CN105438983A - 一种工程机械及其卷扬乱绳监测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种卷扬乱绳监测装置，其卷扬乱绳预警单元包括：第一检测部件，用于获取卷扬起吊重量信息；第二检测部件，用于获取卷扬的卷筒旋转信息；控制器，获取卷扬钢丝绳拉力F，获取卷扬钢丝绳收放速度V，并根据述钢丝绳拉力F或钢丝绳收放速度V是否超过限定值输出预警信息；其卷扬乱绳报警单元包括：卷扬监控摄像部件，用于采集钢丝绳图像；图像处理设备，用于从钢丝绳图像中提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析，并根据判断钢丝绳平行度指标是否超出阈值输出报警信息。该装置具有卷扬乱绳预警、报警功能，可使起重机工作可靠性得到更大程度的提升。本发明还提供一种卷扬乱绳监测方法及应用该卷扬乱绳监测装置的工程机械。

Description

一种工程机械及其卷扬乱绳监测装置和方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及起重机的卷扬乱绳监测装置和方法。本发明还涉及设有所述卷扬乱绳监测装置的起重机。

背景技术

起重机施工作业过程中，卷扬通过缠绕在卷筒上钢丝绳的传递使悬挂在起重机臂头的重物进行升降。

通常在钢丝绳的收放过程中，要求钢丝绳均匀缠绕在卷扬卷筒上。但在实际操作中，依据现场实际作业情况的不同，卷扬会出现乱绳或者卡绳的情况，存在以下危害：(1)导致吊重物的突放，影响起重平稳性，给具体起重机施工带来潜在安全隐患；(2)损伤钢丝绳，造成钢丝绳报废，增加起重机使用成本；(3)每次乱绳后将花费很长时间对钢丝绳重新有序整理，影响生产的正常进行。

经分析，卷扬乱绳的原因有以下几方面：(1)吊重量过大，且底层钢丝绳排列不紧时，上层绳圈挤入底层绳圈；(2)空勾起升时，钢丝绳张紧力过小，钢丝绳产生摞绳现象，即钢丝绳不能紧密规律排列，两圈钢丝绳之间交叉、堆叠；(3)在冬季施工时，由于滑轮槽内油泥凝固，增大了钢丝绳的运动阻力，空载或轻载下降时，卷扬转速快，吊钩下降迟缓于卷扬钢丝绳放出速度，导致钢丝绳在卷筒上松弛，排列混乱。

目前，针对此故障，部分起重机制造商采取的监控、诊断方法及装置，主要有以下几种：

第一种，现场人工观测，在起重机卷扬运转时增加专人观测钢丝绳状态，以避免卷扬乱绳现象。

第二种，通过装置感知钢丝绳的弯曲偏移量，并利用反光板反射信号，用红外传感器接收反射信号，将信号传递给报警器，当弯曲偏移量达到一定值时进行报警。

第三种，出现乱绳之后，通过出槽的钢丝绳直接或间接触碰行程开关，使卷扬机电动机控制回路断电，停止钢丝绳收放动作。

第四种，在卷扬卷筒后面安置摄像头，起重机操作人员通过传回的图像实时观测卷扬钢丝绳排列状态。

以上四种现有技术方案大体可分成两大类：

第一种和第四种为现场实时监测。这种方式无论是现场增派人手观测钢丝绳状态，还是采用摄像头回传实时监控图像，只要卷扬运转，就要及时观察，观测人员的劳动强度大。对于摄像头监控的方法，虽然代替人工，避免了信息传递的时延，但是同样存在观测不精确，易发生误判的问题，而且起重机操作流程复杂、操作界面中需要监控的起重机状态量过多，额外的卷扬状态监控录像势必会分散操作人员的精力，降低工作效率，同样会给整个施工作业带来安全隐患。

第二种和第三种为机械式的卷扬乱绳报警装置。此类报警装置，均要依赖机械结构感知卷扬乱绳的发生，不仅安装会受到限制，而且由于起重机长期户外工作发生振荡，导致机械结构变形，会降低检测精度，可靠性不高。

