CN104555736A - 一种五节臂绳排起重机工况识别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种五节臂绳排起重机工况识别方法及装置，通过增加用于测量二节臂伸出长度的长度测量装置和性能曲线实现对工况状态的自动识别，通过长度测量装置测量出二节臂伸出长度信息，并将此信息通过起重机上车通讯网络传递至力矩限制器主机，力矩限制器主机根据此长度信息计算出二节臂伸出比，进而根据事先编订好的程序及存储在力矩限制器主机中的性能曲线，进行智能匹配，配对出适合的性能曲线，进而实现智能化吊装。本发明解决了常规顺序伸缩方式必须严格按照操作流程顺序进行操作的不足，实现吊臂的任意伸缩，满足用户对不同工况及吊装速度的特殊需求，提升起重性能。

Description

一种五节臂绳排起重机工况识别方法及装置

技术领域

本发明涉及一种起重机工况识别方法，具体是一种五节臂绳排起重机工况识别方法及装置，属于五节臂绳排起重机工况识别技术领域。

背景技术

目前，五节臂汽车起重机吊臂一般采用双缸加绳排的方式进行伸缩，其伸缩方式大都为国内比较成熟的顺序伸缩方式，即利用二级伸缩油缸协调工作，一级伸缩油缸带动二节臂进行伸缩，二级伸缩油缸带动三、四、五节臂同步伸缩，在二节臂全伸的状态下，通过选择二级伸缩油缸及相应的操作由二级伸缩油缸带动三、四、五节臂同步伸缩。如图1和图2所示，其顺序伸缩的具体方式是：一级伸缩油缸带动二节臂2伸出，直至二节臂2完全伸出至如1图所示状态时，再通过二级伸缩油缸工作选择开关及相关操作进行三节臂3、四节臂4和五节臂5的同步伸缩，状态如2图所示，而基本臂1上安装的长度角度传感器则用于测量整个吊臂的伸出长度，故在设计性能曲线时可以以二节臂伸出比为基准编制出一套性能曲线(即表示臂架型起重机作业性能的曲线，由起重量曲线和起升高度曲线组成)，即这种伸缩方式仅配备一套性能表，操作者只需要按照上述伸缩方式进行操作即可，该方式已比较成熟，伸缩操作简单。

但因性能曲线始终保持不变，这就要求在伸臂时，必须在二节臂完全伸出的状态下才能够伸出三、四、五节臂，而缩臂时则是相反的顺序，否则，无法正常完成吊装任务；即操作者必须严格按照操作顺序进行操作，包括吊臂伸出顺序和吊臂缩回顺序均必须严格按照操作流程进行，不能实现任意伸缩。而在实际吊装过程中，对于某些特殊工况，客户需求迅速伸缩到相应位置以满足这些工况需求，顺序伸缩无法实现。此外，操作者可能通过打强制等方式不按照操作步骤进行违规操作，采用错误伸缩顺序，调用错误性能曲线，给吊装安全带来挑战，存在安全隐患，安全性差。

总的来说，现有顺序伸缩方式操作简单，技术成熟，但只配备一套性能表，在进行性能曲线适配时，只有唯一选择，不能完全满足各种工况的需求，并且在实际操作过程中，操作者必须严格按照操作顺序进行操作，一旦出现违规操作，容易造成报警或性能曲线与实际不匹配的情况，影响起重安全。而且，不容易实现对用户操作状态进行实时监控。

为了解决此类问题，国内生产厂商开发出任意伸缩的方式，现有任意伸缩方式虽能够满足快速伸缩的需求，但也普遍存在性能曲线匹配不完全的问题，容易出现迭代误差，最终影响起重性能。目前，亟需一种能够解决这种问题的方法，在实现任意伸缩的同时，能够实现性能曲线的自动识别，保证起重机吊重性能。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种五节臂绳排起重机工况识别方法及装置，可解决顺序伸缩方式必须严格按照操作流程顺序进行操作的不足，实现吊臂的任意伸缩，满足客户不同工况及吊装速度的吊装需求，提升起重机起重性能。

