贾强海
青岛虹海建设设备有限公司山东青岛266000
摘要：随着国内城镇化进程的加快以及劳动力成本增加，塔式起重机（以下简称：塔机）作为一种高效的建筑施工起重机械，在房地产和基础设施建设中被广泛使用，近年来，过剩产能得到充分消化，起重机械行业稳步复苏，塔机产销量也屡创新高。
关键词：检测系统；自动检测；无线扫码；数据交互；人机界面
引言
塔式起重机，也称为涡轮或涡轮，是城市(超高层)高层建筑、大型水利设施等领域使用的特殊建筑材料运输装置。但是，建筑工地可能是由于当局的操作不当或监管不力，以及运输过程中的许多安全漏洞造成的，可能导致建筑工地倒塌或拆除。该塔作为整个塔架结构塔的主体高而重，坠落后可能造成毁灭性的经济损害甚至人身伤害。出于这个原因，重要的是，塔要在一个更长、更恶劣的环境中有效地研究健康危害，例如b.塔的老化、损坏和倾斜。塔运行状况检查功能的主要工具现在是手动循环控制，使用眼睛和骨科等常规测量仪器或整个站检测塔的变形量。这是可行的，但在复杂性和自动化方面也有缺点。因此，探索一种高精度、连续、动态、实时和远程技术来智能检测塔式计算机是有意义的。
1检测系统研制意义及内容
目前，某企业塔机电控制造工厂已采用流水线装配方式，日均下线近百套，这对电控的出厂检测提出较高要求，为了加强对产出电控调试检测过程的管控，减少人工检测带来的漏检、错检等问题，提高电控设备调试检测效率，有针对性的开发出了塔机电控自动检测系统，通过工控机IPC、可编程控制器PLC等实现塔机电控自动化检测及数据存储。
2塔顶动态检测模型设计
建筑塔机塔身主要由各个标准节依次螺栓链接形成主体柱形，在吊装作业、风力等复杂荷载作用下，具有非线性无规则的空间三维位移摇摆特征。目前，现行规范以规定的载荷作用于指定位置时产生弹性变形的结构在某一位置处的静位移值来表征塔机的静态刚性，以满载情况下吊重处于最低位置时系统的最低阶固有频率来表征塔机的动态刚性。
3产品测试与应用
通过对塔机电控柜机电联调测试，按照第三章的软硬件架构以及第四、五章所述数据交互、人机交互等技术应用，降低了检验员的岗位要求，提升了检测效率，避免了检测过程无法管控，质量数据无法存储，质量问题无法回溯等问题，主要提升在以下几方面：（1）检验项目100%检测，避免错检、漏检现象发生；（2）扫码录入编码避免人工录入错误，检验记录由纸质保存转变为数字化存储；（3）起升、回转、变幅变频器一键下载参数保证数据的准确性、一致性；（4）检验模式由传统的手工万用表检测，提升为带模拟负载情况下自动检测，确保质量的稳定性。
4检测系统设计与分析
塔机电控检测系统是基于对被测电控的功能、信号检测而设计的，自动检测柜主要由工控机IPC、可编程控制器PLC、供电及控制电路、无线扫码枪等部件组成，PLC硬件接口包括DI、DO、AI、串行通信口、以太网通信口等。自动检测柜通过电缆与被测主控柜、驾配箱、联动台、限位器、编码器等接插件连接。起升机构、回转机构、变幅机构作为检测用动力设备。
4.1多旋翼无人机巡检路径规划方法
起重机金属结构由钢板和型钢通过焊接、铆接、螺栓连接、销轴连接等方式连接而成，结构形式包括箱形梁、工字梁、桁架结构等。对于箱形梁、工字梁、桁架结构等形式的金属结构以及钢丝绳等线状目标，无人机采用牛耕式全覆盖巡检路径，如图2所示，图中截面的箭头为相机拍摄方向，与结构之间的安全距离为无人机结构尺寸的3倍以上，如无人机旋翼展开后轴距为1m，则安全距离至少为3m。在牛耕式巡检路径的基础上，以电池能耗和规避逆光代价最低为目标函数，通过改进蚁群算法和改进A*混合算法对规划路径进行优化，具体5个步骤。
