起重设备与障碍物碰撞判断分析方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及吊装技术领域，具体涉及一种起重设备与障碍物碰撞判断分析方法、装置、设备及介质。

背景技术

在建筑工程中,起重设备用于吊装各种重物、水泥、砖石等材料。当场地内存在其他障碍物时，要注意起重设备的吊臂不能与障碍物发生碰撞，否则会影响起重设备的吊装工作。传统分析方法是根据吊车与障碍物的位置关系，画出不同工况的立面图，在立面图中观察是否会发生碰撞(即扛杆)。但是画立面图时，往往没有现成的剖面图可用，因此重新画剖面图的工作量比较大，会降低起重设备的吊装工作效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种起重设备与障碍物碰撞判断分析方法、装置、设备及介质，以解决吊装工作效率低的问题。

第一方面，本发明提供了一种起重设备与障碍物碰撞判断分析方法，方法包括：

获取起重设备与障碍物之间的结构参数，并根据结构参数获取在预设旋转角度下起重设备的吊臂与障碍物发生扛杆时吊臂的平面投影；

根据预设旋转角度下的吊臂、障碍物和平面投影之间的几何结构构建几何关系式，来得到吊臂的吊装半径与旋转角度的对应关系式；

根据对应关系式获取预设旋转角度范围内吊臂远端在不同旋转角度下的投影点，并基于投影点获取平滑投影曲线，将平滑投影曲线与最大吊装半径所对应的圆所构成的封闭区域作为扛杆影响区域；

根据扛杆影响区域判断起重设备是否会与障碍物发生碰撞，若起重设备在扛杆影响区域之外进行吊装，则吊臂与障碍物不会发生碰撞的，否则发生碰撞。

本发明实施例提供的起重设备与障碍物碰撞判断分析方法，通过根据起重设备和障碍物的结构参数对起重设备的吊臂进行平面投影和对应的几何结构分析，获取吊装半径与旋转角度的对应关系式，根据对应关系式获取预设旋转角度范围内吊臂远端的平滑投影曲线，进而将平滑投影曲线与最大吊装半径所对应的圆所构成的封闭区域作为扛杆影响区域，基于扛杆影响区域判断起重设备是否会与障碍物发生碰撞。本发明通过几何结构投影分析来获取起重设备的吊臂与障碍物可能发生碰撞的扛杆影响区域，能够把吊装过程中繁琐的分析步骤简化为简单的平面分析问题，减少人工计算工作量，同时提高吊装分析效率，降低分析计算错误率，进一步能够提高项目工程施工质量，加快施工进度及方便现场管理，提高施工安全性。

在一种可选的实施方式中，起重设备与障碍物之间的结构参数，包括：起重设备的吊臂长度和吊臂垂直高度、障碍物的高度和长度、起重设备与障碍物的平面间隔距离。

本发明通过获取起重设备与障碍物已知或容易获取的结构参数，能够避免获取剖面图的繁琐工作量，从而减少人工计算工作量，提高吊装分析效率。

在一种可选的实施方式中，平面投影为吊臂的吊装半径，由吊臂和障碍物的结构参数来确定，并通过预设个数的投影点进行标记，包括：吊臂近端的第一投影点、吊臂与障碍物发生碰撞处的第二投影点及吊臂远端的第三投影点。

本发明通过将起重设备和障碍物进行平面分析，获取吊臂的平面投影，能够将吊装过程中繁琐的分析步骤简化为简单的平面分析问题，进一步减少人工计算工作量，提高吊装分析效率，加快施工进度。

在一种可选的实施方式中，预设旋转角度范围，包括：[0,β

本发明根据起重设备吊臂的旋转角度获取障碍物所能影响起重设备进行吊装的范围，即获取吊臂的最大不扛杆角度，在此角度范围之外，吊臂和障碍物不会再发生碰撞，因此只需要对此角度范围内的碰撞判断进行分析即可，能够进一步降低计算工作量，提高吊装分析效率。

