CN103278108A - 起重机及其臂架偏移量的测量方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了起重机臂架偏移量的测量方法，包括竖直偏移量和水平偏移量，在起始时刻检测所述臂架的长度和空间位置；在终止时刻检测所述臂架的空间位置；计算所述臂架在起止时刻的空间位置之间的夹角；利用所述臂架的长度和所述夹角计算所述臂架在所述终止时刻相对于所述起始时刻的偏移量。本发明还提供了实现上述测量方法的测量装置、测量系统和起重机。通过上述技术方案，通过简单的方法来测量起重机的臂架的偏移量。该方法不但简单易操作，可实施性和通用性很好，而且能够有效避免例如风载等外界因素对测量过程和测量结果的干扰，测量过程的可控性好，因此测量精确度高，从而更加方便快捷且准确地掌握臂架的工作状态。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种起重机臂架偏移量的测量方法、测量装置和测量系统，以及包括该测量系统的起重机。
背景技术
在起重机工作过程中，尤其是载重吨位较大的大型起重机，由于臂架具有挠度，所以在重物提升的过程中，由于重物本身的拉力或者现场的风力等自然条件，臂架很容易在竖直方向上发生一定程度的弯曲变形，因此出现臂架竖直偏移的现象。
起重机臂架的偏移量是起重机的一个重要工作参数。在现有技术中，通常将一根缆绳的一端固定在臂架的顶部，而使该缆绳自由下垂，在起重机的吊钩上固定具有规定重量的物体，然后起重机对该物体进行起吊，在该物体将要离地前，在缆绳上的某处进行标记，通常在缆绳靠近地面处进行标记，当起重机将该物体吊起之后，计算该标记移动的高度，该高度即为臂架的竖直偏移量。
或者，相似地，在起重机的吊钩上固定具有规定重量的物体，然后起重机对该物体进行起吊，当该物体将要离地前，在与臂架顶端连接的主钢丝绳上进行标记，当起重机将该物体吊起之后，计算主钢丝绳上的标记移动的距离，再根据该距离进一步计算臂架的竖直偏移量。
但是，上述两种方法的测量精度较低，都很容易受到各种内外因素的影响而导致测量不准确，例如受到臂架变形的影响，并且很容易在操作过程中引入人为造成的误差。
而且，现场的风力等客观因素还可能导致臂架出现水平偏移，该水平偏移量与风载情况相对应，现有技术中并没有对该水平偏移量进行测量的好的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种起重机臂架偏移量的测量方法，其中，该测量方法包括以下步骤：
在起始时刻检测所述臂架的长度和空间位置；
在终止时刻检测所述臂架的空间位置；
计算所述臂架在所述终止时刻的空间位置与所述起始时刻的空间位置之间的夹角；
利用所述臂架的长度和所述夹角计算所述臂架（1）在所述终止时刻相对于所述起始时刻的偏移量；
所述偏移量包括竖直偏移量，该竖直偏移量指臂架顶端在竖直面上投影的高度的变化量，
在所述起始时刻检测所述臂架的竖直夹角，该竖直夹角为所述臂架的两端在竖直面上投影所在的直线与水平面之间的夹角；
在所述终止时刻检测所述臂架的竖直夹角；
计算所述臂架在所述终止时刻相对于所述起始时刻的竖直夹角的变化量；
利用所述臂架的长度和所述竖直夹角的变化量来计算所述臂架的竖直偏移量；
所述偏移量还包括水平偏移量，该水平偏移量指所述臂架顶端在水平面上投影的位置沿所述起重机的宽度方向的变化量，
在所述起始时刻检测所述臂架的水平夹角，该水平夹角为所述臂架的两端在水平面上投影所在的直线与所述起重机的长度方向的夹角；
在所述终止时刻检测所述臂架的水平夹角；
计算所述臂架在所述终止时刻相对于所述起始时刻的水平夹角的变化量；
利用所述臂架的长度和所述水平夹角的变化量来计算所述臂架的水平偏移量。
优选地，所述起始时刻为：在所述臂架通过钢丝绳对物体进行起吊过程中，所述物体离开地面之前，所述钢丝绳不受所述物体重力作用的时刻；所述终止时刻为：在所述臂架通过所述钢丝绳对所述物体进行起吊过程中，所述物体完全离开地面并稳定在空中的时刻。
本发明还提供一种起重机臂架偏移量的测量装置，该测量装置包括输入设备、处理设备和输出设备，其中，
所述输入设备用于接收所述臂架的长度信号，以及在起始时刻和终止时刻所述臂架的空间位置信号，并将所述臂架的长度以及所述臂架在所述起始时刻和所述终止时刻的空间位置信号传送到所述处理设备；
