一种塔吊的现场安全控制方法、控制器及计算设备与流程

1.本方案属于智能控制领域，尤其涉及一种塔吊的现场安全控制方法、控制器及计算设备。

背景技术：

2.在一些现有塔吊的现场安全控制方法中，根据提前规划的轨迹驱动塔吊各个轴以驱动吊钩运动，在该运动过程中，实现塔吊各个轴遵从运动学约束限制，以保证塔吊安全。这种情况下，运动学约束限制并不是根据塔吊的实际重量和位置来获得的，也就是在不同吊装重量不同位置的塔吊各个轴最大速度一样，这显然不合理，在吊装重量较大时会在一些位置存在机械安全隐患，损伤塔吊的轮轴装置或电极。
3.在另一些现有技术中，根据提前规划的轨迹驱动塔吊各个轴以驱动吊钩运动，在该运动过程中及时避开障碍物，以保证塔吊在路径上的安全。这种情况下，同样也未考虑在具体重量和位置下塔吊每个轴的最大运动速度，在吊装重量较大时会在一些位置存在机械安全隐患，损伤塔吊的轮轴装置或电机。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种塔吊的现场安全控制方法、控制器及计算设备，所述方法包括：控制吊钩按照规划路径点在轴空间运动，每两个相邻的规划路径点通过若干个控制周期到达，在每个控制周期获得吊钩当前在轴空间的坐标；根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度；根据吊钩当前在轴空间的坐标与速度、所述最大允许速度、下个规划路径点获得塔吊下个控制周期在轴空间到达位置坐标和目标速度。本发明实施例的技术方案一边驱动吊钩运动，一边根据吊装重量和当前变幅长度获得当前在各个轴方向允许的最大速度，以在下个控制周期控制每个轴的速度不超过该轴的最大速度，实现塔吊安全运动。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种塔吊的现场安全控制方法，包括：控制吊钩按照规划路径点在轴空间运动，每两个相邻的规划路径点通过若干个控制周期到达，其中，在变幅轴方向的坐标为变幅长度；在每个控制周期获得吊钩当前在轴空间的坐标；根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度；根据吊钩当前在轴空间的坐标与速度、所述最大允许速度、未达到规划路径点的坐标获得塔吊下个控制周期在轴空间到达位置坐标和目标速度。
6.由上，本发明实施例的技术方案一边驱动吊钩运动，一边根据吊装重量和当前变幅长度获得当前在各个轴方向允许的最大速度，以在下个控制周期控制每个轴的速度不超过该轴的最大速度，实现塔吊安全运动。
7.在第一方面的一种可能实施方式中，所述根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作挡位获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度，包括：根据当前的变幅长度获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向最大允许工作力矩；计算当前的重量比例和力
矩比例，所述重量比例为吊装重量与所述最大允许吊装重量的比例，所述力矩比例为塔吊在变幅方向的工作力矩与所述最大工作允许工作力矩的比例；根据所述重量比例和所述力矩比例中至少之一与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度。
8.由上，根据当前的变幅长度利用塔吊获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向最大允许工作力矩，再根据当前的吊装重量与最大允许吊装重量的比例、变幅方向当前的工作力矩与最大允许工作力矩的比例与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度，该最大允许速度更为准确，进一步提高塔吊的运动安全。
9.在第一方面的一种可能实施方式中，所述根据所述重量比例和所述力矩比例中至少之一与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度，至少包括下列之一：根据所述重量比例和塔吊工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度，并作为相应方向的最大允许速度；根据所述力矩比例和所述工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第二最大允许速度，并作为相应方向的最大允许速度；把吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度和第二最大允许速度中的小值作为该方向的所述最大允许速度。
10.由上，根据当前的吊装重量与最大允许吊装重量的比例、塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的第一最大允许速度，再根据变幅方向当前的工作力矩与最大允许工作力矩的比例与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的第二最大允许速度，然后对比取小值为最大允许速度，又进一步提高塔吊的运动安全。
11.在第一方面的一种可能实施方式中，所述根据所述重量比例和所述力矩比例中至少之一与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度，还包括：至少根据塔吊在轴空间每个方向位置限位和减速限位二者之一和所述工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第三最大允许速度，所述工作参数还至少包括下列之一：所述位置限位和所述减速限位；把吊钩在轴空间每个方向的第三最大允许速度和相应方向的所述最大允许速度的小值作为该相应方向的所述最大允许速度。
12.由上，使用塔吊的位置限位和/或减速限位来修正最大允许速度，进一步提高塔吊的运动安全。
