CN111830228B - 一种钢丝绳损伤位置的动态定位方法及设备 - Google Patents
一种钢丝绳损伤位置的动态定位方法及设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及钢丝绳安全检测技术领域，具体来说是一种钢丝绳损伤位置的动态定位方法及设备，所述的方法通过损伤位置参数D确定损伤的实时位置，所述的损伤位置参数D指损伤位置与钢丝绳原点之间沿钢丝绳的距离，其中所述的钢丝绳原点是指钢丝绳在外端的固定点，本发明同现有技术相比，其优点在于：设置损伤位置参数D，通过损伤位置参数D表征钢丝绳的损伤的实时位置，并优选地通过显示器在装载有钢丝绳的设备的结构图纸上将所有的钢丝绳的损伤的实时位置进行显示，从而使得操作、维护人员能直观便捷地确认钢丝绳的损伤位置，并在施工间隙对其进行维护，而无需将钢丝绳拆卸后再进行检测和维护。
Description
技术领域
本发明涉及钢丝绳安全检测技术领域，具体来说是一种钢丝绳损伤位置的动态定位方法及设备。
背景技术
钢丝绳作为吊装、起重、提升、牵引、承载的关键构件之一，被广泛地应用于起重设备中，例如工地的塔式起重机，又如港口起重设备等。实际使用时，当钢丝绳处于损伤状态时，易发生钢丝绳断裂从而严重威胁工业生产，甚至带来严重的安全生产事故的问题，因此，钢丝绳的无损检测至关重要。
磁检测设备为钢丝绳检测常用的有效方法，一般是对钢丝绳进行励磁至饱和，而后通过磁传感器检测钢丝绳表面的磁信号，通过磁信号的异常结合相应的数据处理对钢丝绳损伤进行检测分析。
例如，我国专利CN210199020U公开了一种起重设备吊绳检查装置，通过VTS-D钢丝绳探伤仪实现对吊绳的检测，但是其需要将吊绳从起重设备上拆卸后，再进行损伤检查，并不能在设备正常运行的同时实现其损伤检测。
此外，我国专利申请CN104876137A公开了一种塔式起重机，其通过在钢丝绳两端和中间的位置设置传感器以检测钢丝绳是否具有潜在损伤，但是其并不能判断出钢丝绳损伤的具体位置。
我国专利CN106018544B公开了一种钢丝绳全息检测系统，通过检测装置检测钢丝绳的损伤位置，并通过损伤位置标记装置在钢丝绳的损伤位置进行喷涂标记，但是其并不能在电子设备中实施定位并显示出钢丝绳的损伤位置；并且其并不能对架设在设备上正实时工作的钢丝绳进行损伤检测，需要停止作业并拆卸钢丝绳后再进行检测和喷涂，而通常使用一定工时并拆卸钢丝绳后即直接更换新的钢丝绳，拆卸后检测并重新使用的实际意义并不大。
我国专利申请CN107175665A公开了一种悬索桥钢丝绳损伤巡检机器人，能沿悬索桥的钢丝绳运动并巡检，从而检测悬索桥的钢丝绳的损伤情况。该类巡检机器人也可应用于起重设备以对起重设备的钢丝绳进行损伤检测，但由于起重设备的钢丝绳会随设备的运转而产生位置变化，因此仅仅使用该类巡检机器人仍不能实现动态的实时检测。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种钢丝绳损伤位置的动态定位方法及设备，对使用中的起重设备的钢丝绳的损伤进行实时动态定位。
为了实现上述目的，设计一种钢丝绳损伤位置的动态定位方法，所述的方法通过损伤位置参数D确定损伤的实时位置，所述的损伤位置参数D指损伤位置与钢丝绳原点之间沿钢丝绳的距离，其中所述的钢丝绳原点是指钢丝绳在外端的固定点，通过损伤位置参数D确定损伤的实时位置的方法具体如下：