所述处理设备用于计算所述臂架在所述终止时刻相对于所述起始时刻的空间位置之间的夹角，利用所述臂架的长度和所述夹角计算所述臂架在所述终止时刻相对于所述起始时刻的偏移量，并将所述偏移量信号传送到所述输出设备；
所述输出设备用于输出所述偏移量信号；
所述偏移量包括竖直偏移量，该竖直偏移量指臂架顶端在竖直面上投影的高度的变化量，
所述输入设备还用于在起始时刻和终止时刻所述臂架的竖直夹角信号，并将所述臂架在所述起始时刻和所述终止时刻的竖直夹角信号传送到所述处理设备,该竖直夹角为所述臂架的两端在竖直面上投影所在的直线与水平面之间的夹角；
所述处理设备还用于计算所述臂架在所述终止时刻相对于所述起始时刻的竖直夹角的变化量，利用所述臂架的长度和所述竖直夹角变化量来计算所述臂架的竖直偏移量，并将所述竖直偏移量信号传送到所述输出设备；
所述输出设备用于输出所述竖直偏移量信号；
所述偏移量还包括水平偏移量，该水平偏移量指所述臂架顶端在水平面上投影的位置沿所述起重机的宽度方向的变化量，
所述输入设备还用于接收在所述起始时刻和所述终止时刻所述臂架的水平夹角信号，并将所述臂架在起始时刻和终止时刻的水平夹角信号传送到所述处理设备，该水平夹角为所述臂架的两端在水平面上投影所在的直线与所述起重机的长度方向的夹角；
所述处理设备用于计算所述臂架在所述终止时刻相对于所述起始时刻的水平夹角的变化量，利用所述臂架的长度和所述水平夹角变化量来计算所述臂架的水平偏移量，并将所述竖直偏移量信号传送到所述输出设备；
所述输出设备用于输出所述水平偏移量信号。
优选地，所述起始时刻为：在所述臂架通过钢丝绳对物体进行起吊过程中，所述物体离开地面之前，所述钢丝绳不受所述物体重力作用的时刻；所述终止时刻为：在所述臂架通过所述钢丝绳对所述物体进行起吊过程中，所述物体完全离开地面并稳定在空中的时刻。
本发明还提供一种起重机臂架偏移量的测量系统，该测量系统包括检测器和测量装置，其中，该测量装置为本发明所述的测量装置，所述检测器用于检测所述臂架的长度信号以及在起始时刻和终止时刻所述臂架的空间位置信号并将检测信号传送到所述测量装置。
优选地，所述检测器包括设置在回转台上的激光发射器、设置在臂架顶端的激光接收器以及设置在回转台上的角度传感器；激光发射器发射的激光可以作为臂架根部和臂架顶端所在的直线，激光接收器接收激光发射器（3）发射的激光，通过角度传感器对激光发射器发射的激光的竖直夹角和水平夹角进行测量以获得竖直夹角的变化量和水平夹角的变化量。
优选地，所述检测器在起始时刻和终止时刻分别调整激光发射器的发射方向，使得激光发射器发射的激光光束能够被激光接收器接收。
优选地，所述检测器在起始时刻利用激光发射器和激光接收器来测量臂架的长度。
优选地，所述检测器包括GPS测量装置，用于检测所述臂架的长度信号。
本发明提供一种起重机，其中，该起重机包括本发明所述的测量系统。
通过上述技术方案，通过简单的方法来测量起重机的臂架的偏移量。该方法不但简单易操作，可实施性和通用性很好，而且能够有效避免例如风载等外界因素对测量过程和测量结果的干扰，测量过程的可控性好，因此测量精确度高，从而更加方便快捷且准确地掌握臂架的工作状态。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明优选实施方式的测量方法的流程图；
图2是起重机臂架在竖直面上的偏移状态和竖直角度的变化量；
图3是起重机臂架在水平面上的偏移状态和水平角度的变化量；
图4是根据本发明优选实施方式的安装有激光发射器和激光接收器的臂架的示意图；
图5是根据本发明优选实施方式的测量装置的示意图；
图6是根据本发明优选实施方式的测量系统的示意图。
附图标记说明
1臂架 2回转台
3激光发射器 4激光接收器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，起重机的长度方向和宽度方向都以起重机的车身为准，以前后车轮的连线方向为长度方向，以左右侧车轮的连线方向为宽度方向。
本发明提供一种起重机臂架偏移量的测量方法，其中，该测量方法包括以下步骤：
在起始时刻检测所述臂架1的长度和空间位置；
在终止时刻检测所述臂架1的空间位置；
计算所述臂架1在所述终止时刻的空间位置与所述起始时刻的空间位置之间的夹角；
