CN111747326A - 起重机gnss检测用偏摆测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种起重机GNSS检测用偏摆测量装置，起重机包括：支架，支架上设置有塔臂和移动小车；吊挂机构，包括第一绳段、第二绳段、动滑轮装置及吊钩；动滑轮装置与移动小车连接，第一绳段带动动滑轮装置升降；吊钩通过第二绳段与动滑轮装置连接；测控单元，用于测量塔臂的转动方位角和移动小车的滑动距离，以及用于控制塔臂进行转动和移动小车进行滑动；GNSS检测端，设置在动滑轮装置的顶部且与GNSS基站通信连接；偏摆测量装置设置在动滑轮装置底部，用于测量吊钩的偏摆数据；其中，该偏摆测量装置包括铟瓦圆条码数字水平度盘和激光信号发射器，铟瓦圆条码数字水平度盘设置在动滑轮装置的底部，激光信号发射器设置在所述第二绳段上。

Description

起重机GNSS检测用偏摆测量装置

本申请是申请日为2018年6月12日、申请号为201810602081.0、发明名称为“一种偏摆校准塔式起重机及其吊钩的偏摆校准方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种偏摆校准塔式起重机及其吊钩的偏摆校准方法。

背景技术

在塔式起重机进行作业的过程中，为了能够准确的完成起吊作业，需要确保吊钩能够精准的移动到工作位置，并在工作位置保持稳定姿态，以便于准确的将货物吊起。但是在实际工作过程中，由于连接吊钩的绳段是柔性的，因此在高空作业过程中，绳段容易受到风力影响产生摆动，进而带动吊钩移动摇摆，使得吊钩无法准确的将货物吊起。另一方面，当吊钩吊起货物后，当绳段和吊钩产生大幅摆动时，起吊的货物有可能从吊钩上甩落，容易造成安全事故。同时，当绳段与起重机的支架距离较近时，吊钩和绳段的晃动有可能使得货物与支架发生碰撞，造成设备损坏。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供一种偏摆校准塔式起重机及其吊钩的偏摆校准方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个实施例，提供一种偏摆校准塔式起重机，包括：

支架，所述支架上设置有塔臂，所述塔臂上滑动连接有移动小车；

吊挂机构，包括第一绳段、第二绳段、动滑轮装置以及吊钩；所述动滑轮装置通过所述第一绳段与所述移动小车连接，所述第一绳段带动所述动滑轮装置进行升降运动；所述吊钩通过所述第二绳段与所述动滑轮装置连接；

测控单元，用于测量所述塔臂的转动方位角和所述移动小车的滑动距离，以及用于控制所述塔臂进行转动和所述移动小车进行滑动；

偏摆测量装置，设置在所述动滑轮装置底部，用于测量所述吊钩的偏摆数据；

处理单元，与所述测控单元和所述偏摆测量装置通信连接，用于根据所述偏摆数据、所述塔臂当前的所述转动方位角以及所述移动小车当前的所述移动距离，控制所述塔臂转动以及所述移动小车滑动，以抵消所述吊钩的摇摆。

在一些实施例中，还包括控制单元，用于控制所述第一绳段带动所述动滑轮装置及所述吊钩的升降高度。

在一些实施例中，在所述第一绳段和所述第二绳段均处于垂直状态下时，所述偏摆测量装置的中心与所述动滑轮装置的中心位于同一直线上。

在一些实施例中，所述偏摆测量装置包括铟瓦圆条码数字水平度盘和激光信号发射器。

本发明实施例还提供了一种偏摆校准塔式起重机吊钩的偏摆校准方法，应用于上述任一实施例的起重机，所述方法包括：

通过所述测控单元记录所述塔臂当前的所述转动方位角和所述移动小车当前的所述滑动距离；

偏摆测量装置测量所述吊钩的所述偏摆数据；

根据所述偏摆数据、所述塔臂当前的所述转动方位角和所述移动小车当前的所述滑动距离，所述处理单元计算出所述塔臂的待转动角度和所述移动小车的待滑动距离；

根据计算出的所述待转动角度和所述待滑动距离，所述测控单元控制所述塔臂进行相应的转动及控制所述移动小车进行相应的滑动，以抵消所述吊钩的摇摆。

在一些实施例中，所述偏摆测量装置测量所述偏摆数据，包括测量所述吊钩的竖直偏摆角，包括步骤：

获取所述吊钩相对所述偏摆测量装置的水平偏摆角和水平偏摆距离；

所述水平偏摆角的计算公式为：

α＝A；

所述水平偏摆距离的计算公式为：

其中，α为所述水平偏摆角，R为所述水平偏摆距离，A为所述偏摆测量装置测量的水平偏摆角，r为所述水平偏摆距离，l为所述偏摆测量装置的激光信号发射器相对所述偏摆测量装置在第二绳段上的长度，L2为所述第二绳段的长度；

