CN111174718A - 一种偏摆量的测量装置、测量方法及剪叉车 - Google Patents

一种偏摆量的测量装置、测量方法及剪叉车 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种偏摆量的测量装置，用于测量剪叉车的工作平台在位移过程中的水平偏摆量，包括：第一激光测距仪，设置于剪叉车的车架，且测量方向垂直于剪叉车的行驶平面；第二激光测距仪，设置于工作平台，且测量方向平行于竖直方向；接收块，固定设置于车架，包括与行驶平面呈设定角度的斜面，且斜面在水平面上的投影覆盖第二激光测距仪在水平面上的投影；以及输出装置，通信连接于第一激光测距仪和第二激光测距仪，能够根据设定角度、第一激光测距仪和第二激光测距仪的测量结果计算并输出水平偏摆量。基于此，本公开实施例可以快速有效的测量剪叉车的偏摆量，从而提高整机的安全性和质量检测的精准性，进而实现对剪叉车的智能安全监测与控制。

Description

一种偏摆量的测量装置、测量方法及剪叉车
技术领域
本公开涉及剪叉车技术领域，尤其涉及一种偏摆量测量装置、测量方法及剪叉车。
背景技术
剪叉车的臂架和工作平台是剪叉车的主要组成部分，其力学特性会直接影响剪叉车的性能。其中，剪叉车的工作平台从最低位置到最高位置平移过程中的水平偏摆量是非常重要的性能参数，如果偏摆量过大会直接影响剪叉车的运行安全，并对人员在工作平台上的作业带来极大的安全隐患。
现有的剪叉车水平偏摆量的检测方法是将绳索一端固定在剪叉车工作平台的侧边中点，另一端接上重锤，在工作平台上升到最高位置的过程中记录重锤在地面上投影。此时重锤在地面上投影的最大距离变化即为工作平台的最大水平偏摆量。可见，现有的检测方法以绳索、直尺为主要工具的测量方法，使得测量数据精确度不足，响应速度慢；并且现有的检测方法依赖于人工测量，自动化程度不高，效率低，也无法及时对不安全的水平偏摆量进行预警。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供一种偏摆量测量装置、测量方法及剪叉车，可以快速有效的测量剪叉车的偏摆量，从而提高整机的安全性和质量检测的精准性，进而实现对剪叉车的智能安全监测与控制。
在本公开的一个方面，提供一种偏摆量的测量装置，用于测量剪叉车的工作平台在位移过程中的水平偏摆量，其特征在于，包括：
第一激光测距仪，设置于剪叉车的车架，且测量方向垂直于剪叉车的行驶平面；
第二激光测距仪，设置于工作平台，且测量方向平行于竖直方向；
接收块，固定设置于车架，包括与行驶平面呈设定角度的斜面，且斜面在水平面上的投影覆盖第二激光测距仪在水平面上的投影；以及
输出装置，通信连接于第一激光测距仪和第二激光测距仪，能够根据设定角度、第一激光测距仪和第二激光测距仪的测量结果计算并输出水平偏摆量。
在一些实施例中，测量装置还包括：
第一固定装置，用于将第一激光测距仪安装于车架；
第二固定装置，用于将第二激光测距仪安装于工作平台；以及
竖直重锤装置，安装于第二固定装置，用于保证第二激光测距仪的测量方向平行于竖直方向。
在一些实施例中，接收块呈锥形结构，斜面为锥形结构的锥面。
在一些实施例中，锥形结构的高所在的直线垂直于行驶平面，第一固定装置能够安装并使第一激光测距仪的测量光线垂直于行驶平面，第二固定装置能够安装并使第二激光测距仪的测量光线在工作平台处于最低高度状态时经过锥形结构的顶点。
在一些实施例中，接收块呈圆锥结构，设定角度为圆锥结构的母线与底面的夹角。
在一些实施例中，斜面与行驶平面之间的设定夹角为非定值。
在一些实施例中，以第二激光测距仪在斜面上的投影为中心向斜面上的周围区域，设定夹角逐渐减小；
其中，第二激光测距仪在斜面上的投影的投影线平行于竖直方向。
在一些实施例中，输出装置被配置为根据以下公式计算工作平台的水平偏摆量：
Figure BDA0002360375150000021
