CN104528527B - 工程机械吊臂的挠度检测系统、方法、装置及工程机械 - Google Patents

工程机械吊臂的挠度检测系统、方法、装置及工程机械 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工程机械吊臂的挠度检测系统、方法、装置及工程机械，检测精确度较高，能够提高工程机械的作业安全性。该挠度检测系统包括控制器、两个基本臂全球定位系统GPS定位仪和测点GPS定位仪，其中：两个基本臂GPS定位仪，位于吊臂的基本臂上，且两个基本臂GPS定位仪构成的直线和基本臂沿吊臂方向的中轴线平行；测点GPS定位仪，位于吊臂的挠度待检测处；两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪，分别用于确定自身的空间坐标信息；控制器，用于从两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪分别获取确定的空间坐标信息，并根据两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪的空间坐标信息，确定吊臂在挠度待检测处的挠度。

Description

工程机械吊臂的挠度检测系统、方法、装置及工程机械
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种工程机械吊臂的挠度检测系统、方法、装置及工程机械。
背景技术
目前的很多工程机械都具有吊臂，例如起重机等，此类工程机械在吊载作业时，本应平直的吊臂因为吊重会产生弯曲变形，为保证工程机械的作业安全性，需要对吊臂的弯曲变形程度进行测量，即对吊臂的挠度进行测量。
现有技术中对工程机械吊臂的挠度检测多基于激光测距原理。以起重机吊臂的挠度检测为例，如图1所示，在吊臂的基本臂01上安装有激光测距仪11，若要检测吊臂前端02处的挠度，则在吊臂前端02位置上安装靶标12，在吊臂吊载前后，利用激光测距仪11分别对靶标12进行距离测量，根据测量到的吊臂吊载前后靶标12的距离信息，结合吊臂仰角等信息，可以计算得出吊臂在吊臂前端02处的挠度。同理，若要检测吊臂其它位置处的挠度，则在相应位置上安装靶标，例如图1中，通过靶标13，采用上述测量计算方法，便可以得出吊臂在靶标13安装处的挠度。
然而，现有技术中基于激光测距原理的挠度检测方案适用的作业环境非常有限。例如在强光或多雾的作业环境中，很难保证激光测距仪距离测量的准确性，进而导致挠度检测的精确度较低，影响工程机械的作业安全性。
发明内容
本发明实施例提供一种工程机械吊臂的挠度检测系统、方法、装置及工程机械，用以提高挠度检测的精确度。
本发明实施例提供一种工程机械吊臂的挠度检测系统，包括控制器、两个基本臂全球定位系统GPS定位仪和测点GPS定位仪，其中：
所述两个基本臂GPS定位仪，位于吊臂的基本臂上，且所述两个基本臂GPS定位仪构成的直线和所述基本臂沿吊臂方向的中轴线平行；
所述测点GPS定位仪，位于吊臂的挠度待检测处；
所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪，分别用于确定自身的空间坐标信息；
所述控制器，用于从所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪分别获取确定的空间坐标信息，并根据所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪的空间坐标信息，确定吊臂在所述挠度待检测处的挠度。
本发明实施例提供一种工程机械吊臂的挠度检测方法，包括：
获取两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪分别确定的自身的空间坐标信息；其中，所述两个基本臂GPS定位仪位于吊臂的基本臂上，且所述两个基本臂GPS定位仪构成的直线和所述基本臂沿吊臂方向的中轴线平行；所述测点GPS定位仪位于吊臂的挠度待检测处；所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪，分别确定自身的空间坐标信息；
根据所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪的空间坐标信息，确定吊臂在所述挠度待检测处的挠度。
本发明实施例提供一种工程机械吊臂的挠度检测装置，包括：
获取单元，用于获取两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪分别确定的自身的空间坐标信息；其中，所述两个基本臂GPS定位仪位于吊臂的基本臂上，且所述两个基本臂GPS定位仪构成的直线和所述基本臂沿吊臂方向的中轴线平行；所述测点GPS定位仪位于吊臂的挠度待检测处；所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪，分别确定自身的空间坐标信息；
确定单元，用于根据所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪的空间坐标信息，确定吊臂在所述挠度待检测处的挠度。
本发明实施例还提供一种工程机械，包括：
本发明实施例提供的上述工程机械吊臂的挠度检测系统。
本发明的有益效果包括：
本发明实施例提供的方案中，基于GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)技术，确定各GPS定位仪的空间坐标信息，即可以确定出吊臂的基本臂的空间坐标信息和吊臂的挠度待检测处的空间坐标信息，由于吊臂在吊重时基本臂不会产生弯曲变形，因此利用吊臂的基本臂的空间坐标信息和吊臂的挠度待检测处的空间坐标信息的相对关系，便可以计算出吊臂在挠度待检测处的挠度，并且不会受到作业环境的影响，检测精确度较高，从而能够提高工程机械的作业安全性。
附图说明
附图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，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有技术中工程机械吊臂的挠度检测方案的实施示意图；
