專利名稱：起重機防碰撞設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于起重設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種起重機防碰撞設(shè)備。
背景技術(shù)：
起重機在鋼鐵企業(yè)、礦山企業(yè)、港口碼頭等廣大領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用，在基礎(chǔ)建設(shè)中也有著重要的地位，是重工業(yè)生產(chǎn)和建設(shè)不可或缺的設(shè)備。所以在國內(nèi)外，起重機在各行各業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用，數(shù)量也極其龐大，與此同時也帶來了許多安全問題，因此眾多使用起重機的企事業(yè)單位，對于起重機的安全問題從未放松過。盡管如此，起重機每年帶來的安全事故還是居高不下，其中因為起重機未能保持安全距離而導(dǎo)致碰撞造成的安全事故占有很大的比例。主要因為起重機設(shè)備本身體積大、重量大、工作環(huán)境復(fù)雜，司機視線不好，無法觀察到起重機的走行方向上的障礙，而且司機在操作過程中注意力高度集中在吊運過程中，也會忽略走行運行方向的障礙，所以造成起重機經(jīng)常會發(fā)生碰撞事故。為了解決該問題，無論國內(nèi)還是國外都有相關(guān)的產(chǎn)品投入市場，主要是采用激光或是紅外線進行障礙檢測，然后發(fā)出報警提示或限制起重機的運行，但有一定局限性。激光產(chǎn)品有著距離遠、靈敏度高的優(yōu)點，但對環(huán)境要求較高，對反射面要求較高，在粉塵大或者濃霧的環(huán)境下無法正常工作。紅外線產(chǎn)品在對粉塵和濃霧環(huán)境下效果要好于激光產(chǎn)品，但由于散射的特性有導(dǎo)致檢測距過近，同時也容易受到環(huán)境光線的干擾。

實用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實用新型提供一種有效地解決方案，實現(xiàn)起重機防碰撞設(shè)備。本實用新型所采用的技術(shù)方案是該起重機防碰撞設(shè)備包括四路紅外線防撞傳感器和一臺綜合控制器；四路紅外線防撞傳感器均與綜合控制器相連；其中兩路傳感器安裝于小車兩端，另外兩路傳感器安裝于大車兩端。防撞傳感器包括復(fù)合型發(fā)射鏡頭、復(fù)合型接收鏡頭、大功率紅外線發(fā)射管、高靈敏度紅外線接收器以及控制電路板，其中復(fù)合型發(fā)射鏡頭與大功率紅外線發(fā)射管相連；復(fù)合型接收鏡頭和高靈敏度紅外線接收器相連?？刂破麟娐钒灏üβ黍?qū)動電路、接收電路、距離調(diào)整電路、繼電器輸出電路和CPU電路，其中功率驅(qū)動電路與大功率紅外線發(fā)射管相連；接收電路與高靈敏度紅外線接收器相連；功率驅(qū)動電路、接收電路、距離調(diào)整電路、繼電器輸出電路均與CPU電路相連。綜合控制器包括輸入接口電路、CPU電路、繼電器輸出電路、語音電路、揚聲器。其中輸入接口電路與四路紅外線防撞傳感器的繼電器輸出電路相連；語音電路與揚聲器相連；輸入接口電路、繼電器輸出電路、語音電路均與CPU電路相連。起重機容易發(fā)生碰撞事故的機構(gòu)主要是小車機構(gòu)和大車機構(gòu)，這兩個機構(gòu)都是走行機構(gòu)，司機沒有良好的實現(xiàn)，所以容易發(fā)生碰撞事故。本實用新型在小車的結(jié)構(gòu)體上安裝兩個防撞傳感器，用于檢測小車的前進方向和后退方向上的障礙物，在大車的結(jié)構(gòu)體上同樣安裝兩個防撞傳感器，用于檢測大車運行左側(cè)和右側(cè)的障礙物，四路傳感器每路都有兩組繼電器輸出信號，分別代表報警和極限停車，四路傳感器共8組信號全部連接到綜合控制器，綜合控制器根據(jù)這8路信號狀態(tài)控制輸出繼電器動作，和語音電路工作，從而向起重機發(fā)出碰撞警告和碰撞停車信號，并通過揚聲器對司機進行語音提醒，實現(xiàn)全方位的防碰撞保障。