[發(fā)明專利]基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的門座起重機(jī)姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310283497.8
• 申請(qǐng)日: 2013-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN103303796A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周敏;丁宇征;孫梁;葉小列;鄭栩展
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京中船信息科技有限公司
• 主分類號(hào): B66C13/16
• 分類號(hào): B66C13/16;B66C15/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 趙建剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于門座式起重機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的門座起重機(jī)姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

門座式起重機(jī)是港口裝卸作業(yè)、船舶建造的重要設(shè)備，主要用于部件和貨物的吊裝任務(wù)，由于門座式起重機(jī)本身具有良好的性能，所以船廠和港口廣泛使用。

隨著世界航運(yùn)的快速發(fā)展、船舶建造效率的提高，船廠和港口所布置的門座式起重機(jī)越來越密集，門座式起重機(jī)之間的碰撞、以及門座式起重機(jī)與周邊建筑物碰撞的頻率也隨之增高，重大事故時(shí)有發(fā)生。

為解決上述的碰撞問題，現(xiàn)有技術(shù)中，出現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)門座式起重機(jī)回轉(zhuǎn)變幅的設(shè)計(jì)，從而防止事故發(fā)生。但是，目前大型門座式起重機(jī)中，回轉(zhuǎn)變幅設(shè)計(jì)主要為：在門座式起重機(jī)的塔臂與塔座結(jié)合部安裝角度傳感器或限位器，這是基于機(jī)械方式的角度偏轉(zhuǎn)測(cè)量，具有安裝復(fù)雜而且精度要求高，受機(jī)械磨損和老化等影響較大的問題。另外，現(xiàn)有技術(shù)中還出現(xiàn)了編碼器方式測(cè)量回轉(zhuǎn)變幅姿態(tài)，即：通過編碼器測(cè)量轉(zhuǎn)速和行程而間接測(cè)量角度，由于存在累計(jì)誤差，還需要磁缸等裝置配合清零，具有成本較高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的門座起重機(jī)姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，不會(huì)受到機(jī)械部件磨損、老化等因素的影響，因此，具有使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。并且，無累計(jì)誤差，具有測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的門座起重機(jī)姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：處理器、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、北斗信號(hào)接收板以及至少一組北斗衛(wèi)星天線組；各組所述北斗衛(wèi)星天線組分別固定安裝在所述門座起重機(jī)臂架系統(tǒng)的各個(gè)支臂上，各個(gè)所述北斗衛(wèi)星天線的信號(hào)輸出端與所述北斗信號(hào)接收板的信號(hào)輸入端連接；所述北斗信號(hào)接收板的信號(hào)輸出端與所述處理器的信號(hào)輸入端連接，所述處理器的信號(hào)輸出端與所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接。

優(yōu)選的，所述門座起重機(jī)的臂架系統(tǒng)包括第一支臂、第二支臂、第三支臂和第四支臂；所述第一支臂、所述第二支臂、所述第三支臂和所述第四支臂順次連接形成四連桿結(jié)構(gòu)；每組所述北斗衛(wèi)星天線組固定安裝在所述第一支臂、第二支臂、第三支臂和第四支臂中的任意一個(gè)支臂上。

優(yōu)選的，每組所述北斗衛(wèi)星天線組包括至少兩個(gè)北斗衛(wèi)星天線。

優(yōu)選的，每組所述北斗衛(wèi)星天線組包括兩個(gè)北斗衛(wèi)星天線，即：第一北斗衛(wèi)星天線和第二北斗衛(wèi)星天線；所述第一北斗衛(wèi)星天線和所述第二北斗衛(wèi)星天線分別固定安裝在所述臂架系統(tǒng)任意一個(gè)支臂的兩端。

優(yōu)選的，所述第一北斗衛(wèi)星天線與所述支臂的接觸點(diǎn)為第一測(cè)試點(diǎn)，所述第二北斗衛(wèi)星天線與所述支臂的接觸點(diǎn)為第二測(cè)試點(diǎn)；所述第一測(cè)試點(diǎn)與所述第二測(cè)試點(diǎn)之間的連線與所述支臂的軸線之間的夾角為0-90度。

優(yōu)選的，還包括供電電源；所述供電電源分別與所述處理器和所述北斗信號(hào)接收板連接。

本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的門座起重機(jī)姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：

S1，在所述門座起重機(jī)的臂架系統(tǒng)中，第一支臂AB的長度為a，第二支臂BC的長度為d，第三支臂CE的長度為m，第三支臂CE與第四支臂DA相交于D點(diǎn)，臂CD的長度為c，第四支臂DA的長度為b，第一支臂AB與水平線的夾角為ε；

其中，a、d、m、c、b、ε均為已知值；

在所述門座起重機(jī)移動(dòng)過程中，通過所述北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲得以下夾角中的一種或幾種：所述第一支臂AB與水平線的夾角θ1、所述第二支臂BC與水平線的夾角θ2、所述第三支臂CE與水平線的夾角θ3和所述第四支臂DA與水平線的夾角θ4；

S2，所述處理器以所述a、d、m、c、b、ε為輸入，同時(shí)，以θ1、θ2、θ3和θ4中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)為輸入，通過余弦定理計(jì)算得出所述門座起重機(jī)的回轉(zhuǎn)幅度值；

S3，所述處理器判斷所述回轉(zhuǎn)幅度值是否超過設(shè)定最大值，如果超過，則向所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，進(jìn)而調(diào)整所述門座起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

優(yōu)選的，通過所述北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲得θ1、θ2、θ3和θ4的方法相同。

優(yōu)選的，第四支臂DA與水平線的夾角θ4通過以下方法獲得：

S1-1，將北斗衛(wèi)星天線組P固定安裝在第四支臂DA上；其中，北斗衛(wèi)星天線組P包括至少兩個(gè)北斗衛(wèi)星天線；所述北斗衛(wèi)星天線與所述第四支臂DA的接觸點(diǎn)為測(cè)試點(diǎn)；

S1-2，在所述門座起重機(jī)移動(dòng)的過程中，各個(gè)所述北斗衛(wèi)星天線接收與其對(duì)應(yīng)的測(cè)試點(diǎn)的當(dāng)前位置信息，并將所述當(dāng)前位置信息發(fā)送給所述北斗信號(hào)接收板；