液压装置、14-支撑架、15-基本臂立柱、16-导轨、17-滑块、18-第一螺钉、19-第二螺钉、20- —节臂立柱、21- 二节臂立柱、22-三节臂立柱、23-四节臂立柱、24-绳索固定孔。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0031]下面结合图1、图2和图3对本发明提供的吊装作业辅助系统进行说明。参照图1，示出了本发明实施例一种吊装作业系统的整体结构三维示意图，本实施例提供的吊装作业辅助系统是应用于实施吊装作业的吊车上的，图1正是吊装作业系统的整体，即吊车的三维示意图，而图2是本实施例吊装作业辅助系统的整体结构三维示意图，本实施例中吊装作业辅助系统主要与吊车的吊臂1、吊钩2和操作舱3相结合。图3是与图2相对应的吊装作业辅助系统的整体结构二维示意图，本实施例中吊装作业辅助系统，具体可以包括:吊臂1、吊钩2、传感器4、计算机控制台5和碰撞检测装置6 ;其中，
[0032]所述吊钩2通过吊绳7与所述吊臂I连接，所述吊臂I的运动关节和所述吊钩2上分别固定安装有传感器4。需要说明的是，所述吊臂I安装在吊车的固定架上，所述固定架安装在吊车车架的回转盘上。
[0033]所述传感器4用于获取所述吊臂I和吊钩2的动态位置坐标，并将所述动态位置坐标发送至所述计算机控制台5和所述碰撞检测装置6。需要说明的是，在本发明的一种优选实施例中，所述吊装作业辅助系统包括多个传感器，分别固定安装于所述吊臂I的运动关节和所述吊钩2上，具体实现时，所述传感器可以包括位置传感器和/或IGPS (IGPS，英文全称是indoor GPS，故也被称为室内GPS。根据GPS的测量原理，人们提出了基于区域GPS技术的三维测量理念，进而开发出了一种具有高精度、高可靠性和高效率的室内GPS系统。室内GPS系统属于坐标测量技术，通常应用于大尺寸几何量计量中。其原理跟GPS—样，利用三角测量原理建立坐标系，不同的是IGPS采用红外激光代替了卫星信号，它利用发射器发出红外信号，众多接收器能够独立计算它们的当前位置，发射器通常又被称为基站。IGPS为大尺寸精密测量以及定位提供了全新的思路)。
[0034]需要说明的是，上述“和/或”包括以下三种情况:(I)所述传感器包括位置传感器，即所述吊臂的运动关节和所述吊钩上固定安装有位置传感器；(2)所述传感器包括IGPS，即所述吊臂的运动关节和所述吊钩上固定安装有IGPS ; (3)所述传感器包括位置传感器和IGPS，即所述吊臂的运动关节和所述吊钩上固定安装有位置传感器和IGPS。此时位置传感器和IGPS同时固定安装于所述吊臂I的运动关节和所述吊钩2上，因此可以根据实际情况切换传感器得到吊臂和吊钩的动态位置坐标。
[0035]所述计算机控制台5与所述传感器4无线连接，用于根据所述传感器4发送的动态位置坐标生成吊装作业轨迹。需要说明的是，所述计算机控制台5位于吊车的操作舱3中，所述操作舱3与所述吊臂I连接。计算机控制台5所生成的吊装作业轨迹可以进行虚拟训练。所述的计算机控制台5位于吊车操作舱3中，可以接收所述传感器4发送的动态位置坐标，进行处理；所述吊臂I与所述操作舱3通过支撑架14连接。
[0036]所述碰撞检测装置6与所述传感器4无线连接，用于根据所述传感器4发送的动态位置坐标判断吊钩2与吊装物是否碰撞。需要说明的是，所述碰撞检测装置6位于吊车的操作舱3中，所述操作舱3与所述吊臂I连接。碰撞检测装置6可以获得部件与接孔的相对位置，使得吊装人员根据所述部件与接孔的相对位置，判断出吊装作业中部件与接孔的相对位置关系和距离等系数，从而引导吊装人员完成操作，因此碰撞检测装置6可以实时检测部件与接孔的距离。所述碰撞检测装置6可以根据所述传感器4反馈回来的动态位置坐标，采用插入式的深入优先算法机型计算，判断吊钩与吊装物两个包围体是否有重叠部分，进而判断出二者之间是否碰撞；需要说明的是，具体实现时所述碰撞检测装置6可以为碰撞检测设备，或者为可以实现上述功能的其他设备，本实施例对碰撞检测装置的具体形式不做限制。
[0037]在本发明如图4所示的优选实施例中，所述吊臂I包括:基本臂8、一节臂9、二节臂10、三节臂11和四节臂12 ;其中，所述基本臂8安装在吊车的固定架上，所述固定架安装在吊车车架的回转盘上；所述一节臂9通过导轨和滑块固定在所述基本臂8上；所述二节臂10通过导轨和滑块固定在所述一节臂9上；所述三节臂11通过导轨和滑块固定在所述二节臂10上；所述四节臂12通过导轨和滑块固定在所述三节臂11上，且所述四节臂12通过吊绳7与所述吊钩2连接。
[0038]在本发明的一种优选实施例中，所述传感器为五个，分别固定安装于所述基本臂、一节臂、二节臂、三节臂、四节臂的关节处。需要说明的是，本实施例中的传感器(包括位置传感器和IGPS)安装在吊臂的所有运动关节上，包括吊臂的大臂，小臂，伸缩臂相互连接的关节处都安装有所述传感器。
[0039]在本发明如图5所示的优选实施例中，所述基本臂8与所述固定架之间安装有液压装置13，所述液压装置13 —端通过螺钉安装在所述固定架上，所述液压装置13另一端与所述基本臂8相连，推动所述一节臂9、二节臂10、三节臂11和四节臂12在所述导轨上伸缩；所述基本臂8 —端与所述液压装置13相连，另一端通过支撑架14固定在所述固定架上。需要说明的是，所述液压装置13 —端通过螺钉安装在吊臂I的固定座上，所述吊臂I的固定座通过螺钉安装在所述固定架上。所述一节臂9、二节臂10、三节臂11和四节臂12的臂与臂之间通过导轨和滑块连接，通过液压装置13的推动作用在所述导轨上伸缩。在所述固定架上安装有液压装置13，由液压装置13的液压力驱动液压缸的伸缩，带动基本臂8的伸缩，连带着一节臂9、二节臂10、三节臂11和四节臂12在导轨上进一步伸缩。
[0040]在本发明如图5所示的优选实施例中，所述基本臂8包括:基本臂立柱15、导轨16、滑块17、第一螺钉18和第二螺钉19 ;其中，所述基本臂立柱15与所述液压装置13相连，所述基本臂立柱15内设置有所述导轨16，所述导轨16内设置有所述滑块17，所述滑块17通过所述第二螺钉19与所述导轨16相连，所述基本臂立柱15与所述导轨16通过所述第一螺钉18进行固定，所述基本臂立柱15外侧安装有传感器4。所述第一螺钉18具体可以是固定螺钉。