目前市場上的防碰撞報警器都只有繼電器動作節(jié)點，無法對司機進行語音提醒，同時由于沒有綜合控制器，所以也無法對起重機全方位進行防撞檢測。傳統(tǒng)的紅外線傳感器對容易受到環(huán)境光線的干擾，而且檢測距離較近，無法做到可靠的保護，本實用新型的紅外線傳感器，采用了大功率紅外線發(fā)射管，可以有效提高紅外線的檢測距離，而且由于還對于該發(fā)射管的參數(shù)專門定制了鏡頭，將紅外線光束進行處理更加提高了發(fā)射距離。不僅如此，本實用新型還采用了與發(fā)射管配套的高靈敏度紅外線接收頭，其紅外線參數(shù)與發(fā)射管嚴格吻合，所以接收靈敏度大大提高，從而也進一步延長了檢測距離，同時又為改接收頭專門定制了接收鏡頭，增大了接收頭的接收面積，并加強了接收頭的接收光線的強度，更進一步的提高了接收頭的靈敏度，這樣整個傳感器的檢測距離被大幅度的提高，遠遠超過了市場上現(xiàn)有的傳感器的檢測距離，可以到達30m的檢測范圍，滿足了起重機防撞檢測的要求。另外為了克服紅外線容易受到環(huán)境光線干擾的問題，本實用新型將發(fā)射管發(fā)射的光線進行調(diào)制并且進行數(shù)字編碼，采用IOOKHz將發(fā)射光線進行調(diào)制，同時進行32位數(shù)字編碼，在接收時只接收IOOkHz的調(diào)制光線，同時進行解碼在成功解調(diào)出32位數(shù)字編碼的情況下才認為是本實用新型的傳感器發(fā)射出的光線，這樣就完全避免了環(huán)境光線的干擾，大幅度太高了可靠性，而且由于紅外線的穿透能力非常強，所以對于高粉塵環(huán)境和濃霧天氣情況下都能很好的工作。本實用新型的有益效果是完美的實現(xiàn)了起重機的全方位防撞保護，有效克服了目前市場上防撞保護器的弊端，大幅度太高了起重機的安全性。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實用新型接收部分的結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實用新型傳感器控制電路板的信號接口電路圖。圖5是本實用新型傳感器控制電路板的CPU電路圖。圖6是本實用新型傳感器控制電路板的繼電器輸出部分電路圖。圖7是本實用新型傳感器控制電路板的距離調(diào)整部分電路圖。圖8是本實用新型傳感器控制電路板的功率驅(qū)動部分電路圖。圖9是本實用新型的綜合控制器的兩路傳感器輸入接口的電路圖。圖10是本實用新型的綜合控制器的CPU電路圖。圖11是本實用新型的綜合控制器的語音部分電路圖。圖12是本實用新型的綜合控制器的繼電器輸出電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本實用新型的具體實施例。實施例1.系統(tǒng)構(gòu)成[0023]本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，由4路紅外線傳感器連接到綜合控制器構(gòu)成本實用新型。如圖1所示，本實用新型主要分為兩部分紅外線傳感器和綜合控制器。紅外線傳感器具體結(jié)構(gòu)如圖1中的紅外線傳感器I所示，其他三路紅外線傳感器與此相同。紅外線傳感器由紅外線發(fā)射部分、紅外線接收部分以及控制電路板構(gòu)成。紅外線發(fā)射部分由復(fù)合型發(fā)射鏡頭和大功率紅外線發(fā)射管構(gòu)成，紅外線接收部分由復(fù)合型接收鏡頭和高靈敏度紅外線接收器構(gòu)成，控制電路板由功率驅(qū)動電路、接收電路、CPU電路、調(diào)整電路、繼電器輸出電路構(gòu)成。