其中，X为水平偏摆量，L1为第一激光测距仪在工作平台位移过程中的测量值变化量，L2为第二激光测距仪在工作平台位移过程中的测量值变化量，α为设定角度的大小。
在一些实施例中，输出装置能够在水平偏摆量的实时计算结果大于设定偏摆量时发出警报消息。
在本公开的一个方面，提供一种偏摆量的测量方法，用于测量剪叉车的工作平台在位移过程中的水平偏摆量，包括：
将工作平台调整至第一高度状态；
沿垂直于剪叉车的行驶平面的方向测量工作平台到剪叉车的车架之间的第一距离，沿竖直方向测量工作平台到与水平面呈设定角度的斜面的第二距离；
将工作平台调整至第二高度状态；
沿垂直于行驶平面的方向测量工作平台与车架之间的第三距离，沿竖直方向测量工作平台到斜面的第四距离；以及
根据以下公式计算工作平台的水平偏摆量：
Figure BDA0002360375150000031
其中，X为水平偏摆量，H1、H2、H3和H4分别为第一距离、第二距离、第三距离和第四距离，α为设定角度的大小。
在一些实施例中，测量方法还包括：
比较水平偏摆量的实时计算结果与设定偏摆量的大小关系；以及
在水平偏摆量的实时计算结果大于设定偏摆量时，发出警报消息。
在本公开的一个方面，提供一种剪叉车，包括如前文任一实施例的偏摆量测量装置。
因此，根据本公开实施例，可以快速有效的测量剪叉车的偏摆量，从而提高整机的安全性和质量检测的精准性，进而实现对剪叉车的智能安全监测与控制。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是根据本公开一些实施例的剪叉车偏摆量的示意图；
图2是根据本公开一些实施例的偏摆量测量装置的结构示意图；
图3是根据本公开一些实施例的偏摆量测量装置在剪叉车处于第一高度状态时的结构示意图；
图4是根据本公开一些实施例的偏摆量测量装置在剪叉车处于第二高度状态时的结构示意图；
图中：
1、工作平台，2、臂架，3、车架，4、第一激光测距仪，5、第二激光测距仪，6、接收块，7、第一固定装置，8、第二固定装置，9、竖直重锤装置；
a，平台中心线，b，车架中心线，c、水平偏摆量；
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
如图1～4所示：
在本公开的一个方面，提供一种偏摆量的测量装置，用于测量剪叉车的工作平台1在位移过程中的水平偏摆量，其特征在于，包括：
第一激光测距仪4，设置于剪叉车的车架3，且测量方向垂直于剪叉车的行驶平面；
第二激光测距仪5，设置于工作平台1，且测量方向平行于竖直方向；
接收块6，固定设置于车架3，包括与行驶平面呈设定角度的斜面，且斜面在水平面上的投影覆盖第二激光测距仪5在水平面上的投影；以及
输出装置，通信连接于第一激光测距仪4和第二激光测距仪5，能够根据设定角度、第一激光测距仪4和第二激光测距仪5的测量结果计算并输出水平偏摆量。
如图2所示，由于水平偏摆量被定义为剪叉车的工作平台1从最低位置到最高位置时剪叉车工作平台1中心线的水平偏摆量，因此要想测量工作平台1的偏摆量，需要标记工作平台1在位移前后各自的中心线位置。而在工作平台1处于最低位置时，工作平台1的中心线尚重合于车架3的中心线，随着工作平台1被进一步抬升，工作平台1的中心线逐渐偏离于车架3的中心线。
由此，如图3所示，本公开通过分别设置于车架3的第一激光测距仪4和设置于工作平台1的第二激光测距仪5，分别沿着车架3的中心线和工作平台1的中心线进行测量，从而基于工作平台1中心线与车架3中心线进行工作平台1偏摆量的测量。
然而，由第一激光测距仪4和第二激光测距仪5的测量结果为沿着车架3中心线和工作平台1中心线的距离，并非工作平台1在水平方向的偏摆量，因此本申请通过进一步设置接收块6，并使第二激光测距仪5在水平面上的投影落在接收块6在水平投影的范围内。此时，设置于接收块6上的斜面能够将工作平台1相对于车架3的水平偏摆量转换为竖直方向的距离变化，使得第二激光测距仪5的测量结果在一定程度上反映出工作平台1的偏摆量。