此外，以上检测方法和装置均只能在卷扬已发生乱绳现象后才有检测结果，无法避免乱绳故障的发生。

因此，如何降低起重机等工程机械的卷扬钢丝绳乱绳风险，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种卷扬乱绳监测装置。该装置具有卷扬乱绳预警、报警功能，可使起重机工作可靠性得到更大程度的提升。

在此基础上，本发明还提供一种卷扬乱绳监测方法以及设有所述监测装置的工程机械。

本发明提供一种卷扬乱绳监测装置，包括卷扬乱绳预警单元和卷扬乱绳报警单元；

其中，所述卷扬乱绳预警单元包括：

第一检测部件，用于获取卷扬起吊重量信息；

第二检测部件，用于获取卷扬的卷筒旋转信息；

控制器，用于根据所述起吊重量信息，获取卷扬钢丝绳拉力F，并根据所述卷筒旋转信息，获取卷扬钢丝绳收放速度V，并判断所述钢丝绳拉力F或钢丝绳收放速度V是否超过限定值，若判断结果为是，则输出预警信息；

其中，所述卷扬乱绳报警单元包括：

卷扬监控摄像部件，用于实时采集卷扬卷筒上的钢丝绳图像；

图像处理设备，用于从采集到的钢丝绳图像中提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析，并判断钢丝绳平行度指标是否超出阈值，若判断结果为是，则输出报警信息。

优选地，所述控制器按照公式F＝G/N计算钢丝绳拉力F，其中G为卷扬起吊重量，N为钢丝绳滑轮组倍率。

优选地，所述控制器按照公式V＝n·π·R/T₁计算钢丝绳收放速度V，其中T₁为限定时间，n为限定时间内卷扬转动圈数，R为钢丝绳在卷扬上的缠绕直径。

优选地，所述控制器按照下述方式判断所述钢丝绳拉力F和钢丝绳收放速度V是否超过限定值：

预设钢丝绳拉力范围[F₁,F₂]和钢丝绳收放速度范围[V₁,V₂]，其中F₁、F₂分别为设定的钢丝绳拉力下限值和上限值，V₁、V₂分别为设定的钢丝绳收放速度下限值和上限值；

若钢丝绳拉力F超出预设范围[F₁,F₂]，或钢丝绳收放速度V超出预设范围[V₁,V₂]，则判断结果为是，反之，判断结果为否。

优选地，所述图像处理设备按照下述方式提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析：

通过卷扬监控摄像部件实时采集钢丝绳图像；

对采集的钢丝绳图像进行预处理，减少噪声干扰，提高系统准确度和鲁棒性，且当图像信息微弱、无法识别时，对图像进行增强、集合调整；

进行图像分割，定位分理出待识别物体，此环节输入整幅图像，输出像元图像；

抽取图像特征，利用图像检测技术，对滤波后的图像进行图像提取，获得钢丝绳线性信息；

根据钢丝绳线性信息，获取钢丝绳倾斜角度，并判断钢丝绳倾斜角度是否超出阈值。

优选地，所述控制器按照下述方式输出报警信息：

设定不同等级的钢丝绳平行度指标阈值；

判断钢丝绳平行度指标是否超过设定的各阈值，若判断结果为是，则输出与不同等级阈值相对应的不同等级报警信息。

本发明提供一种卷扬乱绳监测方法，包括以下步骤：

卷扬乱绳预警：

获取卷扬起吊重量信息；

获取卷扬的卷筒旋转信息；

根据所述起吊重量信息，获取卷扬钢丝绳拉力F，并根据所述卷筒旋转信息，获取卷扬钢丝绳收放速度V，并判断所述钢丝绳拉力F或钢丝绳收放速度V是否超过限定值，若判断结果为是，则输出预警信息；

卷扬乱绳报警：

实时采集卷扬卷筒上的钢丝绳图像；

从采集到的钢丝绳图像中提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析，并判断钢丝绳平行度指标是否超出阈值，若判断结果为是，则输出报警信息。