紅外線發(fā)射鏡頭采用復(fù)合型鏡頭見圖2，并增加鍍膜處理，保證在紅外線波段內(nèi)就有最高的通透性，并有效抑制其他波段的光線，并根據(jù)發(fā)射管參數(shù)，將光線聚焦到發(fā)射管的端部，保證發(fā)射管的光線能夠以平行光的形式射出鏡頭，保證光線能夠盡量集中，強度盡可能大。紅外線接收鏡頭同樣采用復(fù)合型鏡頭見圖3，雖然結(jié)構(gòu)與發(fā)射鏡頭相同，同樣采用鍍膜技術(shù)，但鏡片的焦距并不相同，接收鏡頭將盡可能接收大范圍的反射光線，盡可能保證接收光線都聚焦到接收器上，大幅度提高接收靈敏度。紅外線傳感器的控制電路板將負責(zé)啟動紅外線發(fā)射管和接收紅外線接收器上的信號，將接收的信號進行處理和計算，如果檢測到障礙，則驅(qū)動繼電器電路進行信號輸出。傳感器的檢測距離通過調(diào)整電路實現(xiàn)。紅外線傳感器可以檢測兩個距離，一個較遠的距離用于警告，一個較近的距離用于停車。傳感器的信號統(tǒng)一接入到綜合控制器的輸入接口，綜合控制器根據(jù)接口電路的信息判斷是否發(fā)生防撞動作，并根據(jù)該信息控制語音電路做成相應(yīng)的語音提示，同時驅(qū)動繼電器回路進行信號輸出。2.紅外線傳感器圖4至圖8是本實用新型紅外線傳感器的核心電路圖。圖5是紅外線傳感器的CPU電路圖，是整個紅外線傳感器中核心部分。為了最大程度抑制環(huán)境光線的干擾，本實用新型將紅外線調(diào)制成IOOkHz的信號，并進行32位數(shù)據(jù)編碼，本功能全部由CPU來實現(xiàn)。該實施例采用常用的89C2051CPU來實現(xiàn)。首先CPU通過內(nèi)部定時器產(chǎn)生一個IOOkHz的高頻信號，該信號通過P3. 2端口輸出，控制驅(qū)動電路驅(qū)動紅外線發(fā)射管進行工作，圖8中的三極管Qf Q4即是驅(qū)動三極管，負責(zé)啟動紅外線發(fā)射管，通過不同組合可以實現(xiàn)驅(qū)動強度的轉(zhuǎn)換。為了進一步提高抗干擾能力，CPU在對發(fā)射管進行驅(qū)動的同時，還進行一組32位數(shù)據(jù)編碼，保證每個傳感器都是唯一的編碼，這樣即使別的傳感器光線傳入到該傳感器也不會導(dǎo)致該傳感器的誤動作。紅外線通過接收器接收，接收器為專用高靈敏度接收器，已經(jīng)被設(shè)置成只能接收IOOkHz信號的紅外線，可以有效抑制環(huán)境光線，在接收器接收到符合標準的紅外線之后會輸出低電平，該電平將觸發(fā)CPU的中斷，CPU在中斷內(nèi)會繼續(xù)接收信號，直到能夠完成解調(diào)出一個32位數(shù)據(jù)為止，如果該數(shù)據(jù)與內(nèi)置的32位編碼吻合，則表示接收成功，同時也表示遇到障礙物，為保證可靠，CPU還會再繼續(xù)接收一段時間，如果在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)持續(xù)穩(wěn)定，則判斷為防撞動作，并進行繼電器驅(qū)動輸出。為了能夠進行兩段距離檢測，CPU會已O. 5秒為周期分別以設(shè)定值進行發(fā)射管驅(qū)動和以O(shè). 5倍的設(shè)定值對發(fā)射管進行驅(qū)動。以設(shè)定值進行驅(qū)動時功率較大，檢測距離較遠，作為警告檢測，而已O. 5倍設(shè)定值驅(qū)動時發(fā)生強度就較弱，檢測距離較近，作為停車檢測。而設(shè)定電路通過一個編碼開關(guān)來實現(xiàn)，見圖7，該編碼器開關(guān)具有4位，可以實現(xiàn)16種組合編碼，即可以實現(xiàn)16段距離設(shè)置，由于起重機防撞安全距離變化不大，所以該調(diào)整電路可以完全滿足使用要求。發(fā)射管的啟動功率通過圖8的驅(qū)動電路來調(diào)節(jié)，圖8中有四個三極管，同樣可以實現(xiàn)16種組合，即實現(xiàn)16種功率輸出。圖6是紅外線傳感器的繼電器輸出電路，Kl動作即表示警告，K2動作即表示停車。Dl和D2為發(fā)光二極管做出定做指示，Q5和Q6是繼電器的驅(qū)動三極管。3.綜合控制器圖9至圖12是本實用新型的綜合控制器的核心電路圖。圖9是兩路輸入接口電路圖，本實用新型共有四路輸入接口，其他兩路與圖9完全相同。輸入信號因為已經(jīng)是繼電器的開關(guān)信號，所以該接口就比較簡單，不過由于傳感器與綜合控制器通常相距較遠，通?！げ捎秒娎|連接，所以該電路中采用了光耦隔離電路，保證控制器和傳感器的安全隔離，提高
