塔机用定位装置、塔机控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及建筑机械领域，具体涉及一种塔机用定位装置、塔机控制装置及控制方法。

背景技术

目前塔机吊钩吊装物料向下投放时，需要信号员对投放物料的位置进行定位，实现落料，需要专人操作，带来不便，操作人员手持定位器只能对落料位置进行定位，不能对物料的朝向进行定位，当物料接近落料位置时，需要人为去调节物料的摆放方向，塔机在落料过程中存在一定的视觉盲区，具有安全隐患。

发明内容

本发明的目的是至少解决现有定位器需要专人操作，且定位器不能对物料的摆放朝向进行定位，在落料过程中存在安全隐患的问题。

该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种塔机用定位装置，包括：

盒体；

控制器，设于所述盒体内，所述控制器与所述塔机的控制系统通讯连接；感知模块，设于所述盒体上并具有方向定位基准，所述感知模块与所述控制器通讯连接并用于确定所述盒体的位置，所述感知模块在不同朝向时可感知与所述方向定位基准的偏角，并将所述盒体的位置信息和偏角信息传输至所述控制器；

所述控制器将所述位置信息和所述偏角信息通过通讯模块发送给所述塔机的控制系统，以确定所述塔机的落料位置及物料摆放方向。

根据本发明的一种塔机用定位装置，本发明通过感知模块感知盒体的转动方位和位置，盒体在落料位置附近的摆放位置即落料时的摆放位置，盒体所处的位置为落料位置的偏移距离，将盒体所处位置和转动方位传输至控制器，控制器与塔机的控制系统进行通讯，以确定实际的落料位置和物料摆放方向，并调整塔机的吊钩移动至指定位置进行落料操作。与现有技术相比，定位装置只需卸料工人辅助操作即可，操作简单，节省人力成本，在卸料过程中可根据盒体的摆放方向对定位装置的摆放方位进行定位，实现落料过程中的精确定位，进一步保证落料的准确性，避免人为去调整物料方位所带来的隐患。

另外，根据本发明的一种塔机用定位装置，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述感知模块包括分别设于所述盒体上的定位模块和姿态传感器；所述定位模块和所述姿态传感器分别与所述控制器通讯连接，所述定位模块用于确定所述盒体的位置坐标，所述姿态传感器用于确定所述偏角信息。

在本发明的一些实施例中，所述感知模块还包括图像采集模块，所述图像采集模块与所述控制器通讯连接，用于采集落料位置的环境信息，并传输至所述控制器，所述控制器将所述环境信息发送给所述控制系统以对落料场景进行监控。

在本发明的一些实施例中，所述定位模块包括RTK定位模块、激光定位模块和UWB定位模块中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述图像采集模块包括摄像头。

在本发明的一些实施例中，所述定位装置还包括设于所述盒体的语音模块，所述语音模块包括扬声器和话筒，所述扬声器和所述话筒与所述控制器通讯连接，用于与所述塔机的司机进行对讲。

在本发明的一些实施例中，所述盒体上设有用于调节所述塔机上吊钩位置的调节按钮。

在本发明的一些实施例中，所述盒体设有触摸屏。

本发明的第二方面提出了一种塔机控制装置，包括塔机控制器和第一方面所述的塔机用定位装置，所述塔机用定位装置与所述塔机控制器通讯连接。

本发明的第三方面提出了一种塔机控制方法，应用于第二方面所述的塔机控制装置，所述塔机上的吊钩通过电驱动回转组件旋转，所述控制方法包括：

获取所述定位装置的位置信息和偏角信息，并采集所述定位装置的图像信息；

基于所述位置信息确定所述塔机的落料位置，并基于所述图像信息和所述偏角信息确定吊钩上的物料摆放方向；

根据所述落料位置控制所述塔机的吊钩移动至设定位置，并根据所述物料摆放方向控制所述电驱动回转组件转动，使所述吊钩上的物料按照预设方位转动。

根据本发明的一种塔机控制方法，本申请所述移动定位装置，可以替代信号员，只需要旁边的卸料人员辅助操作即可，节约了人力成本，降低了人员操作风险。移动定位装置通过精准定位、微调、图像采集等功能，既可以帮助卸料定位，还能辅助操作卸料过程，帮助物料准确落在预设的落料位置。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了本发明塔机用定位装置实施例的整体结构示意图；

