CN101746683A - 正面吊防倾覆控制方法、装置及正面吊 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种正面吊防倾覆控制方法、装置及正面吊。该装置包括：测量模块，用于测量正面吊当前吊装的集装箱的质量以及正面吊与集装箱之间的吊装距离；判断模块，用于根据所述吊装距离判断所述集装箱的质量是否超过设定门限值，并根据判断结果产生防倾覆预测结果。该正面吊包括车架体、俯仰油缸、臂架、伸缩油缸和吊具，其中，还包括本发明所提供的正面吊防倾覆控制装置。本发明在进行防倾覆控制时通过一次试吊来准确获取集装箱的质量后，就可以依据现有标准确定该集装箱是否在吊装能力范围内，提高了正面吊对集装箱的吊装效率。

Description

正面吊防倾覆控制方法、装置及正面吊

技术领域

本发明涉及正面吊设备防倾覆技术，尤其涉及一种正面吊防倾覆控制方法、装置及正面吊。

背景技术

正面吊是港口作业中调运集装箱的常用设备。典型的正面吊结构如图1所示，包括车架体1，车架体1上固定设置有俯仰油缸2和车架支座3，俯仰油缸2铰接在车架体1上；正面吊中的臂架4与车架支座3和俯仰油缸2的活塞杆14分别铰接；通常俯仰油缸2的活塞杆14与臂架4之间的第一铰接位置5位于臂架4的中部，臂架4与车架支座3之间的第二铰接位置6位于臂架4的一端，臂架4的另一端连接用于吊装集装箱10的吊具7；在第一铰接位置5和吊具7之间的臂架4中设有伸缩油缸8，伸缩油缸8可控制臂架4在第一铰接位置5与吊具7之间的伸缩长度。

正面吊的车架体1一般都设有车轮，正面吊司机室9中的操作人员能控制正面吊行驶来移动位置。在吊装集装箱10时，车架体1上靠近吊具7一侧的前车轮12将成为支点，集装箱10的重量在支点上形成一转动力矩，为了避免正面吊倾覆，需要在车架体1远离吊具7的一端设置配重11，形成相反的转动力矩来避免倾覆。

防倾覆控制是正面吊中的一种重要控制技术，现有技术中防倾覆的解决方案之一是设置限位装置。但是，采用限位装置防止倾覆的缺陷在于：是否有倾覆倾向与正面吊和集装箱之间的距离以及集装箱的质量有关，限位装置的防倾覆检测需要反复调整、试吊才能确定是否可以可靠吊装，反复试吊降低了吊装效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种正面吊防倾覆控制方法、装置及正面吊，在可靠防止倾覆的基础上，提高正面吊对集装箱的吊装效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种正面吊防倾覆控制装置，包括：

测量模块，用于测量正面吊当前吊装的集装箱的质量以及正面吊与集装箱之间的吊装距离；

判断模块，用于根据所述吊装距离判断所述集装箱的质量是否超过设定门限值，并根据判断结果产生防倾覆预测结果。

为实现上述目的，本发明还提供了一种正面吊，包括车架体、俯仰油缸、臂架、伸缩油缸和吊具，其中，还包括本发明所提供的正面吊防倾覆控制装置。

为实现上述目的，本发明还提供了一种正面吊防倾覆控制方法，包括：

测量正面吊当前吊装的集装箱的质量以及正面吊与集装箱之间的吊装距离；

根据所述吊装距离判断所述集装箱的质量是否超过设定门限值，并根据判断结果产生防倾覆预测结果。

采用本发明的技术方案，可以通过正面吊在一次试吊过程中测得集装箱的质量。对于配重质量一定、结构尺寸一定的正面吊来说，现有标准已经规定了各种规格正面吊的吊装能力范围，即可吊装的集装箱的质量。因此，在进行防倾覆控制时通过一次试吊来准确获取集装箱的质量后，就可以依据现有标准确定该集装箱是否在吊装能力范围内。本发明利用了已有的标准数据，通过一次试吊就可以确定是否会倾覆，从而能够在防止倾覆的基础上，提高正面吊对集装箱的吊装效率。

