專利名稱：塔吊遠程可視控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種塔吊，特別涉及一種塔吊遠程可視控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
塔吊廣泛地應(yīng)用在各種起吊物品的場合，特別是在建筑行業(yè)中， 塔吊是必不可少的高層建筑吊裝運送材料設(shè)備，塔吊操作人員在塔吊上進行吊 裝作業(yè)，操作員根據(jù)目測的情況，結(jié)合指揮員的指揮進行操作，當工作面處于 盲區(qū)時，因操作員目測不準或指揮失誤，容易產(chǎn)生擦掛碰撞，在嚴重的情況下 可能發(fā)生嚴重的安全事故。塔吊操作人員必須在塔吊上操作，上下塔吊既危險 又麻煩，工作環(huán)境惡劣，吊操作人員的人身安全無法得到保障。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使塔吊操 作人員遠離操作現(xiàn)場，操作方便精確，無盲區(qū)，增加操作人員安全的塔吊遠程 可視控制系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案
一種塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，包括塔吊、控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)由傳 感器、攝像機、主控制單元、計算機、電源構(gòu)成；
其中，傳感器為3個旋轉(zhuǎn)編碼器，分別與主控制單元有線連接；進出行程 傳感器的軸上設(shè)有齒輪，與塔吊主鉤進出調(diào)幅鋼繩巻揚機絞盤軸上設(shè)置的齒輪 嚙合，用于對釣鉤前進和后退的距離進行測量；主勾升降行程傳感器的軸上設(shè) 有齒輪，與塔吊主鉤升降鋼繩巻揚機絞盤軸上設(shè)置的齒輪嚙合，用于對釣鉤上 升和下降的距離進行測量；左右角度旋轉(zhuǎn)傳感器的軸上設(shè)有齒輪，與塔吊旋轉(zhuǎn) 機構(gòu)的減速器減速軸上設(shè)置的齒輪嚙合，用于對塔吊臂左右旋轉(zhuǎn)角度的測量；
攝像機中的攝像機，固定在塔吊小車的底部，鏡頭向下，用于拍攝主鉤與 被吊物俯視影像，攝像機與計算機有線或無線連接將拍攝的影像顯示在計算機
上；
主控制單元，包括輸入接口電路單元、單片機、驅(qū)動電路單元； 輸入接口電路單元，用于接收到傳感器的脈沖信號，并對脈沖信號進行耦
合、整形、分頻后，傳送給單片機;
所述的單片機，用于記錄主鉤的起始位置和最后的停留位置的參數(shù)，并存
儲最后的停留位置參數(shù)，并根據(jù)傳感器接收的信號計算出塔吊主鉤的三個方位
的行程；單片機分別與計算機和驅(qū)動電路單元聯(lián)接；
驅(qū)動電路單元，用于控制塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度； 計算機包括，內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng)、顯示器、鍵盤；計算機與單片機
聯(lián)通；
內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng)，用于向計算機顯示器提供控制系統(tǒng)操作界面， 并將攝像機攝到的圖像顯示在計算機顯示器上的控制系統(tǒng)操作界面的區(qū)域上；
顯示器，用于顯示塔吊的現(xiàn)場工作狀況和控制系統(tǒng)操作界面；
鍵盤，用于向計算機輸入信息和控制命令，使計算機通過主控制單元控制 塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度；鍵盤還用于調(diào)節(jié)攝像機的焦距；
電源，用于為整個系統(tǒng)提供電力。
本實用新型塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，采用3個旋轉(zhuǎn)編碼器對塔吊主鉤前進 和后退、上升和下降、左右旋轉(zhuǎn)角度的三維空間位置進行跟蹤記錄，以塔吊主 鉤的起始點為原點，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號計算出塔吊主鉤所處位置，結(jié) 合計算機顯示器上的控制系統(tǒng)操作界面，以及疊加在操作界面上來自于攝像機 攝到的圖像，通過鍵盤向計算機輸入信息和控制命令，由主控制單元控制塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度，以使主鉤所處位置與被吊物之間的關(guān)系 達到最佳，塔吊操作人員遠離現(xiàn)場，在控制室內(nèi)通過塔吊遠程可視控制系統(tǒng)， 用電腦操控塔吊進行工作，塔吊主鉤走位精確、安全、穩(wěn)定，充分保障了塔吊 操作人員以及塔吊吊裝作業(yè)的安全性，同時改善了塔吊操作人員的工作環(huán)境， 增加操作人員安全性，能提高生產(chǎn)效率和塔吊的使用壽命，減少安全事故發(fā)生。