利用所述臂架1的长度和所述夹角计算所述臂架1在所述终止时刻相对于所述起始时刻的偏移量；
所述偏移量包括竖直偏移量，该竖直偏移量指臂架顶端在竖直面上投影的高度的变化量，
在所述起始时刻检测所述臂架1的竖直夹角，该竖直夹角为所述臂架1的两端在竖直面上投影所在的直线与水平面之间的夹角；
在所述终止时刻检测所述臂架1的竖直夹角；
计算所述臂架1在所述终止时刻相对于所述起始时刻的竖直夹角的变化量；
利用所述臂架1的长度和所述竖直夹角的变化量来计算所述臂架1的竖直偏移量；
所述偏移量还包括水平偏移量，该水平偏移量指所述臂架顶端在水平面上投影的位置沿所述起重机的宽度方向的变化量，
在所述起始时刻检测所述臂架1的水平夹角，该水平夹角为所述臂架1的两端在水平面上投影所在的直线与所述起重机的长度方向的夹角；
在所述终止时刻检测所述臂架1的水平夹角；
计算所述臂架1在所述终止时刻相对于所述起始时刻的水平夹角的变化量；
利用所述臂架1的长度和所述水平夹角的变化量来计算所述臂架1的水平偏移量。
通常地，在起重机吊起重物时，物体的重力至少部分地作用在臂架1上，臂架1在受到物体的重力作用时相对于臂架1不受到物体重力的作用力时发生了偏移。除此之外，臂架1还可能受到例如风力等其他外力的作用。也就是说，臂架1的空间位置在受到例如物体的重力和风力等外力的作用下发生了变化，即产生了空间位置的偏移量。
根据本发明提供的测量方法，首先检测起始时刻臂架1的长度和空间位置，再检测终止时刻臂架1的空间位置。优选地，在所述臂架1对所述物体进行起吊过程中，所述起始时刻为所述物体离开地面之前，所述钢丝绳不受所述物体重力作用的时刻，所述终止时刻为所述物体完全离开地面并稳定在空中的时刻。由于物体的重力是作用在臂架1上最主要的力，因此以臂架1不受到物体重力的作用的时刻为起始时刻，以臂架1稳定地受到物体重力的作用的时刻为终止时刻。
在上述方法中，计算臂架1在终止时刻的空间位置与起始时刻的空间位置之间的夹角。根据臂架1所受到的外力的情况不同，该夹角不一定是仅在水平面或竖直面上的角。但是由于臂架1与起重机车身连接的一端固定，因此该空间位置之间的夹角指臂架1的末端在终止时刻相对于初始时刻的相对位置之间的夹角。由于臂架1可以看做是刚体，因此忽略臂架1由于其挠度而导致的长度变化，认为臂架1在终止时刻的长度与在初始时刻的长度相同，利用臂架1的长度和所述夹角计算臂架1在终止时刻相对于起始时刻的偏移量，优选地，根据几何原理，利用臂架1的长度乘以所述夹角的弧度值即可。
通过上述技术方案，通过简单的方法来测量起重机的臂架的偏移量。该方法不但简单易操作，可实施性和通用性很好，而且能够有效避免例如风载等外界因素对测量过程和测量结果的干扰，测量过程的可控性好，因此测量精确度高，从而更加方便快捷且准确地掌握臂架的工作状态。
通常地，起重机通过卷扬机构的钢丝绳来连接吊钩，该吊钩与被起吊物体连接。该臂架顶端设置有滑轮来支撑该钢丝绳。由于被起吊物体的重量作用在臂架顶端，臂架1的根部安装在回转台2上，所以物体对臂架1作用有弯曲力矩，臂架1在该弯曲力矩的作用下发生一定程度的弯曲变形，从而导致臂架顶端出现偏移量，也就是臂架顶端在竖直面上投影的高度的变化量。
根据本发明优选实施方式提供的测量方法，所述偏移量包括竖直偏移量，该竖直偏移量指臂架顶端在竖直面上投影的高度的变化量。
物体的重力对臂架1的作用力是臂架1受到的最主要的外力，该物体的重力对臂架1作用有弯曲力矩，臂架1在该弯曲力矩的作用下发生一定程度的弯曲变形，从而导致臂架顶端出现竖直偏移量，也就是臂架顶端在竖直面上投影的高度的变化量。
根据本发明提供的测量方法，通过竖直夹角来计算该竖直偏移量。具体地，在起始时刻和终止时刻分别检测臂架1的竖直夹角，为了便于描述，本发明中以α表示竖直夹角，起始时刻的竖直夹角表示为α1，终止时刻的竖直夹角表示为α2。该竖直夹角为臂架1的两端在竖直面上投影所在的直线与水平面之间的夹角。终止时刻为臂架1完成物体起吊的时刻，也就是说在终止时刻，臂架1将物体吊起，物体完全离开地面并稳定在空中，物体的重力对臂架1作用有稳定的弯曲力矩。当物体只受到钢丝绳的拉力和重力作用而忽略其他外力影响时，物体沿竖直方向向上运动，因此物体的重力对臂架1的弯曲力矩的大小为固定值，该终止时刻可以根据需要选择为任何将物体全部起吊（即物体完全离开地面）之后的时刻，或者也可以根据需要选择将物体起吊到一定高度的时刻。