13.在第一方面的一种可能实施方式中，所述根据当前的变幅长度获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向的最大允许工作力矩，具体包括：根据当前的变幅长度利用塔吊第一曲线组获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向最大允许工作力矩，第一曲线组包括在不同的塔吊倍率时塔吊允许吊装重量与变幅长度的关系。
14.由上，根据在不同的塔吊倍率时塔吊允许吊装重量与变幅长度的关系获得的当前的最大允许吊装重量和在变幅方向的最大允许工作力矩，进一步提高塔吊的运动安全。
15.在第一方面的一种可能实施方式中，所述根据所述重量比例和塔吊工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度，具体包括：根据所述重量比例和塔吊工作挡位利用第二曲线组获得吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度，第二曲线组包括在塔吊的每个工作挡位下吊钩轴空间每个方向的最大允许限速与所述重量比例的关系曲线。
16.由上，根据在塔吊的每个工作挡位下吊钩轴空间每个方向的最大允许限速与所述重量比例的关系曲线获得的第一最大允许速度，进一步提高塔吊的运动安全。
17.在第一方面的一种可能实施方式中，所述根据所述力矩比例和所述工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第二最大允许速度，具体包括：根据所述力矩比例和所述工作挡
位利用第三曲线获得吊钩在轴空间每个方向的第二最大允许速度，第三曲线组包括在塔吊的每个工作挡位下吊钩轴空间每个方向的最大允许速度与所述力矩比例的关系曲线。
18.由上，根据在塔吊的每个工作挡位下吊钩轴空间每个方向的最大允许限速与所述力矩比例的关系曲线获得的第二最大允许速度，进一步提高塔吊的运动安全。
19.在第一方面的一种可能实施方式中，还包括：在当前的工作力矩比例均大于额定力矩时，塔吊停止运动，并输出规划路径异常信号。
20.由上，在当前工作力矩为超力矩时，塔吊停止运动，更加提升了塔吊的安全。
21.在第一方面的一种可能实施方式中，塔吊的轴空间的方向还包括起升方向和回转方向。
22.由上，对变幅方向、起升方向和回转方向均进行安全控制，更加提升了塔吊的安全。
23.在第一方面的一种可能实施方式中，所述在每个控制周期获得吊钩当前在轴空间的坐标，具体包括：在每个控制周期通过塔吊每个轴上的编码器获得吊钩当前在轴空间的坐标。
24.由上，通过编码器获取吊钩在轴空间的实际位置，对塔吊的安全控制更精确。
25.在第一方面的一种可能实施方式中，还包括：在塔吊起钩后通过重量传感器获得吊装重量。
26.由上，通过重量传感器获取实际吊装重量，对塔吊的安全控制更精确。
27.第二方面，本发明实施例提供了一种塔吊控制器，包括：运动控制模块，用于控制吊钩按照规划路径点在轴空间运动，每两个相邻的规划路径点通过若干个控制周期到达，其中，在变幅轴方向的坐标为变幅长度；数据获得模块，用于在每个控制周期获得吊钩当前在轴空间的坐标；安全控制模块，用于根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度；轨迹控制模块，用于根据吊钩当前在轴空间的坐标与速度、所述最大允许速度、下个规划路径点获得塔吊下个控制周期在轴空间到达位置坐标和目标速度。
28.由上，本发明实施例的技术方案一边驱动吊钩运动，一边根据吊装重量和当前变幅长度获得当前在各个轴方向允许的最大速度，以在下个控制周期控制每个轴的速度不超过该轴的最大速度，实现塔吊安全运动。
29.在第二方面的一种可能实施方式中，所述安全控制模块具体用于，包括：根据当前的变幅长度获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向的最大允许工作力矩；计算当前的重量比例和力矩比例，所述重量比例为当前的吊装重量与所述最大允许吊装重量的比例，所述力矩比例为塔吊在变幅方向的工作力矩与所述最大允许工作力矩的比例；根据所述重量比例和所述力矩比例中至少之一与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度。
30.由上，根据当前的变幅长度利用塔吊获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向最大允许工作力矩，再根据当前的吊装重量与最大允许吊装重量的比例、变幅方向当前的工作力矩与最大允许工作力矩的比例与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度，该最大允许速度更为准确，进一步提高塔吊的运动安全。
31.在第二方面的一种可能实施方式中，所述安全控制模块具体用于根据所述重量比
例和所述力矩比例中至少之一与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度时，至少包括下列之一：根据所述重量比例和塔吊工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度，并作为相应方向的所述最大允许速度，所述工作参数包括所述工作挡位；根据所述力矩比例和所述工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第二最大允许速度，并作为相应方向的所述最大允许速度；把吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度和第二最大允许速度中的小值作为该方向的所述最大允许速度。