[0041 ] 在本发明如图6所示的优选实施例中，所述一节臂9包括:一节臂立柱20、导轨16、滑块17、第一螺钉18和第二螺钉19 ;其中，所述一节臂立柱20与所述基本臂8立柱相连，所述一节臂立柱20内设置有所述导轨16，所述导轨16内设置有所述滑块17，所述滑块17通过所述第二螺钉19与所述导轨16相连，所述一节臂立柱20与所述导轨 16通过所述第一螺钉18进行固定，所述一节臂立柱20外侧安装有传感器4。
[0042]在本发明如图7所示的优选实施例中，所述二节臂10包括:二节臂立柱21、导轨16、滑块17、第一螺钉18和第二螺钉19 ;其中，所述二节臂立柱21与所述一节臂立柱20相连，所述二节臂立柱21内设置有所述导轨16，所述导轨16内设置有所述滑块17，所述滑块17通过所述第二螺钉19与所述导轨16相连，所述二节臂立柱21与所述导轨16通过所述第一螺钉18进行固定，所述二节臂立柱21外侧安装有传感器4。
[0043]在本发明如图8所示的优选实施例中，所述三节臂11包括:三节臂立柱22、导轨16、滑块17、第一螺钉18和第二螺钉19 ;其中，所述三节臂立柱22与所述二节臂立柱21相连，所述三节臂立柱22内设置有所述导轨16，所述导轨16内设置有所述滑块17，所述滑块17通过所述第二螺钉19与所述导轨16相连，所述三节臂立柱22与所述导轨16通过所述第一螺钉18进行固定，所述三节臂立柱22外侧安装有传感器4。
[0044]在本发明如图9所示的优选实施例中，所述四节臂12包括:四节臂立柱23、导轨16、滑块17、第一螺钉18、第二螺钉19和绳索固定孔24;其中，所述四节臂立柱23 —侧与所述三节臂立柱22相连，所述四节臂立柱23另一侧设置有所述绳索固定孔24，所述四节臂立柱23内设置有所述导轨16，所述导轨16内设置有所述滑块17，所述滑块17通过所述第二螺钉19与所述导轨16相连，所述四节臂立柱23与所述导轨16通过所述第一螺钉18进行固定，所述四节臂立柱23外侧安装有传感器4。需要说明的是，绳索固定孔24用于固定吊绳7，具体实现时也可以设置为其他形式，本实施例中的绳索固定孔24并非是对固定吊绳7的限制。
[0045]在本发明的一种优选实施例中，所述传感器包括位置传感器和IGPS，即位置传感器和IGPS同时固定安装于所述吊臂I的运动关节和所述吊钩2上，因此可以根据实际情况切换传感器得到吊臂和吊钩的动态位置坐标。基于传统的位置传感器的辅助设备，可以准确无误地对高空中无法观测的位置进行定位，可以将采集的数据进行融合处理后得到准确的位置。IGPS(ind00r GPS)系统采用红外激光对大型尺寸对象精密测量，对于高空的吊装定位多传感器的多用户测量尤其适用，其测量范围广，抗干扰性好，无需转站测量，可视化程度高，一次标定多次使用。但是IGPS的使用也有相应的局限性。因此，本发明基于传感器的不同应用，采用传统位置传感器和IGPS两种传感器，针对不同的作业环境可以进行自动切换定位模式。
[0046]因此相应的，在本发明的一种优选实施例中，所述吊装作业辅助系统具体可以包括一个基本臂位置传感器或IGPS、一个一节臂位置传感器或IGPS、一个二节臂位置传感器或IGPS、一个三节臂位置传感器或IGPS、一个四节臂传感器或IGPS及计算机控制台、碰撞检测装置。其中，基本臂安装在吊车的固定架上，固定架安装在吊车车架的回转盘上，基本臂可以进行转动。
[0047]同时本发明考虑到，在吊装作业中，不可避免会与周围的其他物体发生碰撞，鉴于以上所述的安装有传感器的吊装作业辅助系统可以准确的定位到物体运动中的位置，因此本发明的碰撞检测装置6还利用传感器反馈的动态位置坐标通过算法的计算，检测与周围物体是否会发生碰撞，以便及时作出报警。
[0048]本发明中计算机控制台5具体可以利用数据库(SQL)技术，将上述所有数据进行定义、操纵、控制，利用仿真模拟软件生成吊装运动轨迹，应用于高风险吊装的虚拟训练中。考虑大型物体的高空吊装作业，如风力发电机叶片的吊装、大型天线等的吊装，需要操作人员在地面操作吊装在几十米高空的部件与接孔进行准确对接。由于人的视力无法准确看到几十米外的部件与接孔之间的相对位置情况，因此很难快速准确地实现吊装作业。同样吊装过程中的不可避免的碰撞，设备的昂贵，训练成本的高昂，因而需要进行虚拟训练。
[0049]下面结合图1、图2、图3、图10对本发明提供的吊装作业辅助系统的具体工作过程做详细的说明。图10是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中碰撞检测装置的算法示意图，具体包括以下步骤:步骤101，获取场景中物体的几何模型；步骤102，对场景中物体构建层次包围树；步骤103，划分场景空间；步骤104，更新场景；步骤105，精确碰撞检测。其中步骤101-步骤103为初始化阶段，步骤104-步骤105为碰撞检测阶段。具体如下:
[0050]启动吊车，打开控制面板，打开回转自由开关、将伸缩/副起升机构切换开关切换至伸缩功能，装填手客户端解锁吊钩，吊车操作手利用控制舱的旋转、伸缩、起升等功能将吊钩运输至吊装物上方。吊车操作手在操作过程中注意控制显示器的显示(由传感器反馈的相对位置坐标，进行碰撞检测算法计算，判断吊钩与吊装物两个包围体是否有重叠部分，进而判断出二者之间是否碰撞，随即在进行臂位置的伸缩，吊钩的伸缩位置调整)。吊装物固定吊架与吊钩位置对准时，操作者选择吊钩上架，使吊钩与吊装物固定在一起，吊车操作手操作控制舱操纵杆，将吊装物吊起来，同时将吊装物放置到相应位置，在放置过程中也注意显示器上显示的数据，以避免和周围物体发生碰撞。放置后，吊钩解锁，收回吊架，锁紧吊钩，完成吊装过程。按上述步骤吊装其他吊装物体。将完整吊装过程中的数据利用数据库记录，并计算吊装过程中的运动轨迹，将其应用到高风险虚拟吊装作业的训练中。
