CN113401803B

CN113401803B - 用于测定塔式起重机臂长的方法、装置及控制器

Info

Publication number: CN113401803B
Application number: CN202110540049.6A
Authority: CN
Inventors: 黄国勇; 郑捷; 王�锋; 粟柱
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd; Zoomlion Construction Crane Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd; Zoomlion Construction Crane Co Ltd
Priority date: 2021-05-18
Filing date: 2021-05-18
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2041-05-18
Also published as: CN113401803A

Abstract

本发明公开了一种用于测定塔式起重机臂长的方法、装置及控制器。该方法包括：根据塔式起重机的起重臂的设定臂长对应的参数值确定第一力矩百分比；根据力矩检测装置检测到的起重臂的力矩值确定第二力矩百分比；将第一力矩百分比和第二力矩百分比进行比较；在第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值大于第一阈值的情况下，确定设定臂长与起重臂的实际臂长不匹配，从而保证了塔式起重机的起重臂的设定臂长数据的准确性，消除了臂长设置错误带来的安全隐患，提高了塔式起重机施工的安全性。

Description

用于测定塔式起重机臂长的方法、装置及控制器

技术领域

本发明涉及建筑机械技术领域，具体地，涉及一种用于测定塔式起重机臂长的方法、装置及控制器。

背景技术

塔式起重机在吊装施工时，因外部环境的限制和吊装的需要，往往存在变换臂长的需求，同时，随着行业搭载安全监控系统的普及，塔式起重机臂长参数已经成为安全监控系统中的一项关键参数，是保障塔式起重机安全施工的一个重要计算依据。在实际施工过程中，臂长变换涉及两部分，一方面更换起重臂实际臂长，一方面修改监控系统中的臂长参数。施工现场存在人为疏忽，容易出现变换起重臂的实际臂长却没有在安全监控系统中修改参数，或起重臂没变换臂长却改动了安全监控系统中臂长设置的参数，从而导致安全监控系统展示的施工工况与真实情况出现偏差，存在一定的安全风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测定塔式起重机臂长的方法、装置及控制器，用以解决塔式起重机的起重臂的设置臂长和实际臂长存在偏差，存在安全风险的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于测定塔式起重机臂长的方法，包括：

根据塔式起重机的起重臂的设定臂长对应的参数值确定第一力矩百分比；

根据力矩检测装置检测到的起重臂的力矩值确定第二力矩百分比；

将第一力矩百分比和第二力矩百分比进行比较；

在第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值大于第一阈值的情况下，确定设定臂长与起重臂的实际臂长不匹配。

在本发明的实施例中，根据塔式起重机的起重臂的设定臂长对应的参数值确定第一力矩百分比包括：

通过重力检测装置和幅度检测装置获取塔式起重机的起重量和幅度值；

根据起重量和幅度值得到第一力矩百分比。

在本发明的实施例中，该方法还包括：

对力矩检测装置进行标定。

在本发明的实施例中，对力矩检测装置进行标定包括：

在塔式起重机处于空钩工况的情况下，对力矩检测装置进行第一点标定；

在塔式起重机处于运动工况，且第一力矩百分比大于稳定阈值的情况下，对力矩检测装置进行第二点标定；

根据第一点标定和第二点标定得到力矩值与伸缩量的函数关系。

在本发明的实施例中，该方法还包括：

将第一力矩百分比和第二力矩百分比进行滤波处理。

在本发明的实施例中，该方法还包括：

在第一力矩百分比或第二力矩百分比大于第二阈值的情况下，确定第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值。