32.由上，根据当前的吊装重量与最大允许吊装重量的比例、塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的第一最大允许速度，再根据变幅当前的工作力矩与最大允许工作力矩的比例与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的第二最大允许速度，然后对比取小值为最大允许速度，又进一步提高塔吊的运动安全。
33.在第二方面的一种可能实施方式中，所述安全控制模块具体用于根据所述重量比例和所述力矩比例中至少之一与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度时，还包括：至少根据塔吊在轴空间每个方向位置限位和减速限位二者之一和所述工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第三最大允许速度，所述工作参数还至少包括下列之一：所述位置限位和所述减速限位；把吊钩在轴空间每个方向的第三最大允许速度和相应方向的所述最大允许速度的小值作为该相应方向的所述最大允许速度。
34.由上，使用塔吊的位置限位和/或减速限位来修正最大允许速度，进一步提高塔吊的运动安全。
35.在第二方面的一种可能实施方式中，还包括过程控制模块，用于在当前的工作力矩比例均大于额定力矩时，塔吊停止运动，并输出规划路径异常信号。
36.由上，在当前工作力矩为超力矩时，塔吊停止运动，更加提升了塔吊的安全。
37.在第二方面的一种可能实施方式中，所述安全控制模块再根据当前的变幅长度获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向的最大允许工作力矩，具体包括：根据当前的变幅长度利用塔吊第一曲线组获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向最大允许工作力矩，第一曲线组包括在不同的塔吊倍率时塔吊允许吊装重量与变幅长度的关系。
38.由上，根据在不同的塔吊倍率时塔吊允许吊装重量与变幅长度的关系获得的当前的最大允许吊装重量和在变幅方向最大允许工作力矩，进一步提高塔吊的运动安全。
39.在第二方面的一种可能实施方式中，所述安全控制模块在根据所述重量比例和塔吊工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度，具体包括：根据所述重量比例和塔吊工作挡位利用第二曲线组获得吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度，第二曲线组包括在塔吊的每个工作挡位下吊钩轴空间每个方向的最大允许限速与所述重量比例的关系曲线。
40.由上，根据在塔吊的每个工作挡位下吊钩轴空间每个方向的最大允许限速与所述重量比例的关系曲线获得的第一最大允许速度，进一步提高塔吊的运动安全。
41.在第二方面的一种可能实施方式中，所述安全控制模块在根据所述力矩比例和所述工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第二最大允许速度，具体包括：根据所述力矩比例和所述工作挡位利用第三曲线获得吊钩在轴空间每个方向的第二最大允许速度，第三曲线组包括在塔吊的每个工作挡位下吊钩轴空间每个方向的最大允许速度与所述力矩比例的关系曲线。
42.由上，根据在塔吊的每个工作挡位下吊钩轴空间每个方向的最大允许限速与所述力矩比例的关系曲线获得的第二最大允许速度，进一步提高塔吊的运动安全。在第二方面的一种可能实施方式中，塔吊的轴空间的方向还包括起升方向和回转方向。
43.由上，对变幅方向、起升方向和回转方向均进行安全控制，更加提升了塔吊的安全。
44.在第二方面的一种可能实施方式中，所述数据获得模块具体用于在每个控制周期通过塔吊每个轴上的编码器获得吊钩当前在轴空间的坐标。
45.由上，通过编码器获取吊钩在轴空间的实际位置，对塔吊的安全控制更精确。
46.在第二方面的一种可能实施方式中，所述数据获得模块还具体用于在塔吊起钩后通过重量传感器获得吊装重量。
47.由上，通过重量传感器获取实际吊装重量，对塔吊的安全控制更精确。
48.第三方面，本发明实施例提供了一种计算设备，包括：总线；通信接口，其与所述总线连接；至少一个处理器，其与所述总线连接；以及至少一个存储器，其与所述总线连接并存储有程序指令，所述程序指令当被所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行本发明第一方面任一所述实施方式。
49.第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机执行申请第一方面任一所述实施方式。
附图说明
50.图1为本发明的一种塔吊的现场安全控制方法实施例一的流程示意图；
51.图2为本发明的一种塔吊的现场安全控制方法实施例二的流程示意图；
52.图3为本发明的一种塔吊控制器实施例一的结构示意图；
53.图4为本发明的一种塔吊控制器实施例二的结构示意图；
54.图5为本发明各实施例计算设备的结构示意图。
具体实施方式
55.在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
56.在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三等”或模块a、模块b、模块c等，仅用于区别类似的对象，或用于区别不同的实施例，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
57.在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如s110、s120
……
等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
58.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
59.本发明实施例提供了一种塔吊的现场安全控制方法、控制器及计算设备，所述方