进一步地，按照公式F＝G/N计算钢丝绳拉力F，其中G为卷扬起吊重量，N为钢丝绳滑轮组倍率。

进一步地，按照公式V＝n·π·R/T₁计算钢丝绳收放速度V，其中T₁为限定时间，n为限定时间内卷扬转动圈数，R为钢丝绳在卷扬上的缠绕直径。

进一步地，按照下述方式判断所述钢丝绳拉力F和钢丝绳收放速度V是否超过限定值：

预设钢丝绳拉力范围[F₁,F₂]和钢丝绳收放速度范围[V₁,V₂]，其中F₁、F₂分别为设定的钢丝绳拉力下限值和上限值，V₁、V₂分别为设定的钢丝绳收放速度下限值和上限值；

若钢丝绳拉力F超出预设范围[F₁,F₂]，或钢丝绳收放速度V超出预设范围[V₁,V₂]，则判断结果为是，反之，判断结果为否。

进一步地，按照下述方式提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析：

实时采集钢丝绳图像；

对采集的钢丝绳图像进行预处理，减少噪声干扰，提高系统准确度和鲁棒性，且当图像信息微弱、无法识别时，对图像进行增强、集合调整；

进行图像分割，定位分理出待识别物体，此环节输入整幅图像，输出像元图像；

抽取图像特征，利用图像检测技术，对滤波后的图像进行图像提取，获得钢丝绳线性信息；

根据钢丝绳线性信息，获取钢丝绳倾斜角度，并判断钢丝绳倾斜角度是否超出阈值。

进一步地，按照下述方式输出报警信息：

设定不同等级的钢丝绳平行度指标阈值；

判断钢丝绳平行度指标是否超过设定的各阈值，若判断结果为是，则输出与不同等级阈值相对应的不同等级报警信息。

本发明提供一种工程机械，包括工程机械本体、卷扬及控制系统，所述控制系统设有上述任一项所述的卷扬乱绳监测装置。

本发明提供的卷扬乱绳监测装置，利用第一检测部件的信息计算得到钢丝绳的单绳拉力，利用第二检测部件的信息计算得到钢丝绳收放速度，一旦超过系统限定值，便发出卷扬乱绳预警信号，进行卷扬乱绳预警，其次，利用卷扬监控摄像部件传回的图像进行图像处理，提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析，计算钢丝绳斜率，以判断当前时刻是否发生卷扬乱绳现象，一旦发现异常，便发出卷扬乱绳报警信号，对于已发生的卷扬乱绳进行报警。

本发明可以在起重机作业过程中，实时监测卷扬钢丝绳的排列状态，对卷扬乱绳现象发出预警信号，引起作业人员注意；并对已发生的乱绳现象予以报警，限制作业人员进一步操作，避免钢丝绳磨损及吊装事故。

由于上述卷扬乱绳监测装置具有上述技术效果，基于同样原理的卷扬乱绳监测方法和包括该卷扬乱绳监测装置的工程机械也具有相同的技术效果。

附图说明

图1为本发明所提供卷扬乱绳监测装置的卷扬乱绳预警单元的控制原理图；

图2为起重机卷扬的基本结构示意图；

图3为本发明所提供卷扬乱绳监测装置的卷扬乱绳报警单元的控制原理图；

图4为本发明所提供卷扬乱绳监测方法的卷扬乱绳报警的控制流程图；

图5为卷扬乱绳报警图像识别中滤波边缘检测、提取排绳的示例图；

图6为卷扬乱绳报警图像识别中检测排绳平行度、确定乱绳位置的示例图。

具体实施方式

本发明的核心是在卷扬钢丝绳发生乱绳前予以预警，引起作业人员注意，并对已发生的卷扬乱绳现象发出声光报警控制信号，以限制起重机卷扬进一步动作。

不失一般性，下面以起重机作为主体，结合说明书附图具体对本发明进行详细阐述。

在一种具体实施方式中，本发明提供的卷扬乱绳监测装置包括卷扬乱绳预警单元和卷扬乱绳报警单元两部分。

请参考图1、图2，图1为本发明所提供卷扬乱绳监测装置的卷扬乱绳预警单元的控制原理图；图2为起重机卷扬的基本结构示意图。

如图所示，卷扬乱绳预警单元包括：

第一检测部件，用于获取卷扬起吊重量信息。

具体采用起重机的力矩限制器，其为独立的完全由计算机控制的安全操作系统，主要由显示器、单片机计算控制箱、角度传感器、长度传感器、压力传感器等元器件组成，能自动检测出起重机所吊载的质量及起重臂所处的角度，并能显示出其额定载重量和实际载荷、工作半径、起重臂幅角。