在本发明的实施例中，该方法还包括：

在确定设定臂长与起重臂的实际臂长不匹配的情况下，发出报警。

本发明第二方面提供一种控制器，被配置成执行上述的用于测定塔式起重机臂长的方法。

本发明第三方面提供一种用于测定塔式起重机臂长的装置，包括：

力矩检测装置，设置于塔式起重机的回转中心，用于采集塔式起重机的力矩值；

重量检测装置，设置于塔式起重机的起重臂的定滑轮处，用于采集塔式起重机的起重值；

幅度检测装置，设置于塔式起重机的起重臂的变幅机构处，用于采集塔式起重机的幅度值；

上述的控制器。

本发明第四方面提供一种塔式起重机，包括上述的用于测定塔式起重机臂长的装置。

通过上述技术方案，通过对塔式起重机的起重臂的设定臂长和实际臂长进行比较，确定设定臂长与起重臂的实际臂长是否匹配，保证了塔式起重机的起重臂的设定臂长数据的准确性，消除了臂长设置错误带来的安全隐患，提高了塔式起重机施工的安全性。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的用于测定塔式起重机臂长的方法的流程示意图；

图2是本发明另一实施例提供的用于测定塔式起重机臂长的方法的流程示意图；

图3是本发明又一实施例提供的用于测定塔式起重机臂长的方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的控制器的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示) 下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

图1是本发明一实施例提供的用于测定塔式起重机臂长的方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例第一方面提供一种用于测定塔式起重机臂长的方法，可以包括下列步骤。

在步骤S11中，根据塔式起重机的起重臂的设定臂长对应的参数值确定第一力矩百分比。在本发明的实施例中，塔式起重机简称塔机，亦称塔吊。塔式起重机可以由起重臂、塔身、转台、承坐、平衡臂、底架等组成。起重臂可以用于支持集装箱吊重，并使装卸桥具有一定的起升高度和宽度。塔式起重机可以包括但不限于起升机构、变幅机构、小车牵引机构、回转机构、顶升机构和大车行走机构。塔式起重机的安全监控系统可以实时监控塔式起重机的工作参数，例如：视频信息、起重量、幅度、速度、位移、高度、倾斜、风速、防碰撞等。用户可以根据需要设置塔式起重机的各项参数，例如，可以设置塔式起重机的起重臂的臂长，这样，根据起重臂的臂长确定当前检测到的起重臂的幅度值以及当前监测的重量值，从而得到对应的第一力矩百分比。力矩表示力对物体作用时所产生的转动效应的物理量，力矩百分比是指当前力矩与额定起重力矩的百分比。第一力矩百分比是指控制器根据安全监控系统设置的参数得到的力矩百分比的计算值，本发明实施例的第一力矩百分比与实际的臂长对应的力矩百分比不一定匹配。因此还需要对实际的力矩百分比进行采集。

在步骤S12中，根据力矩检测装置检测到的起重臂的力矩值确定第二力矩百分比。在本发明的实施例中，第二力矩百分比是指通过力矩检测装置得到的力矩百分比的实际值，力矩检测装置可以设置于塔式起重机的回转中心，以便检测到起重臂的实际力矩值。在一个示例中，力矩检测装置可以为力矩电位计，通过电位计可以得到的起重臂的力矩的实际值，从而得到第二力矩百分比。

在步骤S13中，将第一力矩百分比和第二力矩百分比进行比较。在本发明的实施例中，第一力矩百分比是指控制器根据安全监控系统设置的参数得到的力矩百分比的计算值，第二力矩百分比是指通过力矩检测装置得到的力矩百分比的实际值。安全系统设置的起重臂的设定臂长可能与实际臂长不匹配，因此，需要比较第一力矩百分比和第二力矩百分比，以确定设定臂长与实际臂长是否匹配。

在本发明实施例中，比较第一力矩百分比和第二力矩百分比前，可以先对第一力矩百分比和第二力矩百分比进行滤波，滤波可以消除电磁对电子信号的干扰以及消除机械抖动对力矩检测装置的干扰。此时，当第一力矩百分比或第二力矩百分比大于第二阈值时，才能对第一力矩百分比或第二力矩百分比进行比较，否则第一力矩百分比和第二力矩百分比之间的误差可忽略。例如，第一力矩百分比为第一力矩百分比，第二力矩百分比为第二力矩百分比，第二阈值为50％。只有当第一力矩百分比或第二力矩百分比大于50％时，才会对第一力矩百分比和第二力矩百分比进行比较，否则二者的差值可忽略。