法包括：控制吊钩按照规划路径点在轴空间运动，每两个相邻的规划路径点通过若干个控制周期到达，在每个控制周期获得吊钩当前在轴空间的坐标；根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度；根据吊钩当前在轴空间的坐标与速度、所述最大允许速度、下个规划路径点获得塔吊下个控制周期在轴空间到达位置坐标和目标速度。本发明实施例的技术方案一边驱动吊钩运动，一边根据吊装重量和当前变幅长度获得当前在各个轴方向允许的最大速度，以在下个控制周期控制每个轴的速度不超过该轴的最大速度，实现塔吊安全运动。
60.下面结合附图介绍本发明的各实施例。
61.首先介绍本发明各实施例的塔吊，其包括：塔吊和塔吊控制器。塔吊包括若干个轴，示例地，包括：变幅轴、起升轴和回转轴。在每个轴安装编码器用于记录每个轴的位置，即在轴空间的坐标。塔吊还包括重点传感器用于吊装重量。
62.塔吊的工作参数包括工作挡位、每个轴上的位置限位和减速限位。示例地，工作挡位为5挡；示例地，位置限位包括：变幅轴的变幅外停与变幅内停即最大变幅长度与最小变幅长度，起升轴的起升上限与起升下限即起升高度的最大值与最小值，回转轴的回转左限与回转右限即向左回转的最大角度和向右回转的最大角度；示例地，减速限位包括：变幅轴的变幅外减与变幅内减即变幅方向必须减速的向外变幅长度与向内变幅长度，起升轴的起升上减与起升下减即起升方向必须减速的向上的起升高度和向小的起升高度，回转轴的回转左减与回转右减即必须减速的向左回转角度和向右回转角度。
63.下面结合图1介绍本发明的一种塔吊的现场安全控制方法实施例一。
64.一种塔吊的现场安全控制方法实施例一在塔吊控制器中运行，其包括：控制吊钩按照规划路径点在轴空间运动，每两个相邻的规划路径点通过若干个控制周期到达，在每个控制周期获得吊钩当前在轴空间的坐标；根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度；根据吊钩当前在轴空间的坐标与速度、所述最大允许速度、下个规划路径点获得塔吊下个控制周期在轴空间到达位置坐标和目标速度。本实施例的技术方案一边驱动吊钩运动，一边根据吊装重量和当前变幅长度获得当前在各个轴方向允许的最大速度，以在下个控制周期控制每个轴的速度不超过该轴的最大速度，实现塔吊安全运动。
65.图1示出了一种塔吊的现场安全控制方法实施例一的流程，包括步骤s110至s140。
66.s110：控制塔吊的轴按照规划路径点在轴空间运动。
67.其中，规划路径点为塔吊从起钩点到落钩点之间的关键点，每两个相邻的规划路径点通过若干个控制周期到达。
68.其中，规划路径点的坐标从其他模块获得，其为塔吊的轴空间的坐标。如果所获得的坐标为笛卡尔空间的坐标，则通过运动学逆解的方法转换为塔吊的轴空间的坐标。
69.s120：在每个控制周期获得吊钩当前在轴空间的位置。
70.其中，该位置用塔吊轴空间的坐标表示，其至少包括在变幅轴方向的坐标，在变幅轴方向的坐标用变幅长度表示。在一些实施例中，塔吊轴空间的坐标还包括：用起升高度表示的起升轴方向的坐标和用回转角度表示的回转轴方向的坐标。
71.在一些实施例中，通过塔吊在各个轴上的编码器实时获得吊钩当前在轴空间的位置。
72.s130:根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间三个方向的最大允许速度。
73.其中，吊装重量在塔吊起钩后通过重量传感器获得。
74.其中，塔吊的工作参数至少包括塔吊的工作挡位。
75.在一些实施例中，根据当前的变幅长度获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向的最大允许工作力矩；并计算当前的重量比例和力矩比例，所述重量比例为吊装重量与当前的最大允许吊装重量的比例，所述力矩比例为塔吊在变幅方向的工作力矩与当前的最大允许工作力矩的比例；再根据所述重量比例和所述力矩比例中至少之一与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度。
76.在另一些实施例中，塔吊工作参数还至少包括下列之一：塔吊在轴空间每个方向位置限位和减速限位，还至少根据塔吊在轴空间每个方向位置限位和减速限位二者之一和塔吊工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第三最大允许速度；根据吊钩在轴空间每个方向的第三最大允许速度调整相应方向的最大允许速度，其中，吊钩在轴空间每个方向调整后的最大允许速度为在该方向调整前的最大允许速度与第三最大允许速度中的小值。
77.根据重量比例和力矩比例中至少之一与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度时，包括以下三种可能的实施方式：
78.(1)在一些实施例中，根据重量比例和塔吊工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度，并作为相应方向的最大允许速度，其中，对于不同工作挡位，塔吊在轴空间每个方向的最大允许速度与重量比例之间，存在不同的对应关系；
79.(2)在一些实施例中，根据力矩比例和塔吊工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第二最大允许速度，并作为相应方向的最大允许速度，其中，对于不同工作挡位，塔吊在轴空间每个方向的最大允许速度与力矩比例之间，存在不同的对应关系；
80.(3)在另一些实施例中，先获得吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度和第二最大允许速度，再把吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度和第二最大允许速度中的小值作为该方向的最大允许速度。
81.s140：根据吊钩当前在轴空间的位置与速度、吊钩当前在轴空间三个方向的最大允许速度和未到达的规划路径点的坐标获得塔吊下个控制周期在轴空间到达的目标位置和目标速度。