所述的輸入接口電路單元包括光耦合電路、整型電路、4024集成電路；光耦 合電路用于對傳感器的脈沖信號進行耦合；整型電路用于對耦合后的信號整形; 4024集成電路用于對整形后的信號進行8分頻。傳感器既旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信 號經(jīng)光耦合電路進行信號隔離后，由整型電路整形，再由4024集成電路進行8 分頻，傳送給單片機。
所述的單片機包括CPU、存儲器U2、通信集成電路、蜂鳴器BELL、發(fā)光 二極管L7;所述的CPU為自帶看門狗可自動復(fù)位的AT89S52;所述的存儲器 U2為具有掉電保護功能的E2ROM;所述的通信驅(qū)動電路為MAX232，用于將 CPU的通信端口 RXD、 TXD的信號放大，與計算機相互通信；蜂鳴器BELL 用于鳴聲提示；發(fā)光二極管L7用于發(fā)光提示。
所述的驅(qū)動電路單元由大電流驅(qū)動器U12， 二極管D1、 D2 、 D3、 D4、 D5、 D6，繼電器JX1、 JX2、 JX3、 JX4、 JX5、 JX6，發(fā)光二級管L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6構(gòu)成，所述大電流驅(qū)動器U12為ULN2803。
所述的控制系統(tǒng)操作界面設(shè)有10個控制鍵測試、進、退、升、降、左、 右、自動、急停、復(fù)位鍵；還設(shè)有數(shù)據(jù)顯示框和圖像顯示區(qū)域以及由遠近行程 軸、上下行程軸組成的坐標系；另外還設(shè)有左右旋轉(zhuǎn)角度指示坐標。
所述的電源為直流穩(wěn)壓電源，輸入交流220V，輸出直流+12V和+5V，用于
向系統(tǒng)提供各自所需的電流。
還另設(shè)有攝像機固定在塔吊主塔和塔臂的結(jié)合部位，鏡頭平視塔吊小車，
用于拍攝主鉤鋼纜的影像，監(jiān)視鋼纜的磨損狀態(tài)，攝像機與計算機有線或無線
連接將拍攝的影像顯示在計算機上。當鋼纜磨損嚴重時由操作人員提示更換鋼
纜，減少安全事故發(fā)生。
本實用新型塔吊遠程可視控制系統(tǒng)的有益效果是，塔吊操作人員遠離現(xiàn)場,
在控制室內(nèi)通過塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，用電腦操控塔吊進行工作，塔吊主鉤
走位精確、安全、穩(wěn)定，充分保障了塔吊操作人員以及塔吊吊裝作業(yè)的安全性,
同時改善了塔吊操作人員的工作環(huán)境，增加操作人員的安全，能提高生產(chǎn)效率
和塔吊的使用壽命，減少安全事故發(fā)生。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是本實用新型輸入接口電路單元的電路圖
圖3是本實用新型單片機的電路圖
圖4是本實用新型驅(qū)動電路單元的電路圖
圖5是本實用新型計算機顯示器控制系統(tǒng)操作界面示意圖
圖6是本實用新型主鉤進出調(diào)幅鋼繩巻揚機絞盤結(jié)構(gòu)示意圖
圖7是本實用新型主鉤升降鋼繩巻揚機絞盤結(jié)構(gòu)示意圖
圖8是本實用新型旋轉(zhuǎn)機構(gòu)減速器結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明，參見圖l:
一種塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，包括塔吊、控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)由傳
感器l、攝像機2、主控制單元3、計算機4、電源6構(gòu)成；
其中，傳感器1為3個旋轉(zhuǎn)編碼器，分別與主控制單元3有線連接；參見