由此可见，臂架1在起始时刻和终止时刻竖直夹角的变化应当是由物体的重力作用在臂架1上的弯曲力矩而引起的，起始时刻和终止时刻的臂架1的竖直夹角的差值即为竖直夹角变化量△α。当然，本发明主要检测的是臂架1的两端在竖直面上投影所在的直线在终止时刻相对于起始时刻的角度变化量△α，因此本发明并不局限于通过检测上述竖直夹角来做差获得该角度变化量，也可以选择其他参照标准来测量角度而计算上述角度变化量，例如该竖直夹角也可以定义为臂架1的两端在竖直面上投影所在的直线与竖直方向之间的夹角，也就是与上文优选实施方式所述竖直夹角的余角，但是无论如何选择参照标准，竖直夹角的角度的变化量都相等，均为△α。
由于臂架1基本上为刚体，即使出现竖直偏移量，该竖直偏移量相对于臂架1的长度来说很小，因此根据三角形的几何计算规则，可以用臂架1的长度与上述竖直夹角变化量的弧度值相乘来计算臂架1的竖直偏移量。
在工作现场，往往存在风力等外界因素的力作用在臂架1上，从而使得臂架1不仅具有竖直偏移量，还具有水平偏移量。该水平偏移量指臂架顶端在水平面上投影的位置沿起重机的宽度方向的变化量。其中，起重机的长度方向和宽度方向都以起重机的车身为准，以前后车轮的连线方向为长度方向，以左右侧车轮的连线方向为宽度方向。臂架1在水平面上的投影不一定沿长度方向，可以根据需要调整为任意方向，臂架1的水平偏移量定义为臂架顶端在水平面上的投影位置沿宽度方向的变化量。
与上文所述的竖直偏移量类似的，在计算臂架1的水平偏移量也需要用到臂架1的长度。并且，在起始时刻和终止时刻分别检测臂架1的水平夹角，为了便于描述，本发明中以β表示水平夹角，起始时刻的水平夹角表示为β1，终止时刻的水平夹角表示为β2。该水平夹角为臂架1的两端在水平面上的投影所在的直线与起重机的长度方向的夹角。当然，本发明主要检测的是臂架1的两端在水平面上投影所在的直线在终止时刻相对于起始时刻的角度变化量△β，因此本发明并不局限于通过检测上述水平夹角来做差获得该角度变化量，也可以选择其他参照标准来测量角度而计算上述角度变化量△β，例如该水平夹角也可以定义为臂架1的两端在水平面上投影所在的直线与起重机的宽度方向之间的夹角，也就是与上文优选实施方式所述水平夹角的余角，但是无论如何选择参照标准，水平夹角的角度的变化量都相等，均为△β。
由于臂架1基本上为刚体，即使出现水平偏移量，该水平偏移量相对于臂架1的长度来说很小，因此根据三角形的几何计算规则，可以用臂架1的长度与上述水平夹角变化量相乘来计算臂架1的水平偏移量。
现有技术所应用的技术方案大多用于检测竖直偏移量，而对水平偏移量的测量往往忽略，但是在某些现场条件下，臂架的水平偏移量往往是不容忽视的。本发明通过上述技术方案来简单易操作地实现水平偏移量的测量，并且不易受到外界因素的干扰，测量精度较高。
优选地，所述起始时刻为：在所述臂架1通过钢丝绳对物体进行起吊过程中，所述物体离开地面之前，所述钢丝绳不受所述物体重力作用的时刻；所述终止时刻为：在所述臂架1通过钢丝绳对所述物体进行起吊过程中，所述物体完全离开地面并稳定在空中的时刻。
通常，起重机通过卷扬机构的钢丝绳来连接吊钩，该吊钩与被起吊物体连接。通常地，该臂架顶端设置有滑轮来支撑该钢丝绳。由于被起吊物体的重量作用在臂架顶端，臂架1的根部安装在回转台2上，臂架顶端支撑钢丝绳以将物体向上吊起。
优选地，在所述回转台2上设置激光发射器3，在所述臂架顶端设置激光接收器4，在所述起始时刻和所述终止时刻分别调整所述激光发射器3的发射方向，以使所述激光发射器3发射的激光能够被所述激光接收器4接收，由此检测起始时刻和终止时刻的所述臂架1的竖直夹角和水平夹角。
根据本优选实施方式的技术方案，在回转台2上设置激光发射器3，也就是在靠近臂架1的根部处设置激光发射器3，在臂架顶端设置激光接收器4，并且在起始时刻和终止时刻分别调整激光发射器3的发射方向，使得激光发射器3发射的激光光束能够被激光接收器4接收。
因此，在起始时刻和终止时刻，激光发射器3发射的激光都可以作为臂架根部和臂架顶端所在的直线，可以通过对激光发射器3发射的激光的竖直夹角和水平夹角进行测量以获得竖直夹角的变化量△α和水平夹角的变化量△β。
由于激光光束具有良好的线性和方向性，因此利用激光发射器3和激光接收器4可以较为精确地获得经过臂架1的根部和臂架顶端的直线。