82.其中，通过本步骤实现一边运动一边规划下个控制周期达到的位置及每个轴上的目标速度，从当前位置运动到下个控制周期的目标位置时不能超过在步骤s130所获得的最大速度，以实现塔吊安全工作。
83.其中，本步骤可以通过轨迹规划算法完成。在一些实施例中，会选择所有未到达的规划路径点参与计算，在另一些实施例中，未计算计算量，会选择离时间上最近的若干个规划路径点参与计算。
84.综上，在一种塔吊的现场安全控制方法实施例一中，在每个控制周期获得吊钩当前的变幅长度，并根据该变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度，从而控制塔吊在下个控制周期中不能超过该最大允许速度，实现塔吊安全运动。
85.下面结合图2介绍本发明的一种塔吊的现场安全控制方法实施例二。从吊装重量、
回转右减限位 real 吊装重量 real 变幅位置 real 93.表二示出了塔吊在每个控制周期的输出参数，塔吊控制器在每个周期都向该输出参数表中输出数据。其包括下个控制周期的目标位置为和目标速度、工作指示信号。
94.其中，目标位置用目标起升点数组、目标变幅点数组和目标回转点数组表示，目标速度用目标起升速度点数组、目标变幅速度点数组和目标回转速度点数组表示。每个控制周期输出下个周期的目标位置与目标速度。
95.其中，工作指示信号包括：异常信号，指示塔吊工作异常，塔吊需要停下来；异常id，异常的原因；结束信号，吊钩是否达到落钩点，工作信号，指示吊扣下个工作周期继续运动。
96.表二
97.名称类型备注数量numuint数组里元素个数目标起升点数组 real是一个2500的数组，目标变幅点数组 real是一个2500的数组，目标回转点数组 real是一个2500的数组，目标起升速度数组 real是一个2500的数组，目标变幅速度数组 real是一个2500的数组，目标回转速度数组 real是一个2500的数组，异常信号errorbool工作异常指示异常iderroriduint异常原因结束信号donebool塔吊运动结束工作信号busybool继续运动信号
98.图2示出了一种塔吊的现场安全控制方法实施例二的流程，包括步骤s210至s310。
99.s210：获取塔吊的工作参数、规划路径和吊装重量，并填写到表一的输入参数表的对应表项。
100.其中，工作参数为塔吊本身的出厂参数(倍率、额定力矩)和设置的工作挡位、位置限位和减速限位。
101.其中，吊装重量在塔吊起钩后通过重量传感器获得，在后续吊钩运行过程中一直保持。
102.其中，规划路径从规划模块获得，以表一中规划起升点数组、规划变幅点数组和规划回转点数组表示。
103.s220：控制塔吊的轴按照规划路径点的轴空间坐标进行运动。
104.其中，每两个相邻的规划路径点通过若干个控制周期到达，在每个控制周期到达的位置不仅包括这相邻规划路径点，还包括这相邻规划路径点之间中间位置。控制周期为塔吊的工作周期。
105.s230：在每个控制周期通过编码器获得吊钩当前在轴空间的位置，并计算当前的工作力矩。
106.其中，轴空间的位置坐标包括变幅长度、起升高度和回转角度。
107.其中，工作力矩为吊装重量与变幅长度的乘积。
108.s240：判断当前工作力矩是否超过额定力矩。其中，如果未超过，则执行步骤s250，否则执行步骤s280。
109.s250：根据变幅长度和塔吊的倍率利用第一曲线组获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向的最大允许工作力矩。
110.其中，第一曲线组包括在不同倍率下最大允许吊装重量与变幅长度的关系曲线，这是塔吊本身特性确定，塔吊出厂时获取。
111.在一些实施例中，为了方便用表格表示第一曲线组，表三示出了表格形式的在不同倍率下的最大允许吊装重量与变幅长度的关系，最大允许工作力矩就是最大允许吊装重量与变幅长度的乘积。在实际场景中，可以根据需要设置变幅长度的范围和间隔。
112.表三
[0113][0114]
s260：根据吊装重量、当前的最大允许吊装重量与最大允许工作力矩和工作参数获得吊钩当前在轴空间三个方向的最大允许速度。
[0115]
其中，本步骤包括以下4个步骤。
[0116]
(1)根据当前的重量比例和工作挡位利用第二曲线组获得吊钩当前在轴空间三个方向的最大第一允许速度。
[0117]
其中，重量比例为当前的吊装重量与最大允许吊装重量的比例。
[0118]
其中，第二曲线组包括在每个工作挡位下吊钩在轴空间三个方向的第一最大允许速度与重量比例的关系曲线，其中，每条关系曲线都是塔吊出厂时获得的。5个工作挡位则有15条第二曲线，每条第二曲线对应一个工作挡位与轴空间的一个方向组合。
[0119]
(2)根据当前的力矩比例和工作挡位获得吊钩当前在轴空间三个方向的第二最大
允许速度。
[0120]
其中，力矩比例为变幅方向当前的工作力矩与最大允许工作力矩的比例。
[0121]
其中，第三曲线组包括在每个工作挡位下吊钩在轴空间三个方向的第二最大允许速度与力矩比例的关系曲线，其中，每条关系曲线都是塔吊出厂时获得的。5个工作挡位则有15条第三曲线，每条第三曲线对应一个工作挡位与轴空间的一个方向组合。
[0122]
(3)根据塔吊在轴空间三个方向位置限位与减速限位及工作挡位获得吊钩在轴空间三个方向的第三最大允许速度。
[0123]
其中，根据塔吊在起升轴上的起升上限和塔吊的工作挡位获得起升轴上升方向的第四最大允许速度，根据塔吊在起升轴上的起升上减和塔吊的工作挡位获得起升轴上升方向的第五最大允许速度，第四最大允许速度和第五最大允许速度都是塔吊出厂时获得的，把该第四最大允许速度和第五最大允许速度的小值作为塔吊起升轴上升方向的第三最大允许速度。按照获取塔吊起升轴上升方向的第三最大允许速度的方法，根据塔吊在起升轴上的起升下限与起升下减和塔吊的工作挡位获得塔吊起升轴下降方向的第三最大允许速度。
[0124]
