(19)国家知识产权局
(12)发明专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202110347911.1(22)申请日 2021.03.31
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号 CN 112897346 A (43)申请公布日 2021.06.04
(73)专利权人 中国水利水电夹江水工机械有限
公司
地址 614100 四川省乐山市夹江县漹城镇
西河路40号
专利权人 中国水利水电第七工程局有限公
司(72)发明人 蒋从军 徐建洪 张建 杜强
干双全 (74)专利代理机构 成都天嘉专利事务所(普通
合伙) 51211
专利代理师 赵凯(51)Int.Cl.
B66C 13/48(2006.01)B66C 13/46(2006.01)B66C 15/00(2006.01)
(56)对比文件
CN 110989603 A ,2020.04.10CN 86108688 A ,1987.07.01JP H0769576 A ,1995.03.14CN 101441736 A ,2009.05.27CN 102542361 A ,2012.07.04SU 464099 A3,1975.08.06
范卿等.起重机吊装路径规划算法.《建设机械技术与管理》.2019,(第11期),51-55. 审查员 余杰
(54)发明名称
本发明公开了一种起重机运行路线规划方法，属于起重机电气控制技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、组建三维立体坐标系；b、通过人机界面将各孔口的允许吊装物件通行空间按三维立体坐标系设置在PLC控制器内，按三维立体坐标系将预吊装的最大尺寸物件外形尺寸设置在PLC控制器内；c、编写PLC程序；d、根据PLC控制器检测到的大车和小车行走实时坐标值比较判断吊装物件是否在孔口内的安全区域；e、通过式6‑式9计算吊钩及钢丝绳部位与孔口边缘的距离。本发明能够保障起重机在运行区间内安全绕行障碍物的同时，释放更大的允许运行区域给起重机， 极大的提高了作业空间和作业效率。
权利要求书2页 说明书7页 附图2页
CN 112897346 B 2022.05.13
C N 112897346
B
1.一种起重机运行路线规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、采用三维立体坐标模型定义起重机沿不同方向的运行位置关系，以起升、大车和小车位置数据来组建三维立体坐标系； b、通过人机界面将各孔口的允许吊装物件通行空间按三维立体坐标系设置在PLC控制器内，按三维立体坐标系将预吊装的最大尺寸物件外形尺寸设置在PLC控制器内；
c、编写PLC程序，在起重机运行过程中实时检测起重机的起升高度值，结合PLC控制器内设置的最大尺寸物件的吊运高度，通过式1判断起重机吊装物件是否接近或低于孔口的上平面；
Y‑C≤Y
1
式1
其中，Y为起重机运行的起升机构的实时位置坐标值，C为通过人机界面设置的最大尺
寸物件的吊运高度，Y
1
为通过人机界面设置的孔口高程；
d、当起重机运行到孔口区域，若PLC控制器检测到吊装物件已接近或已低于孔口高程，则根据PLC控制
器检测到的大车和小车行走实时坐标值比较判断吊装物件是否在孔口内的安全区域；
e、当PLC控制器检测到吊装物件已通过孔口上方的障碍物时，PLC控制器控制取消吊装物件沿孔口长度和宽度方向的尺寸计算，通过式6‑式9计算吊钩及钢丝绳部位与孔口边缘的距离；
Xm＝X‑Max(X
1，X
2
) 式6
Xn＝Min(X
3，X
4
)‑X 式7
Zm＝Z‑Max(Z
1，Z
2
) 式8
Zn＝Min(Z
3，Z
4
)‑Z 式9
式中，Xm为物件距孔口左侧边沿的距离，Xn为物件距孔口右侧边沿的距离，Zm为物件距
孔口后侧边沿的距离，Zn为物件距孔口前侧边沿的距离，X
1为孔口左侧前方X轴向坐标，X
2
为
孔口左侧后方X轴向坐标，X
3为孔口右侧前方X轴向坐标，X
