(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210934055.4 (22)申请日 2022.08.04 (71)申请人 杭州杰牌传动科技有限公司 地址 311223 浙江省杭州市萧 山区靖江街 道杰牌路1号 (72)发明人 陈德木　陈博　缪立军　 (74)专利代理 机构 北京辰权知识产权代理有限 公司 11619 专利代理师 付婧 (51)Int.Cl. B66C 13/48(2006.01) B66C 13/46(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于智能监测的塔式起重机协同控制 系统及方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于智能监测的塔式起重 机协同控制系统及方法。 本发明通过在转运模拟 系统中建立货物和塔机的3D 模型， 从而实现在软 件中先模拟整个转运过程； 并记录在转运过程中 整个塔机系统的起升机构、 变幅机构、 回转机构 的工作参数， 将工作参数发送到塔机控制器后， 一方面塔机控制器可以将工作参数作为目标参 数对塔机的各个模块进行控制； 另一方面也可以 在运转完成子步骤后将工作参数与 目标参数进 行对比， 从而在保证运转精度上提供双保险； 设 置图像采集装置， 图像采集装置采集各个部件的 运行轨迹， 从而将实际运行轨迹与模拟运行轨迹 相比较， 保证了在实际工作过程中实时监测各个 起升机构、 变幅机构、 回转机构的实际位置， 保证 工作准确性， 提高安全性。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 115353008 A 2022.11.18 CN 115353008 A 1.一种基于智能监测的塔式起重机协同控制系统， 包括上位机、 转运模拟系统、 塔机控 制器、 起升 机构控制器、 变幅机构控制器、 回转机构控制器和图像采集模块； 其特 征在于： 上位机连接塔机控制器和转运模拟系统， 转运模拟系统内保存有待安装货物的3D模型 以及货物的起始位置和终点位置； 转运模拟系统内还保存有协同运转的多个塔机的3D模 型； 转运模拟系统在系统内控制塔机的3D模型协同携带货物从起始位置运动至终点位置； 在模拟过程中实时检测各个 塔机的3D模型的起升 机构、 变幅机构、 回转机构的位置参数； 上位机将模拟转运过程中的起升机构、 变幅机构、 回转机构的位置参数发送给塔机控 制器； 塔机控制器控制起升机构控制器、 变幅机构控制器、 回转机构控制器工作， 以使得起 升机构、 变幅机构、 回转机构 工作， 起升机构、 变幅机构、 回转机构内设置有 各自工作参数的 检测模块， 起升机构控制器、 变幅机构控制器、 回转机构控制器将起升机构、 变幅机构、 回转 机构各自工作参数发送给塔机控制 器； 在塔机控制器控制塔机工作过程中， 塔机控制 器不 断将起升机构、 变幅机构、 回转机构各自工作参数与上位机发送的起升机构、 变幅机构、 回 转机构各自工作参数进行比较， 当工作参数偏差超过阈值时， 塔机控制 器控制塔机停止工 作； 图像采集模块对准塔机的起升机构、 变幅机构、 回转机构， 并记录起升机构、 变幅机构、 回转机构 工作过程中的实时位置， 图像采集模块将起升机构、 变幅机构、 回转机构的运行轨 迹发送上位机， 上位机内存 储有模拟过程中起升 机构、 变幅机构、 回转机构的运行轨 迹； 当图像采集模块采集的轨迹与上位机内存储的模拟轨迹不同时， 上位机向塔机控制器 发送错误警告信号。 2.