[0051]本发明提供的吊装作业辅助系统，通过在吊臂的所有运动关节和吊钩上安装传感器、通过碰撞检测装置实时检测距离、计算机控制台利用数据库记录吊装作业过程中吊臂的运动轨迹，能够使吊装人员看到并指示出对接部位的相对位置和距离等系数，引导操作人员完成高空大型吊装操作，因此可以提高吊装作业的效率，提高吊装作业的安全性，从而降低吊装作业的风险。本发明提供的吊装作业辅助系统，可以通过传感器在吊装过程中及时采集位置点坐标，并传输到碰撞检测装置，碰撞检测装置利用碰撞检测功能实时检测距离以避免在吊装过程中发生碰撞，因此可以提高吊装作业的安全性，从而降低吊装作业过程中存在的风险。本发明提供的吊装作业辅助系统，可以通过传感器在吊装过程中及时采集位置点坐标，并传输到计算机控制台，计算机控制台对所采集的坐标点进行记录到数据库，生成高空大型设备吊装运动轨迹曲线，在吊装作业完成后可以对轨迹回收，从而也实现对操作人员的虚拟吊装训练和考核评价。
[0052]需要说明的是，本实施例提供的吊装作业辅助系统采用了一种吊装作业的辅助方法来提高吊装作业的效率，提高吊装作业的安全性，从而降低吊装作业的风险。其中，一种吊装作业的辅助方法，包括:传感器获取吊臂和吊钩的动态位置坐标，并将所述动态位置坐标发送至所述计算机控制台和所述碰撞检测装置；所述计算机控制台接收所述传感器发送的动态位置坐标，并根据所述传感器发送的动态位置坐标生成吊装作业轨迹；所述碰撞检测装置接收所述传感器发送的动态位置坐标，并根据所述传感器发送的动态位置坐标判断吊钩与吊装物是否碰撞。对于所述吊装作业的辅助方法，可以参见前面对吊装作业辅助系统的相 关描述，本实施例在此不做赘述。
[0053]对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
[0054]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0055]本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0056]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0057]以上对本发明所提供的一种吊装作业辅助系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种吊装作业辅助系统，其特征在于，包括:吊臂、吊钩、传感器、计算机控制台和碰撞检测装置；其中，所述吊钩通过吊绳与所述吊臂连接，所述吊臂的运动关节和所述吊钩上分别固定安装有传感器；所述传感器用于获取所述吊臂和吊钩的动态位置坐标，并将所述动态位置坐标发送至所述计算机控制台和所述碰撞检测装置；所述计算机控制台与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标生成吊装作业轨迹；所述碰撞检测装置与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标判断吊钩与吊装物是否碰撞。2.根据权利要求1所述的吊装作业辅助系统，其特征在于:所述传感器包括位置传感器和/或IGPS。3.根据权利要求2所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述吊臂包括:基本臂、一节臂、二节臂、三节臂和四节臂；其中，所述基本臂安装在吊车的固定架上，所述固定架安装在吊车车架的回转盘上；所述一节臂通过导轨和滑块固定在所述基本臂上；所述二节臂通过导轨和滑块固定在所述一节臂上；所述三节臂通过导轨和滑块固定在所述二节臂上；所述四节臂通过导轨和滑块固定在所述三节臂上，且所述四节臂通过吊绳与所述吊钩连接。4.根据权利要求3所述的吊装作业辅助系统，其特征在于:所述传感器为五个，分别固定安装于所述基本臂、一节臂、二节臂、三节臂、四节臂的关节处。5.根据权利要求4所述的吊装作业辅助系统，其特征在于:所述基本臂与所述固定架之间安装有液压装置，所述液压装置一端通过螺钉安装在所述固定架上，所述液压装置另一端与所述基本臂相连，推动所述一节臂、二节臂、三节臂和四节臂在所述导轨上伸缩；所述基本臂一端与所述液压装置相连，另一端通过支撑架固定在所述固定架上。6.根据权利要求5所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述基本臂包括:基本臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述基本臂立柱与所述液压装置相连，所述基本臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述基本臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述基本臂立柱外侧安装有传感器。7.根据权利要求6所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述一节臂包括:一节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述一节臂立柱与所述基本臂立柱相连，所述一节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述一节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述一节臂立柱外侧安装有传感器。8.根据权利要求7所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述二节臂包括:二节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述二节臂立柱与所述一节臂立柱相连，所述二节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述二节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述二节臂立柱外侧安装有传感器。9.根据权利要求8所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述三节臂包括:三节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述三节臂立柱与所述二节臂立柱相连，所述三节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述三节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述三节臂立柱外侧安装有传感器。10.根据权利要求9所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述四节臂包括:四节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉、第二螺钉和绳索固定孔；其中，所述四节臂立柱一侧与所述三节臂立柱相连，所述四节臂立柱另一侧设置有所述绳索固定孔，所述四节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述四节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述四节臂立柱外侧安装有传感器。
