CN103673956A - 卷扬的放绳长度检测系统、方法、装置及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种卷扬的放绳长度检测系统、方法、装置及一种起重机，该检测系统包括：倾角传感器，用于检测压绳器的当前摆动角，当前摆动角与卷扬滚筒外侧的第k层钢丝绳的旋转半径对应；放绳圈数检测装置，用于检测第k层钢丝绳的放绳圈数；控制装置，分别与倾角传感器与放绳圈数检测装置信号连接，用于根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度；及根据第k层钢丝绳的放绳长度及卷扬放绳层数得到卷扬的总放绳长度。本发明技术方案可提高卷扬的放绳长度的检测精度，进而提高吊载的准确度。

Description

卷扬的放绳长度检测系统、方法、装置及起重机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种卷扬的放绳长度检测系统、方法、装置及一种起重机。

背景技术

在起重机运行过程中，起重机卷扬的钢丝绳的放绳长度（简称卷扬的放绳长度）是一个非常重要的参数。在起重机不同工况下，卷扬的放绳长度对钢丝绳的承载能力以及起重机的起重性能有着非常重要的影响。因此，对卷扬的放绳长度的检测和控制是十分必要的。

如图1所示，图1为现有的卷扬的放绳长度检测系统结构示意图，所述检测系统包括设置于卷扬侧端的卷扬转轴71上的回转编码器72，回转编码器72用来检测卷扬转动的圈数；在计算放绳长度时，取卷扬上中间某一层钢丝绳的旋转半径作为计算半径，例如取图1中缠绕在卷扬上最内层的钢丝绳73和缠绕在卷扬上最外层的钢丝绳74之间的某一层钢丝绳的旋转半径R作为计算半径，再通过计算圆周长的方式计算卷扬的放绳长度，假设卷扬放绳旋转的圈数为N，设定的旋转半径为R，则放绳长度L用以下函数式表示：

L=N·2πR

现有技术的缺陷在于，取卷扬上某一层钢丝绳的旋转半径作为所有各层钢丝绳的旋转半径，造成卷扬的放绳长度的计算存在误差，特别是当卷扬上钢丝绳的层数越多，放绳长度越长时，误差就会越大。

发明内容

本发明提供了一种卷扬的放绳长度检测系统、方法、装置及一种起重机，用以提高卷扬的放绳长度的计算精度，进而提高起重机吊载的准确性。

本发明卷扬的放绳长度检测系统，包括：

倾角传感器，用于检测压绳器的当前摆动角，所述当前摆动角与卷扬滚筒外侧的第k层钢丝绳的旋转半径对应；

放绳圈数检测装置，用于检测第k层钢丝绳的放绳圈数；

控制装置，分别与所述倾角传感器与所述放绳圈数检测装置信号连接，用于根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度；及根据第k层钢丝绳的放绳长度及卷扬放绳层数得到卷扬的总放绳长度。

在本发明技术方案中，通过增加用于检测压绳器的当前摆动角的倾角传感器，实时检测压绳器的摆动角，当压绳器的摆动角不同时，对应的卷扬滚筒的外侧的第k层钢丝绳到卷扬滚筒轴线的距离不同，进而第k层的钢丝绳的放绳长度根据不同的摆动角得到，而不采用现有技术中设定的半径计算得到，因此，可以提高卷扬的放绳长度的计算精度。由于卷扬的放绳长度计算精确，因此，可以提高操作者对吊载重物的操作精度，便于将重物调整到准确位置，进而提高吊载效率，并且也提高了吊载的安全性。第k层钢丝绳是当前摆动角对应的卷扬滚筒最外侧的钢丝绳，即压绳器的压紧件抵接的那层钢丝绳，k为正整数。所述当前摆动角与卷扬滚筒外侧的第k层钢丝绳对应是指压绳器的当前摆动角与卷扬滚筒最外侧的钢丝绳对应，即当摆动角变化时，反映的是卷扬滚筒最外侧钢丝绳到卷扬滚筒轴线的距离的变化值。