为了实现上述目的，本发明采用的一种五节臂绳排起重机工况识别方法，该识别方法的具体步骤是：

首先，测量二节臂的伸出长度L2以及整个吊臂的伸出长度L1，并通过实验验证在力矩限制器主机内增加吊装工况性能曲线；

其次，将测量到的二节臂伸出长度L2和整个吊臂伸出长度L1发送给力矩限制器主机，力矩限制器主机根据伸出长度L2计算出二节臂的伸出百分比，并根据伸出长度L1，通过内部程序对比，确定整个吊臂的伸缩状态，并计算得出三、四、五节臂的伸出百分比；

最后，力矩限制器主机根据计算的二节臂伸出比及吊臂伸缩状态自动进行性能曲线匹配，或者通过插值法计算得出额定载荷，选择合适工况。

所述二节臂的伸出长度L2由安装在基本臂上的长度测量装置测得，所述整个吊臂的伸出长度L1由安装在基本臂上的长度角度传感器测得。

所述力矩限制器主机根据伸出长度L2判断二节臂是否伸出，若伸出，则直接计算二节臂的伸出百分比，接着结合伸出长度L1判断三、四、五节臂是否伸出，并计算三、四、五节臂的伸出百分比；否则，整个吊臂伸出长度L1即为三、四、五节臂的伸出长度，利用伸出长度L1判断三、四、五节臂是否伸出，并计算三、四、五节臂的伸出百分比。

所述性能曲线依据二节臂的伸出长度进行分段式划分并自动识别工况，通过长度测量装置测量二节臂长度信息并调用对应的性能曲线，依据设定的二节臂安全识别距离判断二节臂伸出长度是否进入下一个或退回上一个性能曲线区域，一旦超出此区域，自动识别下一区域性能曲线；在每一个性能表区段，依据长度角度传感器测量的整个吊臂长度信息，采用插值法对此状况吊装性能进行确认。

所述长度测量装置为小测长传感器，所述小测长传感器安装在基本臂的臂头，出绳端固定在二节臂的头部。

一种五节臂绳排起重机工况识别装置，包括起重机上车吊臂、伸缩油缸以及力矩限制器系统，伸缩油缸包括一级伸缩油缸和二级伸缩油缸，起重机上车吊臂包括基本臂、二节臂、三节臂、四节臂和五节臂，一级伸缩油缸带动二节臂伸缩，二级伸缩油缸带动三节臂、四节臂和五节臂同步伸缩，力矩限制器系统包括力矩限制器主机以及安装在基本臂上用于测量整个吊臂伸出长度的长度角度传感器，还包括安装在基本臂上的长度测量装置，所述长度测量装置用于测量二节臂的伸出长度，并将测量的长度信息传送给力矩限制器主机，力矩限制器主机根据长度信息计算出二节臂伸出比；所述力矩限制器主机接收来自长度角度传感器测得的吊臂长度信息，通过内部程序对比，确定吊臂伸缩状态，通过相关算法计算得出三、四、五节臂伸出比；力矩限制器主机根据计算得出的二节臂伸出比及吊臂伸缩状态自动进行性能曲线匹配，或者通过插值法计算得出额定载荷，选择合适工况。

所述长度测量装置为小测长传感器，所述小测长传感器安装在基本臂的臂头，出绳端固定在二节臂的头部。

所述性能曲线依据二节臂伸出长度进行分段式划分并自动识别工况，通过小测长传感器读取二节臂长度信息并调用对应的性能曲线，依据设定的二节臂安全识别距离判断二节臂伸出长度是否进入下一个或退回上一个性能曲线区域，一旦超出此区域，自动识别下一区域性能曲线；在每一个性能表区段，依据长度角度传感器测量的整个吊臂长度信息，采用插值法对此状况吊装性能进行确认。