【专利摘要】本发明提供了一种吊装作业辅助系统，以解决吊装作业效率低、风险高的问题。一种吊装作业辅助系统，包括：吊臂、吊钩、传感器、计算机控制台和碰撞检测装置；其中，所述吊钩通过吊绳与所述吊臂连接，所述吊臂的运动关节和所述吊钩上分别固定安装有传感器；所述传感器用于获取所述吊臂和吊钩的动态位置坐标，并将所述动态位置坐标发送至所述计算机控制台和所述碰撞检测装置；所述计算机控制台与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标生成吊装作业轨迹；所述碰撞检测装置与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标判断吊钩与吊装物是否碰撞。本发明能够提高吊装作业的效率和安全性，降低吊装作业的风险。
【IPC分类】B66C13/16, B66C15/04, B66C23/69, B66C23/88
【公开号】CN104891357
【申请号】CN201510309998
【发明人】王崴, 白柯萌, 李培林, 瞿珏, 高鹏
【申请人】中国人民解放军空军工程大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月8日
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械制造技术领域，特别是涉及一种吊装作业辅助系统。
【背景技术】
[0002]在大型吊装系统中，能否快速、准确、有效地向发射车吊装物体，是一项非常关键的技术指标。而物体的吊装训练不仅是操作人员日常技勤训练的重要内容，同时也是保证该物体系统完成任务的重要环节。
[0003]传统的大型物体吊装作业处在一种高风险的状况下。首先，操作人员无法准确观测到几十米高空外的位置状况，因而无法进行准确快速的吊装作业；其次，吊装环境往往比较恶劣，如遇到大的风沙、浓雾、工作空间局限等，在这些因素的影响下，对于吊装的效率，安全性总也存在着一定影响。不论是正式吊装工作还是训练在此种情况下都存在有安全隐串
■/Q1、O
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种吊装作业辅助系统，以解决吊装作业效率低、风险高的问题。
[0005]为了解决上述问题，本发明公开了一种吊装作业辅助系统，其特征在于，包括:吊臂、吊钩、传感器、计算机控制台和碰撞检测装置；其中，所述吊钩通过吊绳与所述吊臂连接，所述吊臂的运动关节和所述吊钩上分别固定安装有传感器；所述传感器用于获取所述吊臂和吊钩的动态位置坐标，并将所述动态位置坐标发送至所述计算机控制台和所述碰撞检测装置；所述计算机控制台与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标生成吊装作业轨迹；所述碰撞检测装置与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标判断吊钩与吊装物是否碰撞。
[0006]优选地，所述传感器包括位置传感器和/或IGPS。
[0007]优选地，所述吊臂包括:基本臂、一节臂、二节臂、三节臂和四节臂；其中，所述基本臂安装在吊车的固定架上，所述固定架安装在吊车车架的回转盘上；所述一节臂通过导轨和滑块固定在所述基本臂上；所述二节臂通过导轨和滑块固定在所述一节臂上；所述三节臂通过导轨和滑块固定在所述二节臂上；所述四节臂通过导轨和滑块固定在所述三节臂上，且所述四节臂通过吊绳与所述吊钩连接。
[0008]优选地，所述传感器为五个，分别固定安装于所述基本臂、一节臂、二节臂、三节臂、四节臂的关节处。
[0009]优选地，所述基本臂与所述固定架之间安装有液压装置，所述液压装置一端通过螺钉安装在所述固定架上，所述液压装置另一端与所述基本臂相连，推动所述一节臂、二节臂、三节臂和四节臂在所述导轨上伸缩；所述基本臂一端与所述液压装置相连，另一端通过支撑架固定在所述固定架上。
[0010]优选地，所述基本臂包括:基本臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述基本臂立柱与所述液压装置相连，所述基本臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述基本臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述基本臂立柱外侧安装有传感器。
[0011]优选地，所述一节臂包括:一节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述一节臂立柱与所述基本臂立柱相连，所述一节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述一节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述一节臂立柱外侧安装有传感器。
[0012]优选地，所述二节臂包括:二节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述二节臂立柱与所述一节臂立柱相连，所述二节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述二节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述二节臂立柱外侧安装有传感器。