圖6，進出行程傳感器11的軸上設(shè)有齒輪111，與塔吊5主鉤進出調(diào)幅鋼繩巻揚 機絞盤軸上設(shè)置的齒輪嚙合，用于對釣鉤前進和后退的距離進行測量；參見圖7， 主勾升降行程傳感器12的軸上設(shè)有齒輪121，與塔吊5主鉤升降鋼繩巻揚機絞 盤軸上設(shè)置的齒輪嚙合，用于對釣鉤上升和下降的距離進行測量；參見圖8，左 右角度旋轉(zhuǎn)傳感器13的軸上設(shè)有齒輪131，與塔吊5旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的減速器減速軸 上設(shè)置的齒輪嚙合，用于對塔吊臂左右旋轉(zhuǎn)角度的測量；
攝像機2中的攝像機21，固定在塔吊5小車的底部，鏡頭向下，用于拍攝 主鉤與被吊物俯視影像，攝像機21與計算機4有線或無線連接將拍攝的影像顯 示在計算機4上；
主控制單元3，包括輸入接口電路單元31、單片機32、驅(qū)動電路單元33;
輸入接口電路單元31,用于接收到傳感器l的脈沖信號，并對脈沖信號進行 耦合、整形、分頻后，傳送給單片機32;
所述的單片機32,用于記錄主鉤的起始位置和最后的停留位置的參數(shù)，并 存儲最后的停留位置參數(shù)，并根據(jù)傳感器l接收的信號計算出塔吊主鉤的三個方 位的行程；單片機32分別與計算機4和驅(qū)動電路單元33聯(lián)接；
驅(qū)動電路單元33，用于控制塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度；
計算機4包括，內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng)、顯示器、鍵盤；計算機4與單片 機32聯(lián)通；
內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng)，用于向計算機顯示器提供控制系統(tǒng)操作界面， 并將攝像機攝到的圖像顯示在計算機顯示器上的控制系統(tǒng)操作界面的區(qū)域上；
顯示器，用于顯示塔吊5的現(xiàn)場工作狀況和控制系統(tǒng)操作界面；
鍵盤，用于向計算機輸入信息和控制命令，使計算機通過主控制單元控制 塔吊5的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度；鍵盤還用于調(diào)節(jié)攝像機的焦距；
電源，用于為整個系統(tǒng)提供電力。
參見圖2，所述的輸入接口電路單元31包括光耦合電路311、整型電路312、 4024集成電路313;光耦合電路311用于對傳感器1的脈沖信號進行耦合；整 型電路312用于對耦合后的信號整形；4024集成電路313用于對整形后的信號 進行8分頻。
參見圖3，所述的單片機32包括CPU、存儲器U2、通信集成電路、蜂鳴器 BELL、發(fā)光二極管L7;所述的CPU為自帶看門狗可自動復(fù)位的AT89S52;所 述的存儲器U2為具有掉電保護功能的E2ROM;所述的通信驅(qū)動電路為 MAX232，用于將CPU的通信端口 RXD、 TXD的信號放大，與計算機相互通 信；蜂鳴器BELL用于鳴聲提示；發(fā)光二極管L7用于發(fā)光提示。
參見圖4，所述的驅(qū)動電路單元33由大電流驅(qū)動器U12， 二極管D1、 D2 、 D3、 D4、 D5、 D6，繼電器JX1、 JX2、 JX3、 JX4、 JX5、 JX6，發(fā)光二級管L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6構(gòu)成，所述大電流驅(qū)動器U12為ULN2803。
參見圖5，所述的控制系統(tǒng)操作界面設(shè)有10個控制鍵測試、進、退、升、 降、左、右、自動、急停、復(fù)位鍵；還設(shè)有數(shù)據(jù)顯示框和圖像顯示區(qū)域以及由 遠近行程軸、上下行程軸組成的坐標系；另外還設(shè)有左右旋轉(zhuǎn)角度指示坐標。
所述的電源為直流穩(wěn)壓電源，輸入交流220V,輸出直流+12V和+5V，用于 向系統(tǒng)提供各自所需的電流。
參見圖1，還設(shè)有攝像機22，固定在塔吊5主塔和塔臂的結(jié)合部位，鏡頭
平視塔吊小車，用于拍攝主鉤鋼纜的影像，監(jiān)視鋼纜的磨損狀態(tài)，攝像機22與
計算機有線或無線連接將拍攝的影像顯示在計算機4上。 吊車自動控制工作流程
1、 開啟所有設(shè)備電源
2、 攝像機21所攝畫面顯示在計算機4的顯示屏幕上如不清晰可用計算機4 的鍵盤鍵對攝像機21的焦距進行調(diào)節(jié)直到畫面滿意為止。