在一种可选的实施方式中，预设旋转角度下吊臂、障碍物和平面投影之间的几何结构，包括：垂直面上由吊臂长度、吊臂垂直高度及预设旋转角度下吊臂平面投影所对应吊装半径构成的第一三角形；垂直面上由障碍物的高度、预设旋转角度下吊臂尾端至与障碍物发生碰撞处的长度及对应的起重设备至第二投影点的平面间隔距离构成的第二三角形；水平面上由零旋转角度下起重设备与障碍物的平面间隔距离、预设旋转角度下起重设备至第二投影点的平面间隔距离及预设旋转角度构成的第三三角形。

在一种可选的实施方式中，几何关系式，包括：第一三角形和第二三角形的比例关系式、第一三角形的勾股定理关系式及第三三角形的边角关系式，公式分别如下：

R

r

将几何关系式进行合并得到吊臂的吊装半径与旋转角度的对应关系式，公式如下：

其中，β为预设旋转角度，L为起重设备吊臂的吊臂长度，H为吊臂垂直高度，R为吊臂平面投影所对应吊装半径，r

本发明基于起重设备与障碍物的水平平面结构，结合垂直平面结构构建不同的三角形，其中三角形代表了起重设备与障碍物各种结构参数的关系，因此能够根据三角形构建结构参数之间不同的关系式，从而进行碰撞分析，能够简化分析过程，降低计算量，提高分析效率。

在一种可选的实施方式中，在得到吊装半径与旋转角度的对应关系式后，还包括：对对应关系式进行简化分析，分析过程，包括：构建预设旋转角度下吊臂远端的第三投影点(x,y)与投影平面所对应吊装半径R之间的坐标关系式，公式如下：

x＝R·cosβ

y＝R·sinβ

将吊装半径与旋转角度的对应关系式与坐标关系式进行联立，得到简化对应关系式，公式如下：

简化对应关系式为椭圆公式，根据起重设备与障碍物之间的结构参数确定简化对应关系式所对应的椭圆短轴与椭圆长轴，获得对应的椭圆，并将椭圆与最大吊装半径所对应的圆之间靠近障碍物一侧的重合区域作为起重设备与障碍物发生碰撞的扛杆影响区域。

本发明通过对获取的吊装半径与旋转角度的对应关系式进行简化分析，能够得到一个关于起重设备和障碍物的椭圆关系式，因此在实际操作中可根据本发明的起重设备与障碍物碰撞判断分析原理，直接获取相关的结构参数，然后代入椭圆关系式，从而获取吊臂的扛杆影响区域。简化分析是基于分析结果进行的，其获得的扛杆影响区域结果精确，没有误差，因此能够进一步简化碰撞分析过程，提高吊装分析效率，降低分析计算错误率。

第二方面，本发明提供了一种起重设备与障碍物碰撞判断分析装置，装置包括:

平面投影构建模块，用于获取起重设备与障碍物之间的结构参数，并根据结构参数获取在预设旋转角度下起重设备的吊臂与障碍物发生扛杆时吊臂的平面投影；

对应关系分析模块，用于根据预设旋转角度下的吊臂、障碍物和平面投影之间的几何结构构建几何关系式，来得到吊臂的吊装半径与旋转角度的对应关系式；

影响区域确定模块，用于根据对应关系式获取预设旋转角度范围内吊臂远端在不同旋转角度下的投影点，并基于投影点获取平滑投影曲线，将平滑投影曲线与最大吊装半径所对应的圆所构成的封闭区域作为扛杆影响区域；

碰撞判断分析模块，用于根据扛杆影响区域判断起重设备是否会与障碍物发生碰撞，若起重设备在扛杆影响区域之外进行吊装，则吊臂与障碍物不会发生碰撞的，否则发生碰撞。

本发明实施例提供的起重设备与障碍物碰撞判断分析装置，通过对起重设备的吊臂进行平面投影和对应的几何结构分析，获取吊装半径与旋转角度的对应关系式，根据对应关系式获取预设旋转角度范围内的扛杆影响区域，基于扛杆影响区域判断起重设备是否会与障碍物发生碰撞。本发明通过几何结构投影分析来获取起重设备的吊臂与障碍物可能发生碰撞的扛杆影响区域，能够把吊装过程中繁琐的分析步骤简化为简单的平面分析问题，减少人工计算工作量，同时提高吊装分析效率，降低分析计算错误率，进一步能够提高项目工程施工质量，加快施工进度及方便现场管理，提高施工安全性。