另外，在起始时刻，可以将臂架1由于自身重力和外界干扰的作用而产生的形变量忽略不计。因此，可以在起始时刻利用激光发射器3和激光接收器4来测量臂架1的长度。
当然，本发明并不限于此，臂架1的根部与臂架顶端所在的直线也可以通过其他方式确定，例如在臂架1的根部的臂架顶端各设置导向滑轮，绕过该两个导向滑轮的绳在拉紧的状态下即为经过臂架1的根据和臂架顶端的直线。而且臂架1的长度也可以利用现有技术中任何适用的方式测量，此处不再赘述。
优选地，在所述回转台2上设置角度传感器来检测所述激光的水平夹角和竖直夹角。
根据上述优选实施方式，利用激光发射器3和激光接收器4来检测起始时刻和终止时刻的臂架1的竖直夹角和水平夹角，因此需要在回转台2上靠近激光发射器3处设置角度传感器，从而对激光发射器3所发射的激光光束的竖直夹角和水平夹角进行检测。
根据本发明优选实施方式中对竖直夹角和水平夹角的选取可知，在实际操作过程中，可以首先建立参考平面（例如竖直面和水平面）以及参考方向（例如起重机的长度方向和宽度方向）。但是实际测量中，竖直夹角和水平夹角并不限于上述优选实施方式，可以根据所选择的角度传感器，适当选取参照物而直接测量角度值，也可以将测得的角度值在控制器中进行处理，以获得所需要的水平夹角和竖直夹角，甚至直接获得水平夹角和/或竖直夹角的变化量。
优选地，在所述臂架1上安装GPS测量装置来检测所述臂架1的长度。
例如，在本优选实施方式中利用GPS测量装置来检测臂架1的长度。GPS测量装置通常包括一个发射器和一个接收器，可以将该GPS发射器和GPS接收器分别设置在臂架1的根部和臂架顶端，从而利用GPS测量装置更加直接和准确地测量臂架1的长度。
本发明还提供一种起重机臂架偏移量的测量装置，该测量装置包括输入设备、处理设备和输出设备，其中，
所述输入设备用于接收所述臂架1的长度信号，以及在起始时刻和终止时刻所述臂架1的空间位置信号，并将所述臂架1的长度以及所述臂架1在所述起始时刻和所述终止时刻的空间位置信号传送到所述处理设备；
所述处理设备用于计算所述臂架1在所述终止时刻相对于所述起始时刻的空间位置之间的夹角，利用所述臂架1的长度和所述夹角计算所述臂架1在所述终止时刻相对于所述起始时刻的偏移量，并将所述偏移量信号传送到所述输出设备；
所述输出设备用于输出所述偏移量信号；
所述偏移量包括竖直偏移量，该竖直偏移量指臂架顶端在竖直面上投影的高度的变化量，
所述输入设备还用于在起始时刻和终止时刻所述臂架1的竖直夹角信号，并将所述臂架1在所述起始时刻和所述终止时刻的竖直夹角信号传送到所述处理设备,该竖直夹角为所述臂架1的两端在竖直面上投影所在的直线与水平面之间的夹角；
所述处理设备还用于计算所述臂架1在所述终止时刻相对于所述起始时刻的竖直夹角的变化量，利用所述臂架1的长度和所述竖直夹角变化量来计算所述臂架1的竖直偏移量，并将所述竖直偏移量信号传送到所述输出设备；
所述输出设备用于输出所述竖直偏移量信号；
所述偏移量还包括水平偏移量，该水平偏移量指所述臂架顶端在水平面上投影的位置沿所述起重机的宽度方向的变化量，
所述输入设备还用于接收在所述起始时刻和所述终止时刻所述臂架1的水平夹角信号，并将所述臂架1在起始时刻和终止时刻的水平夹角信号传送到所述处理设备，该水平夹角为所述臂架1的两端在水平面上投影所在的直线与所述起重机的长度方向的夹角；
所述处理设备用于计算所述臂架1在所述终止时刻相对于所述起始时刻的水平夹角的变化量，利用所述臂架1的长度和所述水平夹角变化量来计算所述臂架1的水平偏移量，并将所述竖直偏移量信号传送到所述输出设备；
所述输出设备用于输出所述水平偏移量信号。
本发明提供的测量装置能够实现本发明所述的竖直偏移量的测量方法，对于该本发明所测量方法的具体说明及其原理此处不再赘述。
本发明的测量装置包括输入设备、处理设备和输出设备。其中，输入设备用于接收臂架1的长度信号，并且分别在起始时刻和终止时刻接收臂架1的空间位置信号，并将长度信号和臂架1在起始时刻和终止时刻的空间位置信号传送到处理设备。
处理设备主要对接收到的信号进行数据处理，以获得臂架1的偏移量。处理设备首先计算臂架在终止时刻相对于起始时刻的空间位置之间的夹角，然后再用臂架1的长度与所述夹角计算臂架在终止时刻相对于起始时刻的偏移量，例如，将臂架1的长度与夹角的弧度值相乘，从而计算出臂架1的偏移量，并将该偏移量信号传送到输出设备。