在步骤S14中，在第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值大于第一阈值的情况下，确定设定臂长与起重臂的实际臂长不匹配。在本发明的实施例中，第一阈值是用于判定第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值是否过大。若第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值过大，则表示设定臂长与起重臂的实际臂长不匹配。另外，在第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值小于或等于第一阈值的情况下，可以确定设定臂长与起重臂的实际臂长匹配。第一阈值的示例可以包括但不限于1％、2％、5％等等，用户可以根据需求设定第一阈值。

图2是本发明另一实施例提供的用于测定塔式起重机臂长的方法的流程示意图。如图2所示，根据塔式起重机的起重臂的设定臂长对应的参数值确定第一力矩百分比可以包括：

步骤S21、通过重力检测装置和幅度检测装置获取塔式起重机的起重量和幅度值；

步骤S22、根据起重量和幅度值得到第一力矩百分比。

在本发明的实施例中，力矩是力和力臂的向量积，力对某一点的力矩的大小为该点到力的作用线所引垂线的长度。因此，第一力矩百分比可以通过重量值和幅度值来确定，而重量值和幅度值可以通过设置于塔式起重机的重量检测装置和幅度检测装置获取，例如，重量传感器和幅度传感器。重量传感器可以设置于塔式起重机的起重臂的定滑轮处，用于采集塔式起重机的起重值。幅度检测装置可以设置于塔式起重机的起重臂的变幅机构处，用于采集塔式起重机的幅度值。根据重量值和幅度值的向量积即可计算得到第一力矩百分比。

在本发明的实施例中，该方法还可以包括：

对力矩检测装置进行标定。

具体地，标定是指使用力矩检测装置时需要对力矩检测装置的准确度进行检测，判断力矩检测装置是否符合标准。

在本发明的实施例中，对力矩检测装置进行标定可以包括：

具体地，对力矩检测装置标定可以采用两点标定法，分别测量两个已知的真实值的数据点，然后根据这两点的测量值，标定力矩检测装置。在本发明实施例中，可以分别取塔式起重机处于空钩工况和处于运动工况的两点。在塔式起重机处于空钩工况且未标定的情况下，对力矩检测装置进行第一点标定，在塔式起重机处于运动工况并且处于稳定情况，即第一力矩百分比大于稳定阈值的情况下，对力矩检测装置进行第二点标定。由此，可以得出力矩值与伸缩量的函数关系。在一个示例中，力矩值与伸缩量呈一次函数的关系：y＝kx+b，其中y是力矩值，x是伸缩量，k和b为已知系数。对力矩检测装置进行标定后，即可对起重臂的力矩值进行检测。需要说明的是，本发明实施例的力矩值与伸缩量的关系不限于一次函数关系，还可以是其他的函数关系。

在本发明的实施例中，该方法还可以包括：

将第一力矩百分比和第二力矩百分比进行滤波处理。

具体地，比较第一力矩百分比和第二力矩百分比前，可以先对第一力矩百分比和第二力矩百分比进行滤波，滤波可以消除电磁对电子信号的干扰以及消除机械抖动对力矩检测装置的干扰。

在本发明的实施例中，该方法还可以包括：

具体地，当第一力矩百分比或第二力矩百分比大于第二阈值时，才能对第一力矩百分比或第二力矩百分比进行比较，否则第一力矩百分比和第二力矩百分比之间的误差可忽略。例如，第一力矩百分比为第一力矩百分比，第二力矩百分比为第二力矩百分比，第二阈值为50％。只有当第一力矩百分比或第二力矩百分比大于50％时，才能对第一力矩百分比和第二力矩百分比进行比较，否则二者的差值可忽略。