其中，按照获取塔吊起升轴上升方向与下降方向的第三最大允许速度的方法，根据塔吊在变幅轴上的变幅外停与变幅内停、变幅外减与变幅内减和塔吊的工作挡位获得塔吊变幅轴向外与向内变幅方向的第三最大允许速度。
[0125]
其中，按照获取塔吊起升轴上升方向与下降方向的第三最大允许速度的方法，根据塔吊在回转轴上的回转左停与回转右停、回转左减与回转右减和塔吊的工作挡位获得塔吊回转轴向左与向右回转的第三最大允许速度。
[0126]
其中，在本骤(3)可以整个塔吊的运动过程中执行一次，后续其他控制周期可以已经获得的第三最大允许速度。
[0127]
其中，在本骤(3)中获得的各种第三最大允许速度都是从塔吊出厂时获得的。在一些实施例中，为了方便，用表格形式给出在位置限位与减速限位在不同工作挡位的第三最大允许速度。表四示出了工作参数设置为各种值时具体在哪个方向上存在第三最大允许速度，每种位置限位与减速限位对应的各格子里数字是一种示例，不是真实的第三最大允许速度，一般在黑本底的格子中第三最大允许速度会对的吊钩在对应方向的最大允许速度存在限制。
[0128]
表四
[0129][0130]
(4)根据第一最大允许速度、第二最大允许速度和第三最大允许速度获得吊钩在轴空间三个方向的最大允许速度。
[0131]
其中，吊钩在轴空间每个方向的最大允许速度为该方向上第一最大允许速度、第二最大允许速度和第三最大允许速度中小值。
[0132]
在一些实施例中，为了方便用表格表示第二曲线组对应的第一最大允许速度和第三曲线组对应的第二最大允许速度。表五示出了在不同工作挡位和不同重量比例组合下的第一最大允许速度，以及在不同工作挡位和不同力矩比例组合下存在第二最大允许速度。每种组合对应的各格子里数字是一种示例，不是真实的第一最大允许速度或第一最大允许速度，一般在黑本底的格子中第一最大允许速度或第二最大允许速度会对的吊钩在对应方向的最大允许速度存在限制。
[0133]
表五
[0134][0135]
s270：根据吊钩当前在轴空间的位置与速度、将要达到的规划路径点及吊钩当前在轴空间三个方向的最大允许速度获得下个控制周期到达的目标位置和目标速度。
[0136]
其中，本步骤获得的目标位置和目标速度输入到表二的对应位置。
[0137]
s280：在下个控制周期内按照获得的目标位置和目标速度驱动塔吊运动。
[0138]
s290：判断是否到达落钩点，其中，如果未到达则继续执行步骤s230,如果到达落钩点，则执行步骤s300。
[0139]
s300：塔吊运动结束。
[0140]
其中，还塔吊运动结束时向表二中填写相应的结束信号。
[0141]
s310：吊钩停止运动，并输出异常信号。
[0142]
其中，吊钩停止运动时向表二中填写相应的异常信号，且异常原因为工作力矩超过额定力矩。
[0143]
一种塔吊的现场安全控制方法实施例二在确定每个控制周期的最大允许速度时，根据当前的吊装重量与当前最大允许吊装重量的比例以及工作挡位获得当前塔吊的第一最大允许速度，根据当前的工作力矩与当前最大允许工作力矩的比例以及工作挡位获得当前塔吊的第二最大允许速度，根据塔吊的工作挡位、每个轴的位置限位与减速限位获得塔吊每个轴的第三最大允许速度，取每个轴的第三最大允许速度、当前的第一最大允许速度和第二最大允许速度中的小值，作为当前该方向的最大允许速度，从而控制塔吊在下个控制周期中不能超过该最大允许速度，实现塔吊安全运动。一种塔吊的现场安全控制方法实施例二从吊装重量、工作力矩和每个轴的位置限位与减速限位,获得的最大允许速度更为安全。
[0144]
下面结合图3介绍本发明的一种塔吊控制器实施例一。
[0145]
一种塔吊控制器实施例一执行一种塔吊的现场安全控制方法实施例一所述方法，具有一种塔吊的现场安全控制方法实施例一的一切优点。
[0146]
图3示出了一种塔吊控制器实施例一的结构，包括：运动控制模块310、数据获得模块320、安全控制模块330、轨迹控制模块340。
[0147]
运动控制模块310用于控制塔吊的轴按照规划路径点在轴空间运动。其原理和优点请参考一种塔吊的现场安全控制方法实施例一的步骤s110。
[0148]
数据获得模块320用于在每个控制周期获得吊钩当前在轴空间的位置。其原理和优点请参考一种塔吊的现场安全控制方法实施例一的步骤s120。
[0149]
安全控制模块330用于根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间三个方向的最大允许速度。其原理和优点请参考一种塔吊的现场安全控制方法实施例一的步骤s130。
[0150]
轨迹控制模块340用于根据吊钩当前在轴空间的位置与速度、吊钩当前在轴空间三个方向的最大允许速度和未到达规划路径点的坐标获得塔吊下个控制周期在轴空间到达的位置和目标速度。其原理和优点请参考一种塔吊的现场安全控制方法实施例一的步骤s140。
[0151]
下面结合图4介绍本发明的一种塔吊控制器实施例二。
[0152]
一种塔吊控制器实施例二执行一种塔吊的现场安全控制方法实施例二所述方法，具有一种塔吊的现场安全控制方法实施例二的一切优点。
[0153]
图3示出了一种塔吊控制器实施例二的结构，包括：数据获得模块410、运动控制模块420、安全控制模块430、轨迹控制模块440和过程控制模块450。
[0154]
数据获得模块410用于获取塔吊的工作参数、规划路径和吊装重量，并填写到表一的输入参数表的对应表项，还用于在每个控制周期通过编码器获得吊钩当前在轴空间的位置，并计算当前的工作力矩。本模块的原理和优点请参考一种塔吊的现场安全控制方法实施例二的步骤s210和s230。
[0155]
运动控制模块420用于控制塔吊的轴按照规划路径点的轴空间坐标进行运动；还用于在获得下个控制周期的目标位置和目标速度时按照获得的目标位置和目标速度驱动塔吊运动。本模块的原理和优点请参考一种塔吊的现场安全控制方法实施例二的步骤s220和s280。
[0156]
安全控制模块430用于根据变幅长度和塔吊的倍率利用第一曲线组获得当前的最
