一种港口移动吊机多机防撞方法与流程

本发明涉及吊机防碰撞，特别涉及一种港口移动吊机多机防撞方法。

背景技术：

1、在装卸一台较大散货轮船舶时需要同时2到3台移动吊和料斗一起配合卸料。当机器距离比较近，排列比较密集时，相互的作业半径会产生重叠。在重叠区间内完全靠操作人员来判断，有时会因为视觉盲区或者速度很快而无法及时避开，存在两机碰撞的风险。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种港口移动吊机多机防撞方法，通过三维模型实时动作实现移动吊机动作的实时监控，并通过检测吊臂与机身到最近碰撞点的距离实现碰撞提醒。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种港口移动吊机多机防撞方法，其特征在于，包括如下步骤：

4、s1、获取主移动吊机的静态参数，并通过在吊臂上设置若干超声波传感器监测周围环境，以移动吊机为中心建立全局坐标系；

5、s2、根据全局坐标系内包括的局部坐标系齐次变换矩阵，得到移动吊机防碰撞模型，通过空间距离算法进行模型构建；

6、s3、通过基于3d的移动吊机防碰撞虚拟监控系统，对多个移动吊机运行状态检测传感器进行多源信息融合后驱动吊机三维模型实时动作。

7、优选的，所述主移动吊机的静态参数包括主移动吊机高h、吊臂长lq、平衡臂长lp，吊机回转角度θ、小车变幅长度l、吊机起升高度h，超声波传感器监测相邻移动吊机最近碰撞点距离为d。

8、优选的，所述吊机全局坐标系主要包括了地面坐标系{0}、旋转机构坐标系{1}、变幅起升机构坐标系{2}、碰撞点坐标系{3}，所述旋转机构坐标系{1}相比地面坐标系{0}在z轴上向上平移高度为主移动吊机高h，旋转角度为吊机回转角度θ，变幅起升机构坐标系{2}相对于旋转机构坐标系{1}在x轴上平移距离为小车变幅长度l，碰撞点坐标系{3}相对于旋转机构坐标系{1}在x轴上平移了lc，lc为超声波传感器检测节点距离旋转机构中心的距离。

9、优选的，所述旋转机构坐标系{1}相对地面坐标系{0}的齐次变换矩阵如式(1)所示：

10、

11、优选的，所述变幅起升机构坐标系{2}相对旋转机构坐标系{1}的齐次变换矩阵如式(2)所示：

12、

13、优选的，所述碰撞点坐标系{3}相对于旋转机构坐标系{1}的齐次变换矩阵如式(3)所示：

14、

15、优选的，所述移动吊机防碰撞模型分别包括吊臂防碰撞模型与机身防碰撞模型。

16、优选的，所述吊臂防碰撞模型建立具体步骤为：吊臂上任意一点a距离吊机旋转中心为la，点a在旋转机构坐标系{1}的坐标为(la,0,0),则点a在地面坐标系{0}的坐标0a为:

17、

18、超声波传感器检测节点安装于吊臂上，设检测节点距离吊机旋转中心距离为lc，检测节点在旋转机构坐标系{1}的坐标为(lc,0,0)，声波传感器探测最近碰撞点在障碍物坐标系{3}的o点坐标为(0,－d,0)，则最近碰撞点o点在大地坐标系{0}的坐标为:

19、

20、由式(4)和式(5)联立可得，超声探测的最近碰撞点o与吊机吊臂上任意点a(la,0,0)之间的空间距离doa如式(6)所示：

21、

22、优选的，所述吊臂防碰撞模型建立具体步骤为：机身标准节上任意点b在地面坐标系{0}的坐标为(0,0,hb)，无需进行坐标变换，最近碰撞点o点在大地坐标系{0}的坐标如式(5)所示，则超声探测的最近碰撞点o与吊机机身任意点b之间的空间距离dob如式(7)所示：

23、

24、综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明通过获取主移动吊机的静态参数，并通过在吊臂上设置若干超声波传感器监测周围环境，进行模型构建，并判断与最近碰撞点的实时距离进行预警提醒，最后后续通过基于3d的移动吊机防碰撞虚拟监控系统，对多个移动吊机运行状态检测传感器进行多源信息融合后驱动吊机三维模型实时动作，便于工作人员的清晰的识别与判断。

1.一种港口移动吊机多机防撞方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种港口移动吊机多机防撞方法，其特征在于：所述主移动吊机的静态参数包括主移动吊机高h、吊臂长lq、平衡臂长lp，吊机回转角度θ、小车变幅长度l、吊机起升高度h，超声波传感器监测相邻移动吊机最近碰撞点距离为d。

3.根据权利要求1所述的一种港口移动吊机多机防撞方法，其特征在于：所述吊机全局坐标系主要包括了地面坐标系{0}、旋转机构坐标系{1}、变幅起升机构坐标系{2}、碰撞点坐标系{3}，所述旋转机构坐标系{1}相比地面坐标系{0}在z轴上向上平移高度为主移动吊机高h，旋转角度为吊机回转角度θ，变幅起升机构坐标系{2}相对于旋转机构坐标系{1}在x轴上平移距离为小车变幅长度l，碰撞点坐标系{3}相对于旋转机构坐标系{1}在x轴上平移了lc，lc为超声波传感器检测节点距离旋转机构中心的距离。

4.根据权利要求2所述的一种港口移动吊机多机防撞方法，其特征在于：所述旋转机构坐标系{1}相对地面坐标系{0}的齐次变换矩阵如式(1)所示：

5.根据权利要求2所述的一种港口移动吊机多机防撞方法，其特征在于：所述变幅起升机构坐标系{2}相对旋转机构坐标系{1}的齐次变换矩阵如式(2)所示：

6.根据权利要求2所述的一种港口移动吊机多机防撞方法，其特征在于：所述碰撞点坐标系{3}相对于旋转机构坐标系{1}的齐次变换矩阵如式(3)所示：

7.根据权利要求1所述的一种港口移动吊机多机防撞方法，其特征在于：所述移动吊机防碰撞模型分别包括吊臂防碰撞模型与机身防碰撞模型。

8.根据权利要求7所述的一种港口移动吊机多机防撞方法，其特征在于：所述吊臂防碰撞模型建立具体步骤为：吊臂上任意一点a距离吊机旋转中心为la，点a在旋转机构坐标系{1}的坐标为(la,0,0),则点a在地面坐标系{0}的坐标0a为:

9.根据权利要求7所述的一种港口移动吊机多机防撞方法，其特征在于：所述吊臂防碰撞模型建立具体步骤为：机身标准节上任意点b在地面坐标系{0}的坐标为(0,0,hb)，无需进行坐标变换，最近碰撞点o点在大地坐标系{0}的坐标如式(5)所示，则超声探测的最近碰撞点o与吊机机身任意点b之间的空间距离dob如式(7)所示：