输出设备用于将计算出的偏移量信号输出，可以直接显示给操作人员，或者储存起来以供需要时调用，在需要获得臂架1的状态以进行参考或相应的操作时可以随时读取。
通过上述技术方案，通过该测量装置来简单地实现起重机的臂架的偏移量的测量方法。该测量装置的结构简单，信号传输过程清楚简单，不但简单易操作，可实施性和通用性很好，而且能够有效避免例如风载等外界因素对测量过程和测量结果的干扰，测量过程的可控性好，因此测量精确度高，从而更加方便快捷且准确地掌握臂架的工作状态。
在本优选实施方式中，输入设备用于接收臂架1的长度信号，并且分别在起始时刻和终止时刻接收臂架1的竖直夹角信号，并将长度信号和臂架1在起始时刻和终止时刻的竖直夹角信号传送到处理设备。其中，所述竖直夹角优选为所述臂架1的两端在竖直面上投影所在的直线与水平面之间的夹角。
处理设备主要对接收到的信号进行数据处理，以获得臂架1的竖直偏移量。处理设备首先计算臂架在终止时刻相对于起始时刻的竖直夹角的变化量△α，然后再用臂架1的长度与竖直夹角变化量计算出臂架1的竖直偏移量，例如将臂架1的长度与竖直夹角变化量的弧度值相乘，并将该竖直偏移量传送到输出设备。
输出设备用于将计算出的竖直偏移量信号输出，可以直接显示给操作人员，或者储存起来以供需要时调用，在需要获得臂架1的状态以进行参考或相应的操作时可以随时读取。
本发明提供的测量装置能够实现本发明所述的水平偏移量的测量方法，对于该本发明所测量方法的具体说明及其原理此处不再赘述。
本发明的测量装置的输入设备还用于分别在起始时刻和终止时刻接收臂架1的水平夹角信号，并将长度信号和臂架1在起始时刻和终止时刻的水平夹角信号传送到处理设备。
处理设备主要对接收到的信号进行数据处理，以获得臂架1的水平偏移量。处理设备首先计算臂架在终止时刻相对于起始时刻的水平夹角的变化量△β，然后再用臂架1的长度与水平夹角变化量计算出臂架1的水平偏移量，例如将臂架1的长度与水平夹角变化量的弧度值相乘，并将该水平偏移量传送到输出设备。
输出设备用于将计算出的水平偏移量信号输出，可以直接显示给操作人员，或者储存起来以供需要时调用，在需要获得臂架1的状态以进行参考或相应的操作时可以随时读取。
现有技术所应用的技术方案大多用于检测竖直偏移量，而对水平偏移量的测量往往忽略，但是在某些现场条件下，臂架的水平偏移量往往是不容忽视的。本发明的装置能够通过上述技术方案来简单易操作地实现水平偏移量的测量，并且不易受到外界因素的干扰，测量精度较高。
优选地，所述起始时刻为：在所述臂架1通过钢丝绳对物体进行起吊过程中，所述物体离开地面之前，所述钢丝绳不受所述物体重力作用的时刻；所述终止时刻为：在所述臂架1通过所述钢丝绳对所述物体进行起吊过程中，所述物体完全离开地面并稳定在空中的时刻。
通常，起重机通过卷扬机构的钢丝绳来连接吊钩，该吊钩与被起吊物体连接。通常地，该臂架顶端设置有滑轮来支撑该钢丝绳。由于被起吊物体的重量作用在臂架顶端，臂架1的根部安装在回转台2上，臂架顶端支撑钢丝绳以将物体向上吊起。
本发明还提供一种起重机臂架偏移量的测量系统，该测量系统包括检测器和测量装置，其中，该测量装置为本发明所述的测量装置，所述检测器用于检测所述臂架1的长度信号以及在起始时刻和终止时刻所述臂架1的空间位置信号并将检测信号传送到所述测量装置。
本发明的测量系统包括检测器和测量装置，该测量装置为根据上文所描述的本发明的测量装置，检测器与测量装置的输入设备连接，将检测器检测到的信号传送到测量装置中进行相应的处理和控制。
优选地，所述检测器包括设置在回转台2上的激光发射器3、设置在臂架顶端的激光接收器4以及设置在回转台2上的角度传感器；激光发射器3发射的激光可以作为臂架根部和臂架顶端所在的直线，激光接收器4接收激光发射器3发射的激光，通过角度传感器对激光发射器3发射的激光的竖直夹角和水平夹角进行测量以获得竖直夹角的变化量和水平夹角的变化量。
优选地，所述检测器在起始时刻和终止时刻分别调整激光发射器3的发射方向，使得激光发射器3发射的激光光束能够被激光接收器4接收。
优选地，所述检测器在起始时刻利用激光发射器3和激光接收器4来测量臂架1的长度。