优选的，所述压绳器包括：

滚筒轴及与滚筒轴枢装配合的压紧滚筒；

至少一根支撑杆，每一根支撑杆的一端连接于所述滚筒轴；

对应每一根所述支撑杆设置的底座，所述底座与支撑杆的另一端铰接；

对应每一根所述支撑杆设置的弹簧，每一个所述弹簧包括固定端和伸缩端，所述弹簧的伸缩端与所述支撑杆固定连接，在所述弹簧的弹力作用下，所述压紧滚筒的表面与卷扬滚筒外侧的第k层钢丝绳抵接；

所述倾角传感器设置于所述压绳器的支撑杆上。

在本发明优选的技术方案中，压绳器的结构有很多，压绳器一般具有支点以及随着支点转动压紧卷扬滚筒最外层钢丝绳的支撑杆，因此，支撑杆转动时对应不同层的钢丝绳，支撑杆转动角可以用摆动角来表示，摆动角就可以通过设置于支撑杆上的倾角传感器检测得到。

所述放绳圈数检测装置包括：

固定于卷扬转轴外侧的齿盘，所述齿盘具有等间距设置的凸齿；

接近开关，固定于卷扬支架上，用于计数卷扬旋转时经过接近开关的凸齿的个数；

状态选择开关，设置于卷扬手柄上，用于检测卷扬的收放绳状态；

圈数计算器，分别与所述状态选择开关和所述接近开关信号连接，用于根据卷扬的收放绳状态、经过接近开关的凸齿的个数与放绳圈数的对应关系得到放绳圈数。

在本发明优选的技术方案中，放绳圈数检测装置的结构也有多种，本发明优选的结构包括固定于卷扬转轴外侧的齿盘，齿盘上具有等间距的凸齿，齿盘可以随卷扬转轴旋转，当卷扬转轴旋转时，采用一个接近开关，用于计算经过的凸齿的个数，卷扬转轴转动带动卷扬滚筒转动，卷扬可以收绳也可以放绳，因此，还需设置有状态选择开关，用于检测卷扬的收放绳状态，圈数计算器用于当卷扬收绳时，减去接近开关检测的凸齿的个数，当卷扬放绳时，加上接近开关检测的凸齿的个数，最终得到的凸齿的个数除以齿盘上总的凸齿数就得到放绳圈数。

优选的，所述的卷扬的放绳长度检测系统，还包括显示终端，所述控制装置还与所述显示终端信号连接，用于将所述卷扬的总放绳长度输出至显示终端进行显示。

显示终端可以为显示屏，包括触摸显示屏或非触摸显示屏，用于将卷扬的总放绳长度进行显示，操作员可以直接看到当前卷扬的总放绳长度，操作员可根据当前卷扬的总放绳长度对起重机进行操作，进一步提高对起重机操作的准确度，也提高操作的安全性。

本发明起重机，包括上述任一种卷扬的放绳长度检测系统。

本发明应用上述任一种卷扬的放绳长度检测系统的卷扬的放绳长度检测方法，包括：

根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度；

根据第k层钢丝绳的放绳长度及卷扬放绳层数得到卷扬的总放绳长度。

优选的，所述根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度包括：

按照以下函数式根据压绳器的当前摆动角得到第k层钢丝绳的旋转半径：

$R_k=\sqrt{{l_1}^2+{l_2}^2-{2l}_1{l}_2\cos {\mathrm{\α}}_k}-(r_1+r_2)$

按照以下函数式根据第k层钢丝绳的旋转半径、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度：

L_k=N_k·2πR_k

在上述两个函数式中，R_k为第k层钢丝绳的旋转半径，l₁为压绳器铰接点与压紧滚筒轴线的距离，l₂为压绳器铰接点与卷扬滚筒轴线的距离，α_k为压绳器的当前摆动角，r₁为压紧滚筒半径，r₂为钢丝绳半径，L_k第k层钢丝绳的放绳长度，N_k为第k层钢丝绳的放绳圈数。

