CN107339970A - 一种基于全站仪的高空作业车辆臂架变形检测方法 - Google Patents

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杨磊
崔相东
李戈
叶帅
仲伟栋
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
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Abstract

本发明公开了一种基于全站仪的高空作业车辆臂架变形检测方法，首先确定与检测车辆相对位置已知的两点作为定位参考点，利用全站仪检测两点位置参数，根据几何原理确定全站仪相对于检测车辆的空间方位；然后观测检测车辆臂架头部端点的位置参数，与臂架未变形时理论位置对比即可计算出对应变形量；本方法无需在检测车辆上额外安装其他装置及传感器，仅需一台全站仪即可实现所有车辆的检测，成本低，操作简单，便于工程现场推广。

Description

一种基于全站仪的高空作业车辆臂架变形检测方法
技术领域
本发明涉及一种基于全站仪的高空作业车辆臂架变形检测方法。
背景技术
高空作业车辆是一类具有高空工程作业或高空救援等功能的特种车辆，在工程建设及抢险救援中有着广泛的应用。高空作业车辆通常采用多节伸缩式臂架形式，随着臂架节数增多臂架长度逐渐增大，目前最大作业高度已超过100米。
在车辆带载工作状态下，由于装配间隙、风载、结构偏置等因素影响，臂架往往会发生垂直于变幅平面的侧向弯曲变形（旁弯）及变幅平面内的下挠变形，由此产生的附加弯矩将导致臂架应力增大、作业能力衰减，因此相关国家标准及规范对臂架允许最大变形量均给出了明确的规定，同时在车辆调试过程中亦需要测试不同工况下臂架变形量以确保其满足标准要求。
现有技术中涉及臂架旁弯的自动检测方法主要有图像识别法及间接测量法。其中，图像识别法的具体实现方式为在臂架头部设置定位标识，在臂架尾部安装图像采集装置，在车辆臂架伸出后实时采集头部标识点位置并传输至控制器，通过控制系统中专门设置的图像处理功能计算得出臂架旁弯值；
间接测量法主要适用于配置卷筒钢丝绳系统的起重机臂架旁弯检测，其具体实现方式为在卷筒转轴处安装旋转角度传感器，并将其换算为臂头至臂尾之间的距离，通过其与理论距离对比间接计算出臂架旁弯值。
另外，目前车辆调试与检验时臂架旁弯值的测量主要采用重锤法，即在臂头处固定绳索并悬垂至地面，在绳索尾部悬挂重物，测量重物在地面的投影距臂架中心线距离即为臂架旁弯值。
如上述所述，图像识别法及间接测量法虽可实现臂架旁弯值的自动测量，但需在所有检验车辆上配置单独的图像采集装置或传感器，成本较高，不便推广；
另外，间接测量法仅适用于配置卷筒钢丝绳系统的起重机，局限性较大，对于其他类别高空作业车辆的臂架变形则无法检测。
基于上述原因，目前车辆调试检验过程中臂架变形的现场检测仍采用重锤法，然而对于作业高度较大的车辆，绳索重锤系统极易受风载影响而摇摆，测量误差较大；同时，检测人员需在臂架正下方进行测量读数，安全隐患大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于全站仪的高空作业车辆臂架变形检测方法，其能够精确测量出臂架变形大小同时能够避免安全隐患。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于全站仪的高空作业车辆臂架变形检测方法，包括以下步骤：
1）全站仪与车辆相对位置确定：
将全站仪架设于臂架后方区域内某点，确定与检测车辆相对位置已知的两点作为定位参考点；
由于车辆工作时支腿跨距为确定值，因此可分别选取左后支腿及右后支腿与地面接触点A、B为定位参考点，采用全站仪分别测量两参考点平距l A 、l B 与水平角∠XOA、∠XOB；
根据几何原理可知，分别在A、B点以l A 、l B 为半径做弧，即可确定全站仪所在O点位置，然后根据∠XOA或∠XOB，即可确定全站仪所在坐标系X轴方位，由此可确定全站仪相对于检验车辆位置；
2）臂架变形检测：
完成全站仪定位后，再利用全站仪测量臂架头部端点的平距、水平角与高差；
a由平距与水平角即可确定臂架头部端点在水平面投影点C的位置，将所测高差与全站仪观测点高度求和即可确定臂架头部端点实际高度；
b根据高空车辆自带传感器所检测的回转角度、变幅角度及伸长量，确定臂架未变形时在水平面的理论投影线并计算出臂架头部端点理论高度；
