群塔防碰撞方法、群塔防碰撞系统及塔式起重机与流程

本申请属于工程机械，具体地涉及一种群塔防碰撞方法、群塔防碰撞系统及塔式起重机。

背景技术：

1、目前群塔防碰撞主要有基于超声传感网络的在线检测预警和基于图形识别技术的报警。超声波传感网络采用超声传感器融合技术进行塔机周边障碍物的监测，通过障碍物定位与识别、轨迹预测以及超声地图数据防碰撞模型计算，获取塔机碰撞预警信息。图像识别是通过图像获取装置及后续的图像处理器，对图像进行二值化、滤波、边缘检测、兴趣区域提取和碰撞物提取，进而进行特征点检测和立体匹配处理从而完成测距。

2、其中，超声波传感器的测量范围相对塔机运动范围较小，在塔机高速运动时更难以反应及时。其次超声波为机械波，在建筑施工现场往往具有很大噪声，这会对传感器测试精度带来干扰。图像处理需要大量的计算资源，价格一般较昂贵，其次，图像的质量还与天气、日照和摄像头质量息息相关，这可能降低防碰撞的精确程度。由此，综上分析基于超声传感网络的在线检测预警和基于图形识别技术的报警都会受到外界的干扰，从而影响防撞判断精度，可靠性低。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种群塔防碰撞方法、群塔防碰撞系统及塔式起重机，用于解决现有技术中基于超声传感网络的在线检测预警和基于图形识别技术的报警都会受到外界的干扰，从而影响防撞判断精度及可靠性低的问题。

2、为了实现上述目的，本申请一方面提供一种群塔防碰撞方法，包括：

3、s100：确定群塔中的本塔机以及与所述本塔机构成干涉的干涉塔机，通过所述本塔机获取自身和各所述干涉塔机的动态数据和静态数据；

4、s200：根据所述动态数据和所述静态数据，构建所述本塔机在各种运动情况下与所述干涉塔机在静止状态时的防碰撞模型，并根据所述防碰撞模型，确定不同碰撞场景下执行回转动作和变幅动作时所述本塔机与所述干涉塔机的各碰撞点；