所述竖直偏摆角的计算公式为：

其中，R为所述水平偏摆距离，L2为所述第二绳段的长度，β为所述竖直偏摆角。

在一些实施例中，所述待滑动距离的计算公式为:

当Δρ＞0，所述移动小车向靠近所述支架的方向移动，当Δρ＜0，所述移动小车向远离所述支架的方向移动；

其中，Δθ为所述塔臂的所述待转动角度，Δρ为所述移动小车的所述待滑动距离，θ为所述塔臂当前的所述转动方位角，ρ为所述移动小车当前的所述移动距离，L1为所述第一绳段的瞬时长度，L2为所述第二绳段的长度，β为所述竖直偏摆角，α为所述水平偏摆角。

在一些实施例中，还包括通过调整所述第一绳段待放长度带动所述动滑轮装置移动，以抵消所述吊钩的摆动；

所述第一绳段的待放长度的计算公式为：

其中，Δh为所述第一绳段的待放长度，L1为所述第一绳段的瞬时长度，L2为所述第二绳段的长度，β为所述竖直偏摆角。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：本发明由于在动滑轮装置上设置有偏摆测量装置，因此结合测控单元和处理单元能够实现对动滑轮装置和吊钩的摆动进行实时防摇摆调整。本发明能够实现动滑轮装置和吊钩的防摇摆目的，从而提高了起重机的整体使用安全性。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例的起重机的整体结构示意图。

图2为本发明实施例的起重机的动滑轮装置位置处的结构示意图。

图3为本发明实施例的吊钩偏摆校准方法的流程图。

图4为本发明实施例的偏摆测量装置的测量示意图。

图5为本发明实施例的起重机的结构框图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本发明实施例提供了一种偏摆校准塔式起重机，如图1-5所示，包括：

支架1，支架1上设置有可转动的塔臂2。塔臂2上滑动连接有移动小车3，移动小车3能够沿塔臂2进行水平的往复移动。

吊挂机构4，包括第一绳段5、第二绳段6、动滑轮装置7以及吊钩8。动滑轮装置7通过第一绳段5与移动小车3连接，第一绳段5带动动滑轮装置7进行升降运动。吊钩8通过第二绳段6与动滑轮装置7连接。

测控单元12，用于测量塔臂2的转动方位角和移动小车3的滑动距离，以及用于控制塔臂2进行转动和移动小车3进行滑动。测控单元12可以实时测量和记录塔臂2当前的转动角度以及移动小车3在塔臂2上的当前移动距离。

偏摆测量装置11，设置在动滑轮装置7的底部，偏摆测量装置11用于测量吊钩8的偏摆数据。

处理单元13，与测控单元12和偏摆测量装置11通信连接，用于根据偏摆数据、塔臂2当前的转动角度以及移动小车3当前的移动距离，控制塔臂2进行转动以及控制移动小车3进行滑动，以抵消吊钩8的摇摆。

在一个实施例中，如图5所示，偏摆测量装置11包括获取模块111和计算模块112。

获取模块111用于获取吊钩8相对偏摆测量装置11的水平偏摆角α和水平偏摆距离。

计算模块112用于根据吊钩8到偏摆测量装置11的距离和水平偏摆距离，计算出吊钩8的竖直偏摆角。

其中，计算模块112计算竖直偏摆角的公式为：

其中，R为水平偏摆距离，L2为第二绳段6的长度，β为竖直偏摆角。

在一个实施例中，如图5所示，处理单元13包括角度计算模块131和位移计算模块132。

角度计算模块131用于计算塔臂2的待转动角度。

位移计算模块132用于计算塔臂2的待滑动距离。

其中，位移计算模块132计算待滑动距离的公式为：

当Δρ＞0，移动小车3向靠近支架1的方向移动，当Δρ＜0，移动小车3向远离支架1的方向移动；

其中，Δθ为塔臂2的待转动角度，Δρ为移动小车3的待滑动距离，θ为塔臂2当前的转动方位角，ρ为移动小车3当前的移动距离，L1为第一绳段5的瞬时长度，L2为第二绳段6的长度，β为竖直偏摆角，α为水平偏摆角。