当检测到的损伤位置的损伤位置参数D的值为m时，a)若m≤L1，则损伤的实时位置位于由钢丝绳原点至当前变幅的外端点之间的100％*m/L1处；b)若L1+k*L2<m≤L1+k*L2+L3，则损伤的实时位置位于由当前变幅的外端点至旋转中心之间的100％*(m-L1-k*L2)/L3处；c)若L1<m≤L1+k*L2，则引入参考数据p，定义p＝|(m-L1)/L2|+1，其中||指对数值进行取整操作；c.1)若p为奇数，则损伤的实时位置位于由吊钩所在处至当前变幅的外端点的竖直段的100％*(m-L1-(p-1)*L2)/L2处；c.2)若p为偶数，则损伤的实时位置位于由吊钩所在处至当前变幅的外端点的竖直段的100％-100％*(m-L1-(p-1)*L2)/L2处；其中，L1为由钢丝绳原点至当前变幅的外端点之间的距离，L2为吊钩的释放高度，L3为当前变幅，k为钢丝绳的股数。
优选地，所述的方法通过损伤检测设备，检测钢丝绳是否存在损伤，并获得损伤位置参数D；通过位置检测设备，实时检测吊钩的释放高度以及变幅；通过处理器，根据损伤位置参数D以及实时检测到的吊钩的释放高度、变幅，获得钢丝绳的损伤的实时位置。
优选地，所述的方法通过显示器，显示装载有钢丝绳的设备的结构视图，并在所述的设备的结构视图中实时显示所述的钢丝绳的损伤的实时位置。
优选地，所述的方法通过存储器，存储所述的设备的结构视图以及所有损伤的损伤位置参数D。
本发明还涉及一种用于所述的钢丝绳损伤位置的动态定位方法的设备，包括：用于检测钢丝绳是否存在损伤，并获得损伤位置参数D的损伤检测设备；用于实时检测吊钩的释放高度以及变幅的位置检测设备；用于根据损伤位置参数D以及实时检测到的吊钩的释放高度、变幅，获得钢丝绳的损伤的实时位置的处理器。
优选地，所述的损伤检测设备为巡检机器人，所述的巡检机器人具有距离检测设备以检测沿钢丝绳的运动距离。
优选地，所述的设备还包括显示器，用于显示装载有钢丝绳的设备的结构视图，并在所述的设备的结构视图中实时显示所述的钢丝绳的损伤的实时位置。
优选地，所述的设备还包括存储器，用于存储装载有钢丝绳的设备的的结构视图以及所有损伤的损伤位置参数D。
本发明同现有技术相比，其优点在于：设置损伤位置参数D，通过损伤位置参数D表征钢丝绳的损伤的实时位置，并优选地通过显示器在装载有钢丝绳的设备的结构图纸上将所有的钢丝绳的损伤的实时位置进行显示，从而使得操作、维护人员能直观便捷地确认钢丝绳的损伤位置，并在施工间隙对其进行维护，而无需将钢丝绳拆卸后再进行检测和维护。
附图说明
图1是本发明的参数定义示意图1。
图2是本发明的参数定义示意图2。
图3是实施例中塔机运行位置的示意图。
图4是实施例中塔机运行位置发生变化后的示意图。
图5是实施例中塔机运行位置再次发生变化后的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置及方法的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施方式提供一种塔机(塔式起重机)钢丝绳损伤位置的动态定位方法及用于该方法的设备，可以将塔机钢丝绳上的损伤位置动态标记在塔机的结构图上，并使其与实际损伤位置精确对应。应当理解的是，其不仅可以适用于塔机，还可适用于其他的起重设备，例如港口的起重设备等。
所述的设备包括：损伤检测设备，用于检测钢丝绳是否存在损伤，并获得损伤位置参数D；位置检测设备，用于实时检测吊钩的释放高度以及塔机的变幅；存储器，用于存储塔机的结构视图以及所有损伤的损伤位置参数D；处理器，用于进行数据处理，用于根据损伤位置参数D以及实时检测到的吊钩的释放高度、塔机的变幅，获得钢丝绳的损伤的实时位置，并进而根据处理结果将钢丝绳的损伤的实时位置标记在塔机结构图上；显示器，用于显示所述的塔机的结构视图，并在所述的塔机的结构视图中实时显示所述的钢丝绳的损伤的实时位置。