[0013]优选地，所述三节臂包括:三节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述三节臂立柱与所述二节臂立柱相连，所述三节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述三节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述三节臂立柱外侧安装有传感器。
[0014]优选地，所述四节臂包括:四节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉、第二螺钉和绳索固定孔；其中，所述四节臂立柱一侧与所述三节臂立柱相连，所述四节臂立柱另一侧设置有所述绳索固定孔，所述四节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述四节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述四节臂立柱外侧安装有传感器。
[0015]与现有技术相比，本发明包括以下优点:
[0016]本发明提供的吊装作业辅助系统，通过在吊臂的所有运动关节和吊钩上安装传感器、通过碰撞检测装置实时检测距离、计算机控制台利用数据库记录吊装作业过程中吊臂的运动轨迹，能够使吊装人员看到并指示出对接部位的相对位置和距离等系数，引导操作人员完成高空大型吊装操作，因此可以提高吊装作业的效率，提高吊装作业的安全性，从而降低吊装作业的风险。
[0017]首先，本发明提供的吊装作业辅助系统，将传感器应用在基本臂、一节臂、二节臂、三节臂、四节臂吊臂的各个关节上，能准确获取到运动过程中的相对位置坐标。其次，本发明提供的吊装作业辅助系统，将传感器应用在吊装作业中，可以通过传感器在吊装过程中及时采集位置点坐标，适合大型复杂高空场景。再次，本发明提供的吊装作业辅助系统，传感器将在吊装过程中采集的位置点坐标传输到计算机控制台，计算机控制台对所采集的坐标点进行记录到数据库，生成高空大型设备吊装运动轨迹曲线，在吊装作业完成后可以对轨迹回收，从而也实现对操作人员的虚拟吊装训练和考核评价。计算机控制台可以利用计算机将数据记录生成运动轨迹，适用于高风险吊装作业的虚拟训练。最后，本发明提供的吊装作业辅助系统，传感器将在吊装过程中采集的位置点坐标传输到碰撞检测装置，碰撞检测装置实时检测距离以避免在吊装过程中发生碰撞，因此可以提高吊装作业的安全性，从而降低吊装作业过程中存在的风险，适用于对大型复杂高风险场景进行碰撞检测。
【附图说明】
[0018]图1是本发明实施例一种吊装作业系统的整体结构三维示意图；
[0019]图2是本发明实施例一种吊装作业辅助系统的整体结构三维示意图；
[0020]图3是本发明实施例一种吊装作业辅助系统的整体结构二维示意图；
[0021]图4是本发明实施例另一种吊装作业辅助系统的整体结构二维示意图；
[0022]图5是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中基本臂的结构示意图；
[0023]图6是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中一节臂的结构示意图；
[0024]图7是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中二节臂的结构示意图；
[0025]图8是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中三节臂的结构示意图；
[0026]图9是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中四节臂的结构示意图；
[0027]图10是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中碰撞检测装置的算法示意图。
[0028] 附图标记:
[0029]1-吊臂、2-吊钩、3-操作舱、4-传感器、5-计算机控制台、6-碰撞检测装置、7-吊绳、8-基本臂、9-一节臂、10-二节臂、11-三节臂、12-四节臂、13-液压装置、14-支撑架、15-基本臂立柱、16-导轨、17-滑块、18-第一螺钉、19-第二螺钉、20- —节臂立柱、21- 二节臂立柱、22-三节臂立柱、23-四节臂立柱、24-绳索固定孔。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0031]下面结合图1、图2和图3对本发明提供的吊装作业辅助系统进行说明。参照图1，示出了本发明实施例一种吊装作业系统的整体结构三维示意图，本实施例提供的吊装作业辅助系统是应用于实施吊装作业的吊车上的，图1正是吊装作业系统的整体，即吊车的三维示意图，而图2是本实施例吊装作业辅助系统的整体结构三维示意图，本实施例中吊装作业辅助系统主要与吊车的吊臂1、吊钩2和操作舱3相结合。图3是与图2相对应的吊装作业辅助系统的整体结构二维示意图，本实施例中吊装作业辅助系统，具体可以包括:吊臂1、吊钩2、传感器4、计算机控制台5和碰撞检测装置6 ;其中，
[0032]所述吊钩2通过吊绳7与所述吊臂I连接，所述吊臂I的运动关节和所述吊钩2上分别固定安装有传感器4。需要说明的是，所述吊臂I安装在吊车的固定架上，所述固定架安装在吊车车架的回转盘上。
[0033]所述传感器4用于获取所述吊臂I和吊钩2的动态位置坐标，并将所述动态位置坐标发送至所述计算机控制台5和所述碰撞检测装置6。需要说明的是，在本发明的一种优选实施例中，所述吊装作业辅助系统包括多个传感器，分别固定安装于所述吊臂I的运动关节和所述吊钩2上，具体实现时，所述传感器可以包括位置传感器和/或IGPS (IGPS，英文全称是indoor GPS，故也被称为室内GPS。根据GPS的测量原理，人们提出了基于区域GPS技术的三维测量理念，进而开发出了一种具有高精度、高可靠性和高效率的室内GPS系统。室内GPS系统属于坐标测量技术，通常应用于大尺寸几何量计量中。其原理跟GPS—样，利用三角测量原理建立坐标系，不同的是IGPS采用红外激光代替了卫星信号，它利用发射器发出红外信号，众多接收器能够独立计算它们的当前位置，发射器通常又被称为基站。IGPS为大尺寸精密测量以及定位提供了全新的思路)。