3、 在計算機4上啟動吊車自動控制軟件既點擊〈塔吊自動控制軟件.EXE〉即 可看見吊車自動控制的操作界面(界面上有10個鍵測試、進、退、升、降、 左、右、自動、急停、復(fù)位、控制鍵、自動鍵和遠近坐標、上下坐標、左右即 旋轉(zhuǎn)坐標指示)，參見圖5，塔吊自動控制軟件界面。
參見圖2，由傳感編碼器1來的信號通過光耦合電路311上的二極管01 06 進行信號轉(zhuǎn)換(電流信號變成TTL電平信號)，然后再通過整型電路312 (U4B U4F)整形，再由4024集成電路313進行8分頻，進入單片機32的AT89S52 (見 圖3) CPU將接收到的數(shù)據(jù)放在儲存器(E2R0M)。
開機時塔吊5吊鉤的左右、上下、遠近距離處于上次關(guān)機時的狀態(tài)，操作人 員根據(jù)現(xiàn)狀在計算機4的塔吊自動控制軟件的操作界面上對吊車吊鉤的上、下、 左、右、遠、近用鼠標點擊，使得塔吊5的吊鉤達到所要求的位置或用鍵盤將 設(shè)定值填入方框中，點擊自動鍵進行自動控制操作。此時計算機4通過串口和 通訊芯片(MAX232)將設(shè)定值或操作值傳遞到主控單元3 (見圖3)，主控單元3 的CPU(AT89S52)的輸入口 (PI. 0 P1. 3)接收到數(shù)據(jù)后，主控單元3中的CPU將 儲存器U2內(nèi)的數(shù)據(jù)調(diào)出來與收到的數(shù)據(jù)進行比較運算，如果不等于儲存器U2 內(nèi)的數(shù)據(jù)則表示吊車未達到設(shè)定值，主控單元3的CPU(AT89S52)發(fā)出指令由P2 輸出口通過驅(qū)動電路單元33(見圖4)中的U12(ULN2803)大電流驅(qū)動器再由D1 D6卸放電流后使得控制繼電器(JX1 JX6)打開(繼電氣被打開后有相應(yīng)的發(fā) 光二級管指示，L1 L6和R10 R15組成的指示電路)后使電機工作，驅(qū)動塔吊 5的吊鉤到達設(shè)定位置，電腦顯示界面上的橫向坐標或縱向坐標或左右指示相應(yīng)到位，此時蜂鳴器BELL鳴聲提示，發(fā)光二極管L7閃光提示。
權(quán)利要求1、一種塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，包括塔吊、控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)由傳感器(1)、攝像機(2)、主控制單元(3)、計算機(4)、電源(6)構(gòu)成；其中，傳感器(1)為3個旋轉(zhuǎn)編碼器，分別與主控制單元(3)有線連接；進出行程傳感器(11)的軸上設(shè)有齒輪(111)，與塔吊(5)主鉤進出調(diào)幅鋼繩卷揚機絞盤軸上設(shè)置的齒輪嚙合，用于對釣鉤前進和后退的距離進行測量；主勾升降行程傳感器(12)的軸上設(shè)有齒輪(121)，與塔吊(5)主鉤升降鋼繩卷揚機絞盤軸上設(shè)置的齒輪嚙合，用于對釣鉤上升和下降的距離進行測量；左右角度旋轉(zhuǎn)傳感器(13)的軸上設(shè)有齒輪(131)，與塔吊(5)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)減速器的減速軸上設(shè)置的齒輪嚙合，用于對塔吊臂左右旋轉(zhuǎn)角度的測量；攝像機(2)中的攝像機(21)，固定在塔吊(5)小車的底部，鏡頭向下，用于拍攝主鉤與被吊物俯視影像，攝像機(21)與計算機(4)有線或無線連接將拍攝的影像顯示在計算機(4)上；主控制單元(3)，包括輸入接口電路單元(31)、單片機(32)、驅(qū)動電路單元(33)；輸入接口電路單元(31)，用于接收到傳感器(1)的脈沖信號，并對脈沖信號進行耦合、整形、分頻后，傳送給單片機(32)；所述的單片機(32)，用于記錄主鉤的起始位置和最后的停留位置的參數(shù)，并存儲最后的停留位置參數(shù)，并根據(jù)傳感器(1)接收的信號計算出塔吊主鉤的三個方位的行程；單片機(32)分別與計算機(4)和驅(qū)動電路單元(33)聯(lián)接；驅(qū)動電路單元(33)，用于控制塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度；計算機(4)包括，內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng)、顯示器、鍵盤；計算機(4)與單片機聯(lián)通；內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng)，用于向計算機(4)的顯示器提供控制系統(tǒng)操作界面，并將攝像機(3)攝到的圖像顯示在計算機(4)的顯示器上控制系統(tǒng)操作界面的區(qū)域上；顯示器，用于顯示塔吊(5)的現(xiàn)場工作狀況和控制系統(tǒng)操作界面；鍵盤，用于向計算機輸入信息和控制命令，使計算機(4)通過主控制單元(3)控制塔吊(5)的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度；鍵盤還用于調(diào)節(jié)攝像機(2)的焦距；電源，用于為整個系統(tǒng)提供電力。