CN113753751B - 用于起重机防摇控制的方法、控制器、装置及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于起重机防摇控制的方法、控制器、装置及起重机。本发明通过确定起重机的速度控制信息和工况信息；根据所述速度控制信息确定所述起重机的目标速度；根据所述工况信息确定整定速度曲线；根据所述目标速度及所述整定速度曲线控制所述起重机的运行速度。通过整定速度曲线控制起重机的加速过程，保障了起重机的平稳运行，避免了吊物摆动导致的安全隐患，节省了止摆所花费的时间，达到了较好的辅助防摇效果。

Description

用于起重机防摇控制的方法、控制器、装置及起重机

技术领域

本发明涉及机械自动化控制技术领域，具体地涉及一种用于起重机防摇控制的方法、控制器、装置及起重机。

背景技术

起重机在作业时需要做回转方向和变幅方向的运动，这两个方向的运动在加速度过大时会使被吊物产生摇摆。

为了避免在吊装作业时出现吊物摆动，传统的解决措施一般有三种：一是花费时间等待吊物自然停止，二是操作工人通过人力控制吊物停止，三是机手凭借经验操纵回转和变幅执行机构进行消摆，这三种措施都存在安全隐患，防摇效果较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于起重机防摇控制的方法、控制器、装置及起重机，旨在解决现有技术中起重机的防摇控制效果较差的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于起重机防摇控制的方法，包括以下步骤：

确定起重机的速度控制信息和工况信息；

根据速度控制信息确定起重机的目标速度；

根据工况信息确定整定速度曲线；

根据目标速度及整定速度曲线控制起重机的运行速度。

在本发明实施例中，起重机包括臂端滑轮和吊钩之间的吊绳，工况信息包括起重机的姿态信息、载荷信息和吊绳的绳长信息，根据工况信息确定整定速度曲线，包括：

根据姿态信息、绳长信息和载荷信息确定整定速度曲线。

在本发明实施例中，起重机包括吊臂，工况信息还包括吊臂的臂长信息，用于起重机防摇控制的方法还包括：

根据臂长信息和载荷信息确定最大允许速度；

根据最大允许速度、目标速度及整定速度曲线控制起重机的运行速度。

在本发明实施例中，根据最大允许速度、目标速度及整定速度曲线控制起重机的运行速度，包括：

控制起重机的运行速度按照整定速度曲线加速至目标速度，并控制起重机的运行速度小于最大允许速度。

在本发明实施例中，起重机还包括执行机构、回转机构和变幅机构，用于起重机防摇控制的方法还包括：

根据运行速度确定输出至执行机构的电流值，以使执行机构根据电流值控制回转机构或变幅机构的速度。

在本发明实施例中，起重机还包括控制手柄和档位开关，用于起重机防摇控制的方法还包括：

确定起重机进入防摇模式；

判断控制手柄的开度是否大于预设值；

在开度大于预设值的情况下，根据档位开关所处的档位和控制手柄的开度确定速度控制信息。

在本发明实施例中，用于起重机防摇控制的方法还包括：

获取外部输入至控制手柄的速度基准值；

根据速度基准值调整起重机的目标速度。

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起重机防摇控制的方法。

本发明第三方面提供一种用于起重机防摇控制的装置，用于起重机防摇控制的装置包括：

工况信息采集装置，用于采集起重机的工况信息；以及

上述的控制器。

在本发明实施例中，起重机包括吊臂、上车转台以及臂端滑轮和吊钩之间的吊绳，工况信息采集装置包括：

卷扬编码器，用于采集吊绳的绳长信息；

力矩限制器，用于采集载荷信息；

角度传感器，用于采集吊臂的俯仰角度；

回转编码器，用于采集上车转台的回转角度；

所述控制器，还用于获取俯仰角度和回转角度，并根据俯仰角度和回转角度确定姿态信息。

在本发明实施例中，起重机包括吊臂，工况信息采集装置还包括：

位置传感器，用于采集吊臂的臂长信息。

本发明第四方面提供一种起重机，包括上述的用于起重机防摇控制的装置。

通过上述技术方案，确定起重机的速度控制信息和工况信息；根据速度控制信息确定起重机的目标速度；根据工况信息确定整定速度曲线；根据目标速度及整定速度曲线控制起重机的运行速度。通过整定速度曲线控制起重机的加速过程，保障了起重机的平稳运行，避免了吊物摆动导致的安全隐患，节省了止摆所花费的时间，达到了较好的辅助防摇效果。