[0034]需要说明的是，上述“和/或”包括以下三种情况:(I)所述传感器包括位置传感器，即所述吊臂的运动关节和所述吊钩上固定安装有位置传感器；(2)所述传感器包括IGPS，即所述吊臂的运动关节和所述吊钩上固定安装有IGPS ; (3)所述传感器包括位置传感器和IGPS，即所述吊臂的运动关节和所述吊钩上固定安装有位置传感器和IGPS。此时位置传感器和IGPS同时固定安装于所述吊臂I的运动关节和所述吊钩2上，因此可以根据实际情况切换传感器得到吊臂和吊钩的动态位置坐标。
[0035]所述计算机控制台5与所述传感器4无线连接，用于根据所述传感器4发送的动态位置坐标生成吊装作业轨迹。需要说明的是，所述计算机控制台5位于吊车的操作舱3中，所述操作舱3与所述吊臂I连接。计算机控制台5所生成的吊装作业轨迹可以进行虚拟训练。所述的计算机控制台5位于吊车操作舱3中，可以接收所述传感器4发送的动态位置坐标，进行处理；所述吊臂I与所述操作舱3通过支撑架14连接。
[0036]所述碰撞检测装置6与所述传感器4无线连接，用于根据所述传感器4发送的动态位置坐标判断吊钩2与吊装物是否碰撞。需要说明的是，所述碰撞检测装置6位于吊车的操作舱3中，所述操作舱3与所述吊臂I连接。碰撞检测装置6可以获得部件与接孔的相对位置，使得吊装人员根据所述部件与接孔的相对位置，判断出吊装作业中部件与接孔的相对位置关系和距离等系数，从而引导吊装人员完成操作，因此碰撞检测装置6可以实时检测部件与接孔的距离。所述碰撞检测装置6可以根据所述传感器4反馈回来的动态位置坐标，采用插入式的深入优先算法机型计算，判断吊钩与吊装物两个包围体是否有重叠部分，进而判断出二者之间是否碰撞；需要说明的是，具体实现时所述碰撞检测装置6可以为碰撞检测设备，或者为可以实现上述功能的其他设备，本实施例对碰撞检测装置的具体形式不做限制。
[0037]在本发明如图4所示的优选实施例中，所述吊臂I包括:基本臂8、一节臂9、二节臂10、三节臂11和四节臂12 ;其中，所述基本臂8安装在吊车的固定架上，所述固定架安装在吊车车架的回转盘上；所述一节臂9通过导轨和滑块固定在所述基本臂8上；所述二节臂10通过导轨和滑块固定在所述一节臂9上；所述三节臂11通过导轨和滑块固定在所述二节臂10上；所述四节臂12通过导轨和滑块固定在所述三节臂11上，且所述四节臂12通过吊绳7与所述吊钩2连接。
[0038]在本发明的一种优选实施例中，所述传感器为五个，分别固定安装于所述基本臂、一节臂、二节臂、三节臂、四节臂的关节处。需要说明的是，本实施例中的传感器(包括位置传感器和IGPS)安装在吊臂的所有运动关节上，包括吊臂的大臂，小臂，伸缩臂相互连接的关节处都安装有所述传感器。
[0039]在本发明如图5所示的优选实施例中，所述基本臂8与所述固定架之间安装有液压装置13，所述液压装置13 —端通过螺钉安装在所述固定架上，所述液压装置13另一端与所述基本臂8相连，推动所述一节臂9、二节臂10、三节臂11和四节臂12在所述导轨上伸缩；所述基本臂8 —端与所述液压装置13相连，另一端通过支撑架14固定在所述固定架上。需要说明的是，所述液压装置13 —端通过螺钉安装在吊臂I的固定座上，所述吊臂I的固定座通过螺钉安装在所述固定架上。所述一节臂9、二节臂10、三节臂11和四节臂12的臂与臂之间通过导轨和滑块连接，通过液压装置13的推动作用在所述导轨上伸缩。在所述固定架上安装有液压装置13，由液压装置13的液压力驱动液压缸的伸缩，带动基本臂8的伸缩，连带着一节臂9、二节臂10、三节臂11和四节臂12在导轨上进一步伸缩。
[0040]在本发明如图5所示的优选实施例中，所述基本臂8包括:基本臂立柱15、导轨16、滑块17、第一螺钉18和第二螺钉19 ;其中，所述基本臂立柱15与所述液压装置13相连，所述基本臂立柱15内设置有所述导轨16，所述导轨16内设置有所述滑块17，所述滑块17通过所述第二螺钉19与所述导轨16相连，所述基本臂立柱15与所述导轨16通过所述第一螺钉18进行固定，所述基本臂立柱15外侧安装有传感器4。所述第一螺钉18具体可以是固定螺钉。
[0041 ] 在本发明如图6所示的优选实施例中，所述一节臂9包括:一节臂立柱20、导轨16、滑块17、第一螺钉18和第二螺钉19 ;其中，所述一节臂立柱20与所述基本臂8立柱相连，所述一节臂立柱20内设置有所述导轨16，所述导轨16内设置有所述滑块17，所述滑块17通过所述第二螺钉19与所述导轨16相连，所述一节臂立柱20与所述导轨 16通过所述第一螺钉18进行固定，所述一节臂立柱20外侧安装有传感器4。
[0042]在本发明如图7所示的优选实施例中，所述二节臂10包括:二节臂立柱21、导轨16、滑块17、第一螺钉18和第二螺钉19 ;其中，所述二节臂立柱21与所述一节臂立柱20相连，所述二节臂立柱21内设置有所述导轨16，所述导轨16内设置有所述滑块17，所述滑块17通过所述第二螺钉19与所述导轨16相连，所述二节臂立柱21与所述导轨16通过所述第一螺钉18进行固定，所述二节臂立柱21外侧安装有传感器4。
[0043]在本发明如图8所示的优选实施例中，所述三节臂11包括:三节臂立柱22、导轨16、滑块17、第一螺钉18和第二螺钉19 ;其中，所述三节臂立柱22与所述二节臂立柱21相连，所述三节臂立柱22内设置有所述导轨16，所述导轨16内设置有所述滑块17，所述滑块17通过所述第二螺钉19与所述导轨16相连，所述三节臂立柱22与所述导轨16通过所述第一螺钉18进行固定，所述三节臂立柱22外侧安装有传感器4。
[0044]在本发明如图9所示的优选实施例中，所述四节臂12包括:四节臂立柱23、导轨16、滑块17、第一螺钉18、第二螺钉19和绳索固定孔24;其中，所述四节臂立柱23 —侧与所述三节臂立柱22相连，所述四节臂立柱23另一侧设置有所述绳索固定孔24，所述四节臂立柱23内设置有所述导轨16，所述导轨16内设置有所述滑块17，所述滑块17通过所述第二螺钉19与所述导轨16相连，所述四节臂立柱23与所述导轨16通过所述第一螺钉18进行固定，所述四节臂立柱23外侧安装有传感器4。需要说明的是，绳索固定孔24用于固定吊绳7，具体实现时也可以设置为其他形式，本实施例中的绳索固定孔24并非是对固定吊绳7的限制。