图2为本发明实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测系统的示意图之一；
图3为本发明实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测系统的示意图之二；
图4为本发明实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测系统的示意图之三；
图5为本发明实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测方案的实施示意图；
图6为本发明实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测装置的示意图。
具体实施方式
为了给出提高挠度检测精确度的实现方案，本发明实施例提供了一种工程机械吊臂的挠度检测系统、方法、装置及工程机械，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
本发明实施例提供了一种工程机械吊臂的挠度检测系统，其结构示意图如图2所示，具体可以包括控制器200、两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)和测点GPS定位仪2010，其中：
两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)，位于吊臂的基本臂上，且两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)构成的直线和该基本臂沿吊臂方向的中轴线平行；
测点GPS定位仪2010，位于吊臂的挠度待检测处；
两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)和测点GPS定位仪2010，分别用于确定自身的空间坐标信息；
控制器200，用于从两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)和测点GPS定位仪2010分别获取确定的空间坐标信息，并根据两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)和测点GPS定位仪2010的空间坐标信息，确定吊臂在挠度待检测处的挠度。
具体的，两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)和测点GPS定位仪2010确定出自身的空间坐标信息具体为在WGS-84(WorldGeodeticSystem-1984，世界大地)坐标系中的坐标列向量；控制器200，具体根据两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)和测点GPS定位仪2010在WGS-84坐标系中的坐标列向量，确定吊臂在挠度待检测处的挠度。
GPS定位仪的空间坐标信息确定功能即定位功能为现有技术，在此不再详述。
上述控制器200具体可以采用PLC(ProgrammableLogicConoller，可编程逻辑控制器)、DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理)、FPGA(Field－ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)或CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)等实现，本发明在此不做限定。较佳的，可以将上述控制器200的功能集成于工程机械的现有控制器中。
即本发明实施例提供了一种基于GPS技术的工程机械吊臂的挠度检测系统。由于吊臂在吊重时吊臂的基本臂不会产生弯曲变形，因此采用GPS技术确定吊臂的基本臂的空间坐标信息和吊臂的挠度待检测处的空间坐标信息，利用吊臂的基本臂的空间坐标信息和吊臂的挠度待检测处的空间坐标信息的相对关系，便可以计算出吊臂在挠度待检测处的挠度，精确度较高。
其中，测点GPS定位仪2010的数量可以为一个，也可以为多个，具体可以根据挠度待检测处的数量确定测点GPS定位仪2010的数量，每个挠度待检测处设置一个测点GPS定位仪2010，控制器200可以同时确定吊臂在多个挠度待检测处的挠度。
较佳的，本发明实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测系统具体可以采用差分GPS技术，使确定的吊臂的基本臂的空间坐标信息和吊臂的挠度待检测处的空间坐标信息更精确，因此能够进一步提高挠度检测的精确度。
下面对差分GPS技术的原理进行简单介绍：
差分GPS技术，利用高定位精度的差分GPS基准站，求得一个测量修正量，即一个差分信号，再将该测量修正量发送给各GPS定位仪，各GPS定位仪基于该测量修正量对测量数据进行修正，能够提高GPS定位仪的定位精度。
因此，当采用差分GPS技术时，上述工程机械吊臂的挠度检测系统还需要包括GPS差分基准站202，如图3所示，GPS差分基准站202用于确定自身的空间坐标信息，并确定测量修正量，以及向两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)和测点GPS定位仪2010发送测量修正量；此时：
两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)和测点GPS定位仪2010，还用于接收GPS差分基准站202发送的测量修正量，并具体基于测量修正量，确定自身的空间坐标信息；
控制器200，还用于从GPS差分基准站202获取确定的空间坐标信息，并具体根据两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)、测点GPS定位仪2010以及GPS差分基准站202的空间坐标信息，确定吊臂在挠度待检测处的挠度。