基于上述第一激光测距仪4、第二激光测距仪5和接收块6的设置，本申请通过输出装置进行通讯连接，并由测量结果计算得到工作平台1的水平偏摆量。
当然，本公开中的接受块6也可以被设计为接收传感器，相应的第一激光测距4传感器可以被设计为单一功能的激光发射器。此时，接收传感器可以继续保留斜面的结构特征，从而通过测量由激光发射器所发出的光线落在自身的落点位置，计算从激光发射器到接收传感器之间的距离。同意的，接收传感器也可以采用沿水平面设置的结构，从而直接通过测量激光发射器所发出的光线落在自身的落点位置的位移量，直接求得工作平台的水平偏摆量。
进一步的，为了实现对第一激光测距仪4和第二激光测距仪5的固定安装，在一些实施例中，测量装置还包括：
第一固定装置7，用于将第一激光测距仪4安装于车架3；
第二固定装置8，用于将第二激光测距仪5安装于工作平台1；以及
竖直重锤装置9，安装于第二固定装置8，用于保证第二激光测距仪5的测量方向平行于竖直方向。
其中的第一固定装置7和第二固定装置8能够便捷地实现激光测距仪与剪叉车之间的连接，此时，第一激光测距仪4或第二激光测距仪5可以分别被布置于剪叉车的车架3或工作平台1内部的特定位置处，也可以外置于剪叉车的车架3或工作平台1，只需保证第一激光测距仪4和第二激光测距仪5分别相对于车架3和工作平台1固定的位置关系即可。而其中的竖直重锤装置9，则通过设置较重的重锤，使得第二激光测距仪5的测量方向始终平行于竖直方向，确保第二激光测距仪5不会随着工作平台1的水平偏摆而改变自身的测量方向。
基于第一固定装置7和第二固定装置8的连接作用，所述第一激光测距仪4或所述第二激光测距仪5可以选用基于其他原理的测距仪器，例如红外测距仪，此时只需第一固定装置7和第二固定装置8使各自的测距仪器继续保持原有的测量方向即可。
进一步的，为了使接收块6朝向于第二激光测距仪5的各个侧面均为斜面，从而扩大第二激光测距仪5的可测量范围，在一些实施例中，接收块6呈锥形结构，斜面为锥形结构的锥面。
进一步的，为了确保第一激光测距仪4和第二激光测距仪5的测量方向在工作平台1处于最低状态时互相平行，在一些实施例中，锥形结构的高所在的直线垂直于行驶平面，第一固定装置7能够安装并使第一激光测距仪4的测量光线垂直于行驶平面，第二固定装置8能够安装并使第二激光测距仪5的测量光线在工作平台1处于最低高度状态时经过锥形结构的顶点。
进一步的，为了使接收块6上的斜面在工作平台1沿水平面向各个方向偏摆时均能与行驶平面始终保持设定角度，在一些实施例中，接收块6呈圆锥结构，设定角度为圆锥结构的母线与底面的夹角。
进一步的，在一些实施例中，斜面与行驶平面之间的设定夹角为非定值。具体而言，在一些实施例中，以第二激光测距仪5在斜面上的投影为中心向斜面上的周围区域，设定夹角逐渐减小；
其中，第二激光测距仪5在斜面上的投影的投影线平行于竖直方向。
非定值的斜面与行驶平面之间的设定夹角，使得工作平台1的水平偏摆量不再与第二激光测距仪5的测量值之间呈线性关系。而当以第二激光测距仪5在斜面上的投影为中心向斜面上的周围区域，设定夹角逐渐减小，也即斜面具有在靠近第二激光测距仪5初始测点位置处斜率更大，而在远离第二激光测距仪5初始测点位置处斜率更小的结构特征。从而使得工作平台1在初始较小的偏摆量下能够引起第二激光测距仪5的测量值更大幅度的变化，从而提高对工作平台1小幅度水平偏摆的测量精度。
当然，斜面也可以在其他位置处具有较大或较小的斜率，且结构特征可以依据于剪叉车的结构特征或过往的测量结果来确定，通过合理设置斜率较大的区域来提高测量装置在较小水平偏摆量出现时的测量精度。
进一步的，基于第一激光测距仪4和第二激光测距仪5，以及已知的斜面与行驶平面之间的夹角，在一些实施例中，输出装置被配置为根据以下公式计算工作平台1的水平偏摆量：
Figure BDA0002360375150000081