步骤1：为保证巡检的安全性和低能耗性，建立电池能耗和规避逆光代价最低的目标函数；步骤2：分析影响多旋翼无人机巡检电池能耗的影响因素，确定悬停能耗以及巡航能耗；步骤3：确定太阳光照与多旋翼无人机巡检航迹之间关系；步骤4：根据结构设计尺寸对待检测部位进行三维建模，同时输入巡航过程中所有视点坐标；步骤5：运用改进蚁群算法输出最优巡航路径、运用改进A*混合算法输出相邻两视点间的最优飞行路径，最终输出最优航迹。
4.2样机试验数据测试
样机成形以后，为了测试样机功能的可靠性，在一家企业一台QD20-16.5A5的大车轨道进行了测试（图10和图11）。为检测AGV小车数据的准确性和可靠性，在小车测量截取数据的同一位置，用全站仪和人工上轨道测量，形成两组数据。AGV小车的精度明显大于人工全站仪的检测。两组数据大部分接近。对于双轨中心间跨度偏差偏大的位置，人员复核检查明显看到大车车轮和轨道摩擦挤压的痕迹。维保人员讲述大车车轮一侧大车车轮轨道的轴承经常坏，这就验证了轨道高低差形成一个轴向力，长期频繁工作，导致大车轴承损坏。当然数据还需要更多试验来论证，故后期现场又测试了几次，整体而言，测试所得数据还是具有试验价值，也说明样机基本具备相应功能。同时也发现以下一些问题。
4.3方案设计
为验证与分析基于卫星定位的建筑塔机塔顶智能动态检测模型设计的可行性和有效性，某大型遗址保护建筑工程的大型建筑塔机塔顶上固定安装了1台国内某品牌的接收机作为检测站，并于施工现场视野开阔地架设了1台相同品牌的接收机作为基准站，建筑塔机为垂头型。其中，两台接收机的平面动态测量标称精度为10mm+1×10-6、高程动态测量标称精度为20mm+1×10-6，采样间隔均设置为1s，卫星截止高度角设置为15°，检测站与基准站之间的高差约在30m，建筑塔机塔身高度h=67.124m。本文算例以GPS为例，数据处理软件采用本文自主开发的建筑塔式起重机精准管控系统[简称：TCMS]进行单历元PPK处理。选取连续5min共300个检测历元进行统计与分析，其中1～300历元为塔机塔臂做小角度的顺、逆时针回转运行。
4.4功能检测方案
（1）通过无线扫描枪扫描被测电控柜二维信息码调出对应机型检验表；（2）启动被测电控柜，通过RS485端口将检验表内的变频器参数下载至起升、回转、变幅变频器；（3）根据检验表步骤，检测柜模拟联动台档位、限位组合信号输出到被测电控PLC输入端，由被测电控PLC控制某个功能动作，此功能输出信号进检测柜PLC输入端，再由PLC传送至上位机软件判断此功能是否正确。（4）所有步骤都在显示屏上展示，并将结果存储到本地及服务器中。例如：检测塔机电控柜起升功能时，检测柜模拟联动台档位信号起升从1升至5档，起升电机按设定频率动作，检测柜PLC实时读取变频器频率、电流、故障代码并传送至上位机软件，上位机软件判断频率是否正常，同时记录各档位频率、电流等信息，出现故障则暂停检测并提示错误信息，正常则各档位按顺序完成检测。
结束语
本文介绍了塔机电控检测系统的研制思路，提出了一种基于IPC和PLC开发的电控自动检测技术，并通过上位机软件、PLC控制程序实现了自动检测，整个操作过程简便、可靠，改变了塔机电控的传统检测方式，解决了上位机产品检测界面往靠人工检测面临的各种难题，提高了电控柜的检测效率，降低了检验员的劳动强度和技能要求，并对检测数据进行了数字化管理，显著提升了企业经济效益。
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