优选的，按照以下函数式根据第k层钢丝绳的放绳长度及卷扬放绳层数得到卷扬的总放绳长度：

$L=\underset{i}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}{L}_k$

其中，L为卷扬的总放绳长度，L_k第k层钢丝绳的放绳长度，i和t为正整数并且满足i≤t，且i和t分别代表卷扬放绳从第i层到第t层。

优选的，所述的卷扬的放绳长度检测方法，还包括：将所述卷扬的总放绳长度输出至显示终端进行显示。

基于相同的发明构思，本发明卷扬的放绳长度检测装置，包括：

第一计算模块，用于根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度；

第二计算模块，用于根据第k层钢丝绳的放绳长度及卷扬放绳层数得到卷扬的总放绳长度。

优选的，所述第一计算模块，包括：

第三计算模块，用于按照以下函数式根据压绳器的当前摆动角得到第k层钢丝绳的旋转半径：

$R_k=\sqrt{{l_1}^2+{l_2}^2-{2l}_1{l}_2\cos {\mathrm{\α}}_k}-(r_1+r_2)$

第四计算模块，用于按照以下函数式根据第k层钢丝绳的旋转半径、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度：

L_k=N_k·2πR_k

在上述两个函数式中，R_k为第k层钢丝绳的旋转半径，l₁为压绳器铰接点与压紧滚筒轴线的距离，l₂为压绳器铰接点与卷扬滚筒轴线的距离，α_k为压绳器的当前摆动角，r₁为压紧滚筒半径，r₂为钢丝绳半径，L_k第k层钢丝绳的放绳长度，N_k为第k层钢丝绳的放绳圈数。

优选的，所述的卷扬的放绳长度检测装置，还包括输出模块，用于将卷扬的总放绳长度输出至显示终端进行显示。

附图说明

图1为现有的卷扬的放绳长度检测系统结构示意图；

图2为本发明实施例卷扬的放绳长度检测系统结构示意图；

图3为本发明卷扬的放绳长度检测系统的压绳器结构侧视图；

图4为本发明卷扬的放绳长度检测系统的压绳器结构主视图；

图5为本发明卷扬的放绳长度检测系统的放绳圈数检测装置结构侧视图；

图6为本发明卷扬的放绳长度检测系统一实施例结构示意图；

图7为本发明卷扬的放绳长度检测方法流程示意图；

图8为本发明压绳器的当前摆动角与第k层钢丝绳的旋转半径的对应关系的原理示意图；

图9为本发明卷扬的放绳长度检测装置一实施例结构示意图。

附图标记：

1-倾角传感器 2-放绳圈数检测装置 3-控制装置 4-显示终端

10-卷扬支架 11-滚筒轴 12-压紧滚筒 13-支撑杆 14-底座

15-弹簧 16-销轴 17-连接杆 18-卷扬滚筒 19-第k层钢丝绳

21-齿盘 22-接近开关 23-安装板 50-第一计算模块 51-第二计算模块

52-第三计算模块 53-第四计算模块 54-输出模块 71-卷扬转轴

72-回转编码器 73-最内层的钢丝绳 74-最外层的钢丝绳

具体实施方式

为了提高提高卷扬的放绳长度的计算精度，本发明实施例提供了卷扬的放绳长度检测系统、方法、装置及一种起重机。该技术方案中，通过增加用于检测压绳器的当前摆动角的倾角传感器，实时检测压绳器的摆动角，当压绳器的摆动角不同时，对应的卷扬滚筒的外侧的第k层钢丝绳到卷扬滚筒轴线的距离不同，进而第k层的钢丝绳的放绳长度根据不同的摆动角得到，而不采用现有技术中设定的半径计算得到，因此，可以提高卷扬的放绳长度的计算精度。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图2所示，图2为本发明实施例卷扬的放绳长度检测系统结构示意图，本发明实施例提供一种卷扬的放绳长度检测系统，包括：