根据本优选实施方式的技术方案，在回转台2上设置激光发射器3，也就是在靠近臂架1的根部处设置激光发射器3，在臂架顶端设置激光接收器4，并且在起始时刻和终止时刻分别调整激光发射器3的发射方向，使得激光发射器3发射的激光光束能够被激光接收器4接收。利用激光发射器来检测臂架的竖直夹角和水平夹角的原理和方法在上文中已经介绍，此处不再赘述。
通常地，激光接收器4接收到激光光束就会产生一个电信号，以表示激光发射器3的方向已经调整为朝向激光接收器4，此时的激光光束为经过臂架1的根部和臂架顶端的直线。
另外，在起始时刻，可以将臂架1由于自身重力和外界干扰的作用而产生的形变量忽略不计。因此，可以在起始时刻利用激光发射器3和激光接收器4来测量臂架1的长度。例如，在激光发射器3发射激光时测量装置的输入设备接收一个激光发射信号以启动计时器，在激光接收器4接收到激光时测量装置的输入设备接收一个激光接收信号以停止计时器，处理设备计算计时时长，也就是接收激光发射信号和激光接收信号的时间差，作为从激光发射器3发射到激光接收器4接收到激光的时间差，再利用时间乘以激光的速度，即作为臂架1的长度。
当然，本发明并不限于此，臂架1的根部与臂架顶端所在的直线也可以通过其他方式确定，例如在臂架1的根部的臂架顶端各设置导向滑轮，绕过该两个导向滑轮的绳在拉紧的状态下即为经过臂架1的根据和臂架顶端的直线。而且臂架1的长度也可以利用现有技术中任何适用的检测器来进行测量，此处不再赘述。
根据上述优选实施方式，利用激光发射器3和激光接收器4来检测起始时刻和终止时刻的臂架1的竖直夹角和水平夹角，因此需要在回转台2上靠近激光发射器3处设置角度传感器，从而对激光发射器3所发射的激光光束的竖直夹角和水平夹角进行检测。
根据上文对竖直夹角和水平夹角的定义可知，在实际操作过程中，可以首先建立参考平面（例如竖直面和水平面）以及参考方向（例如起重机的长度方向和宽度方向）。根据所选择的角度传感器，可以适当选取参照物而直接测量角度值，也可以将测得的角度值在测量装置中进行处理，以获得所需要的水平夹角和竖直夹角，甚至直接获得水平夹角和/或竖直夹角的变化量。
优选地，所述检测器包括GPS测量装置，用于检测所述臂架1的长度信号。
例如，在本优选实施方式中利用GPS测量装置来检测臂架1的长度。GPS测量装置通常包括一个发射器和一个接收器，可以将该GPS发射器和GPS接收器分别设置在臂架1的根部和臂架顶端，从而利用GPS测量装置更加直接和准确地测量臂架1的长度。GPS测量装置与测量装置的输入设备相应地电连接，此处不再赘述。
本发明还提供一种起重机，其中，该起重机包括本发明所述的测量系统。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种起重机臂架偏移量的测量方法，其特征在于，该测量方法包括以下步骤：
在起始时刻检测所述臂架（1）的长度和空间位置；
在终止时刻检测所述臂架（1）的空间位置；
计算所述臂架（1）在所述终止时刻的空间位置与所述起始时刻的空间位置之间的夹角；
利用所述臂架（1）的长度和所述夹角计算所述臂架（1）在所述终止时刻相对于所述起始时刻的偏移量；
所述偏移量包括竖直偏移量，该竖直偏移量指臂架顶端在竖直面上投影的高度的变化量，
在所述起始时刻检测所述臂架（1）的竖直夹角，该竖直夹角为所述臂架（1）的两端在竖直面上投影所在的直线与水平面之间的夹角；
在所述终止时刻检测所述臂架（1）的竖直夹角；
计算所述臂架（1）在所述终止时刻相对于所述起始时刻的竖直夹角的变化量；
利用所述臂架（1）的长度和所述竖直夹角的变化量来计算所述臂架（1）的竖直偏移量；
所述偏移量还包括水平偏移量，该水平偏移量指所述臂架顶端在水平面上投影的位置沿所述起重机的宽度方向的变化量，
在所述起始时刻检测所述臂架（1）的水平夹角，该水平夹角为所述臂架（1）的两端在水平面上投影所在的直线与所述起重机的长度方向的夹角；
在所述终止时刻检测所述臂架（1）的水平夹角；
计算所述臂架（1）在所述终止时刻相对于所述起始时刻的水平夹角的变化量；
利用所述臂架（1）的长度和所述水平夹角的变化量来计算所述臂架（1）的水平偏移量。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述起始时刻为：在所述臂架（1）通过钢丝绳对物体进行起吊过程中，所述物体离开地面之前，所述钢丝绳不受所述物体重力作用的时刻；所述终止时刻为：在所述臂架（1）通过所述钢丝绳对所述物体进行起吊过程中，所述物体完全离开地面并稳定在空中的时刻。
