專利名稱：船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動控制系統(tǒng)，具體涉及船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)。
背景技術：
在修造船廠的正常生產(chǎn)作業(yè)過程中，圍繞船塢布置的門座機和龍門吊是主要的生產(chǎn)設各。由于這些設備的大型化，司機在操作時視線受阻而出現(xiàn)盲區(qū)，無法得知周邊臨近設各的具體位置，僅靠經(jīng)驗來操作，而且由于門座機的回轉(zhuǎn)半徑較大，很容易就會造成位于同一軌道上的龍門吊之間、門座機與龍門吊之間發(fā)生相互碰撞，造成事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)，既能夠主動防止碰撞的事故，又能夠在司機視線受堵的情況下，進行預報警提醒司機，防止碰撞事件的發(fā)生，解決船塢起重設備各作業(yè)過程中可能發(fā)生的碰撞問題，具有高安全性和高可靠性的特點。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下船瑪起重設備自動防撞系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊模塊，以及安裝于各個起重設備上的數(shù)據(jù)采集模塊，旋轉(zhuǎn)機構保護裝置，電控系統(tǒng)以及上位機，所述數(shù)據(jù)采集模塊將檢測到的起重設備的信息通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳遞給中央控制系統(tǒng)，經(jīng)中央控制系統(tǒng)處理得到起重設備的具體位置和狀態(tài)再通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳送給上位機，所述上位機根據(jù)該信息，針對電控系統(tǒng)作出對應的處理，所述旋轉(zhuǎn)機構保護裝置包括設定起重設備的危險警示區(qū)域的位置檢測裝置和雷達測距裝置，數(shù)據(jù)采集模塊采集兩者的信息傳輸給中央控制系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述上位機還包括有防撞報警模塊和顯示模塊，防撞報警模塊用于對司機進行報警，通知司機注意有障礙物在附近，顯示模塊用于顯示起重設備周圍的環(huán)境信息，并提示司機進行避讓操作。優(yōu)選的，防撞系統(tǒng)還包括有設置起重設備上的若干個球型攝像頭，并將采集的信息傳輸給顯示模塊，設置駕駛室的顯示模塊內(nèi)能實時觀測到周圍的環(huán)境信息。優(yōu)選的，位置檢測裝置安裝于起重設備的回轉(zhuǎn)主軸或旋轉(zhuǎn)大齒輪內(nèi)側，一旦超出設定的起重設備的危險警示區(qū)域后，防撞報警模塊報警，同時上位機給電控PLC發(fā)出動作指令，起重設備的電機停車。優(yōu)選的，所述位置檢測裝置設定一基準旋轉(zhuǎn)角度，在設備作業(yè)過程中，防撞系統(tǒng)會根據(jù)電機的正、反轉(zhuǎn)信號來計算旋轉(zhuǎn)角度的即時角度。優(yōu)選的，電機旋轉(zhuǎn)時，位置檢測裝置檢測到電機旋轉(zhuǎn)信號就是旋轉(zhuǎn)角度信號，電機正轉(zhuǎn)時為旋轉(zhuǎn)角度加法計算，反之為旋轉(zhuǎn)角度減法計算，通過中央控制系統(tǒng)，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機構的后備保護。優(yōu)選的，所述雷達測距裝置有效檢測距離不低于6m，當障礙物小于3. OOm時報警模塊報警且起重設備減速至10%，當障礙物小于1. 50m時，起重設備的電機停車。通過上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明既能夠主動防止碰撞的事故，又能夠在司機視線受堵的情況下，進行預報警提醒司機，防止碰撞事件的發(fā)生，解決船塢起重設備各作業(yè)過程中可能發(fā)生的碰撞問題，具有高安全性和高可靠性的特點。