[发明专利]一种基于三维坐标定位的门座起重机位姿确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及起重机安全监控及防撞技术领域，具体地说是一种基于三维坐标定位的门座起重机位姿确定方法。

背景技术

门座起重机多用于船厂、码头等场合，是大中型钢结构分段、大型设备等的重要吊装工具。门座起重机的杆件系统相对较为复杂，通常由门座部分、转柱部分和臂架系统组成，臂架系统又包括主臂架、象鼻梁、大拉杆、对重拉杆等。在门座起重机的运行、回转及变幅过程中，各杆件的位置为非常复杂的空间曲线，门座起重机与厂区其它设备或建筑物之间的相对位置关系难以确定，所以，在实际操作过程中，为了生产安全的需要，要随时掌握门座起重机杆件系统的空间位置，即门座起重机位姿，以免与其它设备或建筑物发生碰撞而导致严重事故。

门座起重机杆件系统的空间位置可用旋转中心坐标、回转角度和俯仰角度来唯一确定门座起重机的位姿，目前起重机自身的控制系统中，无法得到这三个参数的信息。目前公布的专利及期刊文献中，也仅提及测量起重机某些测点的技术，尚没有涉及确定门座起重机位姿信息的技术内容。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种基于三维坐标定位的门座起重机位姿确定方法，采用先测得若干个基准点的位置坐标，然后由若干个位置坐标换算得到起重机的姿态参数，对起重机防撞具有很强的实用性，方法简单易操作，成本低，可靠度高，尤其适用于起重机的安全监控和安全生产的保驾护航。

本发明的目的是这样实现的：一种基于三维坐标定位的门座起重机位姿确定方法，其特点是该方法在门座起重机的本体上选取至少两个基准点，然后采用三维定位技术对两基准点进行三维坐标的测量，将测得的位置三维坐标利用三角函数计算得到两基准点相对于起重机旋转中心与机房下平面交点C的三维坐标以及臂架的回转角α_臂架和臂架与水平夹角β_臂架的起重机位姿参数，由起重机位姿参数确定门座起重机杆件系统的空间位置，所述起重机旋转中心与机房下平面交点C的X_C坐标由下述公式(1)计算得到：

X_C＝X_B+L_BC×cos(α_BC)＝X_B+√(X_BC²+Y_BC²)×cos(degrees(α_臂架+degrees(arctan(Y_BC/X_BC)))) (1)

其中：X_B、X_C为B基准点和交点C的X坐标；X_BC、Y_BC为B基准点相对交点C的X和Y坐标；L_BC为B基准点至交点C的距离。

所述起重机旋转中心与机房下平面交点C的Y_C坐标由下述公式(2)计算得到：

Y_C＝Y_B+L_BC×sin(α_BC)＝√(X_BC²+Y_BC²)×sin(degrees(α_臂架+degrees(arctan(Y_BC/X_BC))))(2)

其中：Y_B、Y_C为B基准点和交点C的Y坐标；α_BC为B基准点至交点C的回转角。

所述起重机旋转中心与机房下平面交点C的Z_C坐标由下述公式(3)计算得到：

Z_C＝Z_B-Z_BC(3)

其中：Z_C、Z_B为交点C和B基准点的Z坐标；Z_BC为B基准点相对交点C的Z坐标。

所述臂架的回转角α_臂架由下述公式(4)计算得到：