c根据几何作图法，从投影点C向臂架未变形时的理论投影线做垂线，投影点C与垂足C＇之间的距离即为臂架旁弯值Δh；
d将臂架头部端点理论高度与实际高度相减，即可计算出臂架下挠值，由此实现臂架变形的精确检测。
所述的高空作业车辆为伸缩臂架类高空作业车辆。
与现有的三种测试方法相比：本装置具有以下优点：
1）本方法无需在检测车辆上额外安装其他装置及传感器，仅需一台全站仪即可实现所有车辆的检测，成本低，操作简单，便于工程现场推广；
2）检测人员作业点位于臂架后方且与检测车辆有一定距离，安全性高；
3）本方法为直接测量法，同时检测误差主要由全站仪检测精度决定，测量误差小、精确度高。
附图说明
图1为本发明臂架变形检测示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示为本发明的臂架变形检测示意图：一种基于全站仪的高空作业车辆臂架变形检测方法，包括以下步骤：
1）全站仪与车辆相对位置确定：
将全站仪架设于臂架后方区域内某点，确定与检测车辆相对位置已知的两点作为定位参考点；
由于车辆工作时支腿跨距为确定值，因此可分别选取左后支腿及右后支腿与地面接触点A、B为定位参考点，采用全站仪分别测量两参考点平距l A 、l B 与水平角∠XOA、∠XOB；
根据几何原理可知，分别在A、B点以l A 、l B 为半径做弧，即可确定全站仪所在O点位置，然后根据∠XOA或∠XOB，即可确定全站仪所在坐标系X轴方位，由此可确定全站仪相对于检验车辆位置；
2）臂架变形检测：
完成全站仪定位后，再利用全站仪测量臂架头部端点的平距、水平角与高差；
a由平距与水平角即可确定臂架头部端点在水平面投影点C的位置，将所测高差与全站仪观测点高度求和即可确定臂架头部端点实际高度；
b根据高空车辆自带传感器所检测的回转角度、变幅角度及伸长量，确定臂架未变形时在水平面的理论投影线并计算出臂架头部端点理论高度；
c根据几何作图法，从投影点C向臂架未变形时的理论投影线做垂线，投影点C与垂足C＇之间的距离即为臂架旁弯值Δh；
d将臂架头部端点理论高度与实际高度相减，即可计算出臂架下挠值，由此实现臂架变形的精确检测。
本方法以汽车起重机为例进行说明，同样适用于其他伸缩式臂架类的高空作业车辆；
本方法以左右后支腿与地面接触点作为全站仪定位参考点，同样可选择其他与检测车辆相对位置已知且固定的参考点。
与现有的测试方法相比：本方法具有以下优点：
1）本方法无需在检测车辆上额外安装其他装置及传感器，仅需一台全站仪即可实现所有车辆的检测，成本低，操作简单，便于工程现场推广；
2）检测人员作业点位于臂架后方且与检测车辆有一定距离，安全性高；
3）本方法为直接测量法，同时检测误差主要由全站仪检测精度决定，测量误差小、精确度高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于全站仪的高空作业车辆臂架变形检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）全站仪与车辆相对位置确定：
将全站仪架设于臂架后方区域内某点，确定与检测车辆相对位置已知的两点作为定位参考点；
由于车辆工作时支腿跨距为确定值，因此可分别选取左后支腿及右后支腿与地面接触点A、B为定位参考点，采用全站仪分别测量两参考点平距l A 、l B 与水平角∠XOA、∠XOB；
根据几何原理可知，分别在A、B点以l A 、l B 为半径做弧，即可确定全站仪所在O点位置，然后根据∠XOA或∠XOB，即可确定全站仪所在坐标系X轴方位，由此可确定全站仪相对于检验车辆位置；
2）臂架变形检测：
完成全站仪定位后，再利用全站仪测量臂架头部端点的平距、水平角与高差；
a由平距与水平角即可确定臂架头部端点在水平面投影点C的位置，将所测高差与全站仪观测点高度求和即可确定臂架头部端点实际高度；
b根据高空车辆自带传感器所检测的回转角度、变幅角度及伸长量，确定臂架未变形时在水平面的理论投影线并计算出臂架头部端点理论高度；
c根据几何作图法，从投影点C向臂架未变形时的理论投影线做垂线，投影点C与垂足C＇之间的距离即为臂架旁弯值Δh；
d将臂架头部端点理论高度与实际高度相减，即可计算出臂架下挠值，由此实现臂架变形的精确检测。
2.根据权利要求1所述的一种基于全站仪的高空作业车辆臂架变形检测方法，其特征在于：所述的高空作业车辆为伸缩臂架类高空作业车辆。
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