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明的工作原理圖。圖2為本發(fā)明的門座式起重機的結構示意圖。圖3為本發(fā)明的門座式起重機的局部放大圖。圖4為本發(fā)明的檢測裝置的工作原理圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。參照圖1，防撞系統(tǒng)獨立成系統(tǒng)，不受主機斷電的影響，采用獨立控制系統(tǒng)。參照圖1，船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊模塊，以及安裝于各個起重設備上的數(shù)據(jù)采集模塊，旋轉(zhuǎn)機構保護裝置，電控系統(tǒng)以及上位機，旋轉(zhuǎn)機構保護裝置包括設定起重設備的危險警示區(qū)域的位置檢測裝置和雷達測距裝置；在易發(fā)生碰撞門機的相關位置安放雷達測距裝置，此雷達測距裝置(含數(shù)據(jù)采集模塊)可輸出模擬量或相應的開關量給中央控制系統(tǒng)做統(tǒng)一處理，結合檢測裝置判斷出當前門座機的姿態(tài)信息做統(tǒng)一的控制判斷。同時向機上的PLC發(fā)出相應的預警信息，便于門座機的集中控制。雷達測距裝置也可安裝在攝像頭附近便于實施檢測周圍龍門吊的狀態(tài)。有效檢測距離不低于6m，靈敏度可調(diào)；可設定門機減速，停止點，當障礙物小于
3.OOm時報警且大車機構減速至10%，當障礙物小于1. 50m時，大車機構正常停止。在旋轉(zhuǎn)機構上還有一套位置檢測裝置，可以設立危險警示區(qū)域，進入?yún)^(qū)域后系統(tǒng)通過處理，自動報警和停車，起到雙重保護。位置檢測裝置為一接近開關，安裝于門座機的回轉(zhuǎn)主軸或旋轉(zhuǎn)大齒輪內(nèi)側，接近開關系統(tǒng)會根據(jù)檢測到的狀態(tài)識別門座機的旋轉(zhuǎn)位置，并對危險區(qū)域進行識別，從軟件和硬件上進行雙重的保護，此信號作為依據(jù)進入中央控制系統(tǒng)統(tǒng)一處理，并聯(lián)鎖整個電控系統(tǒng)進行預警或者產(chǎn)生相應的停車過程。中央控制系統(tǒng)中央控制系統(tǒng)為專業(yè)數(shù)據(jù)處理單元，通過采集檢測裝置和雷達測距裝置及電機正機正、反轉(zhuǎn)等綜合信息加以計算，通過建立詳細的數(shù)據(jù)模型，計算、分析，并最終生成控制指令，送入上位機，以鎖定機上電控系統(tǒng)并發(fā)出相應的報警及停車動作。上位機上位機與原門機電控系統(tǒng)無縫連接。將防撞危險區(qū)域及及相關預警信息處理在上位機上。同時，將增加此門座機的全面故障診斷信息，便于門座機電控系統(tǒng)日后的保養(yǎng)及維護，有效降低使用成本。防撞報警模塊報警信號被觸發(fā)后，該裝置向司機進行聲光報警和畫面提示。在系統(tǒng)的半自動操作模式下，專用數(shù)據(jù)通訊模塊的控制輸出信號驅(qū)動聲光報警裝置，并通過上位機系統(tǒng)提示司機進行一些相關的避讓和停車操作。控制信號發(fā)生時，該裝置向司機進行聲光報警和LED指示。在系統(tǒng)的半自動操作模式下，專用數(shù)據(jù)通訊模塊的控制輸出信號驅(qū)動聲光報警裝置，并通過LED提示司機進行反向行駛、減速、回轉(zhuǎn)等相關避讓操作。數(shù)據(jù)通訊模塊數(shù)據(jù)采集通過模塊的DI通道、高速計數(shù)通道及Rs4gs串口實現(xiàn)，用來采集接近開關、編碼器及電機正、反轉(zhuǎn)等信號。DI和高速計數(shù)通道端口可以根據(jù)系統(tǒng)需要自由配置。還包括有攝像系統(tǒng)，攝像系統(tǒng)包括若干個攝像頭，可以讓操作人員很方便、清楚的看到后方的圖像，實時監(jiān)控后方的情況。攝像系統(tǒng)可以自動記錄監(jiān)視畫面，可以記錄超過一個月的畫面數(shù)據(jù)。為了防止門座機機房后部分與龍門吊發(fā)生碰撞，在門座機的相關部分安裝球型攝像頭。