4
为孔口右侧后方X轴向坐标，Z
1
为
孔口左侧前方Z轴向坐标，Z
2为孔口左侧后方Z轴向坐标，Z
3
孔口右侧前方Z轴向坐标，Z
4
孔口
右侧后方Z轴向坐标，X为起重机运行的大车实时位置坐标值，Z为起重机运行的小车实时位置坐标值。
2.根据权利要求1所述的一种起重机运行路线规划方法，其特征在于：所述步骤a中，组建三维立体坐标系具体是指将大车方向定为x轴，左极限位置为起点零，向右为数据正方向；将起升方向定位y轴，下极限位置为起点零，向上为数据正方向；将小车方向定为z轴，后极限位置为起点零，向前为数据正方向。
3.根据权利要求1所述的一种起重机运行路线规划方法，其特征在于：所述步骤d中，比较判断吊装物件是否在孔口内的安全区域具体是指进入孔口时，调用孔口的设置参数模型，结合预先设置的最大尺寸物件外形尺寸，通过孔口模型数据和检测到的大车和小车行走实时坐标值实时计算吊装物件距离孔口各边缘的安全距离。
4.根据权利要求3所述的一种起重机运行路线规划方法，其特征在于：所述实时计算吊装物件距离孔口各边缘的安全距离是指通过式2‑式5计算获得；
Xm＝X‑B/2‑Max(X
1，X
2
) 式2
Xn＝Min(X
3，X
4
)‑X‑B/2 式3
Zm＝Z‑A/2‑Max(Z
1，Z
2
) 式4
Zn＝Min(Z
3，Z
4
)‑Z‑A/2 式5
式中，Xm为物件距孔口左侧边沿的距离，Xn为物件距孔口右侧边沿的距离，Zm为物件距
孔口后侧边沿的距离，Zn为物件距孔口前侧边沿的距离，X
1为孔口左侧前方X轴向坐标，X
2
为
孔口左侧后方X轴向坐标，X
3为孔口右侧前方X轴向坐标，X
4
为孔口右侧后方X轴向坐标，Z
1
为
孔口左侧前方Z轴向坐标，Z
2为孔口左侧后方Z轴向坐标，Z
3
孔口右侧前方Z轴向坐标，Z
4
孔口
右侧后方Z轴向坐标，A为小车方向长度，B为大车方向宽度，X为起重机运行的大车实时位置坐标值，Z为起重机运行的小车实时位置坐标值。
一种起重机运行路线规划方法
技术领域
[0001]本发明涉及到起重机电气控制技术领域，尤其涉及一种起重机运行路线规划方法。
背景技术
[0002]通常在起重吊装作业运行过程中，通过预先设定起重机起升、大车及小车运行极限位置的方式来控制起重机各机构在运行过程中不会超出正常的运行工作范围。也有少部分起重机通过增加部分禁行区域的方式来实现除极限位置保护之外的更进一步的相关区域禁行保护。对于一些特定场合的起重机吊装作业，对起重机各机构的禁行区域有特别的要求。如在项目建设的不同时间段，现场各孔口的不同高度方向需设置一些临时支撑，起重机吊装物件沿临时支撑间的安全区域下放到孔口下部后，又需沿轨道方向微动一定的距离，以便于能够将物件安装到位。简单的设置禁行区域的方法则无法满足这种需求。[0003]公开号为CN 105883623A，公开日为2016年08月24日的中国专利文献公开了一种自动规划起重机运行路线控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0004]步骤(1)，采集障碍点坐标，录入数据库；
[0005]步骤(2)，建立运行路径数据库，所述运行路径包含起始位置、预选设备、预设运行速度、运行目
标位置、运行方向、运行曲线参数；
[0006]步骤(3)，根据现场障碍物位置、起重机起始位置和运行目标位置，工控机上的WINCC过程监视模块计算起重机经由点位置和能避开障碍物的最佳路径；
[0007]步骤(4)，使用WINCC组态下载按钮，将路径下载到PLC；
[0008]步骤(5)，编写PLC程序，使起重机按规定路径自动运行。
[0009]该专利文献公开的自动规划起重机运行路线控制方法，根据现场情况规划起重机的运行路线，并存储在数据库中，起重机自动运行时根据起止位置自动选择运行路径，并下载到PLC中，在PLC中编写程序按照规划路径自动运行，自动化程度高。但是，无法保障起重机在运行区间内安全绕行障碍物的同时，释放更大的允许运行区域给起重机，影响作业效率。
发明内容