在一个实施例中，第一绳段5可以为一根，第一绳段5绕设在动滑轮装置7上后，第一绳段5的两端分别与移动小车3连接，从而使得第一绳段5位于动滑轮装置7的两侧。

在一个实施例中，起重机还包括控制单元，用于控制第一绳段5带动动滑轮装置7及吊钩8的升降高度。第一绳段5的待放长度可根据检测到的动滑轮装置7的偏摆数据进行调节，辅助起重机对动滑轮装置7和吊钩8进行防摇摆调控。

为了保证测量的准确度和防摇摆的效果，在第一绳段5和第二绳段6均处于垂直状态下时，偏摆测量装置11与动滑轮装置7的中心位于同一直线上。

在一个实施例中，偏摆测量装置11包括铟瓦圆条码数字水平度盘(如图4所示)和激光信号发射器9。激光信号发射器9设置在第二绳段6上，铟瓦圆条码数字水平度盘由激光信号发射器9发射的激光信号触发，根据激光信号发射在铟瓦圆条码数字水平度盘上的表定点S，测量出吊钩8的竖直偏摆角β和水平偏摆角α。

为了防止偏摆测量装置11在高空作业时，受到外界环境影响损坏，可在动滑轮装置7上套置一防护罩(图中未示出)，防护罩用于保护偏摆测量装置11以及动滑轮装置7，且防护罩不会对第一绳段5和第二绳段6的运动产生干涉。

在一个实施例中，还可以包括GNSS(全球卫星导航系统，GlobalNavigationSatelliteSystem)检测端10，设置在动滑轮装置7的顶部，且GNSS检测端10与GNSS基站通信连接，用于接收导航卫星的差分改正信号，以获取动滑轮装置7上的偏摆测量装置11的平面坐标数据和高程数据，以便获取更准确的偏摆数据。其中，GNSS检测端10与偏摆测量装置11相对设置，GNSS检测端10与偏摆测量装置11之间的距离等于动滑轮装置7的直径。

在一个实施例中，可在动滑轮装置7上设置报警装置(图中未示出)，报警装置用于判断吊钩8的竖直偏摆角β是否超出预设的预警角度。若超出预警角度，则发出用于提示暂停作业的报警信号。报警装置还用于判断水平偏摆角α是否超出预设的预警角度。若超出预警角度，则发出用于提示暂停作业的报警信号。警报装置优选地设置在动滑轮装置7的侧面，以保证操作人员能够及时观察到报警信号。

在一个具体的实施方式中，报警装置还包括用于根据报警信号发出鸣叫声的声音报警器；以及用于根据报警信号发出闪烁灯光的灯光报警器。当然，报警装置包括但不限于上述两种报警器，还可以包括将声音与灯光结合的报警器等，均在本实施方式的保护范围内。

本发明实施例还提供了一种吊钩偏摆校准方法，该方法可应用于上述任意实施例所述的起重机。如图1-5所示，方法包括：

步骤S100：通过测控单元12记录塔臂2当前的转动方位角和移动小车3当前的滑动距离。

步骤S200：偏摆测量装置11测量吊钩8的偏摆数据。

步骤S300：根据偏摆数据、塔臂2当前的转动方位角和移动小车3当前的滑动距离，处理单元13计算出塔臂2的待转动角度和移动小车3的待滑动距离。

步骤S400：根据计算出的待转动角度和待滑动距离，测控单元12控制塔臂2进行相应的转动及控制移动小车3进行相应的滑动，以抵消吊钩8的摇摆。

在一个实施例中，偏摆测量装置11测量偏摆数据，包括测量吊钩8的竖直偏摆角，包括步骤：

获取吊钩8相对偏摆测量装置11的水平偏摆角和水平偏摆距离。

根据吊钩8到偏摆测量装置11的距离和水平偏摆距离，计算出吊钩8的竖直偏摆角。

水平偏摆角的计算公式为：

α＝A；

水平偏摆角的计算公式为：

其中，α为吊钩8相对偏摆测量装置11的水平偏摆角，R为吊钩8相对偏摆测量装置11的水平偏摆距离，A为偏摆测量装置11测量的水平偏摆角，r为偏摆测量装置11测量的水平偏摆距离，l为偏摆测量装置11的激光信号发射器9相对偏摆测量装置11在第二绳段6上的长度，L2为第二绳段6的长度。