图2示意性地示出了本发明塔机控制装置实施例的逻辑框图；

图3示意性地示出了本发明塔机控制方法的流程图。

附图标记如下：

100、定位装置；110、盒体；121、定位模块；122、图像采集模块；130、语音模块；131、话筒；132、扬声器；140、调节按钮；150、触摸屏；200、塔机控制器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面” 或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向（旋转90度或者在其它方向）并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

根据本发明的实施方式，提出了一种塔机用定位装置100，如图1所示，包括盒体110、控制器和感知模块；控制器设于盒体110内，控制器与塔机的控制系统通讯连接；感知模块设于盒体110上并具有方向定位基准，感知模块与控制器通讯连接并用于确定盒体110的位置，感知模块在不同朝向时可感知与方向定位基准的偏角，并将盒体110的位置信息和偏角信息传输至控制器；控制器将位置信息和偏角信息通过通讯模块发送给塔机的控制系统，以确定塔机的落料位置及物料摆放方向。

可以理解地是，方向定位基准可以将水平面上东、南、西、北等任意一个方向作为定位基准。

在一实施例中，盒体110为长条形，便于盒体110摆放不同方向调节吊钩上物料的朝向。

控制器将采集到的盒体110的位置信息和偏角信息发送给塔机控制系统，塔机控制系统根据盒体110的位置信息确定落料位置，并根据盒体110的转动方位确定物料摆放方向。

在一实施例中，塔机的控制系统可根据盒体110的位置信息，计算落料位置，即落料位置与盒体110保持设定的距离，通过操作人员摆放盒体110的位置，确定实际的落料位置。塔机的控制系统还可根据盒体110的摆放角度，调整塔机上吊钩的转动角度，使吊钩可按照盒体110的摆放角度进行调整。

具体的，感知模块可包括分别设于盒体110上的定位模块121和姿态传感器，定位模块121和姿态传感器设于盒体110上，定位模块121和姿态传感器分别与控制器通讯连接，定位模块121用于对盒体110的位置进行定位，可得到盒体110的位置坐标，以确定塔机的落料位置，姿态传感器用于定位装置的朝向（盒体110的摆放方位），以确定物料摆放方向。

在一些实施例中，定位模块121可以采用RTK定位模块121、激光定位模块121和UWB定位模块121中的至少一种。具体可采用GPS定位、激光定位、北斗定位或图像识别定位中的至少一种。例如，采用RTK定位模块121进行定位时，可在盒体110相对两侧分别设置一个RTK定位模块121，通过差分系统，可以实现厘米级定位，内部集成有地磁传感器，可以识别经纬方向和角度，分辨率0.1度。另外可采用UWB定位模块121进行辅助定位，通过三个基站向UWB定位模块121发送信号，以驱动盒体110X、Y、Z三个方向的坐标。当采用卫星定位（RTK定位模块121定位）异常时，可通UWB定位模块121辅助定位，保证定位装置100可正常工作。

感知模块可进一步包括图像采集模块122，图像采集模块122与控制器通讯连接，用于采集落料位置的环境信息，并传输至所述控制器，控制器将环境信息发送给控制系统以对落料场景进行监控，方便落料过程中调整吊钩的位置。图像采集模块122也可以识别落料位置是否有人，以便于进行安全提示。具体的，图像采集模块122包括摄像头。

在一实施例中，定位装置100还包括设于盒体110的语音模块130，语音模块130包括扬声器132和话筒131，扬声器132和话筒131与控制器通讯连接，用于与塔机的司机进行对讲。通过图像采集模块122对落料位置进行监控，并结合语音模块130，可根据落料位置的环境因素，通过与塔机司机的语音对话对吊钩位置进行微调，以保证落料位置的准确性。

具体的，盒体110上设有用于调节塔机上吊钩位置的调节按钮140。吊钩将物料吊装到落料位置上方时，通过调节按钮140的微调功能调节吊钩的位置，保证落料位置的准确性。调节按钮140具有“上”、“下”、“左”、“右”四个按键。