第二检测部件，用于获取卷扬的卷筒旋转信息。

具体采用卷扬编码器，其安装在轮式起重机卷扬卷筒上，可以将卷扬的角位移转换成能够通讯、传输和存储的电信号。

控制器为车载控制器，具体可采用PLC控制器，其能够接收、发送数据，进行程序下载、逻辑运算，并支持CAN总线通讯，通常安装在操作室或电气控制箱内。

由于发生卷扬乱绳现象的原因主要为两点：一方面是钢丝绳拉力过大或过小，另一方面是卷扬钢丝绳收放速度过快或过慢，因此本发明以此为理论基础，由控制器根据起吊重量信息，获取卷扬钢丝绳拉力F，并根据卷筒旋转信息，获取卷扬钢丝绳收放速度V，并判断钢丝绳拉力F或钢丝绳收放速度V是否超过限定值，若判断结果为是，则输出预警信息，从而实现预警功能。

其中，钢丝绳拉力可以由力矩限制器得出。如图2所示，卷扬1上单根钢丝绳3的拉力F大小与起吊重物5的重量G和滑轮组4的倍率N的比值有关，起吊重物5的重量G可以通过起重机力矩限制器直接读出当前实际吊重量。这样只需要把从力矩限制器系统中读出的当前实际吊重量除以钢丝绳的倍率即可得单股钢丝绳3的拉力大小，即F＝G/N。

钢丝绳收放速度利用卷扬编码器2，通过程序处理得出。设卷扬卷筒上钢丝绳的缠绕直径为R，在限定时间T₁内，读取卷扬编码器的初始值n₁及终值n₂，即卷扬转动n＝n₂-n₁圈。可以计算得到钢丝绳收放速度V＝n·π·R/T1。当然，为提高系统精度，在转速计算时可以加入钢丝绳直径，卷扬转动圈数可以通过多次采样求平均值的方式得到。

在实时计算得出钢丝绳拉力F和钢丝绳收放速度V之后，控制器按照下述方式判断是否存在乱绳的风险：

在系统程序中设定拉力的上、下限值F₁、F₂以及钢丝绳收放速度的上、下限值V₁、V₂。通过系统实时监测，只要钢丝绳拉力及收放速度在限定范围[F₁,F₂]、[V₁,V₂]内，系统正常工作，一旦超限便发出报警信号，引起作业人员的注意。

卷扬乱绳的预警无需增加额外的装置，利用起重机上原有的力矩限制器、角度编码器及控制器即可实现，只需要在控制器中编译程序，进行一次系统初始化，将设定值存储在控制器存储空间即可。

请参考图3，图3为本发明所提供卷扬乱绳监测装置的卷扬乱绳报警单元的控制原理图。

如图所示，卷扬乱绳报警单元包括：

卷扬监控摄像部件，用于实时采集卷扬卷筒上的钢丝绳图像。这里采用安装在卷扬滚筒后的摄像头。

图像处理设备，具体可采用图像识别终端，例如商用笔记本电脑或嵌入式图像识别系统等，用于从采集到的钢丝绳图像中提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析，并判断钢丝绳平行度指标是否超出阈值，若判断结果为是，则输出报警信息。

具体地，卷扬乱绳报警单元利用现有的卷扬监控摄像头在自然光(在光照条件不理想的环境下可采用主动光源进行补光操作)条件下，对卷扬卷筒的图像进行采集，图像识别终端从采集到的图像中提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析，计算钢丝绳斜率，以判断当前时刻卷扬钢丝绳状态，一旦发现卷扬乱绳，便通过图像识别终端自带声光等方式对操作人员进行预警提示，作业人员立即停止现有吊装动作。