附图说明

图1为现有技术中正面吊的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的正面吊防倾覆控制装置的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的正面吊防倾覆控制装置的结构示意图；

图4为本发明实施例二所适用的正面吊的力学结构示意图；

图5为本发明实施例三提供的正面吊防倾覆控制装置中第二距离获取单元的结构示意图；

图6为本发明实施例四提供的正面吊防倾覆控制装置中顶升力获取单元的结构示意图；

图7为本发明实施例五提供的正面吊防倾覆控制装置中顶升力获取单元的结构示意图；

图8为本发明实施例七提供的正面吊防倾覆控制方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例详细描述本发明的技术方案。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的正面吊防倾覆控制装置的结构示意图，该装置可以采用软硬件结合实现，可以集成于正面吊的控制系统中。该装置具体包括测量模块100和判断模块200。其中，测量模块100用于测量正面吊当前吊装的集装箱的质量以及正面吊与集装箱之间的吊装距离；判断模块200用于根据吊装距离判断集装箱的质量是否超过设定门限值，并根据判断结果产生防倾覆预测结果。

本实施例基于已有技术公开的标准数据来实现，标准数据中一般规定了在正面吊与集装箱之间一定的吊装距离下，设定规格的正面吊可吊装的集装箱的质量，通常是吊装距离越远，可吊装的质量就越小。

测量模块100可以具体包括质量测量子模块110和距离测量子模块120。测量子模块110用于测量正面吊当前吊装的集装箱的质量，距离测量子模块120用于测量正面吊与集装箱之间的吊装距离。

实际应用中，集装箱与正面吊之间的吊装距离一般是指吊具和臂架的铰接点与前车轮中心的距离，可以通过多种形式获得，例如通过在现场划定距离线、计算正面吊走行距离、通过臂架当前长度与角度换算等。本发明各实施例的技术方案主要涉及对集装箱质量的测量。

本发明基于已公开的标准数据，通过测量集装箱的质量和吊装距离来预测倾覆趋势，例如，若测得某个集装箱的质量为45吨，而标准数据规定当前吊装距离下只能吊装36吨的集装箱，则产生的防倾覆预测结果是会产生倾覆，应调整吊装距离或采用其他适当规格的正面吊。司机可以控制正面吊移动至对应45吨集装箱可调整的适当吊装距离，而后即可以可靠进行吊装。相比于现有技术，无须反复的定性识别倾覆倾向，仅需至多一次试吊就可以确定倾覆状态，因此提高了吊装效率。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的正面吊防倾覆控制装置中质量测量子模块的结构示意图。本实施例以实施例一为基础，具体介绍一种测量集装箱质量的优选实施方式。本实施例的控制装置所适用的正面吊可参见图1所示，图1所示的正面吊可以简化为图4所示的力学结构，本实施例的技术方案可以普遍适用于具有图4所示力学结构的正面吊。

如图4所示，该正面吊的车架体1和车架支座3以及前车轮12和后车轮13在测量质量时是一个整体，可以简化为固定设置的第一支座15和第二支座16。俯仰油缸2与第一支座15铰接。臂架4的一端与第二支座16的铰接点称为第二铰接位置6，俯仰油缸2的活塞杆14与臂架4中部的铰接点称为第一铰接位置5。臂架4的另一端可采用铰接方式连接吊具7，吊具7始终在重力作用下处于竖直悬吊的状态，集装箱10连接在吊具7上。

基于上述正面吊的结构，本实施例的质量测量子模块120具体包括：第一距离获取单元121、第二距离获取单元122、第一夹角测量单元123、顶升力获取单元124、第二夹角余弦值计算单元125和质量计算单元126。

其中，第一距离获取单元121用于获取正面吊中第一铰接位置5和第二铰接位置6之间的第一距离L1，臂架4上第一铰接位置5和第二铰接位置6之间的第一距离L1是固定的，可以预先进行存储，以备查询获取。第二距离获取单元122用于获取吊具7所吊装集装箱10的重心所在竖直面与第二铰接位置6之间的第二距离L2。第一夹角测量单元123与臂架4连接，用于测量臂架4与水平面之间的第一夹角β；顶升力获取单元124用于获取俯仰油缸2对臂架4的顶升力F1；第二夹角余弦值计算单元125用于根据第一夹角β的大小，按照如下公式(1)计算竖直平面内臂架4的垂线与俯仰油缸2活塞杆14之间的第二夹角α的余弦值：

cosα＝a⁰β⁰+a¹β¹+......+aⁿβⁿ    (1)