其中，X为水平偏摆量，L1为第一激光测距仪4在工作平台1位移过程中的测量值变化量，L2为第二激光测距仪5在工作平台1位移过程中的测量值变化量，α为设定角度的大小。
需要说明的是，此处的α指代了设定角度的大小，然而此时的斜面与行驶平面之间的夹角也可以为非恒定夹角，只需知道斜面的外形函数即可推得第二激光测距仪5的测点在斜面上水平移动与竖直移动之间的数量关系，从而计算得到工作平台1的水平偏摆量。
进一步的，为了提高剪叉车工作的安全性，在一些实施例中，输出装置能够在水平偏摆量的实时计算结果大于设定偏摆量时发出警报消息。
在本公开的另一个方面，提供一种偏摆量的测量方法，用于测量剪叉车的工作平台1在位移过程中的水平偏摆量，包括：
将工作平台1调整至第一高度状态；
沿垂直于剪叉车的行驶平面的方向测量工作平台1到剪叉车的车架3之间的第一距离，沿竖直方向测量工作平台1到与水平面呈设定角度的斜面的第二距离；
将工作平台1调整至第二高度状态；
沿垂直于行驶平面的方向测量工作平台1与车架3之间的第三距离，沿竖直方向测量工作平台1到斜面的第四距离；以及
根据以下公式计算工作平台1的水平偏摆量：
Figure BDA0002360375150000091
其中，X为水平偏摆量，H1、H2、H3和H4分别为第一距离、第二距离、第三距离和第四距离，α为设定角度的大小。
以上公式中的H4-H2指代了第二激光测距仪5的测量数据变化，而H3-H1则指代了第一激光测距仪4的测量数据变化。由于第二激光测距仪5的测点位于斜面上，因此当出现水平偏摆时，水平偏摆借助于斜面也会产生第二激光测距仪5的测量数据变化。基于此，计算H4-H2和H3-H1之间的差值，就能得到由工作平台1的水平偏摆所反应在斜面上的竖直位移量。将该竖直位移量借助斜面与行驶平面之间的设定夹角，就能够反应水平偏摆量的大小。
事实上，当剪叉车处于最低状态时，工作平台1与车架3之间的间距，以及工作平台1与接收块6上斜面的距离仅由剪叉车的壁架2结构决定，假设第一高度状态指代了最低状态，此时H1和H2的取值可使用固定设计值替代。
进一步的，为了提高剪叉车工作过程中的安全性，及时对非正常偏摆进行警报，在一些实施例中，测量方法还包括：
比较水平偏摆量的实时计算结果与设定偏摆量的大小关系；以及
在水平偏摆量的实时计算结果大于设定偏摆量时，发出警报消息。
在本公开的一个方面，提供一种剪叉车，包括如前文任一实施例的偏摆量测量装置。
因此，根据本公开实施例，可以快速有效的测量剪叉车的偏摆量，从而提高整机的安全性和质量检测的精准性，进而实现对剪叉车的智能安全监测与控制。
具体而言：本公开实现了剪叉车偏摆量的自动化测量，测量结果的时时传输，且测量方法简单，并在大规模的生产制造中可以更大幅度地提高工作效率；本公开实现了剪叉车偏摆量的精准化测量，激光测距误差小，排除了人为因素对结果测量的影响，提高了测量的精度；本公开还实现了剪叉车偏摆量的数字化测量，可以根据测量的结果运用到整机控制的安全控制策略中，提前预警危险工况，提高剪叉车的安全等级，保障操作人员的人身安全。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种偏摆量的测量装置，用于测量剪叉车的工作平台(1)在位移过程中的水平偏摆量，其特征在于，包括：
第一激光测距仪(4)，设置于所述剪叉车的车架(3)，且测量方向垂直于所述剪叉车的行驶平面；
第二激光测距仪(5)，设置于所述工作平台(1)，且测量方向平行于竖直方向；
接收块(6)，固定设置于所述车架(3)，包括与所述行驶平面呈设定角度的斜面，且所述斜面在水平面上的投影覆盖所述第二激光测距仪(5)在水平面上的投影；以及
输出装置，通信连接于所述第一激光测距仪(4)和所述第二激光测距仪(5)，能够根据所述设定角度、所述第一激光测距仪(4)和所述第二激光测距仪(5)的测量结果计算并输出所述水平偏摆量。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：