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，其特征在于所述的輸 入接口電路單元(31)包括光耦合電路(311)、整型電路(312)、 4024集成電 路(313);光耦合電路(311)用于對傳感器(1)的脈沖信號進行耦合；整型 電路(312)用于對耦合后的信號整形；4024集成電路(313)用于對整形后的 信號進行8分頻。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，其特征在于所述的單 片機(32)包括CPU、存儲器U2、通信集成電路、蜂鳴器BELL、發(fā)光二極管 L7;所述的CPU為自帶看門狗可自動復(fù)位的AT89S52;所述的存儲器U2為具 有掉電保護功能的E2ROM;所述的通信驅(qū)動電路為MAX232，用于將CPU的 通信端口RXD、 TXD的信號放大，與計算機相互通信；蜂鳴器BELL用于鳴聲 提示；發(fā)光二極管L7用于發(fā)光提示。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，其特征在于所述的驅(qū) 動電路單元(33)由大電流驅(qū)動器U12， 二極管D1、 D2 、 D3、 D4、 D5、 D6， 繼電器JX1、 JX2、 JX3、 JX4、 JX5、 JX6，發(fā)光二級管L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6構(gòu)成，所述大電流驅(qū)動器U12為ULN2803。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控 制系統(tǒng)操作界面設(shè)有10個控制鍵測試、進、退、升、降、左、右、自動、急 停、復(fù)位鍵；還設(shè)有數(shù)據(jù)顯示框和圖像顯示區(qū)域以及由遠近行程軸、上下行程 軸組成的坐標系；另外還設(shè)有左右旋轉(zhuǎn)角度指示坐標。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電 源為直流穩(wěn)壓電源，輸入交流220V，輸出直流+12V和+5V，用于向系統(tǒng)提供各 自所需的電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，其特征在于還設(shè)有攝 像機(22)，固定在塔吊(5)主塔和塔臂的結(jié)合部位，鏡頭平視塔吊小車，用 于拍攝主鉤鋼纜的影像，監(jiān)視鋼纜的磨損狀態(tài)，攝像機與計算機有線或無線連 接將拍攝的影像顯示在計算機(4)上。
專利摘要本實用新型公開了一種塔吊遠程可視控制系統(tǒng)，包括塔吊、控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由傳感器、攝像機、主控制單元、計算機、電源構(gòu)成；傳感器為3個旋轉(zhuǎn)編碼器，分別與主控制單元有線連接；攝像機固定在塔吊小車的底部；主控制單元，包括輸入接口電路單元、單片機、驅(qū)動電路單元；驅(qū)動電路單元，用于控制塔吊的進出行程、升降行程以及旋轉(zhuǎn)角度；計算機包括，內(nèi)嵌式塔吊可視操作系統(tǒng)、顯示器、鍵盤；計算機與單片機聯(lián)通；在本實用新型中，塔吊操作人員遠離現(xiàn)場，用電腦操控塔吊進行工作，塔吊主鉤走位精確、安全、穩(wěn)定，保障了塔吊操作人員以及塔吊吊裝作業(yè)的安全性，改善了塔吊操作人員的工作環(huán)境，能提高生產(chǎn)效率和塔吊的使用壽命，減少安全事故發(fā)生。
文檔編號B66C13/18GK201071257SQ20072012482
公開日2008年6月11日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者丁詩絡(luò), 虹 田, 陳代忠, 黃書健 申請人:丁詩絡(luò);陳代忠