下面就采集到的图像如何通过图像处理，进行钢丝绳平行度分析进行进一步的说明(参见图4)。

S1.通过起重机卷扬后的摄像头来实时采集钢丝绳图像。

S2.对采集图像进行预处理，减少噪声干扰，提高系统准确度和鲁棒性，且当图像信息微弱，无法识别时，还要对图像进行增强、集合调整。

S3.进行图像分割，定位分理出不同的待识别物体，此环节输入整幅图像，输出像元图像。

S4.图像特征抽取，利用图像检测技术，对滤波后的图像进行图像提取，获得有用信息(参见图5)。

S5.针对提取的图像进行钢丝绳平行度分析，如果发现钢丝绳平行度指标超过阈值，根据平行度量化判断目前卷扬工作状况，采用相应的应急措施(参见图6)。

本实施例中，在卷扬乱绳报警的基础上，将卷扬的工作状况分为：正常、出现乱绳趋势、轻度乱绳及严重乱绳等情况。

起重机作业时，一般均要求卷扬钢丝绳工作于正常情况下，否则会存在一定的安全隐患，安全隐患的严重程度随着乱绳的严重程度递增。根据钢丝绳平行度量化值得知目前卷扬的工作状况，依据设定的量化标准对钢丝绳缠绕的各种现象进行定量分析。采用图像识别技术，从摄像头采集的图像中提取钢丝绳图像并进行平行度分析，计算钢绳倾斜角度，确定当前的钢丝绳状态(正常、乱绳趋势、轻度乱绳、严重乱绳)，并有相应程度的声光电警告标识，提醒、辅助起重机操作人员的吊装操作，保证卷扬操作的顺利进行。

例如，若设定三个不同等级的钢丝绳倾斜角度阈值，分别为1°、3°、5°，则当钢丝绳倾斜角度小于1°时，确定当前的钢丝绳处于正常状态，不输出报警信号；当钢丝绳倾斜角度大于1°且小于3°时，确定当前的钢丝绳处于乱绳趋势状态，输出一级报警信号；当钢丝绳倾斜角度大于3°且小于5°时，确定当前的钢丝绳处于轻度乱绳状态，输出二级报警信号；当钢丝绳倾斜角度大于5°时，确定当前的钢丝绳处于严重乱绳状态，输出三级报警信号。

不同等级的报警信号可以通过声、光、电信号的频率、强弱等方式进行区分。

通过增加对于乱绳程度的判断，即情况诊断功能，有助于消除误判，还可以帮助作业人员依据不同程度的卷扬乱绳采取相应的应急措施。

此外，本发明还包括：

预警装置，接收所述控制器输出的预警信息进行预警，其可以利用起重机已有的预警设备。

报警装置，接收所述图像处理设备输出的报警信息进行报警，可以是图像识别终端自带声光电报警装置。

除了卷扬乱绳监测装置之外，本实施例在此基础上还提供一种卷扬乱绳监控方法。

请参考图4，图4为本发明所提供卷扬乱绳监测方法的卷扬乱绳报警的控制流程图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的卷扬乱绳监测方法，包括以下步骤：

卷扬乱绳预警：

获取卷扬起吊重量信息，按照公式F＝G/N计算钢丝绳拉力F，其中G为卷扬起吊重量，N为钢丝绳滑轮组倍率。

获取卷扬的卷筒旋转信息，按照公式V＝n·π·R/T₁计算钢丝绳收放速度V，其中T₁为限定时间，n为限定时间内卷扬转动圈数，R为钢丝绳在卷扬上的缠绕直径。

并按照下述方式判断所述钢丝绳拉力F和钢丝绳收放速度V是否超过限定值：

预设钢丝绳拉力范围[F₁,F₂]和钢丝绳收放速度范围[V₁,V₂]，其中F₁、F₂分别为设定的钢丝绳拉力下限值和上限值，V₁、V₂分别为设定的钢丝绳收放速度下限值和上限值；