其中，a⁰、a¹......aⁿ为实数，n为自然数，公式(1)可以为预先设定的计算公式，系数和指数可以通过曲线拟和方式获得。

质量计算单元126用于根据第一距离L1、第二距离L2、顶升力F1和第二夹角α的余弦值cosα按照如下公式(2)计算集装箱10的重力G：

G＝F1·cosα·L1/L2              (2)

本实施例的技术方案基于力矩平衡原理来求得集装箱的质量。以第二支座为原点时，集装箱重力G产生的力矩与顶升力F1产生的力矩应该方向相反、大小相等。集装箱重力G的力臂为L2，顶升力F1的力臂为L1·cosα，所以基于力矩平衡原理G·L2＝F1·L1·cosα，经换算可得上述公式(2)。获得了集装箱的重力也即相当于获得了集装箱的质量，经过简单换算即可。

基于力矩平衡原理来计算集装箱重力的方案应用于工程实践时存在诸多困难。例如，对于第二夹角α，由于臂架和俯仰油缸活塞的位置均不固定，所以很难通过设置角度测量传感器来直接测量，即使测量之后，要计算cosα也需要占用控制装置中大量的计算资源，会提高硬件和软件成本。本实施例采用通过第一夹角β来间接获得cosα值的手段解决了上述问题。首先，第一夹角β是臂架和水平面之间的夹角，水平面是固定的，所以很容易在臂架上设置角度测量传感器来测得第一夹角β。其次，为减少占用的计算资源，通过曲线拟和公式来计算cosα，经实践验证既能够满足精度要求，又可减少实时所需的计算量。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的正面吊防倾覆控制装置中第二距离获取单元的结构示意图，在上述本实施例二的基础上，本实施例区别在于，第二距离获取单元122具体包括：臂架总长获取子单元122a和第二距离计算子单元122b。其中，臂架总长获取子单元122a用于获取臂架的长度L3与臂架中伸缩油缸的伸缩长度L4之和，作为臂架总长；第二距离计算子单元122b用于根据臂架总长和第一夹角β，按照如下公式(3)计算获取第二距离L2：

L2＝(L3+L4)·cosβ                          (3)

本实施例中，臂架的长度L3是指臂架在未伸缩状态下吊具与第二铰接位置之间的长度，伸缩长度是指伸缩油缸活塞的伸缩长度，两者相加即为臂架在实际操作状态下的总长度。基于公式(3)即可计算获取第二距离L2。为降低计算量，cosβ也可以采用曲线拟和的方式计算。

本实施例的技术方案有效的结合了工程实践的具体需求。臂架的长度L3是固定的，可以预先存储以备查询。伸缩油缸活塞的伸缩长度是由正面吊的操作控制系统输出的控制参数，因此可通过控制系统内部获得此参数，或者可以通过设置长度测量传感器来进行测量。第一夹角β是已经测得的参数值。所以本实施例的技术方案充分利用了已有的测量和控制参数，尽量减少了需要测量的参数值，从而减少了传感器的设置，降低了硬件成本。

实施例四

图6为本发明实施例四提供的正面吊防倾覆控制装置中顶升力获取单元的结构示意图，在本实施例中具体提供顶升力的获取方案，该顶升力获取单元124具体包括：第一空载压强查询子单元1241、第一压强采集子单元1242、第一面积查询子单元1243和第一顶升力计算子单元1244。其中，第一空载压强查询子单元1241用于根据第二距离L2和第一夹角β，在预存的数据表中查询对应的俯仰油缸中空载无杆腔压强P⁰ _无，其中，空载无杆腔压强P⁰ _无为吊具空载时对应第二距离L2和第一夹角β测得无杆腔中的压强；第一压强采集子单元1242与无杆腔压强传感器相连，用于采集俯仰油缸中当前的无杆腔压强P_无；第一面积查询子单元1243用于查询获取有杆腔和无杆腔之间的活塞朝向无杆腔的面积A_无；第一顶升力计算子单元1244用于根据无杆腔的面积A_无、无杆腔压强P_无和空载无杆腔压强P⁰ _无，按照如下公式(4)计算获取顶升力F1：