GPS差分基准站的空间坐标信息确定功能即定位功能，以及测量修正量确定功能为现有技术，在此不再详述。
具体的，GPS差分基准站202确定出的自身的空间坐标信息具体为在WGS-84坐标系中的坐标列向量；控制器200，具体根据两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)、测点GPS定位仪2010和GPS差分基准站202在WGS-84坐标系中的坐标列向量，确定吊臂在挠度待检测处的挠度。
进一步的，控制器200，具体用于将测点GPS定位仪2010在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪2010在基准站坐标系中的坐标列向量；将测点GPS定位仪2010在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪2010在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；确定测点GPS定位仪2010在基本臂坐标系中的实际坐标列向量与测点GPS定位仪2010在基本臂坐标系中的理想坐标列向量的差，即为吊臂在挠度待检测处的挠度；
其中，基准站坐标系是以GPS差分基准站202作为坐标原点、水平方向作为x轴的空间坐标系；基本臂坐标系是以两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)中靠近基本臂末端的GPS定位仪作为坐标原点、两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)构成的直线方向作为x轴的空间坐标系。
进一步的，控制器200，具体用于基于下述公式将测点GPS定位仪2010在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪2010在基准站坐标系中的坐标列向量：
r2＝Δr1+(1+δ)r1+R1r1；
其中，r2为测点GPS定位仪2010在基准站坐标系中的坐标列向量；
r1为测点GPS定位仪2010在WGS-84坐标系中的坐标列向量；
Δr1为WGS-84坐标系的坐标原点到基准站坐标系的坐标原点的矢径在基准站坐标系中的坐标列向量；
R1为WGS-84坐标系与基准站坐标系间的欧拉旋转矩阵；
δ为尺度因子，可以根据实际情况进行取值，通常在0.1和0.2之间。
控制器200，具体用于基于下述公式将测点GPS定位仪2010在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪2010在基本臂坐标系中的实际坐标列向量：
r3＝Δr2+R2r2；
其中，r3为测点GPS定位仪2010在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；
Δr2为基准站坐标系的坐标原点到基本臂坐标系的坐标原点的矢径在基本臂坐标系中的坐标列向量；
R2为基准站坐标系与基本臂坐标系间的欧拉旋转矩阵。
在确定出测点GPS定位仪2010在基本臂坐标系中的实际坐标列向量后，结合测点GPS定位仪2010在基本臂坐标系中的理想坐标列向量，即可确定出吊臂在挠度待检测处的挠度。其中，测点GPS定位仪2010在基本臂坐标系中的理想坐标列向量，即为测点GPS定位仪2010在基本臂坐标系中的绝对初始坐标列向量，即在吊臂未吊载时测点GPS定位仪2010在基本臂坐标系中的坐标列向量。
该理想坐标列向量的确定方式有很多种，例如，可以在吊臂未吊载时进行测量，获取测点GPS定位仪2010的空间坐标信息，基于上述确定实际坐标列向量的相同步骤确定出该理想坐标列向量；较佳的，由于在基本臂坐标系中，两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)构成的直线方向作为x轴，因此，基于测点GPS定位仪2010在吊臂上的安装位置，也可以确定出该理想坐标列向量。
进一步的，上述控制器200和两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)、测点GPS定位仪2010、GPS差分基准站202间空间坐标信息的传输可以采用有线通讯的形式进行，也可以采用无线通讯的形式进行。
现有技术中GPS差分基准站内均已经集成了信号发射器和信号接收器，具备无线信号收发功能；而很多GPS定位仪内仅集成了信号接收器，并未集成信号发射器，因此可能不具备无线信号发射功能；控制器也可能不具备无线信号接收功能。
因此，为了保证本发明实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测系统中，能够实现控制器200和两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)、测点GPS定位仪2010、GPS差分基准站202间空间坐标信息的无线传输，该挠度检测系统还可以如图4所示，包括多个信号发射器2031、2032、2030和一个信号接收器204；两个基本臂GPS定位仪(第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012)和测点GPS定位仪2010，分别通过一个信号发射器将确定的自身的空间坐标信息进行无线发送；控制器200，通过信号接收器204接收多个信号发射器2031、2032、2030以及GPS差分基准站202无线发送的空间坐标信息。
较佳的，本发明实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测系统中还可以预置告警阈值，即预设挠度，控制器200，还用于当吊臂在挠度待检测处的挠度大于预设挠度时，进行告警，此时吊臂的弯曲变形程度较大，超出安全范围，具体可以进行声光报警等，用以提示操作人员；当吊臂在挠度待检测处的挠度不大于预设挠度时，此时吊臂的弯曲变形程度较小，没有超出安全范围，无需进行告警。
该告警阈值，即预设挠度，可以根据实际应用场景以及对作业安全性的要求，基于实验数据进行预置。
