阅读说明：本技术 一种集装箱正面吊运机防撞击控制系统 (Anti-collision control system of container front crane ) 是由 曹国廷 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种正面吊防撞击控制系统,包括检测模块、控制模块和执行机构,所述执行机构包括式行走机构、伸缩臂架,吊具；检测模块对正面吊周围的环境进行实时检测,主要检测区域包括驾驶员视觉盲区和正面吊作业范围区域,主要检测正面吊行驶速度、周边物体情况及其移动速度,上述检测数据输入控制模块。检测模块的实时数据输入到控制模块后,控制模块对环境数据进行本地实时运算,获得正面吊在行驶方向上的安全状态值,并与预设的安全状态阈值进行比较,根据比较结果,输出执行信号,对车速进行干预。控制模块输出执行信号,执行信号发送给对应的执行机构,用于操纵正面吊降速,从而避免危险发生,提高正面吊的安全性。(The invention discloses an anti-collision control system of a reach stacker, which comprises a detection module, a control module and an execution mechanism, wherein the execution mechanism comprises a formula travelling mechanism, a telescopic boom and a lifting appliance; the detection module detects the environment around the front crane in real time, the main detection area comprises a driver vision blind area and a front crane operation range area, the driving speed of the front crane, the condition of peripheral objects and the moving speed of the peripheral objects are mainly detected, and the detection data are input into the control module. After the real-time data of the detection module is input into the control module, the control module carries out local real-time operation on the environment data to obtain a safety state value of the front suspension in the driving direction, the safety state value is compared with a preset safety state threshold value, and according to a comparison result, an execution signal is output to intervene on the vehicle speed. The control module outputs an execution signal, and the execution signal is sent to a corresponding execution mechanism and used for controlling the speed reduction of the front crane, so that the danger is avoided, and the safety of the front crane is improved.)

一种集装箱正面吊运机防撞击控制系统

技术领域

本发明属于集装箱正面吊运机安全防护领域，具体涉及一种集装箱正面吊运机防撞击控制系统。

背景技术

集装箱正面吊运机广泛应用于集装箱搬运的各种场合，具有作业效率高、施工速度快等优点。

随着社会的发展，集装箱正面吊运机的施工安全日益重要，集装箱正面吊运机的技术发展路线之一就是其作业的安全性。其中，防止集装箱正面吊运机与作业场地内的人员、建筑物和其他集装箱正面吊运机的撞击，一直是集装箱正面吊运机的重要安全指标。

为了确保集装箱正面吊运机不与其他物体撞击，集装箱正面吊运机现有技术采取了很多技术措施，包括：

1、利用摄像头采集驾驶员视觉盲区的视频；

2、利用测距雷达测量车辆到障碍物的距离；

3、通过声光报警的方式提醒驾驶员；

上述现有技术并不能覆盖施工现场的所有不安全因素，因此也不能确保集装箱正面吊运机在其他突发情况下的安全，甚至对可能发生危险完全没有技术措施。这些被遗漏的危险因素包括：

1、对移动物体的探测不足；

2、驾驶员的注意力不会全部在盲区，而是在作业区，可能导致疏漏；

3、缺少突发情况的检测和自动处理措施；

发明内容

本方案提供了一种集装箱正面吊运机防撞击控制系统，能够检测静止物体和移动物体，能够对施工现场的人-机-环境的安全进行持续监测，并在必要的时候及时采取合适的措施，避免事故发生，进而提高安全性。本发明的技术方案如下：

一种集装箱正面吊运机防撞击控制系统，包括检测模块、控制模块和执行机构，所述检测模块与控制模块相连接，检测模块检测到的信号输入控制模块；所述控制模块与执行机构联接，控制模块发送执行信号给执行机构，用于对集装箱正面吊运机进行操作控制；

所述执行机构包括式行走机构、伸缩臂架，吊具；

所述检测模块包括距离探测器、视频监视器和车速探测器；

所述距离探测器安装在集装箱正面吊运机上，用于检测集装箱正面吊运机与周边物体的距离D；车速探测器安装在集装箱正面吊运机上，用于检测集装箱正面吊运机相对地面的运动速度v1，视频检测器安装在集装箱正面吊运机的后部，控制模块对视频监测器的视频信号进行处理，测算得出周边的物体移动速度v2；

控制模块实时计算集装箱正面吊运机的安全状态值f,

其中a、b为预设的系数；D0为预设的常数。

集装箱正面吊运机工作时需要吊重行驶，而且行驶环境狭窄，容易碰撞到周边物体或车辆，因此，在控制集装箱正面吊运机行驶制动时，需要设置一个制动距离的安全裕量D0，具体可以根据集装箱正面吊运机的额定制动距离来设置。

根据预设的集装箱正面吊运机安全状态阈值F，当f>＝F时，控制模块输出执行信号，控制集装箱正面吊运机降低车速，直到实际车速v1低于最大允许车速Vmax；

进一步的，最大允许车速Vmax是f的函数，当f>F时，随着f增加，Vmax降低。

由于集装箱正面吊运机的行驶过程需要吊重行驶，集装箱的重心较高，导致整车的倾翻稳定性降低，所以，集装箱正面吊运机不能猛烈制动，只能采用相对柔和的制动方式来降低集装箱正面吊运机的行驶速度。因此，