[0010]本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种起重机运行路线规划方法，本发明能够保障起重机在运行区间内安全绕行障碍物的同时，释放更大的允许运行区域给起重机，极大的提高了作业空间和作业效率。
[0011]本发明通过下述技术方案实现：
[0012]一种起重机运行路线规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013]a、采用三维立体坐标模型定义起重机沿不同方向的运行位置关系，以起升、大车和小车位置数据来组建三维立体坐标系；
[0014]b、通过人机界面将各孔口的允许吊装物件通行空间按三维立体坐标系设置在PLC
控制器内，按三维立体坐标系将预吊装的最大尺寸物件外形尺寸设置在PLC控制器内；
[0015]c、编写PLC程序，在起重机运行过程中实时检测起重机的起升高度值，结合PLC控制器内设置的最大尺寸物件的吊运高度，通过式1判断起重机吊装物件是否接近或低于孔口的上平面；
[0016]Y‑C≤Y
1
式1
[0017]其中，Y为起重机运行的起升机构的实时位置坐标值，C为通过人机界面设置的最
大尺寸物件的吊运高度，Y
1
为通过人机界面设置的孔口高程；
[0018]d、当起重机运行到孔口区域，若PLC控制器检测到吊装物件已接近或已低于孔口高程，则根据PLC控制器检测到的大车和小车行走实时坐标值比较判断吊装物件是否在孔口内的安全区域；
[0019]e、当PLC控制器检测到吊装物件已通过孔口上方的障碍物时，PLC控制器控制取消吊装物件沿孔口长度和宽度方向的尺寸计算，通过式6‑式9计算吊钩及钢丝绳部位与孔口边缘的距离；
[0020]Xm＝X‑Max(X
1，X
2
) 式6
[0021]Xn＝Min(X
3，X
4
)‑X 式7
[0022]Zm＝Z‑Max(Z
1，Z
2
) 式8
[0023]Zn＝Min(Z
3，Z
4
)‑Z 式9
[0024]式中，Xm为物件距孔口左侧边沿的距离，Xn为物件距孔口右侧边沿的距离，Zm为物件距孔口后侧边沿的距离，Zn为物件距孔口前侧边沿的距离，X
1
为孔口左侧前方X轴向坐
标，X
2为孔口左侧后方X轴向坐标，X
3
为孔口右侧前方X轴向坐标，X
4
为孔口右侧后方X轴向坐
标，Z
1为孔口左侧前方Z轴向坐标，Z
2
为孔口左侧后方Z轴向坐标，Z
3
孔口右侧前方Z轴向坐
标，Z
4
孔口右侧后方Z轴向坐标，X为起重机运行的大车实时位置坐标值，Z为起重机运行的小车实时位置坐标值。
[0025]所述步骤a中，组建三维立体坐标系具体是指将大车方向定为x轴，左极限位置为起点零，向右为数据正方向；将起升方向定位y轴，下极限位置为起点零，向上为数据正方向；将小车方向定为z轴，后极限位置为起点零，向前为数据正方向。
[0026]所述步骤d中，比较判断吊装物件是否在孔口内的安全区域具体是指进入孔口时，调用孔口的设置参数模型，结合预先设置的最大尺寸物件外形尺寸，通过孔口模型数据和检测到的大车和小车行走实时坐标值实时计算吊装物件距离孔口各边缘的安全距离。[0027]所述实时计算吊装物件距离孔口各边缘的安全距离是指通过式2‑式5计算获得；
[0028]Xm＝X‑B/2‑Max(X
1，X
2
) 式2
[0029]Xn＝Min(X
3，X
4
)‑X‑B/2 式3
[0030]Zm＝Z‑A/2‑Max(Z
1，Z
2
)
式4
[0031]Zn＝Min(Z
3，Z
4
)‑Z‑A/2 式5
[0032]式中，Xm为物件距孔口左侧边沿的距离，Xn为物件距孔口右侧边沿的距离，Zm为物件距孔口后侧边沿的距离，Zn为物件距孔口前侧边沿的距离，X
1
为孔口左侧前方X轴向坐
标，X
2为孔口左侧后方X轴向坐标，X
3
为孔口右侧前方X轴向坐标，X
4
为孔口右侧后方X轴向坐
标，Z
1为孔口左侧前方Z轴向坐标，Z
2
为孔口左侧后方Z轴向坐标，Z
3
孔口右侧前方Z轴向坐
标，Z
4
孔口右侧后方Z轴向坐标，A为小车方向长度，B为大车方向宽度，X为起重机运行的大
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