较佳的，本发明实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测系统还可以包括人机交互界面205，用于显示挠度检测结果、告警提示等信息，可以提高操作人员的使用体验。
若要检测吊臂前端处的挠度，本发明实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测方案具体实现时可以如图5所示：
GPS差分基准站202，可以安装于吊臂的转台03后方顶部，向各GPS定位仪发送测量修正量以及向控制器200的信号接收器204发送自身的空间坐标信息；
两个基本臂GPS定位仪：第一基本臂GPS定位仪2011和第二基本臂GPS定位仪2012，安装于吊臂的基本臂01上，构成的直线和该基本臂沿吊臂方向的中轴线平行；测点GPS定位仪2010，安装于吊臂前端02；
该三个GPS定位仪接收GPS差分基准站202发送的测量修正量，并基于该测量修正量，对定位结果进行修正，分别确定自身的准确的空间坐标信息；并分别通过一个信号发射器将确定的自身的准确的空间坐标信息发送至控制器200的信号接收器204；
信号发射器2031、2032、2030分别安装于一个GPS定位仪的安装处，用于发送对应的空间坐标信息；
控制器200可以安装于操作室04内部，通过信号接收器204第一基本臂GPS定位仪2011、第二基本臂GPS定位仪2012、测点GPS定位仪2010和GPS差分基准站202发送的空间坐标信息，进行扰度的计算，告警判断；
信号接收器204，可以安装于操作室04顶部，方便空间坐标信息的顺畅接收；
人机交互界面205也可以安装操作室04内部，进行扰度检测结果的显示，告警显示等。
综上所述，采用本发明实施例提供的挠度检测系统能够准确检测吊臂挠度，提高了工程机械的智能化程度；并且该挠度检测系统受环境因素影响较小，稳定性高，能够提高工程机械的安全性，避免工程机械由于吊臂挠度过大产生的事故。
实施例2：
本发明实施例还提供了一种工程机械，包括上述任一工程机械吊臂的挠度检测系统。
进一步的，该工程机械具体可以为起重机。
采用了该挠度检测系统的工程机械的作业安全性较高。
实施例3：
相应的，本发明实施例还提供了一种工程机械吊臂的挠度检测方法，如图6所示，具体可以包括如下步骤：
步骤601、获取两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪分别确定的自身的空间坐标信息；其中，两个基本臂GPS定位仪位于吊臂的基本臂上，且两个基本臂GPS定位仪构成的直线和基本臂沿吊臂方向的中轴线平行；测点GPS定位仪位于吊臂的挠度待检测处；两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪，分别确定自身的空间坐标信息；
步骤602、根据两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪的空间坐标信息，确定吊臂在挠度待检测处的挠度。
较佳的，上述方法还包括获取GPS差分基准站确定的自身的空间坐标信息；其中，GPS差分基准站确定自身的空间坐标信息，并确定测量修正量，以及向两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪发送该测量修正量；两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪接收GPS差分基准站发送的测量修正量，并具体基于该测量修正量，确定自身的空间坐标信息；
步骤602根据两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪的空间坐标信息，确定吊臂在挠度待检测处的挠度，具体包括：
根据两个基本臂GPS定位仪、测点GPS定位仪以及GPS差分基准站的空间坐标信息，确定吊臂在挠度待检测处的挠度。
其中，上述空间坐标信息具体为在世界大地WGS-84坐标系中的坐标列向量；
根据两个基本臂GPS定位仪、测点GPS定位仪以及GPS差分基准站的空间坐标信息，确定吊臂在挠度待检测处的挠度，具体包括：
将测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量；其中，基准站坐标系是以GPS差分基准站作为坐标原点、水平方向作为x轴的空间坐标系；
将测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；其中，基本臂坐标系是以两个基本臂GPS定位仪中靠近基本臂末端的GPS定位仪作为坐标原点、两个基本臂GPS定位仪构成的直线方向作为x轴的空间坐标系；
确定测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量与测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的理想坐标列向量的差，即为吊臂在挠度待检测处的挠度。
进一步的，具体基于下述公式将测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量：
r2＝Δr1+(1+δ)r1+R1r1；
其中，r2为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量；
r1为测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量；
Δr1为WGS-84坐标系的坐标原点到基准站坐标系的坐标原点的矢径在基准站坐标系中的坐标列向量；
R1为WGS-84坐标系与基准站坐标系间的欧拉旋转矩阵；
δ为尺度因子；
具体基于下述公式将测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量：
r3＝Δr2+R2r2；
其中，r3为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；
Δr2为基准站坐标系的坐标原点到基本臂坐标系的坐标原点的矢径在基本臂坐标系中的坐标列向量；
