CN113340257A - 一种起重机的旁弯检测方法、装置、起重机及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种起重机的旁弯检测方法、装置、起重机及电子设备，涉及起重机技术领域。本发明所述的起重机的旁弯检测方法，包括：获取吊臂头部的位置信息、吊臂尾部的位置信息和旁弯角；获取回转中心的位置信息，根据回转中心的位置信息确定回转角，包括：根据吊臂特性标定回转中心以获取回转中心的三维坐标；以吊臂尾部到吊臂头部的连线为第一向量，以吊臂尾部到回转中心的连线为第二向量，将第一向量和第二向量在水平方向的夹角确定为回转角；根据吊臂头部的位置信息、吊臂尾部的位置信息、旁弯角和回转角确定旁弯值。依靠起重机吊臂特性可以确定回转角进而确定旁弯值，不需要依靠回转角度传感器，降低系统复杂程度且减少成本。

Description

一种起重机的旁弯检测方法、装置、起重机及电子设备

技术领域

本发明涉及起重机技术领域，具体而言，涉及一种起重机的旁弯检测方法、装置、起重机及电子设备。

背景技术

在起重作业时，起重机的吊臂容易产生垂直于变幅平面的侧向弯曲变形，即旁弯现象。在吊臂旁弯状态下，起重机的重心在水平方向上发生明显的偏移，导致起重机的重心不稳，其吊重能力下降，严重时甚至发生折臂、翻车等一系列事故，是起重机系统的一大安全隐患，因此有必要在吊载时对吊臂的旁弯状态及旁弯值进行检测。

发明内容

本发明解决的问题是如何实现起重机旁弯值检测。

为解决上述问题，本发明提供一种起重机的旁弯检测方法，包括：获取吊臂头部的位置信息、吊臂尾部的位置信息和旁弯角；获取回转中心的位置信息，根据所述回转中心的位置信息确定回转角，包括：根据吊臂特性标定所述回转中心以获取所述回转中心的三维坐标；以所述吊臂尾部到所述吊臂头部的连线为第一向量，以所述吊臂尾部到所述回转中心的连线为第二向量，将所述第一向量和所述第二向量在水平方向的夹角确定为所述回转角；根据所述吊臂头部的位置信息、所述吊臂尾部的位置信息、所述旁弯角和所述回转角确定旁弯值。

本发明所述的起重机的旁弯检测方法，依靠起重机吊臂特性可以确定回转角进而确定旁弯值，不需要依靠回转角度传感器，降低系统复杂程度且减少成本。

可选地，所述获取吊臂头部的位置信息、吊臂尾部的位置信息和旁弯角包括：通过设置在所述吊臂头部的第一定位装置测量所述吊臂头部的位置信息，通过设置在所述吊臂尾部的第二定位装置测量所述吊臂尾部的位置信息，根据所述吊臂头部的理论位置和实际位置确定所述旁弯角。

本发明所述的起重机的旁弯检测方法，通过设置在吊臂头部的第一定位装置测量吊臂头部的位置信息，通过设置在吊臂尾部的第二定位装置测量吊臂尾部的位置信息，根据吊臂头部的理论位置和实际位置确定旁弯角，进而可以确定旁弯值。

可选地，所述根据所述吊臂头部的位置信息、所述吊臂尾部的位置信息、所述旁弯角和所述回转角确定旁弯值包括：根据第一公式确定所述旁弯值，其中，所述第一公式包括：

AA’²=SA²+SA’²-2*SA*SA’cosθ₁，SA=I-I₁；

，BS=I₁，BA=I；

θ₁=θ₂-θ₃，

，

；

其中，A为所述吊臂头部的理论位置，坐标为（X_A,Y_A），A’为所述吊臂头部处于吊臂旁弯状态时的实际位置，坐标为（X_A’,Y_A’），S为所述回转中心的位置，θ₂为所述回转角，θ₁为所述旁弯角，θ₃为SA’和X轴夹角。