可靠性。圖10是綜合控制器的CPU電路，采用通用51單片機實現(xiàn)，由于傳感器已經(jīng)處理好信號，所以該CPU的負擔(dān)很輕，只需要進行誤動作判斷，和信號綜合處理，并進行繼電器驅(qū)動和語音驅(qū)動即可。該實施例定義Kl是傳感器I的警告節(jié)點，K2是傳感器I的停車節(jié)點，所以CPU在檢測到輸入信號中該兩點動作時進行一段防止誤動作延時之后就驅(qū)動對應(yīng)的繼電器動作，繼電器輸出電路見圖12，圖12中的三極管為繼電器驅(qū)動三極管，Κ1 (4為故障輸出繼電器，該圖同樣也指示了兩路傳感器的信號繼電器，另外兩路與此相同。CPU在驅(qū)動繼電器動作的同時也將驅(qū)動語音電路工作，對司機進行語音提示，圖11為語音提示電路圖，BLA4208為語音芯片，通過Sl S8可以進行8段語音控制，LM386為語音放大芯片，用于驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。由于傳感器較多，有可能出現(xiàn)多個傳感器同時動作的情況，所以CPU在驅(qū)動語音電路時采用了隊列方式進行驅(qū)動，如果在傳感器動作時先前的語音還為播放完畢則進入隊列等待，在一個語音播放完畢之后再從隊列中取出下一個需要播放的語音進行播放，保證每個傳感器的動作都能有語音提示。
權(quán)利要求1.一種起重機防碰撞設(shè)備，其特征在于該起重機防碰撞設(shè)備包括四路紅外線防撞傳感器和一臺綜合控制器；四路紅外線防撞傳感器均與綜合控制器相連；其中兩路傳感器安裝于小車兩端，另外兩路傳感器安裝于大車兩端；防撞傳感器包括復(fù)合型發(fā)射鏡頭、復(fù)合型接收鏡頭、大功率紅外線發(fā)射管、高靈敏度紅外線接收器以及控制電路板，其中復(fù)合型發(fā)射鏡頭與大功率紅外線發(fā)射管相連；復(fù)合型接收鏡頭和高靈敏度紅外線接收器相連；控制器電路板包括功率驅(qū)動電路、接收電路、距離調(diào)整電路、繼電器輸出電路和CPU電路，其中功率驅(qū)動電路與大功率紅外線發(fā)射管相連；接收電路與高靈敏度紅外線接收器相連；功率驅(qū)動電路、接收電路、距離調(diào)整電路、繼電器輸出電路均與CPU電路相連；綜合控制器包括輸入接口電路、CPU電路、繼電器輸出電路、語音電路、揚聲器；其中輸入接口電路與四路紅外線防撞傳感器的繼電器輸出電路相連；語音電路與揚聲器相連；輸入接口電路、繼電器輸出電路、語音電路均與CPU電路相連。
專利摘要一種起重機防碰撞設(shè)備，包括四路紅外線防撞傳感器和一臺綜合控制器；四路紅外線防撞傳感器均與綜合控制器相連；兩路傳感器安裝于小車兩端，兩路傳感器安裝于大車兩端。防撞傳感器包括復(fù)合型發(fā)射鏡頭、復(fù)合型接收鏡頭、大功率紅外線發(fā)射管、高靈敏度紅外線接收器以及控制電路板，復(fù)合型發(fā)射鏡頭與大功率紅外線發(fā)射管相連；復(fù)合型接收鏡頭和高靈敏度紅外線接收器相連?？刂破麟娐钒灏üβ黍?qū)動電路、接收電路、距離調(diào)整電路、繼電器輸出電路和CPU電路。綜合控制器包括輸入接口電路、CPU電路、繼電器輸出電路、語音電路、揚聲器。本實用新型實現(xiàn)了起重機的全方位防撞保護，克服了目前市場上防撞保護器的弊端，大幅度太高了起重機的安全性。
文檔編號B66C15/04GK202848906SQ20122059205
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者周德峰 申請人:大連寶信起重技術(shù)有限公司