[发明专利]一种塔机吊物防摆、防旋转和防倾翻的方法、系统及装置

权利要求书

1.一种塔机吊物防摆、防旋转和防倾翻的系统，其特征在于，所述塔机吊物防摆、防旋转和防倾翻的系统包括：

姿态检测模块，安装在塔机吊钩或吊设货物位置，用于实时检测塔式起重机吊物的运动状态参数；

无线信号传输模块，用于实现姿态检测模块与塔机电控系统的数据交互；

塔机电控系统，用于完成塔机的吊重作业驱动控制，包括起升、变幅和回转电机的控制、八大安全保护逻辑控制和电子安全监控系统。

2.如权利要求1所述的塔机吊物防摆、防旋转和防倾翻的系统，其特征在于，姿态检测模块包括：

六轴陀螺仪传感器，用于实时采集吊物的X轴角速度、Y轴角速度、Z轴角速度、X轴加速度、Y轴加速度和Z轴加速度变量；

无线发射单元，用于对六轴陀螺仪的实时六个变量进行无线传输；

电池电源管理单元，用于给姿态检测模块进行供电。

3.如权利要求2所述的塔机吊物防摆、防旋转和防倾翻的系统，其特征在于，所述电池电源管理单元设置有降压升压电路，用于保证在电池全生命周期内，系统可靠工作；

所述电池电源管理单元设置有核心单片机休眠算法检测单元，当六轴陀螺仪传感器数据不变，处于静止状态时，系统默认塔式起重机处于停工状态，单片机和周围辅助电路进入休眠状态，待六轴陀螺仪数据发生较大变化时，系统进入正常模式。

4.一种用于实施权利要求1～3任意一项所述的塔机吊物防摆、防旋转和防倾翻的系统的塔机吊物防摆、防旋转和防倾翻的方法，其特征在于，所述塔机吊物防摆、防旋转和防倾翻的方法包括：

步骤一，对系统进行初始化，初始化包括系统初始化、无线通信参数初始化和六轴陀螺仪传感器参数初始化；

步骤二，六轴陀螺仪传感器实时采集吊物的X轴角速度、Y轴角速度、Z轴角速度、X轴加速度、Y轴加速度和Z轴加速度变量，并将采集变量传输到塔机电控系统；

步骤三，塔机电控系统对采集数据进行处理换算，当吊物的相关运动状态达到预警阈值时，发出吊物危险预警提示，同时禁止相对正向操作和负向高速操作，待重物落地或降速相对运动状态低于预警阈值时，吊物危险预警解除。

5.如权利要求4所述的塔机吊物防摆、防旋转和防倾翻的方法，其特征在于，所述步骤三塔机电控系统对采集数据进行处理换算中，对六轴陀螺仪传感器的参数采用欧拉微分解耦算法或傅里叶逆变换法进行算法转换，得到X、Y、Z三轴的速度V和角度θ。

6.如权利要求5所述的塔机吊物防摆、防旋转和防倾翻的方法，其特征在于，姿态检测模块的实时检测状态下三轴速度分别为Vx、Vy和Vz；

其中Vx对应吊物在变幅方向的速度，Vy对应吊物在回转方向的速度，Vz对应吊物在起升方向的速度；

Vxx、Vyy和Vzz为塔式起重机电控系统获得的变幅、回转和起升的三大机构运行速度；

姿态检测模块的实时检测状态下三轴角度分别为θx、θy和θz；

其中θx、θy对应吊重在运动状态下的倾翻角度，θz对应吊重在运动状态下的旋转角度；

姿态检测模块在可靠固定后，吊物在静止状态下记录的三轴角度初始值为θx0、θy0和θz0；

塔式起重机电控系统的触摸显示屏预设的默认参数为Vx1、Vy1、Vz1、θx1、θy1和θz1；

当|Vx-Vxx|≥Vx1或|Vy-Vyy|≥Vy1时，判断吊物的摇摆幅度过大，电控系统限制变幅和回转高档位运行工作；

当|Vz-Vzz|≥Vz1时，判断吊物固定存在虚捆绑或起升机构钢丝故障原因，电控系统限制正向运行，停机排除安全隐患或故障；

当|θx-θx0|≥θx1或|θy-θy0|≥θy1时，判断吊物有倾翻的可能趋势，电控系统限制正向运行，停机排除安全隐患；

当|θz-θz0|≥θz1时，判断吊物在空中旋转，可能碰撞周围建筑物的安全隐患，电控系统限制变幅和回转的高档位运行工作。