同時在司機室內(nèi)正前方安裝一個便于司機觀察的顯示裝置。此套攝像系統(tǒng)同時包含便于放大和縮小的控制鍵盤，便于實施對畫面的監(jiān)視。以上幾部分系統(tǒng)即能夠主動防止碰撞的事故，又能夠在司機視線受堵的情況下被動防止碰撞事件的發(fā)生。參照圖2，起重設備包括門座式起重機和龍門吊，門座式起重機的中部旋轉(zhuǎn)部位安裝有旋轉(zhuǎn)機構保護裝置1，參照圖3，旋轉(zhuǎn)機構保護裝置I包括安裝支架2，在安裝支架2的兩側安裝有位置檢測裝置3，在安裝支架2的下部還設置有雷達測距裝置4，安裝雷達測距裝置4的固定桿5平行于龍門吊軌道。位置檢測裝置3為一磁感應接近開關6，磁感應接近開關6的對應處設置有永磁鐵7，永磁鐵7固定于門座式起重機的主塔架8上，位置檢測裝置3實時為防撞系統(tǒng)提供旋轉(zhuǎn)角度信號以及停車動作信號。參照圖4，防撞系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)檢測主要針對門座機，當檢測裝置檢測到安裝在回轉(zhuǎn)主軸或齒輪箱上的旋轉(zhuǎn)角度信號時，系統(tǒng)會根據(jù)初始化后的初始角度計算出門座機的回轉(zhuǎn)角度，從而判斷在回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)是否可能發(fā)生碰撞。這種檢測方法不需要采集電機的編碼器信號。當防撞系統(tǒng)初始化完成后，系統(tǒng)將初始化時的旋轉(zhuǎn)角度作為默認初始角度，在設備作業(yè)過程中，系統(tǒng)會根據(jù)電機的正、反轉(zhuǎn)信號及檢測到的旋轉(zhuǎn)角度信號來計算回轉(zhuǎn)的即時角度。電機旋轉(zhuǎn)時，裝置檢測到的信號就是回轉(zhuǎn)的角度(電機正轉(zhuǎn)時為旋轉(zhuǎn)角度加法計算，反之為旋轉(zhuǎn)角度減法計算)，通過數(shù)據(jù)處理單元，從而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機構的后備保護。本發(fā)明的工作原理在每臺設備各上安裝接近開關等檢測元件和雷達測距等數(shù)據(jù)采集模塊，檢測到的位置、回轉(zhuǎn)區(qū)域等信息傳輸輸入到安裝有數(shù)據(jù)處理軟件的后臺數(shù)據(jù)處理單元，通過數(shù)據(jù)處理軟件的計算分析得到設備的具體位置和狀態(tài)，并生成控制信號，然后傳輸?shù)狡鹬卦O備上的數(shù)據(jù)處理單元模塊，它可以向起重機上的PLC發(fā)出兩個方向的連鎖信號實現(xiàn)自動減速及停止，同時用聲光通知司機注意有障礙物在附近，避免設備之間的相
互碰撞。防撞系統(tǒng)選用了安全可靠的檢測元件和簡單實用的檢測方法，能夠快速準確地檢測出起重設各的實際相對位置。數(shù)據(jù)采集模塊針對性及適用性強，具有響應速度快、抗干擾能力強、可靠性高等特點。防撞系統(tǒng)占用設備上原控制系統(tǒng)的資源少，接口簡單。在半自動操作模式下，數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理都是相對獨立于原控制系統(tǒng)PLC，與原控制系統(tǒng)的接口通過串行通信或硬接線連接，數(shù)據(jù)通訊量很少，不會對原PLC系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)，其特征在于，包括 中央控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊模塊，以及安裝于各個起重設備上的數(shù)據(jù)采集模塊，旋轉(zhuǎn)機構保護裝置，電控系統(tǒng)以及上位機， 所述數(shù)據(jù)采集模塊將檢測到的起重設備的信息通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳遞給中央控制系統(tǒng)，經(jīng)中央控制系統(tǒng)處理得到起重設備的具體位置和狀態(tài)再通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳送給上位機，所述上位機根據(jù)該信息，針對電控系統(tǒng)作出對應的處理， 