[0045]在本发明的一种优选实施例中，所述传感器包括位置传感器和IGPS，即位置传感器和IGPS同时固定安装于所述吊臂I的运动关节和所述吊钩2上，因此可以根据实际情况切换传感器得到吊臂和吊钩的动态位置坐标。基于传统的位置传感器的辅助设备，可以准确无误地对高空中无法观测的位置进行定位，可以将采集的数据进行融合处理后得到准确的位置。IGPS(ind00r GPS)系统采用红外激光对大型尺寸对象精密测量，对于高空的吊装定位多传感器的多用户测量尤其适用，其测量范围广，抗干扰性好，无需转站测量，可视化程度高，一次标定多次使用。但是IGPS的使用也有相应的局限性。因此，本发明基于传感器的不同应用，采用传统位置传感器和IGPS两种传感器，针对不同的作业环境可以进行自动切换定位模式。
[0046]因此相应的，在本发明的一种优选实施例中，所述吊装作业辅助系统具体可以包括一个基本臂位置传感器或IGPS、一个一节臂位置传感器或IGPS、一个二节臂位置传感器或IGPS、一个三节臂位置传感器或IGPS、一个四节臂传感器或IGPS及计算机控制台、碰撞检测装置。其中，基本臂安装在吊车的固定架上，固定架安装在吊车车架的回转盘上，基本臂可以进行转动。
[0047]同时本发明考虑到，在吊装作业中，不可避免会与周围的其他物体发生碰撞，鉴于以上所述的安装有传感器的吊装作业辅助系统可以准确的定位到物体运动中的位置，因此本发明的碰撞检测装置6还利用传感器反馈的动态位置坐标通过算法的计算，检测与周围物体是否会发生碰撞，以便及时作出报警。
[0048]本发明中计算机控制台5具体可以利用数据库(SQL)技术，将上述所有数据进行定义、操纵、控制，利用仿真模拟软件生成吊装运动轨迹，应用于高风险吊装的虚拟训练中。考虑大型物体的高空吊装作业，如风力发电机叶片的吊装、大型天线等的吊装，需要操作人员在地面操作吊装在几十米高空的部件与接孔进行准确对接。由于人的视力无法准确看到几十米外的部件与接孔之间的相对位置情况，因此很难快速准确地实现吊装作业。同样吊装过程中的不可避免的碰撞，设备的昂贵，训练成本的高昂，因而需要进行虚拟训练。
[0049]下面结合图1、图2、图3、图10对本发明提供的吊装作业辅助系统的具体工作过程做详细的说明。图10是本发明实施例一种吊装作业辅助系统中碰撞检测装置的算法示意图，具体包括以下步骤:步骤101，获取场景中物体的几何模型；步骤102，对场景中物体构建层次包围树；步骤103，划分场景空间；步骤104，更新场景；步骤105，精确碰撞检测。其中步骤101-步骤103为初始化阶段，步骤104-步骤105为碰撞检测阶段。具体如下:
[0050]启动吊车，打开控制面板，打开回转自由开关、将伸缩/副起升机构切换开关切换至伸缩功能，装填手客户端解锁吊钩，吊车操作手利用控制舱的旋转、伸缩、起升等功能将吊钩运输至吊装物上方。吊车操作手在操作过程中注意控制显示器的显示(由传感器反馈的相对位置坐标，进行碰撞检测算法计算，判断吊钩与吊装物两个包围体是否有重叠部分，进而判断出二者之间是否碰撞，随即在进行臂位置的伸缩，吊钩的伸缩位置调整)。吊装物固定吊架与吊钩位置对准时，操作者选择吊钩上架，使吊钩与吊装物固定在一起，吊车操作手操作控制舱操纵杆，将吊装物吊起来，同时将吊装物放置到相应位置，在放置过程中也注意显示器上显示的数据，以避免和周围物体发生碰撞。放置后，吊钩解锁，收回吊架，锁紧吊钩，完成吊装过程。按上述步骤吊装其他吊装物体。将完整吊装过程中的数据利用数据库记录，并计算吊装过程中的运动轨迹，将其应用到高风险虚拟吊装作业的训练中。
[0051]本发明提供的吊装作业辅助系统，通过在吊臂的所有运动关节和吊钩上安装传感器、通过碰撞检测装置实时检测距离、计算机控制台利用数据库记录吊装作业过程中吊臂的运动轨迹，能够使吊装人员看到并指示出对接部位的相对位置和距离等系数，引导操作人员完成高空大型吊装操作，因此可以提高吊装作业的效率，提高吊装作业的安全性，从而降低吊装作业的风险。本发明提供的吊装作业辅助系统，可以通过传感器在吊装过程中及时采集位置点坐标，并传输到碰撞检测装置，碰撞检测装置利用碰撞检测功能实时检测距离以避免在吊装过程中发生碰撞，因此可以提高吊装作业的安全性，从而降低吊装作业过程中存在的风险。本发明提供的吊装作业辅助系统，可以通过传感器在吊装过程中及时采集位置点坐标，并传输到计算机控制台，计算机控制台对所采集的坐标点进行记录到数据库，生成高空大型设备吊装运动轨迹曲线，在吊装作业完成后可以对轨迹回收，从而也实现对操作人员的虚拟吊装训练和考核评价。
[0052]需要说明的是，本实施例提供的吊装作业辅助系统采用了一种吊装作业的辅助方法来提高吊装作业的效率，提高吊装作业的安全性，从而降低吊装作业的风险。其中，一种吊装作业的辅助方法，包括:传感器获取吊臂和吊钩的动态位置坐标，并将所述动态位置坐标发送至所述计算机控制台和所述碰撞检测装置；所述计算机控制台接收所述传感器发送的动态位置坐标，并根据所述传感器发送的动态位置坐标生成吊装作业轨迹；所述碰撞检测装置接收所述传感器发送的动态位置坐标，并根据所述传感器发送的动态位置坐标判断吊钩与吊装物是否碰撞。对于所述吊装作业的辅助方法，可以参见前面对吊装作业辅助系统的相 关描述，本实施例在此不做赘述。
[0053]对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