F1＝(P_无-P⁰ _无)A_无                    (4)

本实施例具体提供获取顶升力F1的技术方案，通过俯仰油缸中的压强和活塞面积来计算。在工程实践过程中，吊具也具有一定的质量，所以顶升力理论上是支撑集装箱的质量，实际上是支撑集装箱和吊具的质量，为实现精确计算，需要减去空载状态所所测得的吊具质量。当然可以通过预先存储吊具的质量来从测得的有载质量中减去，也可以在顶升力中减去为吊具提供的支撑力。

可以在未吊装集装箱的空载状态下，变化第二距离L2和第一夹角β，而后分别测量俯仰油缸中无杆腔中的压强，而后在实际计算时查表获取该空载无杆腔压强P⁰ _无。上述公式(4)中，无杆腔压强P_无是实时测得的，无杆腔的面积A_无是固定的，可预先存储。

采用本实施例的技术方案，使得获取的质量更加准确，通过查表方式也能够减少实时的计算量，提高工作效率。

实施例五

图7为本发明实施例五提供的正面吊防倾覆控制装置中顶升力获取单元的结构示意图，本实施例与实施例四的区别在于，顶升力获取单元124具体包括：第二空载压强查询子单元1245、第二压强采集子单元1246、第二面积查询子单元1247和第二顶升力计算子单元1248。其中，第二空载压强查询子单元1245用于根据第二距离L2和第一夹角β，在预存的数据表中查询对应的俯仰油缸中空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有，其中，空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有分别为吊具空载时对应所述第二距离L2和第一夹角β测得无杆腔和有杆腔中的压强；第二压强采集子单元1246与无杆腔和有杆腔的压强传感器分别相连，采集俯仰油缸当前的无杆腔压强P_无和有杆腔压强P_有；第二面积查询子单元1247用于查询获取有杆腔和无杆腔之间的活塞朝向无杆腔的面积A_无和朝向有杆腔的面积A_有；第二顶升力计算子单元1248用于根据有杆腔的面积A_有、无杆腔压强P_无、有杆腔压强P_有、空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有，按照如下公式(5)计算获取顶升力F1：

F1＝(P_无-P⁰ _无)A_无-(P_有-P⁰ _有)A_有            (5)

本实施例的技术方案进一步考虑了俯仰油缸中有杆腔和无杆腔之间压力差的问题，除去有杆腔的压强可以使顶升力的计算结果更加精确。

本发明正面吊防倾覆控制装置可以采用硬件和/或软件结合的方式实现，通过一次吊装测量集装箱质量可以便捷的获知倾覆可能，在防止倾覆的前提下提高了吊装效率。另外，本发明还充分考虑了工程实践方面关于传感器设置的难易、计算成本和计算效率等多方面的问题，易于实现，且成本低。

实施例六

本发明实施例六提供了一种正面吊，该正面吊可参考图1所示，包括车架体1、俯仰油缸2、臂架4、伸缩油缸8和吊具7等部件，还包括本发明任意实施例所提供的正面吊防倾覆控制装置。

在本实施例的正面吊中，可以设置如下传感器硬件：

角度测量传感器，可设置在臂架4上，用于测量臂架4与水平面之间的第一夹角β；

存储器，集成在控制系统中，用于预存第一铰接位置5和第二铰接位置6之间的第一距离L1、臂架4的长度L3、以及俯仰油缸2的有杆腔面积A_有和无杆腔面积A_无，或者其他预先可获知的参数；

两个压强传感器，分别设置在俯仰油缸2的有杆腔和无杆腔，用于分别测量俯仰油缸2中的有杆腔压强P_有和无杆腔压强P_无；当俯仰油缸2的数量为多个时，压强传感器的数量也相应增加，每个俯仰油缸2配置两个压强传感器。

