一種高處作業吊籃自動控制系統的製作方法

2023-09-22 18:41:50

專利名稱：一種高處作業吊籃自動控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種提升機械的控制系統，特別是涉及一種高處作業吊籃自動控制系 統。
背景技術：
吊籃是當今最常用的高層建築外牆施工設備。在使用過程中，由於提升機的轉差、 機械加工和傳動誤差等原因，會造成各吊點處提升機的線速度不同步，從而導致懸吊平臺 發生傾斜；這種情況是不利的，嚴重時可能造成重大事故。而到目前為止，常規的解決方法， 只是通過手動方式控制提升機單邊工作來調平。這種方式操作步驟繁瑣，尤其對於多吊點 提升吊籃，並且調整精度無法保證，整個過程在高空完成存在一定的危險性。同時，由於操 作人員的自我安全意識不是很高，在追求效率和速度的要求下，超過額定載荷後繼續使用 吊籃的情況時有發生，這也給吊籃帶來許多安全隱患。

發明內容
本發明的目的是提供一種高處作業吊籃自動控制系統。該系統操作簡單、安裝方 便，能夠自動調平傾斜籃體，並具備過載保護和過流保護功能的高處作業吊籃自動控制系 統，該系統可用於各種高處作業吊籃場所，從而保證吊籃的安全使用。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種高處作業吊籃自動控制系統，包括控制模塊、採集模塊、人機互動模塊和執行模 塊，控制模塊由裝有單片機的電路板組成；採集模塊由拉力傳感器、電流傳感器、傾角傳感 器組成；人機互動模塊由鍵盤、液晶顯示器組成；執行模塊由固態繼電器、電氣繼電器、提 升機及警報器組成，採集模塊完成對安裝在提升機與吊籃提升架之間連接的拉力傳感器傳 遞的模擬信號；安裝於高處作業吊籃籃體中部的傾角傳感器傳遞的模擬信號，及裝在電路 板上的電流傳感器傳遞的模擬信號的採集工作；控制模塊處理採集模塊採集的模擬信號， 發出相應的控制指令，執行模塊根據指令的要求執行相應的動作；人機互動模塊設置在控 制箱箱蓋上，通過鍵盤為單片機提供指令及參數設置，通過液晶顯示器顯示高處作業吊籃 籃體的運行狀況。所述的一種高處作業吊籃自動控制系統，其所述自動控制系統是指實現高處作業 吊籃籃體的自動調平、超載保護、過流保護和自動/手動切換。所述的一種高處作業吊籃自動控制系統，其所述自動調平是通過傾角傳感器採集 高處作業吊籃上升或下降過程中籃體的角度信號，控制模塊對傳送的角度信號進行實時處 理，若籃體傾斜角度超過設定值，控制模塊執行自動調平指令，驅動執行模塊按照同向追逐 式調平策略調平籃體。所述的高處作業吊籃自動控制系統，其所述超載保護是將拉力傳感器採集的提升 機負載信號傳送到控制模塊進行處理，若提升機負載超過設定值，控制模塊將超載提升機 編號顯示在液晶顯示器上，報警器發出警報，並停止除籃體下降以外的所有動作直到超載負荷被移走。所述的一種高處作業吊籃自動控制系統，其所述過流保護是用電流傳感器測量提 升機電流信號，控制模塊處理接收的電流信號，若測量的電流值超過設定值，控制模塊將過 流提升機編號顯示在液晶顯示器上，報警器發出警報，並禁止提升機運行直至故障排除。所述的一種高處作業吊籃自動控制系統，其所述自動/手動切換是指系統可通過 鍵盤實現手動控制模式與自動控制模式的切換。所述的一種高處作業吊籃自動控制系統，其所述自動控制系統下的手動控制模式 是指操作人員能夠通過液晶顯示器獲取籃體傾斜狀態，並根據液晶顯示器顯示的籃體傾斜 狀態進行相應操作。所述的高處作業吊籃自動控制系統，其所述鍵盤包括上行控制按鍵、下行控制按 鍵、自動/手動切換開關、水平零點設定按鍵及復位按鍵。所述水平零點設定按鍵按下時， 將設定此時籃體狀態為水平狀態；所述復位按鍵按下時，能夠在報警狀態下，使系統恢復正