所述旋轉(zhuǎn)機構保護裝置包括設定起重設備的危險警示區(qū)域的位置檢測裝置和雷達測距裝置，數(shù)據(jù)采集模塊采集兩者的信息傳輸給中央控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)，其特征在于所述上位機還包括有防撞報警模塊和顯示模塊，防撞報警模塊用于對司機進行報警，通知司機注意有障礙物在附近，顯示模塊用于顯示起重設備周圍的環(huán)境信息，并提示司機進行避讓操作。
3.根據(jù)權利要求1所述的船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)，其特征在于防撞系統(tǒng)還包括有設置起重設備上的若干個球型攝像頭，并將采集的信息傳輸給顯示模塊，設置駕駛室的顯示模塊內(nèi)能實時觀測到周圍的環(huán)境信息。
4.根據(jù)權利要求1所述的船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)，其特征在于位置檢測裝置安裝于起重設備的回轉(zhuǎn)主軸或旋轉(zhuǎn)大齒輪內(nèi)側，一旦超出設定的起重設備的危險警示區(qū)域后，防撞報警模塊報警，同時上位機給電控PLC發(fā)出動作指令，起重設備的電機停車。
5.根據(jù)權利要求4所述的船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)，其特征在于所述位置檢測裝置設定一基準旋轉(zhuǎn)角度，在設備作業(yè)過程中，防撞系統(tǒng)會根據(jù)電機的正、反轉(zhuǎn)信號來計算旋轉(zhuǎn)角度的即時角度。
6.根據(jù)權利要求5所述的船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)，其特征在于電機旋轉(zhuǎn)時，位置檢測裝置檢測到電機旋轉(zhuǎn)信號就是旋轉(zhuǎn)角度信號，電機正轉(zhuǎn)時為旋轉(zhuǎn)角度加法計算，反之為旋轉(zhuǎn)角度減法計算，通過中央控制系統(tǒng)，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機構的后備保護。
7.根據(jù)權利要求1所述的船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)，其特征在于所述雷達測距裝置有效檢測距離不低于6m，當障礙物小于3. OOm時報警模塊報警且起重設備減速至10%，當障礙物小于1. 50m時，起重設備的電機停車。
全文摘要
本發(fā)明公開了船塢起重設備自動防撞系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊模塊，以及安裝于各個起重設備上的數(shù)據(jù)采集模塊，旋轉(zhuǎn)機構保護裝置，電控系統(tǒng)以及上位機，所述數(shù)據(jù)采集模塊將檢測到的起重設備的信息通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳遞給中央控制系統(tǒng)，經(jīng)中央控制系統(tǒng)處理得到起重設備的具體位置和狀態(tài)再通過數(shù)據(jù)通訊模塊傳送給上位機，所述上位機根據(jù)該信息，針對電控系統(tǒng)作出對應的處理，所述旋轉(zhuǎn)機構保護裝置包括設定起重設備的危險警示區(qū)域的位置檢測裝置和雷達測距裝置，數(shù)據(jù)采集模塊采集兩者的信息傳輸給中央控制系統(tǒng)。解決船塢起重設備各作業(yè)過程中可能發(fā)生的碰撞問題，具有高安全性和高可靠性的特點。
文檔編號B66C15/04GK103030069SQ20121058675
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者張金凱 申請人:上海紅箭自動化設備有限公司