本发明所述的起重机的旁弯检测方法，根据第一公式确定旁弯值，不需要依靠回转角度传感器，降低系统复杂程度且减少成本。

本发明还提供一种起重机的旁弯检测装置，应用上述起重机的旁弯检测方法，包括：第一定位装置，设置在吊臂头部，用于测量所述吊臂头部的位置信息；第二定位装置，设置在吊臂尾部，用于测量所述吊臂尾部的位置信息；所述第一定位装置和所述第二定位装置还用于确定所述吊臂作业时的旁弯角和回转角，所述第一定位装置或所述第二定位装置还用于根据所述吊臂头部的位置信息、所述吊臂尾部的位置信息、所述旁弯角和所述回转角确定旁弯值。

本发明所述的起重机的旁弯检测装置，通过在吊臂头部设置第一定位装置以及在吊臂尾部设置第二定位装置，依靠起重机吊臂特性可以确定回转角进而确定旁弯值，不需要依靠回转角度传感器，降低系统复杂程度且减少成本。

可选地，所述第一定位装置和所述第二定位装置包括定位组件和解算组件，所述定位组件用于测量所述吊臂头部的位置信息或所述吊臂尾部的位置信息，所述解算组件用于确定所述旁弯值。

本发明所述的起重机的旁弯检测装置，通过定位组件测量吊臂头部的位置信息和吊臂尾部的位置信息，有利于提高位置检测效率，通过解算组件完成旁弯值解算，相比于在用户接收机解算的方案，减少了数据传输耗时，进而提高了旁弯值检测效率。

可选地，所述起重机的旁弯检测装置还包括基准站，所述基准站用于将采集的卫星数据发送至所述定位组件，以通过实时差分校正所述吊臂头部的位置信息和所述吊臂尾部的位置信息。

本发明所述的起重机的旁弯检测装置，设置基准站通过实时差分校正吊臂头部的位置信息和吊臂尾部的位置信息，有利于提高旁弯值检测准确度。

本发明还提供一种起重机，包括上述所述的起重机的旁弯检测装置。所述起重机与上述起重机的旁弯检测装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明还提供一种电子设备，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上所述的起重机的旁弯检测方法。所述电子设备与上述起重机的旁弯检测方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上所述的起重机的旁弯检测方法。所述计算机可读存储介质与上述起重机的旁弯检测方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例的起重机的旁弯检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的起重机的旁弯检测装置的示意图；

图3为本发明实施例的起重机操作前的俯视示意图；

图4为本发明实施例的起重机操作后的俯视示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种起重机的旁弯检测方法，包括：获取吊臂头部的位置信息、吊臂尾部的位置信息和旁弯角；获取回转中心的位置信息，根据所述回转中心的位置信息确定回转角，包括：根据吊臂特性标定所述回转中心以获取所述回转中心的三维坐标；以所述吊臂尾部到所述吊臂头部的连线为第一向量，以所述吊臂尾部到所述回转中心的连线为第二向量，将所述第一向量和所述第二向量在水平方向的夹角确定为所述回转角；根据所述吊臂头部的位置信息、所述吊臂尾部的位置信息、所述旁弯角和所述回转角确定旁弯值。

具体地，在本实施例中，起重机旁弯检测方法包括：在通过第一定位装置和第二定位装置确定吊臂头部的位置信息和吊臂尾部的位置信息后，根据吊臂头部的理论位置A和实际位置A’确定旁弯角θ₁，根据起重机吊臂特性标定回转中心S的三维坐标，利用臂尾B和回转中心S确定回转角θ₂，在第一定位装置或第二定位装置进行解算，采用边缘计算来进行解算，根据吊臂头部的位置A、吊臂尾部的位置B、旁弯角θ₁和回转角θ₂确定旁弯值，相对于在用户接收机进行解算而言，避免了传输时延问题，能够及时地处理实时性需求高的旁弯值解算任务。