长度测量传感器，设置在伸缩油缸8的活塞上，用于测量伸缩油缸8活塞的伸缩长度L4。

本发明的正面吊可以通过一次吊装测量集装箱质量便捷地获知倾覆可能，在防止倾覆的前提下提高了吊装效率。

实施例七

图8为本发明实施例七提供的正面吊防倾覆控制方法的流程图，本实施例的技术方案可以采用本发明实施例所提供的正面吊防倾覆控制装置来执行，具体包括如下步骤：

步骤801、测量正面吊当前吊装的集装箱的质量以及正面吊与集装箱之间的吊装距离；

步骤802、根据吊装距离判断集装箱的质量是否超过设定门限值，并根据判断结果产生防倾覆预测结果。

在本实施例的基础上，测量正面吊当前吊装的集装箱的质量具体可以包括：

基于转矩平衡原理，根据测量获取到的正面吊中俯仰油缸的顶升力及其力臂，并根据测量获取的集装箱的力臂，计算集装箱的质量。

为适用于工程实践，具体测量和计算过程的优选实施方案如下：

获取正面吊中第一铰接位置和第二铰接位置之间的第一距离L1，吊具所吊装集装箱的重心所在竖直面与第二铰接位置之间的第二距离L2，臂架与水平面之间的第一夹角β，以及俯仰油缸对所述臂架的顶升力F1；其中，第一铰接位置为俯仰油缸的活塞杆与臂架之间的铰接点，第二铰接位置为臂架与车架体之间的铰接点；

根据第一夹角β的大小，按照如下公式计算竖直平面内臂架的垂线与活塞杆之间的第二夹角α的余弦值：

cosα＝a⁰β⁰+a¹β¹+......+aⁿβⁿ，其中，a⁰、a¹......aⁿ为实数，n为自然数；

根据第一距离L1、第二距离L2、顶升力F1和第二夹角的余弦值cosα按照如下公式计算集装箱的重力G：

G＝F1·cosα·L1/L2。

上述作为公式计算参数的数值可以采用多种方式获得。例如：

获取第二距离L2的方式可以具体为：根据臂架的长度L3与臂架中伸缩油缸的伸缩长度L4之和，以及根据第一夹角β，按照如下公式计算获取第二距离L2：

L2＝(L3+L4)·cosβ。

获取顶升力F1的方式之一可以具体包括：

根据第二距离L2和第一夹角β，在预存的数据表中查询对应的俯仰油缸中空载无杆腔压强P⁰ _无，其中，空载无杆腔压强P⁰ _无为吊具空载时对应所述第二距离L2和第一夹角β测得无杆腔中的压强；

采集俯仰油缸当前的无杆腔压强P_无；

根据有杆腔和无杆腔之间的活塞朝向所述无杆腔的面积A_无，以及根据所述无杆腔压强P_无和所述空载无杆腔压强P⁰ _无，按照如下公式计算获取所述顶升力F1：

F1＝(P_无-P⁰ _无)A_无。

或者，获取顶升力F1的另一方式具体包括：

根据第二距离L2和第一夹角β，在预存的数据表中查询对应的俯仰油缸中空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有，其中，所述空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有分别为吊具空载时对应所述第二距离L2和第一夹角β测得无杆腔和有杆腔中的压强；

采集所述俯仰油缸当前的无杆腔压强P_无和有杆腔压强P_有；

根据所述有杆腔和无杆腔之间的活塞朝向所述无杆腔的面积A_无和朝向所述有杆腔的面积A_有，以及根据所述无杆腔压强P_无、有杆腔压强P_有、空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有，按照如下公式计算获取所述顶升力F1：

F1＝(P_无-P⁰ _无)A_无-(P_有-P⁰ _有)A_有。

本发明正面吊防倾覆控制方法可以由本发明提供的正面吊防倾覆控制装置来执行，可以采用硬件和/或软件结合的方式实现，通过一次吊装测量集装箱质量可以便捷的获知倾覆可能，在防止倾覆的前提下提高了吊装效率。另外，本发明还充分考虑了工程实践方面关于传感器设置的难易、计算成本和计算效率等多方面的问题，易于实现，且成本低。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种正面吊防倾覆控制装置，其特征在于，包括：