第一固定装置(7)，用于将所述第一激光测距仪(4)安装于所述车架(3)；
第二固定装置(8)，用于将所述第二激光测距仪(5)安装于所述工作平台(1)；以及
竖直重锤装置(9)，安装于所述第二固定装置(8)，用于保证所述第二激光测距仪(5)的测量方向平行于竖直方向。
3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述接收块(6)呈锥形结构，所述斜面为所述锥形结构的锥面。
4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述锥形结构的高所在的直线垂直于所述行驶平面，所述第一固定装置(7)能够安装并使所述第一激光测距仪(4)的测量光线垂直于所述行驶平面，所述第二固定装置(8)能够安装并使所述第二激光测距仪(5)的测量光线在所述工作平台(1)处于最低高度状态时经过所述锥形结构的顶点。
5.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述接收块(6)呈圆锥结构，所述设定角度为所述圆锥结构的母线与底面的夹角。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述斜面与所述行驶平面之间的设定夹角为非定值。
7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，以所述第二激光测距仪(5)在所述斜面上的投影为中心向所述斜面上的周围区域，所述设定夹角逐渐减小；
其中，所述第二激光测距仪(5)在所述斜面上的投影的投影线平行于竖直方向。
8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述输出装置被配置为根据以下公式计算所述工作平台(1)的水平偏摆量：
Figure FDA0002360375140000021
其中，X为所述水平偏摆量，L1为所述第一激光测距仪(4)在所述工作平台(1)位移过程中的测量值变化量，L2为所述第二激光测距仪(5)在所述工作平台(1)位移过程中的测量值变化量，α为所述设定角度的大小。
9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述输出装置能够在所述水平偏摆量的实时计算结果大于设定偏摆量时发出警报消息。
10.一种偏摆量的测量方法，用于测量剪叉车的工作平台(1)在位移过程中的水平偏摆量，其特征在于，包括：
将所述工作平台(1)调整至第一高度状态；
沿垂直于所述剪叉车的行驶平面的方向测量所述工作平台(1)到所述剪叉车的车架(3)之间的第一距离，沿竖直方向测量所述工作平台(1)到与水平面呈设定角度的斜面的第二距离；
将所述工作平台(1)调整至第二高度状态；
沿垂直于所述行驶平面的方向测量所述工作平台(1)与所述车架(3)之间的第三距离，沿竖直方向测量所述工作平台(1)到所述斜面的第四距离；以及
根据以下公式计算所述工作平台(1)的水平偏摆量：
Figure FDA0002360375140000031
其中，X为所述水平偏摆量，H1、H2、H3和H4分别为所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离和所述第四距离，α为所述设定角度的大小。
11.根据权利要求10所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括：
比较水平偏摆量的实时计算结果与设定偏摆量的大小关系；以及
在水平偏摆量的实时计算结果大于所述设定偏摆量时，发出警报消息。
12.一种剪叉车，其特征在于，包括如权利要求1～9任一所述的偏摆量测量装置。
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