常工作。該控制系統可實現高處作業吊籃籃體的自動調平、超載保護、過流保護和自動/ 手動切換。所述自動調平是控制模塊實時處理傾角傳感器採集的籃體角度信號，當籃體傾 斜角度超過設定值時，控制模塊執行自動調平指令，驅動執行模塊按照同向追逐式調平策 略調平籃體；所述超載保護是將拉力傳感器採集的提升機負載信號傳送到控制模塊進行處 理，若提升機負載超過設定值，控制模塊將超載提升機編號顯示在液晶顯示器上，警報器發 出警報，並停止除籃體下降以外的所有動作直到超載負荷被移走；所述過流保護是用電流 傳感器測量提升機電流信號，控制模塊處理接收的電流信號，若測量的電流值超過設定值，控 制模塊將過流提升機編號顯示在液晶顯示器上，警報器發出警報，並禁止提升機運行直至故障 排除。在執行保護指令的過程中按下復位按鍵，能夠在報警狀態下，使系統恢復正常工作。該系統可通過鍵盤實現手動控制模式與自動控制模式的切換。在手動控制模式 下，單片機仍實時接收由傾角傳感器採集的籃體傾斜角度信號，並通過液晶顯示器顯示。操 作人員能夠通過液晶顯示器獲取籃體傾斜狀態，並進行相應操作。本發明的優點與效果是
本發明能夠實現籃體的自動調平，並提供了一定的安全保護措施，從而消除了高處作 業吊籃在運行過程中的安全隱患，具有安裝方便、調平精度高、安全可靠的特點。


圖1是本發明高處作業吊籃自動控制系統組成結構示意圖； 圖2是本發明高處作業吊籃自動控制系統拉力傳感器安裝示意圖； 圖3-1是本發明高處作業吊籃自動控制系統控制箱內結構示意圖； 圖3-2是本發明高處作業吊籃自動控制系統控制箱外結構示意圖； 圖3-3是本發明高處作業吊籃自動控制系統控制箱立體結構示意圖； 圖4是本發明高處作業吊籃自動控制系統程序框圖。
具體實施例方式以下結合附圖，對本發明進行詳細的實施說明。
圖中標號為1、籃體2、電控箱3、提升機4、拉力傳感器 5、單片機 6、電路板 7、電流傳感器8、傾角傳感器9、液晶顯示器10、鍵盤11、固態繼電器12、電氣繼電 器13、報警器。如圖1、圖2、圖3 (圖3-1至圖3-3)所示，一種高處作業吊籃自動控制系統， 包括控制模塊、採集模塊、人機互動模塊和執行模塊。控制模塊由裝有單片機5的電路板6組成，主要負責處理採集提供的信號，經程序 處理後，變成輸出信號傳送給執行模塊，若籃體1傾斜，則執行模塊按照調平程序要求調整 籃體1傾斜狀態，直到籃體1水平，若籃體1超載或偏載則執行模塊按照超載保護程序提供 必要的保護操作，若提升機3出現堵轉則執行模塊按照過流保護程序要求執行過流保護。 另外，該模塊還負責接收鍵盤指令、為人機互動提供數據顯示及狀態指示等工作。採集模塊由拉力傳感器4、電流傳感器7、傾角傳感器8組成。籃體1傾斜狀態的信 號採集使用傾角傳感器8來實現，它可以實時採集籃體1平面與水平基準面的傾斜角度，並 傳輸給單片機5。提升機3與籃體1連接處各安裝一個拉力傳感器4，實時提供各提升機3 負載大小。一個提升機3對應一個電流傳感器7，電流傳感器7實時採集提升機電流信號， 為系統判斷各提升機3是否出現堵轉現象提供數據。人機互動模塊設置在電控箱2箱蓋上，由鍵盤10、液晶顯示器9組成。所述鍵盤10 包括上行控制按鍵、下行控制按鍵、自動/手動切換開關、水平零點設定按鍵及復位按鍵。 操作人員可通過鍵盤10向單片機5發送操作、設置及復位指令，並應用液晶顯示器9為人 機交互提供數據顯示及狀態指示等工作。