其中，获取回转中心的位置信息，根据回转中心的位置信息确定回转角包括：根据吊臂特性标定回转中心以获取回转中心的三维坐标，对于特定的起重机，吊臂和回转中心S之间的关系已经确定，对于不同起重机可以准确确定回转中心S的三维坐标；以吊臂尾部到吊臂头部的连线为第一向量，以吊臂尾部到回转中心的连线为第二向量，将第一向量和第二向量在水平方向的夹角确定为回转角。结合图3所示，具体包括：a:支腿支撑，吊臂全缩水平角度低于5°时，处于吊装准备阶段，此时，回转基准线确定；b:根据A、B坐标，吊臂和回转中心S之间的关系（制造时已经确定，也可以通过标定获得，此坐标点处于A、B两点连线中间的固定点上），获取S点坐标；c：起重机作业时，BA、BS向量水平方向夹角即为需要的回转角θ₂。

在本实施例中，依靠起重机吊臂特性可以确定回转角进而确定旁弯值，不需要依靠回转角度传感器，降低系统复杂程度且减少成本。

可选地，所述获取吊臂头部的位置信息、吊臂尾部的位置信息和旁弯角包括：通过设置在所述吊臂头部的第一定位装置测量所述吊臂头部的位置信息，通过设置在所述吊臂尾部的第二定位装置测量所述吊臂尾部的位置信息，根据所述吊臂头部的理论位置和实际位置确定所述旁弯角。

具体地，在本实施例中，获取吊臂头部的位置信息、吊臂尾部的位置信息和旁弯角包括：通过设置在吊臂头部的第一定位装置测量吊臂头部的位置信息，通过设置在吊臂尾部的第二定位装置测量吊臂尾部的位置信息，根据吊臂头部的理论位置和实际位置确定旁弯角。结合图3和图4所示，在确定吊臂头部的位置信息和吊臂尾部的位置信息后，根据吊臂头部的理论位置A和实际位置A’确定旁弯角θ₁，进而可以确定旁弯值，其中，理论位置A为吊臂生产时确定的参数之一，可以根据不同起重机的结构参数确定，实际位置A’则为吊臂头部在实际作业中产生旁弯时的位置。

在本实施例中，通过设置在吊臂头部的第一定位装置测量吊臂头部的位置信息，通过设置在吊臂尾部的第二定位装置测量吊臂尾部的位置信息，根据吊臂头部的理论位置和实际位置确定旁弯角，进而可以确定旁弯值。

可选地，所述根据所述吊臂头部的位置信息、所述吊臂尾部的位置信息、所述旁弯角和所述回转角确定旁弯值包括：根据第一公式确定所述旁弯值，其中，所述第一公式包括：

AA’²=SA²+SA’²-2*SA*SA’cosθ₁，SA=I-I₁；

，BS=I₁，BA=I；

θ₁=θ₂-θ₃，

，

；

其中，A为所述吊臂头部的理论位置，坐标为（X_A,Y_A），A’为所述吊臂头部处于吊臂旁弯状态时的实际位置，坐标为（X_A’,Y_A’），S为所述回转中心的位置，θ₂为所述回转角，θ₁为所述旁弯角，θ₃为SA’和X轴夹角。

具体地，在本实施例中，结合图3所示，起重机操作前对回转中心S进行标定，S为坐标原点，出厂数据已知BS=I₁，BA=I。

结合图4所示，起重机操作后：

1、吊臂回转至BA，曲线BA’为吊臂旁弯状态，此时B（X_B,Y_B），根据BS向量和长度I₁和I，得出A（X_A,Y_A）；

2、定位装置A’坐标为（X_A’,Y_A’），θ₂为回转角，θ₁为旁弯角，定义θ₃为SA’和X轴夹角；

3、

；

；得出θ₁=θ₂-θ₃；

4、SA=I-I₁；

;

5、根据余弦定理AA’²=SA²+SA’²-2*SA*SA’cosθ₁，从而得出旁弯值AA’。

在本实施例中，根据第一公式确定旁弯值，不需要依靠回转角度传感器，降低系统复杂程度且减少成本。

可选地，所述起重机的旁弯检测方法还包括：当所述旁弯值大于预设旁弯阈值时，通过报警装置发出报警信号。

具体地，在本实施例中，起重机旁弯检测方法还包括：当旁弯值大于预设旁弯阈值时，通过报警装置发出报警信号。设置报警装置第一时间接收到旁弯值，并根据旁弯值与预设旁弯阈值的大小，及时发出报警信号，提高了起重机运行的安全性。