其中损伤检测设备可以采用巡检机器人，所述的巡检机器人具有距离检测设备以检测沿钢丝绳的运动距离，例如通过巡检机器人的移动步数或者驱动电机的转动圈数来确定其沿钢丝绳的移动距离，而所述的位置检测设备可采用工业UWB设备实现定位，所述的显示器可以为若干个，可以为固定端或移动端，例如固定装设在塔机驾驶舱、总操控室等，或为手机、平板或专用移动设备的显示屏，以向相关工作人员展示钢丝绳的损伤的实时位置。
如图1所示，在本实施方式中，钢丝绳的损伤位置通过一个单一数据进行定义，其含义为：损伤位置与钢丝绳原点之间沿钢丝绳的距离D，其中钢丝绳原点以如下方式定义：以塔机钢丝绳在大臂前端固定点为钢丝绳原点，此外，本实施方式中还将使用到以下数据，其定义和符号如下所示：
塔式起重机的最大变幅，即大臂外端至塔机的旋转中心，即塔机塔身，的水平距离，记为Lmax，变幅即吊钩距离旋转中心的水平距离；
塔式起重机的当前变幅，即吊钩至塔机塔身的水平距离记为Lt；
塔式起重机的当前吊钩释放距离，即由吊钩所在处至当前变幅的外端点的竖直段的距离，记为Ht；
塔式起重机吊钩钢丝绳股数，记为k(k必定为偶数)。
为了便于计算，本实施方式中引入参数L1、L2和L3，其定义的距离如图2所示，L1即为由钢丝绳原点至当前变幅的外端点之间的距离，即最大变幅的外端点与当前变幅的外端点之间的距离，也即最大变幅时吊钩的位置与当前变幅时吊钩的位置之间的水平距离，L2即为Ht，L3即为Lt，由此可以得到如下关系：
L3＝Lt……(式1)；
L1＝Lmax-L3＝Lmax-Lt……(式2)；
L2＝Ht……(式3)；
当通过检测设备检测得到一组损伤数据x，其损伤位置参数D的值为m时，通过以下方式，可以确定其损伤位置：
a)如果m≤L1，则损伤数据x的位置将位于L1区间的左起100％*m/L1处。
b)如果m>L1+k*L2+L3，则不显示。
c)如果L1+k*L2<m≤L1+k*L2+L3，则损伤数据x的位置将位于L3区间的左起100％*(m-L1-k*L2)/L3处。
d)如果L1<m≤L1+k*L2，则计算参考数据p，定义p＝|(m-L1)/L2|+1，其中||符号意味对数值进行取整操作，即舍去小数位。p的值范围应为1～k，k为正整数，表示其处在第几股钢丝绳上，而后根据下列两种情况，分别进行处理：
d.1)若p为奇数
损伤数据x的位置将位于以吊钩所在处开始，L2区间的100％*(m-L1-(p-1)*L2)/L2处。
d.2)若p为偶数
损伤数据x的位置将位于以吊钩所在处开始，L2区间的100％-100％*(m-L1-(p-1)*L2)/L2处。
在实际工作时，变幅(即Lt)和吊钩释放距离(即Ht)均为可变量，即此二值的数值会随时间改变。当变幅由Lt变为Lt’后，根据式1到式3，可以计算出新的L1’、L2’与L3’。将其带入后续计算，则对于同样的损伤数据x，由于L1～L3参数的变化，其位置也会发生变化，从而将会得到不同的计算结果，至此，实现了由变幅和吊钩施放距离驱动的，针对某一特定损伤数据x的位置的动态检测。
后续，操作人员能直观地从显示器上确认损伤的实时位置，并根据损伤的严重性去判断是否需要维修或整条更换钢丝绳。
实施例1
本实施例中，令：Lt＝20，Ht＝10，Lmax＝30，m＝8，则：L3＝20，L1＝10，L2＝10。
m＝8满足条件a)，因此损伤x的位置应位于L1区间的100％*8/10＝80％处，如图3所示。
在某一时刻后，随着塔机的操作，相关参数变化如下：Lt＝10，Ht＝10，Lmax＝30，m＝8，则：L3＝10，L1＝20，L2＝10。
m＝8满足条件a)，因此损伤x的位置应位于L1区间的100％*8/20＝40％处，如图4所示。可见虽然L1产生了变化，但经过计算后，损伤x的绝对位置并没有发生变化。