執行模塊由固態繼電器11、電氣繼電器12、提升機3及報警器13組成，主要負責 按照控制模塊發出的指令驅動電氣繼電器12完成對各提升機3的操作，並控制報警器13 發出或關閉警報，最終實現自動調平、超載保護和過流保護。單片機直流信號通過固態繼電 器11間接控制交流的電氣繼電器12。如圖4所示，一種高處作業吊籃自動控制系統的程序流程如下首先對單片機5進 行初始化，之後主循環程序不斷檢測系統運行狀態，首先檢測的是籃體1水平狀態，程序能 自動識別籃體1的3種狀態右高左低狀態；水平狀態；左高右低狀態。當程序識別到吊籃 已處於右高左低狀態時，將信號反饋到控制系統進行處理，同時先停止吊籃右高左低的延 續，並發出信號驅動左(右)提升機3自動調整籃體到水平狀態。同樣，當程序識別到吊籃處 於左高右低狀態時，信號的識別調整程序對其狀態進行處理。當程序識別到吊籃處於水平 狀態時，由控制系統發出左右提升機3同時驅動指令，使吊籃在水平狀態下進行升降運行。 接著檢測籃體1負載情況，若檢測到籃體1超載，程序轉入超載保護子程序，最後檢測提升 機3是否堵轉，如果檢測到提升機3過流，程序轉到過流保護子程序。超載保護採用的策略是以單個提升機3的載荷做為是否超載的判斷依據，即能實 現籃體超載保護，又能解決籃體偏載的情況。
具體實施方式
是用拉力傳感器4採集各提升 機3的拉力信號，經單片機5處理，判斷各提升機3是否超載，如果超載則執行如下保護動 作在液晶顯示器9上顯示超載的提升機編號，通過警報器13發出警報，並禁止除籃體1下 降以外的其他操作直到超載負荷被移走。由於籃體1慣性較大，提升機3的啟動和停止會 引起籃體1振蕩，此時拉力傳感器4採集的拉力信號會忽大忽小，如果超載保護設置的保護 載荷為固定值，則當零界情況下，籃體1振蕩時控制系統就有可能一下進入超載保護一下
5跳出超載保護，這樣不但影響施工效率，也會帶來不必要的麻煩。因此，在設計超載保護時 將提升機3啟動和停止這段期間設為死區，單片機5不處理死區內採集的拉力信號，並將保 護載荷設置成一個範圍，上限為額定載荷+20kg，下限為額定載荷-20kg。當載荷超過上 限時執行超載保護程序，只有載荷低於下限時，才能跳出超載保護程序。過流保護採用的策略是以提升機3電流值做為判斷提升機3是否堵轉的依據。提 升機堵轉保護是用電流傳感器7測量提升機電流信號，送入單片機5進行處理，若測量的電 流值超過設定值，單片機5將過流提升機編號顯示在液晶顯示器9上，報警器13發出警報， 並禁止提升機3運行直至故障排除。提升機3在啟動的瞬間，電流會突然變大，超過設定的 保護值，這種情況不屬於堵轉引起的電流變大，可通過軟體編程消除。當自動控制系統出現故障時，按下「手動/自動」按鍵切換到手動控制模式操作吊 籃。此模式切斷了固態繼電器11的供電電壓，執行模塊不執行控制指令，單片機5、傾角傳 感器8及液晶顯示器9仍正常工作，操作人員可通過液晶顯示器獲取籃體1的傾斜狀態，並 根據液晶顯示器9顯示的籃體1傾斜狀態進行相應手動調平操作。
權利要求
一種高處作業吊籃自動控制系統，包括控制模塊、採集模塊、人機互動模塊和執行模塊，其特徵在於控制模塊由裝有單片機(5)的電路板(6)組成；採集模塊由拉力傳感器(4)、電流傳感器(7)、傾角傳感器組成(8)；人機互動模塊由鍵盤(10)、液晶顯示器(9)組成；執行模塊由固態繼電器(11)、電氣繼電器(12)、提升機(3)及報警器(13)組成，採集模塊完成對安裝在提升機(3)與吊籃提升架之間連接的拉力傳感器(4)傳遞的模擬信號；安裝於高處作業吊籃籃體(1)中部的傾角傳感器(8)傳遞的模擬信號，及裝在電路板(6)上的電流傳感器(7)傳遞的模擬信號的採集工作；控制模塊處理採集模塊採集的模擬信號，發出相應的控制指令，執行模塊根據指令的要求執行相應的動作；人機互動模塊設置在電控箱(2)箱蓋上，通過鍵盤(10)為單片機(5)提供指令及參數設置，通過液晶顯示器(9)顯示高處作業吊籃籃體(1)的運行狀況。