测量模块，用于测量正面吊当前吊装的集装箱的质量以及正面吊与集装箱之间的吊装距离；

判断模块，用于根据所述吊装距离判断所述集装箱的质量是否超过设定门限值，并根据判断结果产生防倾覆预测结果。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述测量模块包括用于测量正面吊当前吊装的集装箱的质量的质量测量子模块，并包括用于测量正面吊与集装箱之间的吊装距离的距离测量子模块，且所述质量测量子模块包括：

第一距离获取单元，用于获取正面吊中第一铰接位置和第二铰接位置之间的第一距离L1，其中，所述第一铰接位置为所述俯仰油缸的活塞杆与所述臂架之间的铰接点，所述第二铰接位置为所述臂架与车架体之间的铰接点；

第二距离获取单元，用于获取吊具所吊装集装箱的重心所在竖直面与所述第二铰接位置之间的第二距离L2；

第一夹角测量单元，与所述臂架连接，用于测量臂架与水平面之间的第一夹角β；

顶升力获取单元，用于获取俯仰油缸对所述臂架的顶升力F1；

第二夹角余弦值计算单元，用于根据所述第一夹角β的大小，按照如下公式计算竖直平面内所述臂架的垂线与所述俯仰油缸活塞杆之间的第二夹角α的余弦值：

cosα＝a⁰β⁰+a¹β¹+......+aⁿβⁿ，其中，a⁰、a¹......aⁿ为实数，n为自然数；

质量计算单元，用于根据所述第一距离L1、第二距离L2、顶升力F1和所述第二夹角的余弦值cosα按照如下公式计算所述集装箱的重力G：

G＝F1·cosα·L1/L2。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述第二距离获取单元包括：

臂架总长获取子单元，用于获取所述臂架的长度L3与臂架中伸缩油缸的伸缩长度L4之和，作为臂架总长；

第二距离计算子单元，用于根据所述臂架总长和所述第一夹角β，按照如下公式计算获取所述第二距离L2：

L2＝(L3+L4)·cosβ。

4.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述顶升力获取单元包括：

第一空载压强查询子单元，用于根据所述第二距离L2和第一夹角β，在预存的数据表中查询对应的俯仰油缸中空载无杆腔压强P⁰ _无，其中，所述空载无杆腔压强P⁰ _无为吊具空载时对应所述第二距离L2和第一夹角β测得无杆腔中的压强；

第一压强采集子单元，与无杆腔压强传感器相连，用于采集所述俯仰油缸中当前的无杆腔压强P_无；

第一面积查询子单元，用于查询获取所述有杆腔和无杆腔之间的活塞朝向所述无杆腔的面积A_无；

第一顶升力计算子单元，用于根据所述无杆腔的面积A_无、无杆腔压强P_无和空载无杆腔压强P⁰ _无，按照如下公式计算获取所述顶升力F1：

F1＝(P_无-P⁰ _无)A_无。

5.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述顶升力获取单元包括：

第二空载压强查询子单元，用于根据所述第二距离L2和第一夹角β，在预存的数据表中查询对应的俯仰油缸中空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有，其中，所述空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有分别为吊具空载时对应所述第二距离L2和第一夹角β测得无杆腔和有杆腔中的压强；

第二压强采集子单元，与无杆腔和有杆腔的压强传感器分别相连，采集所述俯仰油缸当前的无杆腔压强P_无和有杆腔压强P_有；

第二面积查询子单元，用于查询获取所述有杆腔和无杆腔之间的活塞朝向所述无杆腔的面积A_无和朝向所述有杆腔的面积A_有；

第二顶升力计算子单元，用于根据所述有杆腔的面积A_有、无杆腔压强P_无、有杆腔压强P_有、空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有，按照如下公式计算获取所述顶升力F1：