倾角传感器1，用于检测压绳器的当前摆动角，所述当前摆动角与卷扬滚筒外侧的第k层钢丝绳对应；

放绳圈数检测装置2，用于检测第k层钢丝绳的放绳圈数；

控制装置3，分别与倾角传感器1与放绳圈数检测装置2信号连接，用于根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳；及根据第k层钢丝绳的放绳长度及卷扬放绳层数得到卷扬的总放绳长度。

在本发明实施例中，通过增加用于检测压绳器的当前摆动角的倾角传感器1，实时检测压绳器的摆动角，当压绳器的摆动角不同时，对应的卷扬滚筒的外侧的第k层钢丝绳到卷扬滚筒轴线的距离不同，进而第k层的钢丝绳的放绳长度根据摆动角计算得到，而不采用现有技术中设定的半径计算得到，因此，可以提高卷扬的放绳长度的计算精度。由于卷扬的放绳长度计算精确，因此，可以提高操作者对吊载重物的操作精度，便于将重物调整到准确位置，进而提高吊载效率，并且也提高了吊载的安全性。第k层钢丝绳是当前摆动角对应的卷扬滚筒最外侧的钢丝绳，即压绳器的压紧件抵接的那层钢丝绳，k为正整数。所述当前摆动角与卷扬滚筒外侧的第k层钢丝绳的旋转半径对应是指压绳器的当前摆动角与卷扬滚筒最外侧的钢丝绳和卷扬滚筒轴线的距离（即第k层钢丝绳的旋转半径）对应，即当摆动角变化时，反映的是卷扬滚筒最外侧钢丝绳到卷扬滚筒轴线的距离的变化值。

本发明实施例中，压绳器的结构可以有多种，如图3所示，图3为本发明卷扬的放绳长度检测系统的压绳器结构侧视图，所述压绳器包括：

滚筒轴11及与滚筒轴11枢装配合的压紧滚筒12；

至少一根支撑杆13，每一根支撑杆13的一端连接于滚筒轴11；

对应每一根支撑杆13设置的底座14，底座14与支撑杆13的另一端铰接；

对应每一根支撑杆13设置的弹簧15，每一个弹簧15包括固定端和伸缩端，弹簧15的伸缩端与支撑杆13固定连接，在弹簧15的弹力作用下，压紧滚筒12的表面始终抵接并压紧在卷扬滚筒18外侧的第k层钢丝绳；

倾角传感器1设置于压绳器的支撑杆13上。

压绳器可以紧紧压住缠绕在卷扬上的钢丝绳，以保证卷扬动作时，钢丝绳在卷扬上的排布整齐有序，不致混乱。压绳器一般具有支点以及随着支点转动压紧卷扬滚筒最外层钢丝绳的支撑杆13，因此，支撑杆13转动时对应不同层的钢丝绳，支撑杆转动角可以用摆动角来表示，摆动角就可以通过设置于支撑杆13上的倾角传感器1检测得到。在本发明的压绳器结构中，弹簧15的固定端优选固定于卷扬支架10上，提高压绳器与卷扬安装的便利性，支撑杆13与底座14铰接，优选采用销轴16铰接，并且优选采用两根支撑杆13，分别位于卷扬滚筒18长度方向的两端，如图4所示，图4为本发明卷扬的放绳长度检测系统的压绳器结构主视图，采用两根支撑杆13可以减小卷扬收绳或放绳过程中压紧滚筒12的晃动，降低倾角传感器的检测时间，另外，优选的，可以通过连接杆17将两根支撑杆13固定连接，弹簧15可通过连接杆17实现与支撑杆13的固定，进一步降低压绳器的晃动，提高检测效率，并且，优选连接杆17的长度长于卷扬卷筒长度，进一步保证压绳器的弹簧15无障碍的拉伸。当卷扬顺时针旋转时，钢丝绳下放，即卷扬放绳时，包含钢丝绳的卷扬半径逐渐变小；当卷扬逆时针旋转时，钢丝绳上升，即卷扬收绳时，包含钢丝绳的卷扬半径逐渐变大。但无论该半径大小如何变化，由于压绳器始终受到弹簧伸缩端的压力，所以压绳器的压紧滚筒始终紧紧压住卷筒上的钢丝绳，并与钢丝绳保持相切接触的关系。