大允许吊装重量和在变幅方向的最大允许工作力矩；还用于根据吊装重量、当前的最大允许吊装重量与最大允许工作力矩和工作参数获得吊钩当前在轴空间三个方向的最大允许速度。本模块的原理和优点请参考一种塔吊的现场安全控制方法实施例二的步骤s250和s260。
[0157]
轨迹控制模块440用于根据吊钩当前在轴空间的位置与速度、将要达到的规划路径点及吊钩当前在轴空间三个方向的最大允许速度获得下个控制周期到达的目标位置和目标速度。本模块的原理和优点请参考一种塔吊的现场安全控制方法实施例二的步骤s270。
[0158]
过程控制模块450用于判断当前工作力矩是否超过额定力矩；还用于判断是否到达落钩点；还用于在到达塔吊到达落钩点时，停止塔吊运动；还用于当前工作力矩超过额定力矩停止塔吊运动，并输出异常信号。本模块的原理和优点请参考一种塔吊的现场安全控制方法实施例二的步骤s240、s290、s300和s310。
[0159]
本发明实施例还提供了一种计算设备，下面图5详细介绍。
[0160]
该计算设备500包括，处理器510、存储器520、通信接口530、总线540。
[0161]
应理解，该图所示的计算设备500中的通信接口530可以用于与其他设备之间进行通信。
[0162]
其中，该处理器510可以与存储器520连接。该存储器520可以用于存储该程序代码和数据。因此，该存储器520可以是处理器510内部的存储单元，也可以是与处理器510独立的外部存储单元，还可以是包括处理器510内部的存储单元和与处理器510独立的外部存储单元的部件。
[0163]
可选的，计算设备500还可以包括总线540。其中，存储器520、通信接口530可以通过总线540与处理器510连接。总线540可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(efstended industry standard architecture，eisa)总线等。所述总线540可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0164]
应理解，在本发明实施例中，该处理器510可以采用中央处理单元(central processing unit，cpu)。该处理器还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。或者该处理器510采用一个或多个集成电路，用于执行相关程序，以实现本发明实施例所提供的技术方案。
[0165]
该存储器520可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器510提供指令和数据。处理器510的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，处理器510还可以存储设备类型的信息。
[0166]
在计算设备500运行时，所述处理器510执行所述存储器520中的计算机执行指令执行各方法实施例的操作步骤。
[0167]
应理解，根据本发明实施例的计算设备500可以对应于执行根据本发明各实施例的方法中的相应主体，并且计算设备500中的各个模块的上述和其它操作和/或功能分别为
了实现本方法实施例各方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
[0168]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0169]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0170]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0171]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本方法实施例方案的目的。
[0172]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0173]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述译码方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括，u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0174]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行各方法实施例的操作步骤。
[0175]
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括，具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0176]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，
其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0177]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括、但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0178]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0179]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本发明保护范畴。

技术特征：

