CN104986665B - 一种吊装设备及吊绳倍率检测装置、系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械领域，公开了一种吊装设备及吊绳倍率检测装置、系统、方法，其中所述检测装置包括：接收器，用于接收在所述吊装设备起吊一质量为M的物体时单根吊绳的拉力F；以及控制器，用于根据所述物体的质量M及所述单根吊绳的拉力F确定实际倍率N。通过该技术方案能够简单且准确地对吊绳倍率进行检测，降低了成本，保证了吊装设备的安全性。

Description

一种吊装设备及吊绳倍率检测装置、系统、方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种吊装设备及吊绳倍率检测装置、系统、方法。

背景技术

安全监控系统(如力矩限制器)作为吊装设备(例如起重机械)重要的安全监控装置，是必须强制安装的。吊绳(钢丝绳)倍率是其中的一个安全监控对象，其是起重机械两个滑轮之间钢丝绳缠绕的方式，由于单根钢丝绳能够起吊的吊重是有限的，为了能够起吊更大的吊重，必须要由多股钢丝绳共同起吊，即增加钢丝绳倍率。

在现有的起重机械超载保护系统中，钢丝绳的倍率都是由人工通过人机交互界面手动输入的，这就存在着安全隐患。因为起重机钢丝绳的倍率会随着起吊任务的不同而可能改变，倘若钢丝绳的倍率发生改变或钢丝绳端头固定连接位置发生改变时操作人员忘记更改安全监控系统中钢丝绳的倍率、或者钢丝绳的倍率输入有误，则会造成安全监控系统的误判，轻则影响工作效率，重则可能引起起重机械的倾翻安全事故。例如，假设起重机钢丝绳倍率实际为4倍率，但人为设定为8倍率，此类情况下，就有可能在超载时安全监控系统没有报警或者超载无记录，从而造成重大的安全事故或者人身事故。为避免此种事故发生，或者避免超载无法记入黑匣子事情发生，需要对起重机倍率进行检测。

目前，检测钢丝绳倍率的方法主要有两种，一种是通过采用图像检测来检测起重机的钢丝绳倍率，其具体实现方式为：通过获取并处理吊钩工作倍率图像来得到吊钩工作倍率，倍率检测装置通过倍率检测摄像头和图像处理模块来检测钢丝绳倍率。倍率检测摄像头获取到吊钩工作倍率的图像后，将该图像发送至图像处理模块，图像处理模块通过对图像进行阈值分割、像素标记、灰度二值化、滤波和边缘检测等处理实现对图像中钢丝绳的特征提取分析，从而获得需要的数据信息，即当前钢丝绳倍率。

另一种方法具体实现方式为：通过第一传感器检测钢丝绳的端头固定连接在定滑轮组上的固定点还是固定连接在动滑轮组的固定点上，若第一传感器检测到对应信号，则表示钢丝绳的端头固定在定滑轮上，若第一传感器没有检测到对应信号，则表示钢丝绳的端头固定连接在动滑轮组上；通过第二传感器检测钢丝绳绕过定滑轮组的次数，进而通过第一传感器与第二传感器的检测到的电信号输送至超载保护系统来实现自动检测计算钢丝绳的倍率，以避免依赖人工输入出错的问题。

对于第一种方法，在光线阴暗或者不充足的情况下，无法获取清晰的图像，从而无法获得钢丝绳的清晰样本，因而无法检测起重机的倍率；而且图像处理设备价格昂贵，成本太高，而且易损坏，不适合用于工作环境恶劣、振动及电磁干扰严重的场所。

对于第二种方法，由于臂架前端滑轮安装位置及空间都很有限，不可能再安装复杂的检测装置，而且把检测装置安装上以后，由于钢丝绳很粗且不易折弯，从检测装置下端穿过钢丝绳很不实际，进而导致更换钢丝绳倍率极其复杂且耗时。

发明内容

本发明的目的是提供一种吊装设备及吊绳倍率检测装置、系统、方法，该检测装置能够简单且准确的对吊绳倍率进行检测，提高了吊装设备的安全性。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于吊装设备的吊绳倍率检测装置，所述检测装置包括：接收器，用于接收在所述吊装设备起吊一质量为M的物体时单根吊绳的拉力F；以及控制器，用于根据所述物体的质量M及所述单根吊绳的拉力F确定实际倍率N。

相应地，本发明还提供一种用于吊装设备的吊绳倍率检测系统，所述检测系统包括：上述检测装置；以及拉力检测器，与所述接收器连接，用于获取在所述吊装设备起吊一质量为M的物体时单根吊绳的拉力F。

相应地，本发明还提供一种吊装设备，所述吊装设备包括上述检测系统。

相应地，本发明还提供一种用于吊装设备的吊绳倍率检测方法，所述检测方法包括：接收在所述吊装设备起吊一质量为M的物体时单根吊绳的拉力F；以及根据所述物体的质量M及所述单根吊绳的拉力F确定实际倍率N。