倾角传感器1的主要作用是检测由于卷扬上钢丝绳层数变化而引起旋转半径的变化，由此而引起的压绳器的摆动角的变化。以图3所示压绳器结构为例，当卷扬上的钢丝绳层数增加时，旋转半径增大，压绳器支撑杆必然逆时针摆动，摆动角变大；相反的，摆动角变小。

如图5所示，图5为本发明卷扬的放绳长度检测系统的放绳圈数检测装置结构侧视图，所述放绳圈数检测装置包括：

固定于卷扬转轴外侧的齿盘21，齿盘21具有等间距设置的凸齿；

接近开关22，固定于卷扬支架10上，用于计数卷扬旋转时经过接近开关22的凸齿的个数；

状态选择开关（图5中未画出），设置于卷扬手柄上，用于检测卷扬的收放绳状态；

圈数计算器（图5中未画出），分别与状态选择开关和接近开关22信号连接，用于根据卷扬的收放绳状态、经过接近开关的凸齿的个数与放绳圈数的对应关系得到放绳圈数。

在本发明优选的技术方案中，放绳圈数检测装置的结构也有多种，本发明优选的结构包括固定于卷扬转轴外侧的齿盘21，齿盘21上具有等间距的凸齿，齿盘21可以随卷扬转轴旋转，当卷扬转轴旋转时，采用一个接近开关22，用于计算经过的凸齿的个数，卷扬转轴转动带动卷扬滚筒转动，卷扬可以收绳也可以放绳，因此，还需设置有状态选择开关，用于检测卷扬的收放绳状态，圈数计算器用于当卷扬收绳时，减去接近开关检测的凸齿的个数，当卷扬放绳时，加上接近开关检测的凸齿的个数，最终得到的凸齿的个数除以齿盘上总的凸齿数就得到放绳圈数。如图5所示，在本发明放绳圈数检测装置中接近开关22还可以通过一个安装板23实现与卷扬支架10的固定连接，可以更方便接近开关22的安装。接近开关22计数方式有多种，一般地，齿盘21的每一个凸齿经过接近开关22时，接近开关22产生一个脉冲信号来计数。通过齿盘来检测计算卷扬的旋转圈数，精确可靠，避免了现有技术中回转编码器易损坏情况的发生。

如图6所示，图6为本发明卷扬的放绳长度检测系统一实施例结构示意图，所述卷扬的放绳长度检测系统，还包括显示终端4，控制装置3还与显示终端4信号连接，用于将卷扬的总放绳长度输出至显示终端4进行显示。

显示终端4可以为显示屏，包括触摸显示屏或非触摸显示屏，用于将卷扬的总放绳长度进行显示，操作员可以直接看到当前卷扬的总放绳长度，操作员可根据当前卷扬的总放绳长度对起重机进行操作，进一步提高对起重机操作的准确度，也提高操作的安全性。

本发明实施例提供一种起重机，包括上述任一种卷扬的放绳长度检测系统。

本发明实施例提供应用上述任一种卷扬的放绳长度检测系统的卷扬的放绳长度检测方法，如图7所示，图7为本发明卷扬的放绳长度检测方法流程示意图，所述本发明卷扬的放绳长度检测方法包括：

步骤101、根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度；

步骤102、根据第k层钢丝绳的放绳长度及卷扬放绳层数得到卷扬的总放绳长度。

优选的，所述根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度包括根据压绳器的当前摆动角得到第k层钢丝绳的旋转半径，以及根据第k层钢丝绳的旋转半径、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度。