2.根據權利要求1所述的一種高處作業吊籃自動控制系統，其特徵在於所述自動控制 系統是指實現高處作業吊籃籃體的自動調平、超載保護、過流保護和自動/手動切換。
3.根據權利要求2所述的一種高處作業吊籃自動控制系統，其特徵在於所述自動調平 是通過傾角傳感器(8)採集高處作業吊籃上升或下降過程中籃體(1)的角度信號，控制模 塊對傳送的角度信號進行實時處理，若籃體(1)傾斜角度超過設定值，控制模塊執行自動調 平指令，驅動執行模塊按照同向追逐式調平策略調平籃體。
4.根據權利要求2所述的高處作業吊籃自動控制系統，其特徵在於所述超載保護是將 拉力傳感器(4)採集的提升機(3 )負載信號傳送到控制模塊進行處理，若提升機(3 )負載超 過設定值，控制模塊將超載提升機(3)編號顯示在液晶顯示器(9)上，報警器(13)發出警 報，並停止除籃體(1)下降以外的所有動作直到超載負荷被移走。
5.根據權利要求2所述的一種高處作業吊籃自動控制系統，其特徵在於所述過流保護 是用電流傳感器(7 )測量提升機(3 )電流信號，控制模塊處理接收的電流信號，若測量的電 流值超過設定值，控制模塊將過流提升機(3)編號顯示在液晶顯示器上，報警器(13)發出 警報，並禁止提升機運行直至故障排除。
6.根據權利要求2所述的一種高處作業吊籃自動控制系統，其特徵在於所述自動/手 動切換是指系統可通過鍵盤(10)實現手動控制模式與自動控制模式的切換。
7.根據權利要求1所述的一種高處作業吊籃自動控制系統，其特徵在於所述自動控制 系統下的手動控制模式是指操作人員能夠通過液晶顯示器(9)獲取籃體(1)傾斜狀態，並 根據液晶顯示器(9)顯示的籃體(1)傾斜狀態進行相應操作。
8.根據權利要求1所述的高處作業吊籃自動控制系統，其特徵在於所述鍵盤(10)包括 上行控制按鍵、下行控制按鍵、自動/手動切換開關、水平零點設定按鍵及復位按鍵，所述 水平零點設定按鍵按下時，將設定此時籃體狀態為水平狀態；所述復位按鍵按下時，能夠在 報警狀態下，使系統恢復正常工作。
全文摘要
一種高處作業吊籃自動控制系統，涉及提升機械的控制系統，包括控制模塊、採集模塊、人機互動模塊和執行模塊，採集模塊完成在提升機(3)與吊籃提升架之間連接的拉力傳感器(4)傳遞的模擬信號；安裝於高處作業吊籃籃體(1)中部的傾角傳感器(8)傳遞的模擬信號，及裝在電路板(6)上的電流傳感器(7)傳遞的模擬信號的採集工作；控制模塊處理採集模塊採集的模擬信號，發出相應的控制指令，執行模塊根據指令的要求執行相應的動作；人機互動模塊設置在電控箱(2)箱蓋上，通過鍵盤(10)為單片機(5)提供指令及參數設置，通過液晶顯示器(9)顯示高處作業吊籃籃體(1)的運行狀況。該控制系統適用於兩點升高處作業吊籃的自動控制。
文檔編號B66B1/28GK101992976SQ20101053308
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月5日 優先權日2010年11月5日
發明者吳傑, 吳玉厚, 孫佳, 江雪晨 申請人:瀋陽建築大學;江蘇申錫建築機械有限公司