通过上述技术方案，利用接收器接收在所述吊装设备起吊一质量为M的物体时单根吊绳的拉力F，然后控制器根据所述物体的质量M及所述单根吊绳的拉力F确定实际倍率N。通过该技术方案能够简单且准确地对吊绳倍率进行检测，降低了成本，保证了吊装设备的安全性。

本发明的其它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是根据本发明提供的用于吊装设备的吊绳倍率检测系统的结构框图；

图2是根据本发明一种实施方式的单根吊绳的受力示意图；

图3是根据本发明提供的用于吊装设备的吊绳倍率检测方法的流程图；以及

图4是根据本发明一种实施方式的倍率设置流程图。

附图标记说明

10 拉力检测器 20 检测装置

21 接收器 22 控制器

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。

图1是根据本发明提供的用于吊装设备的吊绳倍率检测系统的结构框图。如图1所示，本发明提供的吊绳倍率检测系统可以包括：拉力检测器10，用于获取在所述吊装设备起吊一质量为M的物体时单根吊绳的拉力F；以及检测装置20，该检测装置20可以包括：接收器21，用于接收在所述吊装设备起吊一质量为M的物体时单根吊绳的拉力F；以及控制器22，用于根据所述物体的质量M及所述单根吊绳的拉力F确定实际倍率N。通过上述技术方案能够实现简单且准确地对吊绳倍率进行检测，保证了吊装设备的安全性，而且无需对现有吊装设备增加过多的组件从而降低了成本并保证了改变吊绳的便利性。

其中，所述拉力F可由拉力检测器10检测并由接收器21接收，但本发明并不限于此，所述拉力F还可通过以下方式来获得。图2是根据本发明一种实施方式的单根吊绳的受力示意图。在该实施方式中，可根据所述吊装设备的臂架角度θ(如图2所示，该角度θ也就是吊绳与水平面的夹角)以及定滑轮对所述单根吊绳的作用力F_S来求取所述拉力F。

在该实施方式中，吊装设备起吊一物体(例如任意重量的砝码)，安装在臂架顶端的定滑轮上的销轴式重量传感器可检测出定滑轮对单根钢丝绳的作用力F_s。根据水平方向受力平衡可以得出：

$F_s=2Fcos\left(\frac{90-\mathrm{\θ}}{2}\right)=\sqrt{2}Fcos\frac{\mathrm{\θ}}{2}+\sqrt{2}Fsin\frac{\mathrm{\θ}}{2},$

因而可以得出： $F=\frac{F_s}{\sqrt{2}sin\frac{\mathrm{\θ}}{2}+\sqrt{2}cos\frac{\mathrm{\θ}}{2}}.$

应该注意的是，上述实施方式仅仅是示例性的，在该实施方式中的重量传感器还可以安装在其它能够实现本发明的任何位置处，例如安装在臂架末端后面所设置的定滑轮上。另外，拉力检测器10还可以采用其它任何合适的测力装置，例如拉板等。

重量传感器可以将定滑轮对所述单根吊绳的作用力F_S传动给安全监控系统的检测装置20。安全监控系统是吊装设备的安全装置，用于实时显示吊重、预警、报警，而且具有实时显示角度、幅度及黑匣子记录的功能，能够完成一定的逻辑及数字运算处理，防止吊装设备发生倾翻事故。该安全监控系统还可以同吊装设备的控制器通讯，通过发送命令可以执行锁住执行机构和卷扬机的功能。控制器22可以是安全监控系统中的组成部分。另外，该安全监控系统可以通过三芯屏蔽线与重量传感器相连，以向重量传感器提供电源。

在此需要说明的是，对于所述拉力F的计算过程，可在所述拉力检测器10内实施(在此情况下，该拉力检测器10可为重量传感器，该重量传感器可检测定滑轮对所述单根吊绳的作用力F_S，并根据该作用力F_S及吊装设备的臂架角度θ，计算拉力F，并将该拉力F发送至所述接收器21)，亦可在控制器22内实施(在此情况下，接收器21需接收所述吊装设备的臂架角度θ以及定滑轮对所述单根吊绳的作用力F_S)，还可在其他装置内实施并由该装置将所计算出的拉力F发送至所述接收器21。本发明并不限于此。

在获得单根吊绳的拉力F及所吊物体的质量M的情况下，控制器22可以根据以下公式确定吊绳的实际倍率：其中，g为重力加速度，单位为N/kg，M的单位为kg。由于拉力检测器10所检测的数据可以存在一定的误差，因此N可以取整数。