如图8所示，图8为本发明压绳器的当前摆动角与第k层钢丝绳的旋转半径的三角关系的原理示意图，按照以下函数式根据压绳器的当前摆动角得到第k层钢丝绳的旋转半径：

$R_k=\sqrt{{l_1}^2+{l_2}^2-{2l}_1{l}_2\cos {\mathrm{\α}}_k}-(r_1+r_2)$

按照以下函数式根据第k层钢丝绳的旋转半径、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度：

L_k=N_k·2πR_k

在上述两个函数式中，R_k为第k层钢丝绳的旋转半径，l₁为压绳器铰接点与压紧滚筒轴线的距离，l₂为压绳器铰接点与卷扬滚筒轴线的距离，α_k为压绳器的当前摆动角，r₁为压紧滚筒半径，r₂为钢丝绳半径，L_k第k层钢丝绳的放绳长度，N_k为第k层钢丝绳的放绳圈数。

优选的，按照以下函数式根据第k层钢丝绳的放绳长度及放绳层数得到总放绳长度：

$L=\underset{i}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}{L}_k$

其中，L为总放绳长度，L_k第k层钢丝绳的放绳长度，i和t为正整数并且满足i≤t，且i和t分别代表卷扬放绳从第i层到第t层。

以下用一个较优的实施例来具体说明本发明卷扬的放绳长度检测方法中的计算步骤，包括：

一、第k层钢丝绳的旋转半径的计算方法

请继续参照图3和图8所示，支撑杆13与底座14的铰接点为A，卷扬滚筒剖面圆心点为O，压紧滚筒剖面的圆心点为Q，R_k为第k层钢丝绳的旋转半径，l₁为压绳器铰接点A与压紧滚筒轴线的距离，l₂为压绳器铰接点A与卷扬滚筒轴线的距离，α_k为压绳器的当前摆动角，r₁为压紧滚筒半径，r₂为钢丝绳半径，其中，l₁、l₂、r₁和r₂为与卷扬及压绳器本身特性决定，为已知值，α_k为可通过倾角传感器检测得到，为摆动角。

由于压绳器的压紧滚筒始终与卷扬第k层钢丝绳处于相切状态，所以OP线始终会垂直于经过切点Q的切线。而对于缠绕在圆形物体上的钢丝绳，其长度的计算应该以钢丝绳所缠绕物体的圆心作为基准，所以卷扬的第k层钢丝绳的旋转半径为：

R_k=OP-(r₁+r₂)

根据三角形三边及内角的函数关系可以求得：

$\mathrm{OP}=\sqrt{{l_1}^2+{l_2}^2-{2l}_1{l}_2\cos {\mathrm{\α}}_k}$

综合上述两个函数式，可得第k层钢丝绳的旋转半径：

$R_k=\sqrt{{l_1}^2+{l_2}^2-{2l}_1{l}_2\cos {\mathrm{\α}}_k}-(r_1+r_2)$

因此，当卷扬上的钢丝绳由某一层变化到另一层后，压绳器的摆动角度必然会发生变化，对应的，钢丝绳的旋转半径随同发生变化。

二、卷扬第k层钢丝绳放绳圈数的计算方法

请继续参照图5所示，设卷扬工作时的放绳圈数为N_k，齿盘21的凸齿总数为n，在卷扬放绳时，接近开关22检测到第k层钢丝绳放绳过程中经过凸齿的脉冲总数为m_k+，在卷扬收绳时，接近开关22检测到第k层钢丝绳收绳过程中经过凸齿的脉冲总数为m_k-，则卷扬第k层钢丝绳的放绳圈数为：

$N_k=\frac{m_{k+}-m_{k-}}{n}$

为了准确计算凸齿的脉冲总数以便于正确计算收放绳圈数，当摆动角α_k发生变化时，即卷扬外钢丝绳的层数发生了变化，则脉冲数清零，重新开始计算，也即，每一层钢丝绳进行一次独立的脉冲计数。例如，当前摆动角为α₅，对应的卷扬放绳层数为第5层，则第5层在放绳，脉冲数开始累计计算，在对摆动角实时检测时，发现摆动角变化为α₆，则第6层在放绳，则重新对脉冲数进行计数。