5、s300：综合所有的碰撞场景的碰撞点，将所述本塔机在对应的所述碰撞场景中作业时最近的碰撞点作为最终碰撞点；

6、s400：在所述本塔机执行回转动作和变幅动作且靠近所述最终碰撞点的情况下，执行防碰撞动作。

7、作为上述技术方案的进一步改进：

8、在一些实施方式中，所述步骤s200包括：

9、s210：根据所述动态数据和所述静态数据，构建所述本塔机在各种运动情况下与静止状态的所述干涉塔机的三维立体防碰撞模型；

10、s220：根据不同碰撞场景，将构建的所述三维立体防碰撞模型中的碰撞区域按预设高度间距分割成不同的二维平面防碰撞模型；

11、s230：根据分割的所述二维平面防碰撞模型，确定不同碰撞场景下执行回转动作和变幅动作时所述本塔机与所述干涉塔机的各碰撞点。

12、在一些实施方式中，所述步骤s210中包括：

13、s211：根据所述动态数据和所述静态数据，以所述本塔机为原点建立坐标系；

14、s212：以所述本塔机运动，所述干涉塔机静止，构建所述本塔机在各种运动情况下与静止状态的所述干涉塔机的三维立体防碰撞模型。

15、在一些实施方式中，所述步骤s230中还包括：

16、s231：将所述二维平面防碰撞模型转化为相对应的数学模型，其中，在所述数学模型中将所述本塔机和所述干涉塔机简化为点、线、圆；

17、s232：确定不同碰撞场景下执行回转动作和变幅动作时所述本塔机与所述干涉塔机在所述数学模型中的各个交点，该些交点为所述碰撞点。

18、在一些实施方式中，所述步骤s400中还包括：

19、根据所述本塔机与相应的所述最终碰撞点的距离和/或角度的大小，将碰撞情况按碰撞等级依次分类；

20、其中，所述碰撞等级由低至高依次包括碰撞监测、碰撞预警、碰撞报警和碰撞限位，所述本塔机根据所述碰撞等级执行所述碰撞动作。

21、在一些实施方式中，碰撞场景包括所述本塔机的起重臂与所述干涉塔机的起重臂或塔身碰撞、所述本塔机的小车与所述干涉塔机的起重臂、平衡臂或塔身碰撞。

22、本申请第二方面提供一种群塔防碰撞系统，包括防碰撞子系统，所述防碰撞子系统应用了根据上述第一方面所述的群塔防碰撞方法；

23、其中，群塔中的本塔机和干涉塔机上均设置有所述防碰撞子系统，所述防碰撞子系统被配置为可发出和接收所述动态数据和所述静态数据。

24、作为上述技术方案的进一步改进：

25、在一些实施方式中，所述防碰撞子系统包括：

26、无线通讯模块，用于接收其它所述防碰撞子系统发出的所述动态数据和所述静态数据；和

27、塔机控制器，用于获取所述无线通讯模块接收的所述动态数据和所述静态数据并进行防碰撞分析，所述塔机控制器还被配置为根据防碰撞分析数据控制所述本塔机执行相应的防碰撞动作。

28、在一些实施方式中，所述防碰撞子系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块具有显示屏并电性连接所述塔机控制器，所述显示屏用于显示所述本塔机与所述干涉塔机的相对距离和/或碰撞角度。

29、本申请第三方面提供一种塔式起重机，包括根据上述第二方面提供的群塔防碰撞系统中的所述防碰撞子系统。

30、相比于现有技术，本申请提供了一种群塔防碰撞方法、群塔防碰撞系统及塔式起重机。其中，群塔防碰撞方法通过本塔机获取自身和各干涉塔机的动态数据和静态数据；再根据动态数据和静态数据，构建本塔机在各种运动情况下与干涉塔机在静止状态时的防碰撞模型，并根据防碰撞模型，确定不同碰撞场景下执行回转动作和变幅动作时本塔机与干涉塔机的各碰撞点；然后综合所有的碰撞场景的碰撞点，将本塔机在对应的碰撞场景中作业时最近的碰撞点作为最终碰撞点；最后在本塔机执行回转动作和变幅动作且靠近最终碰撞点的情况下，执行防碰撞动作。由此，本申请提供的群塔防碰撞方法实现了各个塔机之间的实时状态数据的互通和融合，防撞精度高。并且整个防碰撞的处理过程都无需借助超声波或图像识别等传感器，从而不受外界环境的影响，防撞性能更可靠。

31、本申请实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种群塔防碰撞方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的群塔防碰撞方法，其特征在于，所述步骤s200包括：

3.根据权利要求2所述的群塔防碰撞方法，其特征在于，所述步骤s210中包括：

4.根据权利要求2所述的群塔防碰撞方法，其特征在于，所述步骤s230中还包括：

5.根据权利要求1所述的群塔防碰撞方法，其特征在于，所述步骤s400中还包括：

6.根据权利要求1-5中任一项所述的群塔防碰撞方法，其特征在于，碰撞场景包括所述本塔机的起重臂与所述干涉塔机的起重臂或塔身碰撞、所述本塔机的小车与所述干涉塔机的起重臂、平衡臂或塔身碰撞。

7.一种群塔防碰撞系统，其特征在于，包括防碰撞子系统，所述防碰撞子系统应用了根据权利要求1-6中任一项所述的群塔防碰撞方法；

8.根据权利要求7所述的群塔防碰撞系统，其特征在于，所述防碰撞子系统包括：

9.根据权利要求7所述的群塔防碰撞系统，其特征在于，所述防碰撞子系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块具有显示屏并电性连接所述塔机控制器，所述显示屏用于显示所述本塔机与所述干涉塔机的相对距离和/或碰撞角度。

10.一种塔式起重机，其特征在于，包括根据权利要求7-9中任一项所述的群塔防碰撞系统中的所述防碰撞子系统。

技术总结本申请涉及工程机械技术领域，公开了一种群塔防碰撞方法、群塔防碰撞系统及塔式起重机。其中，群塔防碰撞方法通过本塔机获取自身和各干涉塔机的动态数据和静态数据；再根据动态数据和静态数据，构建本塔机在各种运动情况下与干涉塔机在静止状态时的防碰撞模型，并根据防碰撞模型，确定不同碰撞场景下执行回转动作和变幅动作时本塔机与干涉塔机的各碰撞点；然后综合所有的碰撞场景的碰撞点，将本塔机在对应的碰撞场景中作业时最近的碰撞点作为最终碰撞点；最后在本塔机执行回转动作和变幅动作且靠近最终碰撞点的情况下，执行防碰撞动作。本申请提供的群塔防碰撞方法防撞精度高、防撞性能更可靠。技术研发人员：邱祥,李凯,宋道榜,全廷立,黄征宇受保护的技术使用者：中联重科建筑起重机械有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9