与现有技术相比，本发明通过先测量二节臂的伸出长度L2以及整个吊臂的伸出长度L1，并通过实验验证在力矩限制器主机内增加吊装工况性能曲线；再将测得的长度信息发送给力矩限制器主机，力矩限制器主机根据伸出长度L2计算出二节臂的伸出百分比，并根据伸出长度L1，通过内部程序对比，确定整个吊臂的伸缩状态，并计算得出三、四、五节臂的伸出百分比；最后根据计算的二节臂伸出比及吊臂伸缩状态自动进行性能曲线匹配，或者通过插值法计算得出额定载荷，选择合适工况，进而实现智能化吊装；可使在起重机在工作过程中，操作者通过选择吊装工况，进行吊臂的任意伸缩操作，解决了顺序伸缩方式必须严格按照操作流程顺序进行操作的不足，满足客户不同工况及吊装速度的吊装需求，提升了起重机起重性能。而装置则是通过引入长度测量装置和在力矩限制器主机中增设性能曲线实现吊臂在吊装过程中智能匹配性能曲线，通过长度测量装置测量出二节臂伸出长度信息，并将此信息通过起重机上车通讯网络传递至力矩限制器主机，力矩限制器主机根据此长度信息计算出二节臂伸出比，进而根据事先编订好的程序及存储在力矩限制器主机中的性能曲线，进行智能匹配，配对出适合的性能曲线，进而实现智能化吊装；也可满足在起重机在工作过程中，操作者通过选择吊装工况，进行吊臂的任意伸缩操作，解决了顺序伸缩方式必须严格按照操作流程顺序进行操作的不足，满足客户不同工况及吊装速度的吊装需求，提升了起重机起重性能。同时，通过智能匹配性能曲线，可以最大限度的发挥吊臂不同组合状态下的吊装性能，并且最大限度的降低安全风险；即保证针对不同伸出比匹配不同性能曲线有更好的适配吊装性能。

附图说明

图1为现有五节臂绳排起重机的结构示意图；

图2为现有五节臂绳排起重机顺序伸缩方式的结构示意图；

图3为本发明工况自识别技术五节臂绳排起重机任意伸缩方式示意图；

图4为本发明的控制逻辑流程图。

图中：1、基本臂，2、二节臂，3、三节臂，4、四节臂，5、五节臂，6、长度角度传感器，7、长度测量装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图3和图4所示，一种五节臂绳排起重机工况识别方法，该五节臂绳排起重机包括起重机上车吊臂、伸缩油缸以及力矩限制器系统，伸缩油缸包括一级伸缩油缸和二级伸缩油缸，起重机上车吊臂包括基本臂1、二节臂2、三节臂3、四节臂4和五节臂5，一级伸缩油缸带动二节臂2伸缩，二级伸缩油缸带动三节臂3、四节臂4和五节臂5同步伸缩，力矩限制器系统包括力矩限制器主机以及安装在基本臂1上用于测量整个吊臂伸出长度的长度角度传感器6；其工况识别方法的具体步骤是：

首先，在基本臂1上安装用于测量二节臂2伸出长度的长度测量装置7，并通过实验验证在力矩限制器主机内增加吊装工况性能曲线以及对应的性能表；

其次，长度测量装置7和长度角度传感器6分别将检测到的二节臂伸出长度L2和整个吊臂伸出长度L1发送给力矩限制器主机，力矩限制器主机根据伸出长度L2计算出二节臂的伸出百分比，并根据伸出长度L1，通过内部程序对比，确定整个吊臂的伸缩状态，并计算得出三、四、五节臂的伸出百分比；

最后，力矩限制器主机根据计算的二节臂伸出比及吊臂伸缩状态自动进行性能曲线匹配，或者通过插值法计算得出额定载荷，选择合适工况。

所述力矩限制器主机根据伸出长度L2判断二节臂是否伸出，若伸出，则直接计算二节臂的伸出百分比，接着结合伸出长度L1判断三、四、五节臂是否伸出，并计算三、四、五节臂的伸出百分比；否则，整个吊臂伸出长度L1即为三、四、五节臂的伸出长度，利用伸出长度L1判断三、四、五节臂是否伸出，并计算三、四、五节臂的伸出百分比。

如图3所示，一种五节臂绳排起重机工况识别装置，包括起重机上车吊臂、伸缩油缸以及力矩限制器系统，伸缩油缸包括一级伸缩油缸和二级伸缩油缸，起重机上车吊臂包括基本臂1、二节臂2、三节臂3、四节臂4和五节臂5，一级伸缩油缸带动二节臂2伸缩，二级伸缩油缸带动三节臂3、四节臂4和五节臂5同步伸缩，力矩限制器系统包括力矩限制器主机以及安装在基本臂1上用于测量整个吊臂伸出长度的长度角度传感器6，还包括安装在基本臂1上的长度测量装置7，所述长度测量装置7用于测量二节臂2的伸出长度，并将测量的长度信息传送给力矩限制器主机，力矩限制器主机根据长度信息计算出二节臂伸出比；所述力矩限制器主机接收来自长度角度传感器6测得的吊臂长度信息，通过内部程序对比，确定吊臂伸缩状态，通过相关算法计算得出三、四、五节臂伸出比；力矩限制器主机根据计算得出的二节臂伸出比及吊臂伸缩状态自动进行性能曲线匹配，或者通过插值法计算得出额定载荷，选择合适工况。