三、卷扬第k层钢丝绳放绳长度的计算方法

$L_k=N_k\·2{\mathrm{\πR}}_k$

$=\frac{m_{k+}-m_{k-}}{n}\·2\mathrm{\π}\·[\sqrt{{l_1}^2+{l_2}^2-{2l}_1{l}_2{\cos \mathrm{\α}}_k}-(r_1+r_2)]$

其中，L_k第k层钢丝绳的放绳长度。

四、卷扬总放绳长度的计算方法

假设卷扬上钢丝绳从第i层变化到第t层，那么，卷扬钢丝绳的放绳总长度L通过以下函数式计算：

$L=\underset{i}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}{L}_k$

本方案实时检测压绳器的摆动角，实质上根据摆动角的变化来形成不同的旋转半径，相对于仅取某一层钢丝绳的旋转半径作为所有各层钢丝绳的旋转半径，更加真实可靠。并且经过检测计算获得的旋转半径，不会由于卷扬层数变化、圈数的多少而造成旋转半径误差的增大，并减少了钢丝绳半径对放绳长度的影响。

本发明优选的实施例，所述的卷扬的放绳长度检测方法，还包括：将所述卷扬的总放绳长度输出至显示终端进行显示。

基于相同的发明构思，本发明实施例提供一种卷扬的放绳长度检测装置，如图9所示，图9为本发明卷扬的放绳长度检测装置一实施例结构示意图，所述卷扬的放绳长度检测装置，包括：

第一计算模块50，用于根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度；

第二计算模块51，用于根据第k层钢丝绳的放绳长度及卷扬放绳层数得到卷扬的总放绳长度。

请继续参照图9所示，所述第一计算模块50，包括：

第三计算模块52，用于按照以下函数式根据压绳器的当前摆动角得到第k层钢丝绳的旋转半径：

$R_k=\sqrt{{l_1}^2+{l_2}^2-{2l}_1{l}_2\cos {\mathrm{\α}}_k}-(r_1+r_2);$

第四计算模块53，用于按照以下函数式根据第k层钢丝绳的旋转半径、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度：

L_k=N_k·2πR_k

在上述两个函数式中，R_k为第k层钢丝绳的旋转半径，l₁为压绳器铰接点与压紧滚筒轴线的距离，l₂为压绳器铰接点与卷扬滚筒轴线的距离，α_k为压绳器的当前摆动角，r₁为压紧滚筒半径，r₂为钢丝绳半径，L_k第k层钢丝绳的放绳长度，N_k为第k层钢丝绳的放绳圈数。

请继续参照图9所示，所述的卷扬的放绳长度检测装置，还包括输出模块54，用于将卷扬的总放绳长度输出至显示终端进行显示。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种卷扬的放绳长度检测系统，其特征在于，包括：

倾角传感器，用于检测压绳器的当前摆动角，所述当前摆动角与卷扬滚筒外侧的第k层钢丝绳的旋转半径对应；

放绳圈数检测装置，用于检测第k层钢丝绳的放绳圈数；

控制装置，分别与所述倾角传感器与所述放绳圈数检测装置信号连接，用于根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度；及根据第k层钢丝绳的放绳长度及卷扬放绳层数得到卷扬的总放绳长度。

2.如权利要求1所述的卷扬的放绳长度检测系统，其特征在于，所述压绳器包括：

滚筒轴及与所述滚筒轴枢装配合的压紧滚筒；

至少一根支撑杆，每一根支撑杆的一端连接于所述滚筒轴；

对应每一根所述支撑杆设置的底座，所述底座与支撑杆的另一端铰接；

对应每一根所述支撑杆设置的弹簧，每一个所述弹簧包括固定端和伸缩端，所述弹簧的伸缩端与所述支撑杆固定连接，在所述弹簧的弹力作用下，所述压紧滚筒的表面与卷扬滚筒外侧的第k层钢丝绳抵接；