在本实施例中，设置当旁弯值大于预设旁弯阈值时，通过报警装置发出报警信号，提高了起重机运行的安全性。

本发明另一实施例提供一种起重机的旁弯检测装置，应用上述起重机的旁弯检测方法，包括：第一定位装置，设置在吊臂头部，用于测量所述吊臂头部的位置信息；第二定位装置，设置在吊臂尾部，用于测量所述吊臂尾部的位置信息；所述第一定位装置和所述第二定位装置还用于确定所述吊臂作业时的旁弯角和回转角，所述第一定位装置或所述第二定位装置还用于根据所述吊臂头部的位置信息、所述吊臂尾部的位置信息、所述旁弯角和所述回转角确定旁弯值。

具体地，在本实施例中，结合图2所示，起重机的旁弯检测装置包括：第一定位装置，设置在吊臂头部A，用于测量吊臂头部的位置信息；第二定位装置，设置在吊臂尾部B，用于测量吊臂尾部的位置信息；第一定位装置和第二定位装置还用于确定吊臂作业时的旁弯角和回转角，第一定位装置和第二定位装置还用于根据吊臂头部的位置信息、吊臂尾部的位置信息、旁弯角和回转角确定旁弯值。结合图3和图4所示，在确定吊臂头部的位置信息和吊臂尾部的位置信息后，根据吊臂头部的理论位置A和实际位置A’确定旁弯角θ₁，旁弯角θ₁指的是向量BA和向量BA’之间的夹角；根据起重机吊臂特性标定回转中心S点坐标，利用臂尾B和回转中心S确定回转角θ₂，回转角θ₂指的是向量BA、BS在水平方向的夹角；在第一定位装置和第二定位装置进行解算，根据吊臂头部的位置A、吊臂尾部的位置B、旁弯角θ₁和回转角θ₂确定旁弯值（也称旁弯量）；本实施例采用边缘计算来进行解算，解算可以是作为终端的第一定位装置来进行也可以是第二定位装置来进行，避免了传输时延问题，能够及时地处理实时性需求高的旁弯值解算任务。

现有技术中，在起重机附近架设基准站，在起重机臂头臂尾分别安装卫星定位接收模块，用于测量臂头臂尾位置信息，在起重机大臂转台上安装有回转角度传感器，将两个卫星定位接收模块测量到的臂头臂尾位置信息发送到基准站，基准站将采集到的载波相位信号发送到用户接收机，通过用户接收机进行求差解算坐标，实时得到起重机臂头臂尾的精准定位。但需要两个定位装置和一个回转角度传感器，同时解算在用户接收机上，检测效率待提高。

在上述现有技术的基础上，本实施例作出如下改进：根据起重机吊臂的特性，取消回转角度传感器，依靠起重机吊臂特性可以确定回转角进而确定旁弯值，即在制造起重机时，对于特定的起重机，吊臂和回转中心S之间的关系已经确定，因此对于不同起重机可以准确确定回转中心S的三维坐标，在起重机作业时，向量BA、BS在水平方向的夹角即为回转角θ₂，回转角θ₂的确定不需要依靠回转角度传感器；同时在第一定位装置和第二定位装置上完成旁弯值解算，相比于在用户接收机解算的方案，减少了数据传输耗时，进而提高了旁弯值检测效率。

在本实施例中，通过在吊臂头部设置第一定位装置以及在吊臂尾部设置第二定位装置，依靠起重机吊臂特性可以确定回转角进而确定旁弯值，不需要依靠回转角度传感器，降低系统复杂程度且减少成本。

可选地，所述第一定位装置和所述第二定位装置包括定位组件和解算组件，所述定位组件用于测量所述吊臂头部的位置信息或所述吊臂尾部的位置信息，所述解算组件用于确定所述旁弯值。

