[發明專利]一種塔吊自動化防撞方法及系統

有效

• 申請號: 202011615448.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112850501B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 陳航;黎杰明;胡賀松;劉宇;譚靈生;喬升訪
• 申請（專利權）人: 廣州市建筑科學研究院集團有限公司
• 主分類號: B66C15/04
• 分類號: B66C15/04;B66C13/16;B66C13/46;B66C13/48
• 代理公司: 深圳國海智峰知識產權代理事務所(普通合伙) 44489
• 代理人: 劉軍鋒

1.一種塔吊自動化防撞方法，其特征在于，包括：

在建筑主體及塔吊周邊布設若干個視頻監控攝像頭；

按照預設的模型建立策略建立施工場地三維模型；

以固定頻率更新所述施工場地三維模型以及當前時刻下既有場地外輪廓網格坐標；

在塔吊開始起重時，獲取物體起吊點坐標以及預定到位點坐標；

按照預設的路徑規劃策略以及所述施工場地三維模型為塔吊規劃運行路徑，生成對應的運行參數；

根據塔吊的實時運行參數以及預設的擺動范圍計算策略計算物體和擺臂的擺動范圍；

根據所述擺動范圍和當前時刻下所述既有場地外輪廓網格坐標判斷是否有可能發生碰撞；若否，控制塔吊按所述運行參數繼續進行物體運輸；若是，

控制塔吊進行制動；

在塔吊制動期間根據預設的傾覆計算策略預測塔吊是否可能發生傾覆；

所述根據塔吊的實時運行參數以及預設的擺動范圍計算策略計算物體和擺臂的擺動范圍，包括：

根據實時的運行參數識別塔吊的運行模式，所述運行模式分為升降模式、變幅模式、回轉模式、回轉變幅模式、升降變幅模式、升降回轉模式以及升降回轉變幅模式；

根據實時運行參數以及所述運行模式計算制動參數，所述制動參數包括擺臂的制動時間、擺臂的制動距離、擺臂的制動角度、物體的制動距離、物體的擺幅、纜繩的長度、纜繩與豎直方向的夾角、小車的制動時間、小車的制動距離；

根據所述制動參數計算物體和擺臂的擺動范圍；

實時運行參數包括當前纜繩的長度l₀、纜繩速度v_c、回轉角度θ₀、回轉角速度ω、小車幅度r₀、小車變幅速度v_r、物體坐標(r₁,θ₁,h₁)、物體速度v₁、擺臂長度r_m、擺臂高度h₀、起重載荷F_c，以及豎向鎖止、回轉鎖止、橫向鎖止時的平均加速度a_c、α、a_r，既有場地外輪廓網格坐標(r_t,θ_t,h_t)組成的點集U_t；

在所述升降模式下計算所述制動參數以及所述擺動范圍，包括：

計算物體的制動距離，為

所述擺動范圍為W＝{(r₁,θ₁,h)|h∈[h₁,h₁+S_m]}；

在所述變幅模式下計算所述制動參數以及所述擺動范圍，包括：

計算小車的制動時間，為小車的制動距離為：

制動結束后物體坐標為(r₁+v₁t,θ₁,h₁+l₀(1-cosα₁))，其中，α₁為制動后纜繩與豎直方向的夾角，為：

物體與纜繩垂直的速度分量為v₁cosα₁，計算物體上升的高度為g為重力加速度；

計算纜繩與豎直方向的夾角為

則物體在最大擺幅處的物體坐標為(r₀+S_c±l₀sinα₂,θ₁,h₁+l₀(1-cosα₂))；

所述擺動范圍為：

W＝{(r,θ₁,h)|r∈[r₀+S_c-l₀sinα₂，r₀+S_c+l₀sinα₂],h∈[h₁,h₁+l₀(1-cosα₂)]}；

在所述回轉模式下計算所述制動參數以及所述擺動范圍，包括：

計算擺臂的制動時間和制動距離，為：擺臂的制動角度為θ₀+θ_d；

則擺臂的擺動范圍為：W₁＝{(r,θ,h₀)|r∈(0,r_m],θ∈(θ₀,θ₀+θ_d]}；

計算物體坐標為(r₁,θ₁+ωt,h₁)，物體以小車作為固定端做圓錐擺運動，其角速度為：其中，為圓錐擺運動時纜繩與豎直方向的夾角；

根據方程求解的值，其中F為纜繩的拉力；

則為式中λ為則物體的擺動范圍W2為h＝h₁的平面，且以(r₀,θ₀+θ_d,h₁)為圓心，半徑為的圓，即

則總的擺動范圍為W＝W₁∪W₂。