若钢丝绳拉力F超出预设范围[F₁,F₂]，或钢丝绳收放速度V超出预设范围[V₁,V₂]，则判断结果为是，反之，判断结果为否。

若判断结果为是，则输出预警信息。

卷扬乱绳报警：

实时采集钢丝绳图像；

对采集的钢丝绳图像进行预处理，减少噪声干扰，提高系统准确度和鲁棒性，且当图像信息微弱、无法识别时，对图像进行增强、集合调整；

进行图像分割，定位分理出待识别物体，此环节输入整幅图像，输出像元图像；

抽取图像特征，利用图像检测技术，对滤波后的图像进行图像提取，获得钢丝绳线性信息；

根据钢丝绳线性信息，获取钢丝绳倾斜角度，并判断钢丝绳倾斜角度是否超出阈值。

进一步地，按照下述方式输出报警信息：

设定不同等级的钢丝绳平行度指标阈值；

判断钢丝绳平行度指标是否超过设定的各阈值，若判断结果为是，则输出与不同等级阈值相对应的不同等级报警信息。

由于本发明所提供的卷扬乱绳监控方法对应于上文所述的卷扬乱绳监控装置，以上各步骤的具体实现过程可参考装置的相关描述，这里不再赘述。

本发明将卷扬乱绳的预警及报警相结合，实现了卷扬乱绳现象的有效预防与监控，识别准确率高，解决了实际存在的问题，保证了起重机作业过程中卷扬系统的可靠性以及整车的安全性，具有以下优点：

首先，具有卷扬乱绳预警功能。

现有技术普遍在卷扬乱绳发生后才予以报警，无法有效避免钢丝绳乱绕的发生。本发明的乱绳预警功能显然克服了这一缺点，防患于未然。

其次，能够快速、精准的检测卷扬钢丝绳状态。

起重机工作环境复杂多变，本发明采用机器视觉的方法对卷扬滚筒上的排绳进行快速、精确的定位，通过线特征的提取对排绳的平行度进行定量分析。

再者，通过乱绳情况的量化处理，实现了不同强度的报警。

在卷扬过程中，通过平行度分析对缠绕错误的情况进行量化估计，根据量化的排绳缠绕的不同状态，针对不同程度的乱绳现象，予以不同等级的报警提示。

最后，摄像头实时监控与图像识别的结合，改善了现有卷扬乱绳监测需要增加显示器，且耗费作业人员精力的弊端。

当然，上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，通过图像识别提取卷扬钢丝绳出线端位置信息，结合卷扬编码器读取的卷扬转动圈数，若发现二者不一致，则进行报警等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

除了上述卷扬乱绳监控装置和方法，本发明还提供一种工程机械，包括工程机械本体、卷扬及控制系统，所述控制系统设有上文所述的卷扬乱绳监测装置，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的起重机及其卷扬乱绳监控装置和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种卷扬乱绳监测装置，其特征在于，包括卷扬乱绳预警单元和卷扬乱绳报警单元；

其中，所述卷扬乱绳预警单元包括：

第一检测部件，用于获取卷扬起吊重量信息；

第二检测部件，用于获取卷扬的卷筒旋转信息；

控制器，用于根据所述起吊重量信息，获取卷扬钢丝绳拉力F，并根据所述卷筒旋转信息，获取卷扬钢丝绳收放速度V，并判断所述钢丝绳拉力F或钢丝绳收放速度V是否超过限定值，若判断结果为是，则输出预警信息；

其中，所述卷扬乱绳报警单元包括：

卷扬监控摄像部件，用于实时采集卷扬卷筒上的钢丝绳图像；

图像处理设备，用于从采集到的钢丝绳图像中提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析，并判断钢丝绳平行度指标是否超出阈值，若判断结果为是，则输出报警信息。

2.根据权利要求1所述的卷扬乱绳监测装置，其特征在于，所述控制器按照公式F＝G/N计算钢丝绳拉力F，其中G为卷扬起吊重量，N为钢丝绳滑轮组倍率。

3.根据权利要求1所述的卷扬乱绳监测装置，其特征在于，所述控制器按照公式V＝n·π·R/T₁计算钢丝绳收放速度V，其中T₁为限定时间，n为限定时间内卷扬转动圈数，R为钢丝绳在卷扬上的缠绕直径。

4.根据权利要求1所述的卷扬乱绳监测装置，其特征在于，所述控制器按照下述方式判断所述钢丝绳拉力F和钢丝绳收放速度V是否超过限定值：

预设钢丝绳拉力范围[F₁,F₂]和钢丝绳收放速度范围[V₁,V₂]，其中F₁、F₂分别为设定的钢丝绳拉力下限值和上限值，V₁、V₂分别为设定的钢丝绳收放速度下限值和上限值；