1.一种塔吊的现场安全控制方法，其特征在于，包括：控制吊钩按照规划路径点在轴空间运动，每两个相邻的规划路径点通过若干个控制周期到达，其中，在变幅轴方向的坐标为变幅长度；在每个控制周期获得吊钩当前在轴空间的坐标；根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度；根据吊钩当前在轴空间的坐标、速度、所述每个方向的最大允许速度和未达到规划路径点的坐标获得塔吊下个控制周期在轴空间的到达位置坐标和目标速度。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度，包括：根据当前的变幅长度获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向的最大允许工作力矩；计算当前的重量比例和力矩比例，所述重量比例为吊装重量与所述最大允许吊装重量的比例，所述力矩比例为塔吊在变幅方向的工作力矩与所述最大允许工作力矩的比例；根据所述重量比例和所述力矩比例中至少之一与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述根据所述重量比例和所述力矩比例中至少之一与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度，至少包括下列之一：根据所述重量比例和塔吊工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度，并作为相应方向的最大允许速度，所述工作参数包括所述工作挡位；根据所述力矩比例和所述工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第二最大允许速度，并作为相应方向的最大允许速度；把吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度和第二最大允许速度中的小值作为该方向的最大允许速度。4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述根据所述重量比例和所述力矩比例中至少之一与塔吊工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度，还包括：至少根据塔吊在轴空间每个方向位置限位和减速限位二者之一和所述工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第三最大允许速度，所述工作参数还至少包括下列之一：所述位置限位和所述减速限位；根据吊钩在轴空间每个方向的第三最大允许速度调整相应方向的最大允许速度，其中，吊钩在轴空间每个方向调整后的最大允许速度为在该方向调整前的最大允许速度与第三最大允许速度中的小值。5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，还包括：在当前的工作力矩比例均大于额定力矩时，塔吊停止运动，并输出规划路径异常信号。6.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述根据当前的变幅长度获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向的最大允许工作力矩，具体包括：根据当前的变幅长度利用塔吊第一曲线组获得当前的最大允许吊装重量和在变幅方向的最大允许工作力矩，第一曲线组包括在不同的塔吊倍率时塔吊允许吊装重量与变幅长
度的关系。7.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述根据所述重量比例和塔吊工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度，具体包括：根据所述重量比例和塔吊工作挡位利用第二曲线组获得吊钩在轴空间每个方向的第一最大允许速度，第二曲线组包括在塔吊的每个工作挡位下吊钩轴空间每个方向的最大允许限速与所述重量比例的关系曲线。8.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述根据所述力矩比例和所述工作挡位获得吊钩在轴空间每个方向的第二最大允许速度，具体包括：根据所述力矩比例和所述工作挡位利用第三曲线获得吊钩在轴空间每个方向的第二最大允许速度，第三曲线组包括在塔吊的每个工作挡位下吊钩轴空间每个方向的最大允许速度与所述力矩比例的关系曲线。9.一种塔吊控制器，其特征在于，包括：运动控制模块，用于控制吊钩按照规划路径点在轴空间运动，每两个相邻的规划路径点通过若干个控制周期到达，其中，在变幅轴方向的坐标为变幅长度；数据获得模块，用于在每个控制周期获得吊钩当前在轴空间的坐标；安全控制模块，用于根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度；轨迹控制模块，用于根据吊钩当前在轴空间的坐标、速度、所述每个方向的最大允许速度和未达到规划路径点的坐标获得塔吊下个控制周期在轴空间到达位置坐标和目标速度。10.一种计算设备，其特征在于，包括：总线；通信接口，其与所述总线连接；至少一个处理器，其与所述总线连接；以及至少一个存储器，其与所述总线连接并存储有程序指令，所述程序指令当被所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行权利要求1至8任一所述方法。

技术总结

本发明实施例提供了一种塔吊的现场安全控制方法、控制器及计算设备，所述方法包括：控制吊钩按照规划路径点在轴空间运动，每两个相邻的规划路径点通过若干个控制周期到达，在每个控制周期获得吊钩当前在轴空间的坐标；根据当前的变幅长度、吊装重量和塔吊的工作参数获得吊钩当前在轴空间每个方向的最大允许速度；根据吊钩当前在轴空间的坐标与速度、所述最大允许速度、未到达规划路径点获得塔吊下个控制周期在轴空间到达位置坐标和目标速度。本发明实施例的技术方案一边驱动吊钩运动，一边根据吊装重量和当前变幅长度获得当前在各个轴方向允许的最大速度，以在下个控制周期控制每个轴的速度不超过该轴的最大速度，实现塔吊安全运动。运动。运动。