第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的起重设备与障碍物碰撞判断分析方法。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的起重设备与障碍物碰撞判断分析方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的起重设备与障碍物碰撞判断分析方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的起重设备与障碍物碰撞判断分析方法的水平平面分析示意图；

图3是根据本发明实施例的起重设备与障碍物碰撞判断分析方法的处置平面分析示意图；

图4是根据本发明实施例的起重设备与障碍物碰撞判断分析方法的扛杆影响区域示意图；

图5是根据本发明实施例的起重设备与障碍物碰撞判断分析方法的简化扛杆影响区域示意图；

图6是根据本发明实施例的起重设备与障碍物碰撞判断分析装置的结构框图；

图7是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例适用于在建筑场地内进行货物吊装的场景。本发明实施例提供了一种起重设备与障碍物碰撞判断分析方法，通过对起重设备与障碍物进行平面结构分析获取吊臂的扛杆影响区域以达到简化碰撞分析过程的效果。需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本实施例中提供了一种起重设备与障碍物碰撞判断分析方法，可用于上述的计算机，图1是根据本发明实施例的起重设备与障碍物碰撞判断分析方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101，获取起重设备与障碍物之间的结构参数，并根据结构参数获取在预设旋转角度下起重设备的吊臂与障碍物发生扛杆时吊臂的平面投影。

具体地，在本发明实施例中，在某建筑场地内进行获取吊装，当场地内存在障碍物时必须在吊装工作时注意不发生碰撞。对于单次吊装，已知吊装物重量G、吊装半径R、吊臂长度L，对比吊车的吊装性能表即可知满足吊装的最大吊装半径R

本发明实施例以最大吊装半径R

在一种可选的实施方式中，本发明实施例根据各种结构参数构建如图2所示的水平平面分析图用于获取吊臂的平面投影，其中平面投影为吊臂的吊装半径，由吊臂和障碍物的结构参数来确定，并通过预设个数的投影点进行标记，包括：吊臂近端的第一投影点、吊臂与障碍物发生碰撞处的第二投影点及吊臂远端的第三投影点。在此平面内，由吊臂长度和障碍物的长度确定障碍物影响起重设备进行吊装的最大不扛杆角度β

步骤S102，根据预设旋转角度下的吊臂、障碍物和平面投影之间的几何结构构建几何关系式，来得到吊臂的吊装半径与旋转角度的对应关系式。

具体地，在本发明实施例中，水平平面分析图能够展示吊臂在整个旋转角度范围内的投影情况，在基础上本发明实施例构建在旋转角度β下的吊臂和障碍物的垂直平面分析图，如图3所示。分别如图2和图3所示，吊臂、障碍物和平面投影之间的几何结构包括：垂直面上由吊臂长度、吊臂垂直高度及预设旋转角度下吊臂平面投影所对应吊装半径构成的第一三角形；垂直面上由障碍物的高度、预设旋转角度下吊臂尾端至与障碍物发生碰撞处的长度及对应的起重设备至第二投影点的平面间隔距离构成的第二三角形；水平面上由零旋转角度下起重设备与障碍物的平面间隔距离、预设旋转角度下起重设备至第二投影点的平面间隔距离及预设旋转角度构成的第三三角形。

在一种可选的实施方式中，本发明实施例基于获得的结构参数构建如下关系式：第一三角形和第二三角形的比例关系式、第一三角形的勾股定理关系式及第三三角形的边角关系式，公式分别如下：