R2为基准站坐标系与基本臂坐标系间的欧拉旋转矩阵。
较佳的，当吊臂在挠度待检测处的挠度大于预设挠度时，进行告警。
实施例4：
基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的工程机械吊臂的挠度检测方法，相应地，本发明实施例还提供了一种工程机械吊臂的挠度检测装置，其结构示意图如图7所示，具体包括：
获取单元701，用于获取两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪分别确定的自身的空间坐标信息；其中，两个基本臂GPS定位仪位于吊臂的基本臂上，且两个基本臂GPS定位仪构成的直线和基本臂沿吊臂方向的中轴线平行；测点GPS定位仪位于吊臂的挠度待检测处；两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪，分别确定自身的空间坐标信息；
确定单元702，用于根据两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪的空间坐标信息，确定吊臂在挠度待检测处的挠度。
较佳的，获取单元701，还用于获取GPS差分基准站确定的自身的空间坐标信息；其中，GPS差分基准站确定自身的空间坐标信息，并确定测量修正量，以及向两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪发送该测量修正量；两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪接收GPS差分基准站发送的测量修正量，并具体基于该测量修正量，确定自身的空间坐标信息；
确定单元702，具体用于根据两个基本臂GPS定位仪、测点GPS定位仪以及GPS差分基准站的空间坐标信息，确定吊臂在挠度待检测处的挠度。
其中，上述空间坐标信息具体为在世界大地WGS-84坐标系中的坐标列向量；
确定单元702，具体用于将测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量；将测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；确定测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量与测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的理想坐标列向量的差，即为吊臂在挠度待检测处的挠度；
其中，基准站坐标系是以GPS差分基准站作为坐标原点、水平方向作为x轴的空间坐标系；基本臂坐标系是以两个基本臂GPS定位仪中靠近基本臂末端的GPS定位仪作为坐标原点、两个基本臂GPS定位仪构成的直线方向作为x轴的空间坐标系。
进一步的，确定单元702，具体基于下述公式将测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量：
r2＝Δr1+(1+δ)r1+R1r1；
其中，r2为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量；
r1为测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量；
Δr1为WGS-84坐标系的坐标原点到基准站坐标系的坐标原点的矢径在基准站坐标系中的坐标列向量；
R1为WGS-84坐标系与基准站坐标系间的欧拉旋转矩阵；
δ为尺度因子；
确定单元702，具体基于下述公式将测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量：
r3＝Δr2+R2r2；
其中，r3为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；
Δr2为基准站坐标系的坐标原点到基本臂坐标系的坐标原点的矢径
在基本臂坐标系中的坐标列向量；
R2为基准站坐标系与基本臂坐标系间的欧拉旋转矩阵。
较佳的，上述装置，还包括告警单元703，用于当吊臂在挠度待检测处的挠度大于预设挠度时，进行告警。
综上所述，采用本发明实施例提供的方案，工程机械吊臂挠度检测的精确度较高，提高了工程机械的作业安全性。
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 (18)

1.一种工程机械吊臂的挠度检测系统，其特征在于，包括控制器、两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪，其中：
所述两个基本臂GPS定位仪，位于吊臂的基本臂上，且所述两个基本臂GPS定位仪构成的直线和所述基本臂沿吊臂方向的中轴线平行；
所述测点GPS定位仪，位于吊臂的挠度待检测处；
所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪，分别用于确定自身的空间坐标信息；
所述控制器，用于从所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪分别获取确定的空间坐标信息，并根据所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪的空间坐标信息，确定吊臂在所述挠度待检测处的挠度。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括GPS差分基准站，用于确定自身的空间坐标信息，并确定测量修正量，以及向所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪发送所述测量修正量；
所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪，还用于接收所述GPS差分基准站发送的测量修正量，并具体基于所述测量修正量，确定自身的空间坐标信息；