所述倾角传感器设置于所述压绳器的支撑杆上。

3.如权利要求1或2所述的卷扬的放绳长度检测系统，其特征在于，所述放绳圈数检测装置包括：

固定于卷扬转轴外侧的齿盘，所述齿盘具有等间距设置的凸齿；

接近开关，固定于卷扬支架上，用于计数卷扬旋转时经过接近开关的凸齿的个数；

状态选择开关，设置于卷扬手柄上，用于检测卷扬的收放绳状态；

圈数计算器，分别与所述状态选择开关和所述接近开关信号连接，用于根据卷扬的收放绳状态、经过接近开关的凸齿的个数与放绳圈数的对应关系得到放绳圈数。

4.如权利要求3所述的卷扬的放绳长度检测系统，其特征在于，还包括显示终端，所述控制装置还与所述显示终端信号连接，用于将所述卷扬的总放绳长度输出至显示终端进行显示。

5.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求1～4任一项所述的卷扬的放绳长度检测系统。

6.一种应用如权利要求1所述的卷扬的放绳长度检测系统的卷扬的放绳长度检测方法，其特征在于，包括：

根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度；

根据第k层钢丝绳的放绳长度得到卷扬的总放绳长度。

7.如权利要求6所述的卷扬的放绳长度检测方法，其特征在于，所述根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长包括：

按照以下函数式根据压绳器的当前摆动角得到第k层钢丝绳的旋转半径：

$R_k=\sqrt{{l_1}^2+{l_2}^2-{2l}_1{l}_2\cos {\mathrm{\α}}_k}-(r_1+r_2)$

按照以下函数式根据第k层钢丝绳的旋转半径、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度：

L_k=N_k·2πR_k

在上述两个函数式中，R_k为第k层钢丝绳的旋转半径，l₁为压绳器铰接点与压紧滚筒轴线的距离，l₂为压绳器铰接点与卷扬滚筒轴线的距离，α_k为压绳器的当前摆动角，r₁为压紧滚筒半径，r₂为钢丝绳半径，L_k第k层钢丝绳的放绳长度，N_k为第k层钢丝绳的放绳圈数。

8.如权利要求6所述的卷扬的放绳长度检测方法，其特征在于，按照以下函数式表示根据第k层钢丝绳的放绳长度及卷扬放绳层数得到卷扬的总放绳长度：

$L=\underset{i}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}{L}_k$

其中，L为卷扬的总放绳长度，L_k第k层钢丝绳的放绳长度，i和t为整数并且满足i≤t，且i和t分别代表卷扬放绳从第i层到第t层。

9.如权利要求6所述的卷扬的放绳长度检测方法，其特征在于，还包括：将所述卷扬的总放绳长度输出至显示终端进行显示。

10.一种卷扬的放绳长度检测装置，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于根据压绳器的当前摆动角、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度；

第二计算模块，用于根据第k层钢丝绳的放绳长度及卷扬放绳层数得到卷扬的总放绳长度。

11.如权利要求10所述的卷扬的放绳长度检测装置，其特征在于，所述第一计算模块，包括：

第三计算模块，用于按照以下函数式根据压绳器的当前摆动角得到第k层钢丝绳的旋转半径：

$R_k=\sqrt{{l_1}^2+{l_2}^2-{2l}_1{l}_2\cos {\mathrm{\α}}_k}-(r_1+r_2)$

第四计算模块，用于按照以下函数式根据第k层钢丝绳的旋转半径、第k层钢丝绳的放绳圈数得到第k层钢丝绳的放绳长度：

L_k=N_k·2πR_k

在上述两个函数式中，R_k为第k层钢丝绳的旋转半径，l₁为压绳器铰接点与压紧滚筒轴线的距离，l₂为压绳器铰接点与卷扬滚筒轴线的距离，α_k为压绳器的当前摆动角，r₁为压紧滚筒半径，r₂为钢丝绳半径，L_k第k层钢丝绳的放绳长度，N_k为第k层钢丝绳的放绳圈数。

12.如权利要求10或11所述的卷扬的放绳长度检测装置，其特征在于，还包括输出模块，用于将卷扬的总放绳长度输出至显示终端进行显示。

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