当然，上述二节臂长度测量可以选择像单缸插销式起重机测量方式，直接测量吊臂伸缩油缸长度进而换算得出二节臂伸出长度(状态)，对于绳排式五节臂起重机，由于二节臂是由一级伸缩油缸带动，可以通过测量一级伸缩油缸伸出状态，间接得出二节臂的伸出状态。但对于绳排式五节臂起重机，该方法存在以下两点不足：

1、绳排式五节臂起重机一般为液控起重机，控制系统运算能力相对薄弱，采用单缸插销式大吨位电控起重机测长方式，对程序运算需求高，精确度低；

2、绳排式五节臂起重机由于吊臂内部采用双缸加绳排的形式，吊臂尾部空间不足，不能像单缸插销式起重机那样，有多余空间放置长度测量装置7，此外，吊臂内部的双伸缩油缸交替工作，空间不足，容易出现挤压侧长线的情况，存在传感器毁坏的风险。

故鉴于以上两点，长度测量装置7可以选用小测长传感器，所述小测长传感器布置在基本臂1的臂头，小测长的出绳端固定在二节臂2的头部。而选择这样布置小测长传感器将带来如下好处：将小测长传感器放置在基本臂头部而不是中间位置或基本臂尾部可以节省小测长传感器的测线长度，还可省去小测长传感器前方压线轮，节约成本；此时，小测长出绳长度即为二节臂的长度，省去程序对二节臂长度信息的运算，降低控制系统负担，提高了测量精度，减小了误差；同时，吊臂外部空间开阔，不易出现测长绳受干扰情况，进一步提高了起重机的起重性能。

起重机在工作过程中，操作者通过选择吊装工况，进行吊臂任意伸缩操作；如图3所示，小测长传感器固定在基本臂上，出绳端固定在二节臂臂头位置，通过此测长装置测量二节臂伸出长度，此长度信息通过起重机上车通讯网络传递至力矩限制器主机，力矩限制器主机根据传递过来的长度信息，计算出二节臂伸出比。与此同时，力矩限制器主机接收来自长度角度传感器测得的吊臂长度信息，通过内部程序对比，确定吊臂伸缩状态，通过相关算法计算得出三、四、五节臂伸出比。最后，力矩限制器主机根据计算得出的二节臂伸出比及吊臂伸缩状态自动进行性能曲线匹配，或者通过插值法计算得出额定载荷，选择合适工况。

其中，所述性能曲线可以依据二节臂伸出长度进行分段式划分并自动识别工况，通过小测长传感器读取二节臂长度信息并调用对应的性能曲线，依据设定的二节臂安全识别距离判断二节臂伸出长度是否进入下一个或退回上一个性能曲线区域，一旦超出此区域，自动识别下一区域性能曲线；在每一个性能表区段，依据长度角度传感器测量的整个吊臂长度信息，采用插值法对此状况吊装性能进行确认。以二节臂伸出比为0％，25％，50％，75％，100％的性能曲线为例，检测到二节臂伸出比为25％附近时自动匹配25％性能曲线。通过智能匹配性能曲线，不仅可以实现工况的自动识别,满足不同工况需求，还可以最大限度的发挥吊臂不同组合状态下的吊装性能，并且最大限度的降低安全风险。

综上所述，本发明通过引入长度测量装置和在力矩限制器主机中增设性能曲线实现吊臂在吊装过程中智能匹配性能曲线，取消对操作顺序的限制，能够实现工况自识别功能及吊臂任意伸缩，增加了吊臂吊装可组合方式，满足客户不同工况条件下的吊装需求，保证起重性能，提升吊装安全性。同时，通过智能匹配性能曲线，在实现吊臂任意伸缩的同时，可以最大限度的发挥吊臂不同组合状态下的吊装性能，并且最大限度的降低安全风险；即能确保针对不同伸出比匹配不同性能曲线有更好的适配吊装性能。

Claims (8)