图3是本发明又一实施例提供的用于测定塔式起重机臂长的方法的流程示意图。如图3所示，该方法还可以包括：

步骤S31、在确定设定臂长与起重臂的实际臂长不匹配的情况下，发出报警。

在本发明的实施例中，在第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值大于第一阈值的情况下，可以确定设定臂长与起重臂的实际臂长不匹配，此时，控制器可以发送报警信号。报警信号可以包括但不限于声音报警信号、文字报警显示、光报警信号等。例如，在塔式起重机的设定位置安装可以发出光信号或声音信号的装置，使得工作人员看到或听到当前的信息，或者在显示器上显示文字报警信号。通过报警信号可以使得工作人员及时发现问题，降低了塔式起重机操作的危险性。

图4是本发明实施例提供的控制器的框图。如图4所示，本发明实施例提供一种控制器，被配置成执行上述的用于测定塔式起重机臂长的方法。控制器可以包括处理器410和存储器420。存储器420可以存储有指令，该指令在被处理器410执行时可以使得处理器410执行之前实施例中描述的用于控制臂架速度的方法。

具体地，在本发明的实施例中，处理器410被配置成：

将第一力矩百分比和第二力矩百分比进行比较；

在本发明的实施例中，塔式起重机简称塔机，亦称塔吊。塔式起重机可以由起重臂、塔身、转台、承坐、平衡臂、底架等组成。起重臂可以用于支持集装箱吊重，并使装卸桥具有一定的起升高度和宽度。塔式起重机可以包括但不限于起升机构、变幅机构、小车牵引机构、回转机构、顶升机构和大车行走机构。塔式起重机的安全监控系统可以实时监控塔式起重机的工作参数，例如：视频信息、起重量、幅度、速度、位移、高度、倾斜、风速、防碰撞等。用户可以根据需要设置塔式起重机的各项参数，例如，可以设置塔式起重机的起重臂的臂长，这样，根据起重臂的臂长确定当前检测到的起重臂的幅度值以及当前监测的重量值，从而得到对应的第一力矩百分比。力矩表示力对物体作用时所产生的转动效应的物理量，力矩百分比是指当前力矩与额定起重力矩的百分比。第一力矩百分比是指控制器根据安全监控系统设置的参数得到的力矩百分比的计算值，本发明实施例的第一力矩百分比与实际的臂长对应的力矩百分比不一定匹配。因此还需要对实际的力矩百分比进行采集。

在本发明的实施例中，第二力矩百分比是指通过力矩检测装置得到的力矩百分比的实际值，力矩检测装置可以设置于塔式起重机的回转中心，以便检测到起重臂的实际力矩值。在一个示例中，力矩检测装置可以为力矩电位计，通过电位计可以得到的起重臂的力矩的实际值，从而得到第二力矩百分比。

在本发明的实施例中，第一力矩百分比是指控制器根据安全监控系统设置的参数得到的力矩百分比的计算值，第二力矩百分比是指通过力矩检测装置得到的力矩百分比的实际值。安全系统设置的起重臂的设定臂长可能与实际臂长不匹配，因此，需要比较第一力矩百分比和第二力矩百分比，以确定设定臂长与实际臂长是否匹配。

在本发明的实施例中，第一阈值是用于判定第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值是否过大。若第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值过大，则表示设定臂长与起重臂的实际臂长不匹配。另外，在第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值小于或等于第一阈值的情况下，可以确定设定臂长与起重臂的实际臂长匹配。第一阈值的示例可以包括但不限于1％、2％、5％等等，用户可以根据需求设定第一阈值。

进一步地，处理器410还被配置成：

根据塔式起重机的起重臂的设定臂长对应的参数值确定第一力矩百分比包括：

根据起重量和幅度值得到第一力矩百分比。

进一步地，处理器410还被配置成：

对力矩检测装置进行标定。

进一步地，处理器410还被配置成：

对力矩检测装置进行标定包括：

进一步地，处理器410还被配置成：

将第一力矩百分比和第二力矩百分比进行滤波处理。

进一步地，处理器410还被配置成：

在本发明的实施例中，在第一力矩百分比与第二力矩百分比的差值大于阈值的情况下，可以确定设定臂长与起重臂的实际臂长不匹配，此时，控制器可以发送报警信号。报警信号可以包括但不限于声音报警信号、文字报警显示、光报警信号等。例如，在塔式起重机的设定位置安装可以发出光信号或声音信号的装置，使得工作人员看到或听到当前的信息，或者在显示器上显示文字报警信号。通过报警信号可以使得工作人员及时发现问题，降低了塔式起重机操作的危险性。