根据权利要求1所述的基于智能监测的塔式起重机协同控制系统， 其特征在于： 转运 模拟系统在模拟转运过程中实时获取各个塔机的起升机构、 变幅机构、 回转机构的工作参 数； 其中起升机构的工作参数为起升高度， 变幅机构的工作参数为变幅距离， 回转机构的工 作参数为回转角度； 转运模拟系统将整个模拟转运过程分为50个以上的子步骤， 每个子步骤分别记录一 次 起升机构、 变幅机构、 回转机构的工作参数； 在 模拟转运完成后将起升机构、 变幅机构、 回转 机构的工作参数发送至上位机； 上位机将起升 机构、 变幅机构、 回转机构的工作参数发送至塔机控制器； 在真实塔机起升 机构、 变幅机构、 回转机构中设置的传感器为： 起升机构内设置有起升高度传感器， 具体为位置传感器， 能够实时检测起升机构的起 升高度； 变幅机构内设置有变幅距离传感器， 具体为位置传感器， 能够实时检测变幅机构的变 幅距离； 回转机构内设置有回转角度传感器， 具体为角度编码器， 能够实时检测回转机构的回 转角度； 塔机控制器获取50个以上的子步骤的起升机构、 变幅机构、 回转机构的工作参数后， 控 制起升机构控制器、 变幅机构控制器、 回转机构控制器工作； 使 得起升机构、 变幅机构、 回转 机构先运转至第一个子步骤的工作参数； 之后运转至第二个子步骤的工作参数， 以此类推， 直到运行完整个转 运过程。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115353008 A 23.根据权利要求2所述的基于智能监测的塔式起重机协同控制系统， 其特征在于： 转运 模拟系统中的起升机构、 变幅机构、 回转机构的工作参数还包括各个子步骤的工作时间， 即 完成对应子步骤的时长； 在模拟转 运完成后将各个子步骤的工作时间发送至上位机； 上位机将各个子步骤的工作时间发送至塔机控制器； 塔机控制器获取50个以上的子步 骤的工作时间后， 控制起升机构控制器、 变幅机构控制器、 回转机构控制器工作； 使得起升 机构、 变幅机构、 回转机构严格按照工作时间完成每一个子步骤； 每完成一个子步骤， 塔机控制器将起升机构、 变幅机构、 回转机构的实际工作参数与上 位机发送的模拟工作参数进行比较， 当工作参数偏差超过阈值时， 塔机控制器控制塔机停 止工作。 4.根据权利要求1所述的基于智能监测的塔式起重机协同控制系统， 其特征在于： 转运 模拟系统在模拟转运过程中实时获取各个塔机的起升机构、 变幅机构、 回转机构的实际位 置坐标； 转运模拟系统将整个模拟转运过程分为50个以上的子步骤， 每个子步骤分别记录一 次 起升机构、 变幅机构、 回转机构的实际位置坐标； 在 模拟转运完成后将起升机构、 变幅机构、 回转机构的实际位置坐标发送至上位机； 其中实际位置坐标具体为起升机构、 变幅机构、 回转机构上标记点的空间坐标值； 在实 际转运过程中， 图像采集模块 实时采集塔机工作过程中的起升机构、 变幅机构、 回转机构上 标记点的空间坐标值， 并将其发送至上位机； 在上位机中将每一个子步骤完成后的起升机构、 变幅机构、 回转机构上标记点的空间 坐标值与模拟坐标值进行比较， 当偏差超过阈值时， 上位机 向塔机控制 器发送错误警告信 号。 5.根据权利要求4所述的基于智能监测的塔式起重机协同控制系统， 其特征在于： 图像 采集模块 起升机构、 变幅机构、 回转机构上 标记点的空间坐标值的获取 方式为： 起升机构、 变幅机构、 回转机构上的标记点安装有定标标记， 定标标记的尺寸是固定且 已知的； 图像采集模块自身位置固定， 镜头位置固定， 从而使得对于出现在图像采集模块采 集图像中的任意像素 处出现额定标标记， 根据定标标记的尺寸能够计算出定标标记距离图 像采集模块的距离， 进一步结合定标标记所在的中心像素的位置能够计算出定标标记的三 维空间坐标。 6.根据权利要求5所述的基于智能监测的塔式起重机协同控制系统， 其特征在于： 定标 标记的形状为圆形。 7.根据权利要求1所述的基于智能监测的塔式起重机协同控制系统， 其特征在于： 协同 工作的塔机的数量 为3台或3台以上。 8.一种基于智能监测的塔式起重 机协同控制方法， 其特 征在于： 图像采集标定： 在起升机构、 变幅机构、 回转机构上的标记点安装圆形定标标记， 定标标记的尺寸是固 定且已知的； 图像采集模块自身位置固定， 镜头位置固定， 从而使得对于出现在图像采集模 块采集图像中的任意像素 处出现额定标标记， 根据定标标记的尺寸能够计算出定标标记距 离图像采集模块的距离， 进一步结合定标标记所在的中心像素的位置能够计算出定标标记 的三维空间坐标；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115353008 A 3