1.一种五节臂绳排起重机工况识别方法，其特征在于，五节臂绳排起重机工况识别方法的具体步骤是：

首先，测量二节臂的伸出长度L2以及整个吊臂的伸出长度L1，并通过实验验证在力矩限制器主机内增加吊装工况性能曲线；

其次，将测量到的二节臂伸出长度L2和整个吊臂伸出长度L1发送给力矩限制器主机，力矩限制器主机根据伸出长度L2计算出二节臂的伸出百分比，并根据伸出长度L1，通过内部程序对比，确定整个吊臂的伸缩状态，并计算得出三、四、五节臂的伸出百分比；

最后，力矩限制器主机根据计算的二节臂伸出比及吊臂伸缩状态自动进行性能曲线匹配，或者通过插值法计算得出额定载荷，选择合适工况。

2.根据权利要求1所述的一种五节臂绳排起重机工况识别方法，其特征在于，所述二节臂的伸出长度L2由安装在基本臂(1)上的长度测量装置(7)测得，所述整个吊臂的伸出长度L1由安装在基本臂(1)上的长度角度传感器(6)测得。

3.根据权利要求1或2所述的一种五节臂绳排起重机工况识别方法，其特征在于，所述力矩限制器主机根据伸出长度L2判断二节臂是否伸出，若伸出，则直接计算二节臂的伸出百分比，接着结合伸出长度L1判断三、四、五节臂是否伸出，并计算三、四、五节臂的伸出百分比；否则，整个吊臂伸出长度L1即为三、四、五节臂的伸出长度，利用伸出长度L1判断三、四、五节臂是否伸出，并计算三、四、五节臂的伸出百分比。

4.根据权利要求3所述的一种五节臂绳排起重机工况识别方法，其特征在于，所述性能曲线依据二节臂的伸出长度进行分段式划分并自动识别工况，通过长度测量装置测量二节臂长度信息并调用对应的性能曲线，依据设定的二节臂安全识别距离判断二节臂伸出长度是否进入下一个或退回上一个性能曲线区域，一旦超出此区域，自动识别下一区域性能曲线；在每一个性能表区段，依据长度角度传感器测量的整个吊臂长度信息，采用插值法对此状况吊装性能进行确认。

5.根据权利要求4所述的一种五节臂绳排起重机工况识别方法，其特征在于，所述长度测量装置(7)为小测长传感器，所述小测长传感器安装在基本臂(1)的臂头，出绳端固定在二节臂(2)的头部。

6.一种五节臂绳排起重机工况识别装置，包括起重机上车吊臂、伸缩油缸以及力矩限制器系统，伸缩油缸包括一级伸缩油缸和二级伸缩油缸，起重机上车吊臂包括基本臂(1)、二节臂(2)、三节臂(3)、四节臂(4)和五节臂(5)，一级伸缩油缸带动二节臂(2)伸缩，二级伸缩油缸带动三节臂(3)、四节臂(4)和五节臂(5)同步伸缩，力矩限制器系统包括力矩限制器主机以及安装在基本臂(1)上用于测量整个吊臂伸出长度的长度角度传感器(6)，其特征在于，还包括安装在基本臂(1)上的长度测量装置(7)，所述长度测量装置(7)用于测量二节臂(2)的伸出长度，并将测量的长度信息传送给力矩限制器主机，力矩限制器主机根据长度信息计算出二节臂伸出比；所述力矩限制器主机接收来自长度角度传感器(6)测得的吊臂长度信息，通过内部程序对比，确定吊臂伸缩状态，通过相关算法计算得出三、四、五节臂伸出比；力矩限制器主机根据计算得出的二节臂伸出比及吊臂伸缩状态自动进行性能曲线匹配，或者通过插值法计算得出额定载荷，选择合适工况。

7.根据权利要求6所述的一种五节臂绳排起重机工况识别装置，其特征在于，所述长度测量装置(7)为小测长传感器，所述小测长传感器安装在基本臂(1)的臂头，出绳端固定在二节臂(2)的头部。

8.根据权利要求7所述的一种五节臂绳排起重机工况识别装置，其特征在于，所述性能曲线依据二节臂伸出长度进行分段式划分并自动识别工况，通过小测长传感器读取二节臂长度信息并调用对应的性能曲线，依据设定的二节臂安全识别距离判断二节臂伸出长度是否进入下一个或退回上一个性能曲线区域，一旦超出此区域，自动识别下一区域性能曲线；在每一个性能表区段，依据长度角度传感器测量的整个吊臂长度信息，采用插值法对此状况吊装性能进行确认。