处理器410的示例可以包括但不限于通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)以及状态机等等。处理器可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理。

存储器420的示例可以包括但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被处理器访问的信息。

本发明实施例还提供一种用于测定塔式起重机臂长的装置，包括：

上述的控制器。

具体地，力矩检测装置可以设置于塔式起重机的回转中心，以便检测到起重臂的实际力矩值。在一个示例中，力矩检测装置可以为力矩电位计。第二力矩百分比是通过力矩检测装置得到的起重臂的力矩的实际值。控制器获取力矩检测装置采集的起重臂的实际力矩值，从而得到第二力矩百分比。同时，控制器还可以获取计算得到起重臂的计算力矩值，从而得到第一力矩百分比。通过第一力矩百分比与第二力矩百分比的比较，可以确定设定臂长是否与实际臂长匹配。

在本发明的实施例中，还包括：

幅度检测装置，设置于塔式起重机的起重臂的变幅机构处，用于采集塔式起重机的幅度值。

具体地，力矩是力和力臂的向量积，力对某一点的力矩的大小为该点到力的作用线所引垂线的长度。因此，第一力矩百分比可以通过重量值和幅度值来确定，而重量值和幅度值可以通过设置于塔式起重机的重量检测装置和幅度检测装置获取，例如，重量传感器和幅度传感器。重量传感器可以设置于塔式起重机的起重臂的定滑轮处，用于采集塔式起重机的起重值。幅度检测装置可以设置于塔式起重机的起重臂的变幅机构处，用于采集塔式起重机的幅度值。根据重量值和幅度值的向量积即可计算得到第一力矩百分比。

本发明实施例还提供一种塔式起重机，包括上述的用于测定塔式起重机臂长的装置。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种用于测定塔式起重机臂长的方法，其特征在于，包括：

根据力矩检测装置检测到的所述起重臂的力矩值确定第二力矩百分比；

将所述第一力矩百分比和所述第二力矩百分比进行比较；

在所述第一力矩百分比与所述第二力矩百分比的差值大于第一阈值的情况下，确定所述设定臂长与所述起重臂的实际臂长不匹配。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据塔式起重机的起重臂的设定臂长对应的参数值确定第一力矩百分比包括：

通过重力检测装置和幅度检测装置获取所述塔式起重机的起重量和幅度值；

根据所述起重量和所述幅度值得到所述第一力矩百分比。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述力矩检测装置进行标定。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述力矩检测装置进行标定包括：

在所述塔式起重机处于空钩工况的情况下，对所述力矩检测装置进行第一点标定；

在所述塔式起重机处于运动工况，且所述第一力矩百分比大于稳定阈值的情况下，对所述力矩检测装置进行第二点标定；

根据所述第一点标定和所述第二点标定得到所述力矩值与伸缩量的函数关系。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述第一力矩百分比和所述第二力矩百分比进行滤波处理。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第一力矩百分比或所述第二力矩百分比大于第二阈值的情况下，确定所述第一力矩百分比与所述第二力矩百分比的差值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定所述设定臂长与所述起重臂的实际臂长不匹配的情况下，发出报警。

8.一种控制器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至7中任一项所述的用于测定塔式起重机臂长的方法。

9.一种用于测定塔式起重机臂长的装置，其特征在于，包括：

力矩检测装置，设置于塔式起重机的回转中心，用于采集所述塔式起重机的力矩值；

重量检测装置，设置于所述塔式起重机的起重臂的定滑轮处，用于采集所述塔式起重机的起重值；

幅度检测装置，设置于所述塔式起重机的起重臂的变幅机构处，用于采集所述塔式起重机的幅度值；

根据权利要求8所述的控制器。

10.一种塔式起重机，其特征在于，包括根据权利要求9所述的用于测定塔式起重机臂长的装置。