[发明专利]海上基座式吊机3D区域限制防碰撞装置及防碰撞的方法

说明书

一种海上基座式吊机3D区域限制防碰撞装置及防碰撞的方法，包括：吊机、设置在吊机上的起升卷筒、变幅卷筒和回转齿圈；其中，吊机上设有吊机的网格化覆盖区域；起升卷筒、变幅卷筒和回转齿圈上设有编码器、周围障碍物信息的数据采集装置；并与PLC控制器和报警器相连；通过PLC控制器和编码器来对吊机的回转角度、臂架角度和起升高度进行检测和计算，计算出吊机在起升、变幅和回转三个维度上的运行范围，当达到报警输出条件时，报警器进行输出报警，并得出吊机与障碍物的动态防碰撞的数值。本发明在进入限制区域附近时，可以不考虑吊机的相对位置，便能够轻松操作，安全的把吊载货物送到指定地点，有效地避免平台吊机与其它障碍物发生碰撞。

技术领域

本发明属于海洋石油工程领域，尤其涉及海上基座式吊机3D区域限制防碰撞装置及防碰撞的方法。

背景技术

目前，海上平台常用的吊机，一般是海上基座式吊机，但是，由于其吊臂较长，作业覆盖半径广，变幅幅度大(15°—80°)，旋转范围360°，再加上海上平台顶层甲板修井设备较多等原因，使操作者受限于操作环境的影响，在某些时候、某些区域，并不能准确的判断出吊机与障碍物之间的相对位置；因此，导致海上基座式吊机的吊臂容易与其他设备发生碰撞，出现安全事故，从而造成事故，令吊机瘫痪。

海上基座式吊机的防碰撞，主要是解决以下几个方面的问题：

1)在吊机回转过程中，臂架与障碍物，臂架与吊钩及其钢丝绳和障碍物之间，在回转方向上与障碍物的碰撞；

2)在吊机起升下放过程中，吊钩与障碍物的碰撞；

3)在吊机变幅过程中，臂架与两个方向上的障碍物的碰撞；

上述碰撞问题的本质，实际上是空间位置与空间位置的重合，因此，如能够准确计算出吊机在任意时刻的空间位置(即：臂架角度/幅度、回转角度、吊钩起升高度)，并且，吊机的控制系统能够获取海上平台作业区域障碍物的空间信息，那么，其就能够通过空间位置的对比来防止吊机与障碍物之间发生碰撞。

发明内容

本发明目的在于提供一种海上基座式吊机3D区域限制防碰撞装置及防碰撞的方法,以解决能够准确计算出吊机在任意时刻的空间位置；且通过空间位置的对比来防止吊机与障碍物之间发生碰撞的技术问题。

为实现上述目的，本发明的海上基座式吊机3D区域限制防碰撞装置的具体技术方案如下：

一种海上基座式吊机3D区域限制防碰撞装置，包括：吊机、设置在吊机上起升卷筒、变幅卷筒和回转齿圈；其中，

吊机在转动时，设置有设定的吊机的网格化覆盖区域；

起升卷筒、变幅卷筒和回转齿圈上，分别增设有编码器、周围障碍物信息的数据采集装置；该编码器、周围障碍物信息的数据采集装置分别与PLC控制器相连，PLC控制器与报警器相连；通过PLC控制器和编码器来对吊机的回转角度、臂架角度和起升高度进行检测和计算，并和系统预存的空间网格区域位置进行对比，用以计算出吊机在起升、变幅和回转三个维度上的运行范围，当达到报警输出条件时，报警器进行输出报警，从而，得出吊机与障碍物的动态防碰撞的数值。

进一步，所述网格化覆盖区域为：吊机的网格化覆盖区域，该网格化覆盖区域建立的条件是根据吊机在海上平台的环境，对不同网格的吊高进行不同限制，其能够将动态测量运动部件位置信息与静态环境位置信息进行实时比较，来产生报警和关断信号，以避免碰撞事故的发生；且还能够保护1个或者几个形状不同的栈桥管线、海上修井设备。

进一步，所述起升卷筒上的编码器为绝对值编码器，并安装于起升卷筒高度行程限位器一侧位置；用以测量起升卷筒的高度；安装时，为了保证吊机吊钩位于刚接触地面位置或高度下限限制位置，编码器输出电阻为初始值；并选择合适位置焊接支架，以保证高度行程限位器输出轴与编码器的输入轴同轴，其误差不超过1mm。