本发明实施例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实施例的进一步理解，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实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1为本发明用于起重机防摇控制的方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明实施例中控制手柄的操作过程示意图；

图3为本发明实施例中起重机吊装作业流程示意图；

图4为本发明用于起重机防摇控制的方法另一实施例的流程示意图；

图5为本发明用于起重机防摇控制的方法又一实施例的流程示意图；

图6为本发明用于起重机防摇控制的装置一实施例的功能模块图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例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实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1为本发明用于起重机防摇控制的方法一实施例的流程示意图，参照图1，在本发明实施例中，用于起重机防摇控制的方法可以包括以下步骤：

S10：确定起重机的速度控制信息和工况信息。

应当理解的是，起重机的驾驶室内通常设置有控制手柄和档位开关，驾驶室内的驾驶员通过控制手柄可以实现起重机回转、变幅的启停操作，通过档位开关和控制手柄可以共同确定起重机的速度控制信息。

另外，起重机通常还包括吊臂、上车转台、吊钩、臂端滑轮以及臂端滑轮和吊钩之间的吊绳等部件，工况信息可以指起重机的姿态信息、吊绳的绳长信息、吊臂的臂长信息、吊钩上的载荷信息或其他信息中的一种或者多种。

图2为本发明实施例控制手柄的操作过程示意图。参照图2，当起重机进入防摇模式后，驾驶员可以通过扳动控制手柄，使控制手柄的开度大于预设值，实现起重机的回转或变幅速度较平稳地加速，进而实现起重机无摇摆启动。当然，在驾驶室内还设置有手柄使能开关的情况下，驾驶员需要扳动控制手柄的开度大于预设值，并且按下手柄使能开关，使起重机无摇摆启动。当回转或变幅速度达到档位开关对应的速度后一直匀速运动，在控制手柄回到零位或手柄使能开关关掉后，起重机无摇摆停止。

进一步地，在控制手柄的开度大于预设值的情况下，根据档位开关所处的档位和控制手柄的开度共同确定速度控制信息，并根据此时的速度控制信息和工况信息实现起重机的无摇摆启动。

图3为本发明实施例中起重机吊装作业流程示意图。参照图3，起重机在结合本发明实施例防摇控制的方法进行吊装作业时，驾驶员可以在选择进入防摇模式后，通过操作控制手柄的开闭控制起重机的回转机构或变幅机构匀速运动的时间，进而控制回转机构或变幅机构在吊装终点的前方停止运行；驾驶员在选择退出防摇模式后，进入标准作业模式，通过操作控制手柄以慢速实现吊装物的精准对位。

S20：根据速度控制信息确定起重机的目标速度。

应当理解的是，起重机的目标速度指起重机的回转机构或变幅机构运动需要到达的速度。在具体实现中，起重机的档位开关可以分为快、中、慢三个档位，每个档位分别对应不同的速度，驾驶人员通过操作控制手柄和档位开关控制起重机的回转机构和变幅机构运行的目标速度。当然，起重机的控制手柄上还可以设置显示器，驾驶员通过显示器输入控制手柄的速度基准值，进而实现目标速度的调整。

S30：根据工况信息确定整定速度曲线。

本发明实施例中，在对起重机进行防摇控制前，可以通过实验法和拟合法得到起重机在不同工况下的整定速度曲线，并将不同的工况信息以及该工况信息对应的整定速度曲线以多维表的形式存储在车载的控制器中。当起重机运行时，根据起重机当前的工况信息查询多维表，得到当前的工况信息对应的整定速度曲线。

S40：根据目标速度及整定速度曲线控制起重机的运行速度。

应当理解的是，在确定了工况信息对应的整定速度曲线后，通过控制起重机的运行速度按照整定速度曲线加速至目标速度，可以有效保障加速过程平稳且迅速。

在具体实现中，起重机还包括执行机构、回转机构和变幅机构，其中，执行机构可以为液压电磁阀和泵、马达等设备，执行单元会输出电流以控制回转机构和变幅机构的速度。起重机的控制器可以根据运行速度确定输出至执行机构的电流值，执行机构则根据电流值控制回转机构或变幅机构的速度，以此保障回转机构和变幅机构在启动加速和停止减速时能够无摇摆的平稳运行。