在一实施例中，盒体110上设有触摸屏150，可进行人机交互，可调节图像采集装置照射的角度，使图像采集装置可照射到落料位置四周的场景，同时也可对塔机吊钩的位置进行微调，便于地面人员进行落料操作，还可在触摸屏150上设置其它的控制参数进行调整。例如，触摸屏150上还可显示吊钩的运行状态，红色表示停止运行，绿色表示正在运行。通过触摸屏150还可对落料位置进行设定，即盒体110可与落料位置保持设定距离，设定距离可在触摸屏150上进行设置。如，将盒体110与落料位置间的距离可设置为1-3m，当物料距离落料位置3-16m时，可通过调节按钮140对吊钩的位置进行调节至落料位置。

在一实施例中，通信模块可采用3个不同频段的Lora和无线5G+网络宽带信道,构成通信网络，通信模块可保障数据和图像的传输和交互的正常。

定位装置100的盒体110内还设置有供电模块，为盒体110内的各个元件供电。

在一实施例中，盒体110上还设有急停按钮和开关，在出现事故或紧急情况时，通过按压急停按钮，控制器向塔机的控制系统发送信号停止吊钩的移动，开关用于控制定位装置100的开闭。

根据本发明的实施方式，提出了一种塔机控制装置，如图2所示，包括塔机控制器200和上述塔机用定位装置100，塔机用定位装置100与塔机控制器200通讯连接。

在一实施例中，定位装置100与塔机控制器200可通过无线通讯的方式连接。通过定位装置100对落料位置进行定位，并将信息发送给塔机控制器200，塔机控制器200根据接收到的定位信息调整吊钩至落料位置附近，具体可根据定位信息计算吊钩与落料位置的距离，并控制塔机上的各个电机转动，以使吊钩在塔机上移动和摆动移动至落料位置附近，地面人员通过定位装置100与塔机控制器200通讯，地面人员手动调节定位装置100的调节按钮140，使吊钩上的物料可准确地落入到预定位置。

根据本发明的实施方式，提出了一种塔机控制方法，该控制方法应用于上述控制装置上，如图3所示，控制方法具体可包括：

S1、获取定位装置100的位置信息和偏角信息，并采集定位装置100的图像信息。

通过定位装置100上的感知模块对定位装置100进行地理位置（经纬度及高度）以及盒体110的转动方位进行定位。在吊钩上安装摄像头，可拍摄到定位装置100的图像，以获取定位装置100及其四周的图像信息，保证落料过程中的安全性。

S2、基于位置信息确定塔机的落料位置，并基于图像信息和偏角信息确定塔机的物料摆放方向。

控制系统可根据落料位置计算出吊钩与落料位置的距离，并对吊钩的移动路径进行规划，以保证安全性。

在一实施例中，定位装置100上盒体110的摆放方向可作为物料的摆放方向，即通过摆放盒体110，控制吊钩转动使物料的摆放方向与盒体110的摆放方向一致。这样，可进一步提高物料落料的准确性和操作的便捷性。再结合吊钩上摄像头所拍摄的图像，对图像提取结合感知模块所采集的盒体110的摆放方位信息综合判断盒体110的摆放方位，并控制吊钩旋转，使吊钩物料按照预设方向进行摆放。

通过吊钩上摄像头和图像采集模块121还可对落料过程全程无死角进行监控，保证落料过程中的安全性。

在一实施例中，塔机上设有吊钩组件，吊钩组件包括吊钩和电驱动回转组件，吊钩与电驱动回转组件可转动连接，电驱动回转组件通过滑轮与塔机上的绳索连接，塔机可控制绳索使吊钩组件摆动和上下移动。

在一实施例中，电驱动回转组件可包括电机和架体，吊钩可转动设置在架体上，电机与吊钩传动连接，用于驱动吊钩转动，架体上设有滑轮，塔机通过上的绳索绕过滑轮。

在一实施例中，吊钩上可设置姿态传感器，且吊钩上姿态传感器的定位基准可与感知模块上的方向定位基准相同，塔机控制器获取到偏角信息后，可驱动吊钩上的电驱动组件调整吊钩的转角，使吊钩上物料的朝向与定位装置的摆放朝向相同。

S3、根据落料位置控制所述塔机的吊钩移动至设定位置，并根据物料摆放方向控制电驱动回转组件转动，使吊钩上的物料按照预设方位转动。

在一实施例中，设定位置与落料位置呈距离设置，可根据吊钩上的物料方位及物料位置，及时调整吊钩移动位置的转动角度，保证物料准确投放到预定位置。

具体可通过控制塔机上的电机转动，以调节吊钩的移动位置，并调节电驱动回转组件转动调节吊钩的转动角度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。