若钢丝绳拉力F超出预设范围[F₁,F₂]，或钢丝绳收放速度V超出预设范围[V₁,V₂]，则判断结果为是，反之，判断结果为否。

5.根据权利要求1所述的卷扬乱绳监测装置，其特征在于，所述图像处理设备按照下述方式提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析：

通过卷扬监控摄像部件实时采集钢丝绳图像；

对采集的钢丝绳图像进行预处理，减少噪声干扰，提高系统准确度和鲁棒性，且当图像信息微弱、无法识别时，对图像进行增强、集合调整；

进行图像分割，定位分理出待识别物体，此环节输入整幅图像，输出像元图像；

抽取图像特征，利用图像检测技术，对滤波后的图像进行图像提取，获得钢丝绳线性信息；

根据钢丝绳线性信息，获取钢丝绳倾斜角度，并判断钢丝绳倾斜角度是否超出阈值。

6.根据权利要求1所述的卷扬乱绳监测装置，其特征在于，所述控制器按照下述方式输出报警信息：

设定不同等级的钢丝绳平行度指标阈值；

判断钢丝绳平行度指标是否超过设定的各阈值，若判断结果为是，则输出与不同等级阈值相对应的不同等级报警信息。

7.一种卷扬乱绳监测方法，包括以下步骤：

卷扬乱绳预警：

获取卷扬起吊重量信息；

获取卷扬的卷筒旋转信息；

根据所述起吊重量信息，获取卷扬钢丝绳拉力F，并根据所述卷筒旋转信息，获取卷扬钢丝绳收放速度V，并判断所述钢丝绳拉力F或钢丝绳收放速度V是否超过限定值，若判断结果为是，则输出预警信息；

卷扬乱绳报警：

实时采集卷扬卷筒上的钢丝绳图像；

从采集到的钢丝绳图像中提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析，并判断钢丝绳平行度指标是否超出阈值，若判断结果为是，则输出报警信息。

8.根据权利要求7所述的卷扬乱绳监测方法，其特征在于，按照公式F＝G/N计算钢丝绳拉力F，其中G为卷扬起吊重量，N为钢丝绳滑轮组倍率。

9.根据权利要求7所述的卷扬乱绳监测方法，其特征在于，按照公式V＝n·π·R/T₁计算钢丝绳收放速度V，其中T₁为限定时间，n为限定时间内卷扬转动圈数，R为钢丝绳在卷扬上的缠绕直径。

10.根据权利要求7所述的卷扬乱绳监测方法，其特征在于，按照下述方式判断所述钢丝绳拉力F和钢丝绳收放速度V是否超过限定值：

预设钢丝绳拉力范围[F₁,F₂]和钢丝绳收放速度范围[V₁,V₂]，其中F₁、F₂分别为设定的钢丝绳拉力下限值和上限值，V₁、V₂分别为设定的钢丝绳收放速度下限值和上限值；

若钢丝绳拉力F超出预设范围[F₁,F₂]，或钢丝绳收放速度V超出预设范围[V₁,V₂]，则判断结果为是，反之，判断结果为否。

11.根据权利要求7所述的卷扬乱绳监测方法，其特征在于，按照下述方式提取钢丝绳位置信息并进行平行度分析：

实时采集钢丝绳图像；

对采集的钢丝绳图像进行预处理，减少噪声干扰，提高系统准确度和鲁棒性，且当图像信息微弱、无法识别时，对图像进行增强、集合调整；

进行图像分割，定位分理出待识别物体，此环节输入整幅图像，输出像元图像；

抽取图像特征，利用图像检测技术，对滤波后的图像进行图像提取，获得钢丝绳线性信息；

根据钢丝绳线性信息，获取钢丝绳倾斜角度，并判断钢丝绳倾斜角度是否超出阈值。

12.根据权利要求7所述的卷扬乱绳监测方法，其特征在于，按照下述方式输出报警信息：

设定不同等级的钢丝绳平行度指标阈值；

判断钢丝绳平行度指标是否超过设定的各阈值，若判断结果为是，则输出与不同等级阈值相对应的不同等级报警信息。

13.一种工程机械，包括工程机械本体、卷扬及控制系统，所述控制系统设有上述权利要求1至6任一项所述的卷扬乱绳监测装置。