所述控制器，还用于从所述GPS差分基准站获取确定的空间坐标信息，并具体根据所述两个基本臂GPS定位仪、所述测点GPS定位仪以及所述GPS差分基准站的空间坐标信息，确定吊臂在所述挠度待检测处的挠度。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述空间坐标信息具体为在世界大地WGS-84坐标系中的坐标列向量；
所述控制器，具体用于将测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量；将测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；确定测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量与测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的理想坐标列向量的差，即为吊臂在所述挠度待检测处的挠度；
其中，所述基准站坐标系是以所述GPS差分基准站作为坐标原点、水平方向作为x轴的空间坐标系；所述基本臂坐标系是以所述两个基本臂GPS定位仪中靠近基本臂末端的GPS定位仪作为坐标原点、所述两个基本臂GPS定位仪构成的直线方向作为x轴的空间坐标系。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器，具体用于基于下述公式将测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量：
r2＝Δr1+(1+δ)r1+R1r1；
其中，r2为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量；
r1为测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量；
Δr1为WGS-84坐标系的坐标原点到基准站坐标系的坐标原点的矢径在基准站坐标系中的坐标列向量；
R1为WGS-84坐标系与基准站坐标系间的欧拉旋转矩阵；
δ为尺度因子；
所述控制器，具体用于基于下述公式将测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量：
r3＝Δr2+R2r2；
其中，r3为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；
Δr2为基准站坐标系的坐标原点到基本臂坐标系的坐标原点的矢径在基本臂坐标系中的坐标列向量；
R2为基准站坐标系与基本臂坐标系间的欧拉旋转矩阵。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括多个信号发射器和一个信号接收器；
所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪，还用于分别通过一个信号发射器将确定的自身的空间坐标信息进行无线发送；
所述控制器，具体用于通过所述信号接收器接收所述多个信号发射器以及所述GPS差分基准站无线发送的空间坐标信息。
6.如权利要求1-5任一所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于当吊臂在所述挠度待检测处的挠度大于预设挠度时，进行告警。
7.一种工程机械吊臂的挠度检测方法，其特征在于，包括：
获取两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪分别确定的自身的空间坐标信息；其中，所述两个基本臂GPS定位仪位于吊臂的基本臂上，且所述两个基本臂GPS定位仪构成的直线和所述基本臂沿吊臂方向的中轴线平行；所述测点GPS定位仪位于吊臂的挠度待检测处；所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪，分别确定自身的空间坐标信息；
根据所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪的空间坐标信息，确定吊臂在所述挠度待检测处的挠度。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括获取GPS差分基准站确定的自身的空间坐标信息；其中，所述GPS差分基准站确定自身的空间坐标信息，并确定测量修正量，以及向所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪发送所述测量修正量；所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪接收所述GPS差分基准站发送的测量修正量，并具体基于所述测量修正量，确定自身的空间坐标信息；
根据所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪的空间坐标信息，确定吊臂在所述挠度待检测处的挠度，具体包括：
根据所述两个基本臂GPS定位仪、所述测点GPS定位仪以及所述GPS差分基准站的空间坐标信息，确定吊臂在所述挠度待检测处的挠度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述空间坐标信息具体为在世界大地WGS-84坐标系中的坐标列向量；
根据所述两个基本臂GPS定位仪、所述测点GPS定位仪以及所述GPS差分基准站的空间坐标信息，确定吊臂在所述挠度待检测处的挠度，具体包括：
将测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量；其中，所述基准站坐标系是以所述GPS差分基准站作为坐标原点、水平方向作为x轴的空间坐标系；
将测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；其中，所述基本臂坐标系是以所述两个基本臂GPS定位仪中靠近基本臂末端的GPS定位仪作为坐标原点、所述两个基本臂GPS定位仪构成的直线方向作为x轴的空间坐标系；