具体地，在本实施例中，第一定位装置和第二定位装置包括定位组件和解算组件，定位组件用于测量吊臂头部的位置信息或吊臂尾部的位置信息，解算组件用于确定旁弯值。在本实施例中，通过定位组件测量吊臂头部的位置信息和吊臂尾部的位置信息，有利于提高位置检测效率，进而提高旁弯值检测效率；解算组件用于完成旁弯值解算，相比于在用户接收机解算的方案，减少了数据传输耗时，进而提高了旁弯值检测效率。

其中，定位组件可以包括控制器、发射器和接收器，通过发射器和接收器与卫星收发信号，由控制器根据发射器和接收器的相关参数实现吊臂头部和吊臂尾部的定位，并将相应位置信息发送至解算组件。

其中，解算组件可以包括用于接收基准站采集的卫星数据的接收器，以及用于解算的处理器，接收器通过实时差分校正吊臂头部的位置信息和吊臂尾部的位置信息，通过处理器运行相关程序实现旁弯值的解算。

在本实施例中，通过定位组件测量吊臂头部的位置信息和吊臂尾部的位置信息，有利于提高位置检测效率，通过解算组件完成旁弯值解算，相比于在用户接收机解算的方案，减少了数据传输耗时，进而提高了旁弯值检测效率。

可选地，所述起重机的旁弯检测装置还包括基准站，所述基准站用于将采集的卫星数据发送至所述定位组件，以通过实时差分校正所述吊臂头部的位置信息和所述吊臂尾部的位置信息。

具体地，在本实施例中，起重机的旁弯检测装置还包括基准站，基准站用于将采集的卫星数据发送至定位组件，以通过实时差分校正吊臂头部的位置信息和吊臂尾部的位置信息。例如，基准站包括基准站接收机和无线电数传模块，基准站接收机一般设置在起重机附近空旷已知位置上，基准站接收机用于接收卫星数据，无线电数传模块分别位于基准站与起重机吊具上，基准站接收机与无线电数传模块通过串口连接。基准站基于RTK技术，通过实时差分校正吊臂头部的位置信息和吊臂尾部的位置信息，有利于提高旁弯值检测准确度。

在本实施例中，设置基准站通过实时差分校正吊臂头部的位置信息和吊臂尾部的位置信息，有利于提高旁弯值检测准确度。

可选地，所述起重机的旁弯检测装置还包括起重机显示屏，所述基准站用于接收所述第一定位装置或所述第二定位装置发送的旁弯值，并将所述旁弯值发送至所述起重机显示屏。

具体地，在本实施例中，起重机的旁弯检测装置还包括起重机显示屏，基准站用于接收第一定位装置或第二定位装置发送的旁弯值，并将旁弯值发送至起重机显示屏。起重机显示屏一般设置在驾驶室内，通过相应的连接组件安装在操作台上，起重机显示屏可以采用冷阴极管背光液晶屏或发光二极管背光液晶屏或有机发光二极管显示屏等，主要用于旁弯值等数据的显示，使得操作人员知晓实时旁弯值，可以在旁弯值异常时由操作人员根据经验或操作手册确认存在异常，防止旁弯值异常的同时报警装置故障导致无法及时提醒操作人员的情况出现，提高了起重机运行的安全性。

在本实施例中，通过设置起重机显示屏显示基准站发送的旁弯值，有利于操作人员对于异常的主动排查，提高了起重机运行的安全性。

可选地，所述起重机的旁弯检测装置还包括报警装置，所述报警装置与所述第一定位装置或所述第二定位装置连接，当所述旁弯值大于预设旁弯阈值时，所述报警装置发出报警信号。

具体地，在本实施例中，起重机的旁弯检测装置还包括报警装置，报警装置与第一定位装置或第二定位装置连接，当旁弯值大于预设旁弯阈值时，报警装置发出报警信号。由于第一定位装置和第二定位装置用于旁弯值解算，因此设置报警装置与第一定位装置或第二定位装置连接，使得报警装置能够第一时间接收到旁弯值，并根据旁弯值与预设旁弯阈值的大小，及时发出报警信号，提高了起重机运行的安全性。