竖直偏摆角的计算公式为：

其中，R为水平偏摆距离，L2为第二绳段6的长度，β为竖直偏摆角。

在一个实施例中，待滑动距离的计算公式为:

当Δρ＞0，移动小车3向靠近支架1的方向移动，当Δρ＜0，移动小车3向远离支架1的方向移动；

其中，Δθ为塔臂2的待转动角度，Δρ为移动小车3的待滑动距离，θ为塔臂2当前的转动方位角，ρ为移动小车3当前的移动距离，L1为第一绳段5的瞬时长度，L2为第二绳段6的长度，β为竖直偏摆角，α为水平偏摆角。

在一个实施例中，还包括通过调整第一绳段5待放长度带动动滑轮装置7移动，以抵消吊钩8的摆动：

第一绳段5的待放长度的计算公式为：

其中，Δh为第一绳段5的待放长度，L1为第一绳段5的瞬时长度，L2为第二绳段6的长度，β为竖直偏摆角。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种起重机GNSS检测用偏摆测量装置，用于起重机，所述起重机包括：

支架，所述支架上设置有塔臂，所述塔臂上滑动连接有移动小车；

吊挂机构，包括第一绳段、第二绳段、动滑轮装置以及吊钩；所述动滑轮装置通过所述第一绳段与所述移动小车连接，所述第一绳段带动所述动滑轮装置进行升降运动；所述吊钩通过所述第二绳段与所述动滑轮装置连接；

测控单元，用于测量所述塔臂的转动方位角和所述移动小车的滑动距离，以及用于控制所述塔臂进行转动和所述移动小车进行滑动；

GNSS检测端，设置在所述动滑轮装置的顶部且与GNSS基站通信连接；

其特征在于，所述偏摆测量装置设置在所述动滑轮装置底部，用于测量所述吊钩的偏摆数据；其中，所述偏摆测量装置包括铟瓦圆条码数字水平度盘和激光信号发射器，所述铟瓦圆条码数字水平度盘设置在所述动滑轮装置的底部，所述激光信号发射器设置在所述第二绳段上。

2.如权利要求1所述的起重机GNSS检测用偏摆测量装置，其特征在于，所述起重机还包括控制单元和处理单元，

所述控制单元用于控制所述第一绳段带动所述动滑轮装置及所述吊钩的升降高度；

所述处理单元与所述测控单元和所述偏摆测量装置通信连接，用于根据所述偏摆数据、所述塔臂当前的所述转动方位角以及所述移动小车当前的所述移动距离，控制所述塔臂转动以及所述移动小车滑动，以调整所述吊钩的摇摆。

3.如权利要求1所述的起重机GNSS检测用偏摆测量装置，其特征在于，在所述第一绳段和所述第二绳段均处于垂直状态下时，所述偏摆测量装置的中心与所述动滑轮装置的中心位于同一直线上。

4.如权利要求1所述的起重机GNSS检测用偏摆测量装置，其特征在于，所述偏摆测量装置测量所述偏摆数据，包括测量所述吊钩的竖直偏摆角：

获取所述吊钩相对所述偏摆测量装置的水平偏摆角和水平偏摆距离；

所述水平偏摆角的计算公式为：

α＝A；

所述水平偏摆距离的计算公式为：

其中，α为所述吊钩相对所述偏摆测量装置的所述水平偏摆角，R为所述吊钩相对所述偏摆测量装置的所述水平偏摆距离，A为所述偏摆测量装置测量的水平偏摆角，r为所述偏摆测量装置测量的水平偏摆距离，l为所述偏摆测量装置的激光信号发射器相对所述偏摆测量装置在第二绳段上的长度，L2为所述第二绳段的长度；

所述竖直偏摆角的计算公式为：

其中，R为所述水平偏摆距离，L2为所述第二绳段的长度，β为所述竖直偏摆角。

5.如权利要求4所述的起重机GNSS检测偏摆测量装置，其特征在于，

所述待滑动距离的计算公式为:

当Δρ＞0，所述移动小车向靠近所述支架的方向移动，当Δρ＜0，所述移动小车向远离所述支架的方向移动；

其中，Δθ为所述塔臂的所述待转动角度，Δρ为所述移动小车的所述待滑动距离，θ为所述塔臂当前的所述转动方位角，ρ为所述移动小车当前的所述移动距离，L1为所述第一绳段的瞬时长度，L2为所述第二绳段的长度，β为所述竖直偏摆角，α为所述水平偏摆角。

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