R

r

将几何关系式进行合并得到吊臂的吊装半径与旋转角度的对应关系式，公式如下：

其中，β为预设旋转角度，L为起重设备吊臂的吊臂长度，H为吊臂垂直高度，R为吊臂平面投影所对应吊装半径，r

在一种可选的实施方式中，根据对应关系式对水平平面分析图进行分析：当旋转角度β＝0时，计算得到的R最小，即为R

当旋转角度β＝β

此时：

步骤S103，根据对应关系式获取预设旋转角度范围内吊臂远端在不同旋转角度下的投影点，并基于投影点获取平滑投影曲线，将平滑投影曲线与最大吊装半径所对应的圆所构成的封闭区域作为扛杆影响区域。

具体地，在本发明实施例中，如图4所示，建立以吊车位置O为原点，OD方向为x轴的平面坐标系，将E点、F点相对x轴镜像得到点E′、点F′，并将镜像前后的点及D点用光滑曲线连接得到一条平滑投影曲线，其中曲线上每个点代表吊臂远端在对应旋转角度下的投影点。平滑投影曲线与最大吊装半径所对应的圆能够构成封闭区域，如图4所示中阴影区域所示，将此封闭区域作为扛杆影响区域。

步骤S104，根据扛杆影响区域判断起重设备是否会与障碍物发生碰撞，若起重设备在扛杆影响区域之外进行吊装，则吊臂与障碍物不会发生碰撞的，否则发生碰撞。

具体地，在本发明实施例中，在工程实践中，已知障碍距离r

此外，本发明实施例在得到吊装半径与旋转角度的对应关系式后，还包括：对对应关系式进行简化分析，分析过程，包括：

构建预设旋转角度下吊臂远端的第三投影点(x,y)与投影平面所对应吊装半径R之间的坐标关系式，公式如下：

x＝R·cosβ

y＝R·sinβ

将吊装半径与旋转角度的对应关系式与坐标关系式进行联立，得到简化对应关系式，公式如下：

简化对应关系式为椭圆公式，根据起重设备与障碍物之间的结构参数确定简化对应关系式所对应的椭圆短轴与椭圆长轴，获得对应的椭圆，并将椭圆与最大吊装半径所对应的圆之间靠近障碍物一侧的重合区域作为起重设备与障碍物发生碰撞的扛杆影响区域，如图5所示。

本发明实施例提供的起重设备与障碍物碰撞判断分析方法，通过对起重设备的吊臂进行平面投影和对应的几何结构分析，获取吊装半径与旋转角度的对应关系式，根据对应关系式获取预设旋转角度范围内的扛杆影响区域，基于扛杆影响区域判断起重设备是否会与障碍物发生碰撞。本发明通过几何结构投影分析来获取起重设备的吊臂与障碍物可能发生碰撞的扛杆影响区域，能够把吊装过程中繁琐的分析步骤简化为简单的平面分析问题，减少人工计算工作量，同时提高吊装分析效率，降低分析计算错误率，进一步能够提高项目工程施工质量，加快施工进度及方便现场管理，提高施工安全性。

本实施例提供一种起重设备与障碍物碰撞判断分析装置，如图6所示，包括：

平面投影构建模块601，用于获取起重设备与障碍物之间的结构参数，并根据结构参数获取在预设旋转角度下起重设备的吊臂与障碍物发生扛杆时吊臂的平面投影；

对应关系分析模块602，用于根据预设旋转角度下的吊臂、障碍物和平面投影之间的几何结构构建几何关系式，来得到吊臂的吊装半径与旋转角度的对应关系式；

影响区域确定模块603，用于根据对应关系式获取预设旋转角度范围内吊臂远端在不同旋转角度下的投影点，并基于投影点获取平滑投影曲线，将平滑投影曲线与最大吊装半径所对应的圆所构成的封闭区域作为扛杆影响区域；

碰撞判断分析模块604，用于根据扛杆影响区域判断起重设备是否会与障碍物发生碰撞，若起重设备在扛杆影响区域之外进行吊装，则吊臂与障碍物不会发生碰撞的，否则发生碰撞。

上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本实施例中的起重设备与障碍物碰撞判断分析装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图6所示的起重设备与障碍物碰撞判断分析装置。

请参阅图7，图7是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图7所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图7中以一个处理器10为例。

处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。

其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。

存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。

该计算机设备还包括通信接口30，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。