[0054]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0055]本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0056]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0057]以上对本发明所提供的一种吊装作业辅助系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种吊装作业辅助系统，其特征在于，包括:吊臂、吊钩、传感器、计算机控制台和碰撞检测装置；其中，所述吊钩通过吊绳与所述吊臂连接，所述吊臂的运动关节和所述吊钩上分别固定安装有传感器；所述传感器用于获取所述吊臂和吊钩的动态位置坐标，并将所述动态位置坐标发送至所述计算机控制台和所述碰撞检测装置；所述计算机控制台与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标生成吊装作业轨迹；所述碰撞检测装置与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标判断吊钩与吊装物是否碰撞。2.根据权利要求1所述的吊装作业辅助系统，其特征在于:所述传感器包括位置传感器和/或IGPS。3.根据权利要求2所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述吊臂包括:基本臂、一节臂、二节臂、三节臂和四节臂；其中，所述基本臂安装在吊车的固定架上，所述固定架安装在吊车车架的回转盘上；所述一节臂通过导轨和滑块固定在所述基本臂上；所述二节臂通过导轨和滑块固定在所述一节臂上；所述三节臂通过导轨和滑块固定在所述二节臂上；所述四节臂通过导轨和滑块固定在所述三节臂上，且所述四节臂通过吊绳与所述吊钩连接。4.根据权利要求3所述的吊装作业辅助系统，其特征在于:所述传感器为五个，分别固定安装于所述基本臂、一节臂、二节臂、三节臂、四节臂的关节处。5.根据权利要求4所述的吊装作业辅助系统，其特征在于:所述基本臂与所述固定架之间安装有液压装置，所述液压装置一端通过螺钉安装在所述固定架上，所述液压装置另一端与所述基本臂相连，推动所述一节臂、二节臂、三节臂和四节臂在所述导轨上伸缩；所述基本臂一端与所述液压装置相连，另一端通过支撑架固定在所述固定架上。6.根据权利要求5所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述基本臂包括:基本臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述基本臂立柱与所述液压装置相连，所述基本臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述基本臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述基本臂立柱外侧安装有传感器。7.根据权利要求6所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述一节臂包括:一节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述一节臂立柱与所述基本臂立柱相连，所述一节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述一节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述一节臂立柱外侧安装有传感器。8.根据权利要求7所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述二节臂包括:二节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述二节臂立柱与所述一节臂立柱相连，所述二节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述二节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述二节臂立柱外侧安装有传感器。9.根据权利要求8所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述三节臂包括:三节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉和第二螺钉；其中，所述三节臂立柱与所述二节臂立柱相连，所述三节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述三节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述三节臂立柱外侧安装有传感器。10.根据权利要求9所述的吊装作业辅助系统，其特征在于，所述四节臂包括:四节臂立柱、导轨、滑块、第一螺钉、第二螺钉和绳索固定孔；其中，所述四节臂立柱一侧与所述三节臂立柱相连，所述四节臂立柱另一侧设置有所述绳索固定孔，所述四节臂立柱内设置有所述导轨，所述导轨内设置有所述滑块，所述滑块通过所述第二螺钉与所述导轨相连，所述四节臂立柱与所述导轨通过所述第一螺钉进行固定，所述四节臂立柱外侧安装有传感器。
【专利摘要】本发明提供了一种吊装作业辅助系统，以解决吊装作业效率低、风险高的问题。一种吊装作业辅助系统，包括：吊臂、吊钩、传感器、计算机控制台和碰撞检测装置；其中，所述吊钩通过吊绳与所述吊臂连接，所述吊臂的运动关节和所述吊钩上分别固定安装有传感器；所述传感器用于获取所述吊臂和吊钩的动态位置坐标，并将所述动态位置坐标发送至所述计算机控制台和所述碰撞检测装置；所述计算机控制台与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标生成吊装作业轨迹；所述碰撞检测装置与所述传感器无线连接，用于根据所述传感器发送的动态位置坐标判断吊钩与吊装物是否碰撞。本发明能够提高吊装作业的效率和安全性，降低吊装作业的风险。
【IPC分类】B66C13/16, B66C15/04, B66C23/69, B66C23/88
【公开号】CN104891357
【申请号】CN201510309998
【发明人】王崴, 白柯萌, 李培林, 瞿珏, 高鹏
【申请人】中国人民解放军空军工程大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月8日
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