进一步的，最大允许车速Vmax＝c×cos(90×f)，c为预设系数。

本发明的原理如下：

1、系统组成和连接关系

在集装箱正面吊运机上装有检测模块，所述的检测模块包括距离探测器、视频监视器和车速探测器中的部分或全部。检测模块用于检测集装箱正面吊运机周围的视频图像、物体的距离和车速等信号。

检测模块与集装箱正面吊运机的控制模块相连接，检测模块检测到的信号输入控制模块。

集装箱正面吊运机上装有控制模块，用于接收检测模块发来的检测信号。

为了实现集装箱正面吊运机的安全防护，控制模块输出执行信号用于控制模块对集装箱正面吊运机进行操作控制，以提高集装箱正面吊运机和施工现场的安全性。

2、本方案所述的安全防护系统的工作原理

检测模块对集装箱正面吊运机周围的环境进行实时检测，主要检测区域包括驾驶员视觉盲区和集装箱正面吊运机作业范围区域，主要检测集装箱正面吊运机行驶速度、周边物体情况及其移动速度，上述检测数据输入控制模块。

检测模块的实时数据输入到控制模块后，控制模块对环境数据进行本地实时运算，获得集装箱正面吊运机在行驶方向上的安全状态值，并与预设的安全状态阈值进行比较，根据比较结果，输出执行信号，对车速进行干预。

控制模块输出执行信号，执行信号发送给对应的执行机构，用于操纵集装箱正面吊运机降速，从而避免危险发生，提高集装箱正面吊运机的安全性。

3、本方案工作过程中采用的控制方法

距离探测器安装在集装箱正面吊运机上，用于检测集装箱正面吊运机与周边物体的距离D；车速探测器安装在集装箱正面吊运机上，用于检测集装箱正面吊运机相对地面的运动速度v1，视频检测器安装在集装箱正面吊运机的后部，用于检测集装箱正面吊运机周边的视频信息，对集装箱正面吊运机周边的物体进行识别和测速。

控制模块对视频监测器的视频信号进行识别、分析等处理，得出视频中物体的类别、形状、移动速度等信息.控制模块根据距离探测器的数据D、车速探测器的v1和测算得出的物体移动速度v2，按照特定的算法计算集装箱正面吊运机的安全状态值:

其中：a、b为预设的系数。D0为预设的常数。

预设有集装箱正面吊运机安全状态阈值F，当控制模块计算得到的实时安全状态值f>＝F时，控制模块输出执行信号，控制集装箱正面吊运机降低车速，直到实际车速v1低于最大允许车速Vmax。

Vmax是f的函数，当f>F时，随着f增加，Vmax降低。

进一步的，Vmax＝c×cos(90×f)，c为预设系数。

附图说明

图1是本发明各模块的连接关系示意图

图2是本发明的控制方法流程图

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：

1、系统组成和连接关系

在集装箱正面吊运机上装有距离探测器、视频监视器和车速探测器，用于检测集装箱正面吊运机周围的视频图像、物体的距离和车速等信号。

集装箱正面吊运机上装有控制器，控制器与距离探测器、视频监视器和车速探测器相连接。

为了实现集装箱正面吊运机的安全防护，控制器输出执行信号给执行机构，用于对集装箱正面吊运机进行速度限制，以提高集装箱正面吊运机和施工现场的安全性；所述执行机构包括式行走机构、伸缩臂架，吊具；上述各模块的连接关系如图1所示。

2、本方案所述的安全防护系统的工作原理

车速探测器检测集装箱正面吊运机的行驶速度v1，距离探测器检测周边物体到集装箱正面吊运机的距离D，视频监测器拍摄集装箱正面吊运机周围的视频，并识别出周边物体的类别和移动速度v2，这些检测数据输入控制器。

检测到的实时数据输入到控制器后，控制器对这些数据进行实时运算，获得集装箱正面吊运机在行驶方向上的安全状态值f，并与预设的安全状态阈值F进行比较，根据比较结果，输出执行信号，对车速进行干预。

控制模块输出执行信号，执行信号发送给对应的执行机构，用于操纵集装箱正面吊运机降速，从而避免危险发生，提高集装箱正面吊运机的安全性。

3、本方案工作过程中采用的控制方法

本方案控制方法流程图如图2所示，距离探测器安装在集装箱正面吊运机上，用于检测集装箱正面吊运机与周边物体的距离D；车速探测器安装在集装箱正面吊运机上，用于检测集装箱正面吊运机相对地面的运动速度v1，视频检测器安装在集装箱正面吊运机的后部，用于检测集装箱正面吊运机周边的视频信息，对集装箱正面吊运机周边的物体进行识别和测速。

控制模块对视频监测器的视频信号进行识别、分析等处理，得出视频中物体的类别、形状、移动速度等信息.控制模块根据距离探测器的数据D、车速探测器的v1和测算得出的物体移动速度v2，按照特定的算法计算集装箱正面吊运机的安全状态值:

其中：a、b为预设的系数，本实施例中，选取a＝1，b＝1。D0预设为2

预设集装箱正面吊运机安全状态阈值F＝0.2，当控制模块计算得到的实时安全状态值f>＝F时，控制模块输出执行信号，控制集装箱正面吊运机降低车速，直到实际车速v1低于最大允许车速Vmax。

Vmax是f的函数，当f>F时，随着f增加，Vmax降低。本实施例中，Vmax与f的函数关系取为：

Vmax＝4×cos(90×f)

以上是对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。