确定测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量与测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的理想坐标列向量的差，即为吊臂在所述挠度待检测处的挠度。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，具体基于下述公式将测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量：
r2＝Δr1+(1+δ)r1+R1r1；
其中，r2为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量；
r1为测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量；
Δr1为WGS-84坐标系的坐标原点到基准站坐标系的坐标原点的矢径在基准站坐标系中的坐标列向量；
R1为WGS-84坐标系与基准站坐标系间的欧拉旋转矩阵；
δ为尺度因子；
具体基于下述公式将测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量：
r3＝Δr2+R2r2；
其中，r3为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；
Δr2为基准站坐标系的坐标原点到基本臂坐标系的坐标原点的矢径在基本臂坐标系中的坐标列向量；
R2为基准站坐标系与基本臂坐标系间的欧拉旋转矩阵。
11.如权利要求7-10任一所述的方法，其特征在于，还包括：
当吊臂在所述挠度待检测处的挠度大于预设挠度时，进行告警。
12.一种工程机械吊臂的挠度检测装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取两个基本臂GPS定位仪和测点GPS定位仪分别确定的自身的空间坐标信息；其中，所述两个基本臂GPS定位仪位于吊臂的基本臂上，且所述两个基本臂GPS定位仪构成的直线和所述基本臂沿吊臂方向的中轴线平行；所述测点GPS定位仪位于吊臂的挠度待检测处；所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪，分别确定自身的空间坐标信息；
确定单元，用于根据所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪的空间坐标信息，确定吊臂在所述挠度待检测处的挠度。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述获取单元，还用于获取GPS差分基准站确定的自身的空间坐标信息；其中，所述GPS差分基准站确定自身的空间坐标信息，并确定测量修正量，以及向所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪发送所述测量修正量；所述两个基本臂GPS定位仪和所述测点GPS定位仪接收所述GPS差分基准站发送的测量修正量，并具体基于所述测量修正量，确定自身的空间坐标信息；
所述确定单元，具体用于根据所述两个基本臂GPS定位仪、所述测点GPS定位仪以及所述GPS差分基准站的空间坐标信息，确定吊臂在所述挠度待检测处的挠度。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述空间坐标信息具体为在世界大地WGS-84坐标系中的坐标列向量；
所述确定单元，具体用于将测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量；将测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；确定测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量与测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的理想坐标列向量的差，即为吊臂在所述挠度待检测处的挠度；
其中，所述基准站坐标系是以所述GPS差分基准站作为坐标原点、水平方向作为x轴的空间坐标系；所述基本臂坐标系是以所述两个基本臂GPS定位仪中靠近基本臂末端的GPS定位仪作为坐标原点、所述两个基本臂GPS定位仪构成的直线方向作为x轴的空间坐标系。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体基于下述公式将测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量：
r2＝Δr1+(1+δ)r1+R1r1；
其中，r2为测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量；
r1为测点GPS定位仪在WGS-84坐标系中的坐标列向量；
Δr1为WGS-84坐标系的坐标原点到基准站坐标系的坐标原点的矢径在基准站坐标系中的坐标列向量；
R1为WGS-84坐标系与基准站坐标系间的欧拉旋转矩阵；
δ为尺度因子；
所述确定单元，具体基于下述公式将测点GPS定位仪在基准站坐标系中的坐标列向量转换为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量：
r3＝Δr2+R2r2；
其中，r3为测点GPS定位仪在基本臂坐标系中的实际坐标列向量；
Δr2为基准站坐标系的坐标原点到基本臂坐标系的坐标原点的矢径在基本臂坐标系中的坐标列向量；
R2为基准站坐标系与基本臂坐标系间的欧拉旋转矩阵。
16.如权利要求12-15任一所述的装置，其特征在于，还包括：
告警单元，用于当吊臂在所述挠度待检测处的挠度大于预设挠度时，进行告警。
17.一种工程机械，其特征在于，包括：如权利要求1-6任一所述的工程机械吊臂的挠度检测系统。
18.如权利要求17所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械具体为起重机。
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