本发明实施例通过确定起重机的速度控制信息和工况信息；根据速度控制信息确定起重机的目标速度；根据工况信息确定整定速度曲线；根据目标速度及整定速度曲线控制起重机的运行速度。通过整定速度曲线控制起重机的加速过程，保障了起重机的平稳运行，避免了吊物摆动导致的安全隐患，节省了止摆所花费的时间，达到了较好的辅助防摇效果。

图4为本发明用于起重机防摇控制的方法另一实施例的流程示意图，参照图4，本发明实施例中，起重机可以包括吊臂、上车转台以及臂端滑轮和吊钩之间的吊绳，工况信息包括起重机的姿态信息、载荷信息和吊绳的绳长信息，根据工况信息确定整定速度曲线，包括：

S31：根据起重机的姿态信息、绳长信息和载荷信息确定整定速度曲线。

应当理解的是，绳长信息可以通过卷扬编码器测量得到，载荷信息可以通过载荷测量设备如力矩限制器测量得到，姿态信息可以通过角度传感器测量得到吊臂的俯仰角度，通过回转编码器测量上车转台的回转角度，再根据俯仰角度和回转角度确定。

在具体实现中，在对起重机进行防摇控制前，可以通过实验法和拟合法得到起重机在不同姿态信息、绳长信息和载荷信息下的整定速度曲线，并将多组绳长信息和载荷信息以及该绳长信息和载荷信息对应的整定速度曲线以多维表的形式存储在车载控制器中。当起重机运行时，根据起重机当前的姿态信息、绳长信息和载荷信息查询多维表，得到当前的姿态信息、绳长信息和载荷信息对应的整定速度曲线。

本发明实施例的工作原理为：当起重机进入防摇模式后，控制器获取控制手柄的开度信息和档位开关的档位信息，根据开度信息和档位信息确定速度控制信息，再根据速度控制信息确定目标速度，并获取卷扬编码器测量得到的绳长信息、力矩限制器测量得到的载荷信息以及起重机的姿态信息，根据姿态信息、绳长信息和载荷信息查询多维表得到对应的整定速度曲线，并控制起重机的运行速度按照整定速度曲线加速至目标速度。之后控制器还可以根据运行速度向执行单元输出对应的电流，执行单元根据电流值的大小输出与之匹配的回转机构的速度或变幅机构的速度。

本发明实施例通过根据姿态信息、绳长信息和载荷信息确定整定速度曲线，再根据目标速度及整定速度曲线控制起重机的运行速度，提高了整定速度曲线的选择准确度，进而提高了起重机的运行速度的控制精度。

图5为本发明用于起重机防摇控制的方法又一实施例的流程示意图。参照图5，本发明实施例中，起重机可以包括吊臂，工况信息还可以包括吊臂的臂长信息，用于起重机防摇控制的方法还可以包括：

S41：根据臂长信息和载荷信息确定最大允许速度。

应当理解的是，起重机的吊臂伸缩方式通常有拉绳式和单缸插销式两种形式，对于拉绳式伸缩的吊臂可以通过旋转编码器检测臂长，对于单缸插销式伸缩的吊臂可以通过接近开关检测臂长，旋转编码器和接近开关可以统称为位置传感器。

在具体实现中，可以通过臂长信息、载荷信息以及预设公式计算得到最大允许速度，也可以通过实验法和拟合法预先建立臂长信息和载荷信息与最大允许速度的对应关系表。在起重机运行后，控制器得到起重机当前的臂长信息和载荷信息，并根据这些信息查询对应关系表，得到最大允许速度。

当然，驾驶员可以参考最大允许速度调节控制手柄显示器上的速度基准值，以使控制手柄输出的控制信号对应的目标速度小于最大允许速度，以提高运行速度控制的安全性。

S51：根据最大允许速度、目标速度及整定速度曲线控制起重机的运行速度。

具体地，可以控制起重机的运行速度按照整定速度曲线加速至目标速度，并控制起重机的运行速度小于最大允许速度。

本发明实施例的工作原理为：当起重机进入防摇模式后，控制器获取控制手柄的开度信息和档位开关的档位信息，根据开度信息和档位信息确定速度控制信息，再根据速度控制信息确定目标速度，并获取卷扬编码器测量得到的绳长信息、力矩限制器测量得到的载荷信息、起重机的姿态信息和位置传感器测量得到的最大允许速度，根据姿态信息、绳长信息和载荷信息查询多维表得到对应的整定速度曲线，并控制起重机的运行速度按照整定速度曲线加速至目标速度，同时控制起重机的运行速度小于最大允许速度。之后控制器还可以根据运行速度向执行单元输出对应的电流，执行单元根据电流值的大小输出与之匹配的回转机构的速度或变幅机构的速度。