本发明所提供的检测装置10获得吊绳的实际倍率后，可以按照该实际倍率来进行吊绳倍率设置。

为了解决认为设置吊绳倍率可能带来的风险，可以通过接收器21接收输入倍率(通过人机交互界面输入的吊绳倍率或默认倍率)，然后控制器22根据实际倍率和输入倍率来确定该输入倍率是否正确。例如，考虑到重量传感器所获得的单根吊绳的拉力F及所吊物体质量M可能存在的误差，如果实际倍率和输入倍率差值的绝对值小于或等于预设值(例如1)，则控制器22确定所述输入倍率是正确的，倍率设置过程完成；在所述实际倍率与所述输入倍率差值的绝对值大于预设值的情况下，所述控制器22执行以下至少一者：提示倍率输入错误；锁住吊装设备的变幅机构及卷扬机构；以及控制报警装置进行报警。避免倍率设置错误时吊装设备运转的危险性，并且工作人员可以重新设置倍率，直到满足上述条件位置，如此能够有效地避免人工胡乱设置或错误设置倍率带来的风险，并且在超载情况下能够及时准确地记录到安全监控系统的黑匣子中。

当然上述判断输入倍率正确性的方法仅仅是示例性的，本领域技术人员可以通过其它方式来进行判断，例如通过判断倍率与输入倍率的比值是否超过预设值来判断。

在检测系统每次上电后，检测倍率设置是否有问题，如果有问题，则及时提醒工作人员重新设置倍率。

本发明提供的吊绳倍率检测装置结构简单，容易实现，实用性高，而且降低了成本，避免认为设置倍率时的错误，提高了吊装设备的安全性、智能性及人性化。

相应地，本发明还提供吊装设备，所述吊装设备包括上述检测系统。

相应地，本发明还提供一种用于吊装设备的吊绳倍率检测方法，图3给出了根据本发明提供的用于吊装设备的吊绳倍率检测方法的流程图。如图3所示，在步骤30，接收在所述吊装设备起吊一质量为M的物体时单根吊绳的拉力F；以及在步骤31处，根据所述物体的质量M及所述单根吊绳的拉力F确定实际倍率N。

图4是根据本发明一种实施方式的倍率设置流程图。如图4所示，在步骤41处，系统上电启动；在步骤42处，获取单根吊绳的拉力F；在步骤43处，根据单根吊绳的拉力F和所吊物体的质量计算实际倍率；在步骤44处，接收输入倍率；在步骤45处，判断实际倍率与输入倍率差值的绝对值是否小于或等于1；如果该绝对值小于或等于1，则转至步骤47，完成倍率设置；否则，转至步骤46，提示输入倍率错误、锁住吊装设备的变幅机构及卷扬机构和/或控制报警装置进行报警；之后，返回至步骤44。

有关该方法的具体细节及益处与上述针对吊绳倍率检测系统的细节及益处相同，于此不再赘述。

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 (8)

1.一种用于吊装设备的吊绳倍率检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：

接收器，用于接收在所述吊装设备起吊一质量为M的物体时单根吊绳的拉力F；以及

控制器，用于根据所述物体的质量M及所述单根吊绳的拉力F确定实际倍率N；

所述接收器还用于接收输入倍率，

所述控制器还用于根据所述实际倍率与所述输入倍率确定该输入倍率是否正确：

在所述实际倍率与所述输入倍率差值的绝对值小于或等于预设值的情况下，所述控制器确定所述输入倍率正确；

在所述实际倍率与所述输入倍率差值的绝对值大于预设值的情况下，所述控制器执行以下至少一者：

提示倍率输入错误；

锁住吊装设备的变幅机构及卷扬机构；以及

控制报警装置进行报警。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述拉力F根据以下公式计算得出：

$F=\frac{F_s}{\sqrt{2}\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}+\sqrt{2}cos\frac{\mathrm{\θ}}{2}}$

其中，θ为所述吊装设备的臂架角度，F_S为定滑轮对所述单根吊绳的作用力。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述控制器根据以下公式确定所述实际倍率：其中，g为重力加速度。

4.一种用于吊装设备的吊绳倍率检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：

权利要求1-3中任一项所述的检测装置；以及

拉力检测器，与所述接收器连接，用于获取在所述吊装设备起吊一质量为M的物体时单根吊绳的拉力F。

5.一种吊装设备，其特征在于，所述吊装设备包括权利要求4所述的检测系统。

6.一种用于吊装设备的吊绳倍率检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

接收在所述吊装设备起吊一质量为M的物体时单根吊绳的拉力F；以及

根据所述物体的质量M及所述单根吊绳的拉力F确定实际倍率N；

接收输入倍率；

根据所述实际倍率与所述输入倍率确定该输入倍率是否正确：

在所述实际倍率与所述输入倍率差值的绝对值小于或等于预设值的情况下，控制器确定所述输入倍率正确；

在所述实际倍率与所述输入倍率差值的绝对值大于预设值的情况下，所述检测方法还包括以下至少一者：

提示倍率输入错误；

锁住吊装设备的变幅机构及卷扬机构；以及

控制报警装置进行报警。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述拉力F根据以下公式计算得出：

$F=\frac{F_s}{\sqrt{2}\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}+\sqrt{2}cos\frac{\mathrm{\θ}}{2}}$

其中，θ为所述吊装设备的臂架角度，F_S为定滑轮对所述单根吊绳的作用力。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，根据以下公式确定所述实际倍率：其中，g为重力加速度。