在某一时刻后，随着塔机的操作，相关参数再次变化如下：Lt＝25，Ht＝10，Lmax＝30，m＝8，k＝4，则：L1＝5，L2＝10，L3＝25。
m＝8满足条件d)，即5<8<(5+4*10)。根据上述公式p＝|(m-L1)/L2|+1，计算得到p＝|(8-5)/10|+1＝1，符合条件d.1)，因此损伤x应当位于L2区间的100％*(m-L1-(p-1)*L2)/L2＝100％*(8-5)-(1-0)*10)/10＝30％处，如图5所示。可见，随着Lt发生变化，损伤x的位置会发生实时变化。
Claims (8)
1.一种钢丝绳损伤位置的动态定位方法，其特征在于所述的方法通过损伤位置参数D确定损伤的实时位置，所述的损伤位置参数D指损伤位置与钢丝绳原点之间沿钢丝绳的距离，其中所述的钢丝绳原点是指钢丝绳在外端的固定点，通过损伤位置参数D确定损伤的实时位置的方法具体如下：
当检测到的损伤位置的损伤位置参数D的值为m时，
a)若m≤L1，则损伤的实时位置位于由钢丝绳原点至当前变幅的外端点之间的100％*m/L1处；
b)若L1+k*L2<m≤L1+k*L2+L3，则损伤的实时位置位于由当前变幅的外端点至旋转中心之间的100％*(m-L1-k*L2)/L3处；
c)若L1<m≤L1+k*L2，则引入参考数据p，定义p＝|(m-L1)/L2|+1，其中||指对数值进行取整操作；
c.1)若p为奇数，则损伤的实时位置位于由吊钩所在处至当前变幅的外端点的竖直段的100％*(m-L1-(p-1)*L2)/L2处；
c.2)若p为偶数，则损伤的实时位置位于由吊钩所在处至当前变幅的外端点的竖直段的100％-100％*(m-L1-(p-1)*L2)/L2处；
其中，L1为由钢丝绳原点至当前变幅的外端点之间的距离，L2为吊钩的释放高度，L3为当前变幅，k为钢丝绳的股数。
2.如权利要求1所述的一种钢丝绳损伤位置的动态定位方法，其特征在于所述的方法：
通过损伤检测设备，检测钢丝绳是否存在损伤，并获得损伤位置参数D；
通过位置检测设备，实时检测吊钩的释放高度以及变幅；
通过处理器，根据损伤位置参数D以及实时检测到的吊钩的释放高度、变幅，获得钢丝绳的损伤的实时位置。
3.如权利要求2所述的一种钢丝绳损伤位置的动态定位方法，其特征在于所述的方法：
通过显示器，显示装载有钢丝绳的设备的结构视图，并在所述的设备的结构视图中实时显示所述的钢丝绳的损伤的实时位置。
4.如权利要求3所述的一种钢丝绳损伤位置的动态定位方法，其特征在于所述的方法：
通过存储器，存储所述的设备的结构视图以及所有损伤的损伤位置参数D。
5.一种用于如权利要求2所述的钢丝绳损伤位置的动态定位方法的设备，其特征在于包括：
用于检测钢丝绳是否存在损伤，并获得损伤位置参数D的损伤检测设备；
用于实时检测吊钩的释放高度以及变幅的位置检测设备；
用于根据损伤位置参数D以及实时检测到的吊钩的释放高度、变幅，获得钢丝绳的损伤的实时位置的处理器。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于所述的损伤检测设备为巡检机器人，所述的巡检机器人具有距离检测设备以检测沿钢丝绳的运动距离。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于还包括显示器，用于显示装载有钢丝绳的设备的结构视图，并在所述的设备的结构视图中实时显示所述的钢丝绳的损伤的实时位置。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于还包括存储器，用于存储装载有钢丝绳的设备的结构视图以及所有损伤的损伤位置参数D。
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