在本实施例中，通过设置报警装置与第一定位装置或第二定位装置连接，使得报警装置能够第一时间接收到旁弯值，及时发出报警信号，提高了起重机运行的安全性。

本发明另一实施例提供一种起重机，包括上述所述的起重机的旁弯检测装置。

本发明另一实施例提供一种电子设备，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上所述的起重机的旁弯检测方法。

本发明另一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上所述的起重机的旁弯检测方法。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种起重机的旁弯检测方法，其特征在于，包括：

获取吊臂头部的位置信息、吊臂尾部的位置信息和旁弯角；

获取回转中心的位置信息，根据所述回转中心的位置信息确定回转角，包括：根据吊臂特性标定所述回转中心以获取所述回转中心的三维坐标；以所述吊臂尾部到所述吊臂头部的连线为第一向量，以所述吊臂尾部到所述回转中心的连线为第二向量，将所述第一向量和所述第二向量在水平方向的夹角确定为所述回转角；

根据所述吊臂头部的位置信息、所述吊臂尾部的位置信息、所述旁弯角和所述回转角确定旁弯值。

2.根据权利要求1所述的起重机的旁弯检测方法，其特征在于，所述获取吊臂头部的位置信息、吊臂尾部的位置信息和旁弯角包括：

通过设置在所述吊臂头部的第一定位装置测量所述吊臂头部的位置信息，通过设置在所述吊臂尾部的第二定位装置测量所述吊臂尾部的位置信息，根据所述吊臂头部的理论位置和实际位置确定所述旁弯角。

3.根据权利要求1所述的起重机的旁弯检测方法，其特征在于，所述根据所述吊臂头部的位置信息、所述吊臂尾部的位置信息、所述旁弯角和所述回转角确定旁弯值包括：

根据第一公式确定所述旁弯值，其中，所述第一公式包括：

AA’²=SA²+SA’²-2*SA*SA’cosθ₁，SA=I-I₁；

，BS=I₁，BA=I；

θ₁=θ₂-θ₃，

，

；

其中，A为所述吊臂头部的理论位置，坐标为（X_A,Y_A），A’为所述吊臂头部处于吊臂旁弯状态时的实际位置，坐标为（X_A’,Y_A’），S为所述回转中心的位置，θ₂为所述回转角，θ₁为所述旁弯角，θ₃为SA’和X轴夹角。

4.一种起重机的旁弯检测装置，应用权利要求1至3任一项所述的起重机的旁弯检测方法，其特征在于，包括：

第一定位装置，设置在吊臂头部，用于测量所述吊臂头部的位置信息；

第二定位装置，设置在吊臂尾部，用于测量所述吊臂尾部的位置信息；

所述第一定位装置和所述第二定位装置还用于确定所述吊臂作业时的旁弯角和回转角，所述第一定位装置或所述第二定位装置还用于根据所述吊臂头部的位置信息、所述吊臂尾部的位置信息、所述旁弯角和所述回转角确定旁弯值。

5.根据权利要求4所述的起重机的旁弯检测装置，其特征在于，所述第一定位装置和所述第二定位装置包括定位组件和解算组件，所述定位组件用于测量所述吊臂头部的位置信息或所述吊臂尾部的位置信息，所述解算组件用于确定所述旁弯值。

6.根据权利要求5所述的起重机的旁弯检测装置，其特征在于，还包括基准站，所述基准站用于将采集的卫星数据发送至所述定位组件，以通过实时差分校正所述吊臂头部的位置信息和所述吊臂尾部的位置信息。

7.一种起重机，其特征在于，包括权利要求4至6任一项所述的起重机的旁弯检测装置。

8.一种电子设备，其特征在于，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如权利要求1至3任一项所述的起重机的旁弯检测方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1至3任一项所述的起重机的旁弯检测方法。

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