F1＝(P_无-P⁰ _无)A_无-(P_有-P⁰ _有)A_有。

6.一种正面吊，包括车架体、俯仰油缸、臂架、伸缩油缸和吊具，其特征在于，还包括权利要求1～5任一所述的正面吊防倾覆控制装置。

7.根据权利要求6所述的正面吊，其特征在于，还包括：

角度测量传感器，用于测量臂架与水平面之间的第一夹角β；

存储器，用于预存第一铰接位置和第二铰接位置之间的第一距离L1、所述臂架的长度L3、以及俯仰油缸的有杆腔面积A_有和无杆腔面积A_无；

两个压强传感器，用于分别测量俯仰油缸中的有杆腔压强P_有和无杆腔压强P_无；

长度测量传感器，用于测量所述伸缩油缸活塞的伸缩长度L4。

8.一种正面吊防倾覆控制方法，其特征在于，包括：

测量正面吊当前吊装的集装箱的质量以及正面吊与集装箱之间的吊装距离；

根据所述吊装距离判断所述集装箱的质量是否超过设定门限值，并根据判断结果产生防倾覆预测结果。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述测量正面吊当前吊装的集装箱的质量包括：

基于转矩平衡原理，根据测量获取到的所述正面吊中俯仰油缸的顶升力及其力臂，并根据测量获取的所述集装箱的力臂，计算所述集装箱的质量。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述基于转矩平衡原理，根据测量获取到的所述正面吊中俯仰油缸的顶升力及其力臂，并根据测量获取的所述集装箱的力臂，计算所述集装箱的质量包括：

获取正面吊中第一铰接位置和第二铰接位置之间的第一距离L1，吊具所吊装集装箱的重心所在竖直面与所述第二铰接位置之间的第二距离L2，臂架与水平面之间的第一夹角β，以及俯仰油缸对所述臂架的顶升力F1；其中，所述第一铰接位置为所述俯仰油缸的活塞杆与所述臂架之间的铰接点，所述第二铰接位置为所述臂架与车架体之间的铰接点；

根据所述第一夹角β的大小，按照如下公式计算竖直平面内所述臂架的垂线与所述活塞杆之间的第二夹角α的余弦值：

cosα＝a⁰β⁰+a¹β¹+......+aⁿβⁿ，其中，a⁰、a¹......aⁿ为实数，n为自然数；

根据所述第一距离L1、第二距离L2、顶升力F1和所述第二夹角的余弦值cosα按照如下公式计算所述集装箱的重力G：

G＝F1·cosα·L1/L2。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，获取所述第二距离L2具体包括：

根据所述臂架的长度L3与臂架中伸缩油缸的伸缩长度L4之和，以及根据所述第一夹角β，按照如下公式计算获取所述第二距离L2：

L2＝(L3+L4)·cosβ。

12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，获取所述顶升力F1具体包括：

根据所述第二距离L2和第一夹角β，在预存的数据表中查询对应的俯仰油缸中空载无杆腔压强P⁰ _无，其中，所述空载无杆腔压强P⁰ _无为吊具空载时对应所述第二距离L2和第一夹角β测得无杆腔中的压强；

采集所述俯仰油缸当前的无杆腔压强P_无；

根据所述有杆腔和无杆腔之间的活塞朝向所述无杆腔的面积A_无，以及根据所述无杆腔压强P_无和所述空载无杆腔压强P⁰ _无，按照如下公式计算获取所述顶升力F1：

F1＝(P_无-P⁰ _无)A_无。

13.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，获取所述顶升力F1具体包括：

根据所述第二距离L2和第一夹角β，在预存的数据表中查询对应的俯仰油缸中空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有，其中，所述空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有分别为吊具空载时对应所述第二距离L2和第一夹角β测得无杆腔和有杆腔中的压强；

采集所述俯仰油缸当前的无杆腔压强P_无和有杆腔压强P_有；

根据所述有杆腔和无杆腔之间的活塞朝向所述无杆腔的面积A_无和朝向所述有杆腔的面积A_有，以及根据所述无杆腔压强P_无、有杆腔压强P_有、空载无杆腔压强P⁰ _无和空载有杆腔压强P⁰ _有，按照如下公式计算获取所述顶升力F1：

F1＝(P_无-P⁰ _无)A_无-(P_有-P⁰ _有)A_有。

Images