3.一种起重机臂架偏移量的测量装置，该测量装置包括输入设备、处理设备和输出设备，其特征在于，
所述输入设备用于接收所述臂架（1）的长度信号，以及在起始时刻和终止时刻所述臂架（1）的空间位置信号，并将所述臂架（1）的长度以及所述臂架（1）在所述起始时刻和所述终止时刻的空间位置信号传送到所述处理设备；
所述处理设备用于计算所述臂架（1）在所述终止时刻相对于所述起始时刻的空间位置之间的夹角，利用所述臂架（1）的长度和所述夹角计算所述臂架（1）在所述终止时刻相对于所述起始时刻的偏移量，并将所述偏移量信号传送到所述输出设备；
所述输出设备用于输出所述偏移量信号；
所述偏移量包括竖直偏移量，该竖直偏移量指臂架顶端在竖直面上投影的高度的变化量，
所述输入设备还用于在起始时刻和终止时刻所述臂架（1）的竖直夹角信号，并将所述臂架（1）在所述起始时刻和所述终止时刻的竖直夹角信号传送到所述处理设备,该竖直夹角为所述臂架（1）的两端在竖直面上投影所在的直线与水平面之间的夹角；
所述处理设备还用于计算所述臂架（1）在所述终止时刻相对于所述起始时刻的竖直夹角的变化量，利用所述臂架（1）的长度和所述竖直夹角变化量来计算所述臂架（1）的竖直偏移量，并将所述竖直偏移量信号传送到所述输出设备；
所述输出设备用于输出所述竖直偏移量信号；
所述偏移量还包括水平偏移量，该水平偏移量指所述臂架顶端在水平面上投影的位置沿所述起重机的宽度方向的变化量，
所述输入设备还用于接收在所述起始时刻和所述终止时刻所述臂架（1）的水平夹角信号，并将所述臂架（1）在起始时刻和终止时刻的水平夹角信号传送到所述处理设备，该水平夹角为所述臂架（1）的两端在水平面上投影所在的直线与所述起重机的长度方向的夹角；
所述处理设备用于计算所述臂架（1）在所述终止时刻相对于所述起始时刻的水平夹角的变化量，利用所述臂架（1）的长度和所述水平夹角变化量来计算所述臂架（1）的水平偏移量，并将所述竖直偏移量信号传送到所述输出设备；
所述输出设备用于输出所述水平偏移量信号。
4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述起始时刻为：在所述臂架（1）通过钢丝绳对物体进行起吊过程中，所述物体离开地面之前，所述钢丝绳不受所述物体重力作用的时刻；所述终止时刻为：在所述臂架（1）通过所述钢丝绳对所述物体进行起吊过程中，所述物体完全离开地面并稳定在空中的时刻。
5.一种起重机臂架偏移量的测量系统，该测量系统包括检测器和测量装置，其特征在于，该测量装置为权利要求3或4所述的测量装置，所述检测器用于检测所述臂架（1）的长度信号以及在起始时刻和终止时刻所述臂架（1）的空间位置信号并将检测信号传送到所述测量装置。
6.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于，所述检测器包括设置在回转台（2）上的激光发射器（3）、设置在臂架顶端的激光接收器（4）以及设置在回转台（2）上的角度传感器；激光发射器（3）发射的激光可以作为臂架根部和臂架顶端所在的直线，激光接收器（4）接收激光发射器（3）发射的激光，通过角度传感器对激光发射器（3）发射的激光的竖直夹角和水平夹角进行测量以获得竖直夹角的变化量和水平夹角的变化量。
7.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于，所述检测器在起始时刻和终止时刻分别调整激光发射器（3）的发射方向，使得激光发射器（3）发射的激光光束能够被激光接收器（4）接收。
8.根据权利要求6或7所述的测量系统，其特征在于，所述检测器在起始时刻利用激光发射器（3）和激光接收器（4）来测量臂架（1）的长度。
9.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于，所述检测器包括GPS测量装置，用于检测所述臂架（1）的长度信号。
10.一种起重机，其特征在于，该起重机包括上述权利要求5-9中任意一项所述的测量系统。
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