本发明实施例通过根据臂长信息和载荷信息确定最大允许速度，根据最大允许速度、目标速度及整定速度曲线控制起重机的运行速度，使得起重机的运行速度保持在安全范围内，保障了起重机的安全运行。

本发明实施例提供了一种控制器，控制器用于运行程序，其中，程序运行时执行用于起重机防摇控制的方法。

本发明实施例提供了一种用于起重机防摇控制的装置，图6为本发明用于起重机防摇控制的装置一实施例的功能模块图。参考图6，本发明实施例中，用于起重机防摇控制的装置可以包括：工况信息采集装置10，用于采集起重机的工况信息；以及上述实施例中的控制器20。

应当理解的是，控制器20从工况信息采集装置10中获取工况信息，并从起重机的档位开关获取档位信息，从起重机的手柄获得控制手柄的开度信息，根据档位信息和开度信息确定速度控制信息，再根据确定的速度控制信息确定起重机的目标速度，根据工况信息确定整定速度曲线，根据目标速度及整定速度曲线控制起重机的运行速度，进而实现起重机的无摇摆启动和无摇摆停止。

进一步地，起重机还可以包括吊臂、上车转台以及臂端滑轮和吊钩之间的吊绳，工况信息采集装置可以包括：卷扬编码器11，用于采集吊绳的绳长信息；力矩限制器12，用于采集载荷信息；角度传感器13，用于采集吊臂的俯仰角度；回转编码器14，用于采集上车转台的回转角度。控制器20还用于获取俯仰角度和回转角度，并根据俯仰角度和回转角度确定姿态信息。

应当理解的是，控制器20从卷扬编码器11获取绳长信息，从力矩限制器12获取载荷信息，获得起重机的姿态信息后，可以根据姿态信息、绳长信息和载荷信息查询多维表，得到姿态信息、绳长信息和载荷信息对应的整定速度曲线。

进一步地，起重机还可以包括吊臂，工况信息采集装置还包括：位置传感器15，用于采集吊臂的臂长信息。

应当理解的是，控制器20从位置传感器15获取吊臂的臂长信息后，根据臂长信息和载荷信息可以确定起重机的最大允许速度，从而在控制起重机的运行速度时，保障起重机的运行速度小于最大允许速度，以提高起重机的安全性。

本发明实施例中的用于起重机防摇控制的装置的具体实施例与上述控制方法各实施例基本相同，在此不作赘述。

本发明实施例提供了一种起重机，包括上述实施例中的用于起重机防摇控制的装置。

本发明实施例提供了一种计算机设备，包括根据上述实施方式中的用于起重机防摇控制的。本文中的设备可以是单片机、电脑、手机、服务器等。

本发明实施例提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被控制器执行时使得控制器执行根据上述实施方式中的用于起重机防摇控制的方法。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有上述实施方式中的用于起重机防摇控制的方法的程序。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，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，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种用于起重机防摇控制的方法，所述起重机包括控制手柄、档位开关、吊臂、臂端滑轮和吊钩之间的吊绳，其特征在于，包括：

确定所述起重机进入防摇模式；

判断所述控制手柄的开度是否大于预设值；

在所述开度大于所述预设值的情况下，根据所述档位开关所处的档位和所述控制手柄的开度确定速度控制信息；

确定起重机的工况信息，其中，所述工况信息包括所述起重机的姿态信息、载荷信息、吊臂的臂长信息和所述吊绳的绳长信息；

根据所述速度控制信息确定所述起重机的目标速度；

根据所述姿态信息、所述绳长信息和所述载荷信息确定整定速度曲线；

根据所述臂长信息和所述载荷信息确定最大允许速度；

控制所述起重机的运行速度按照所述整定速度曲线加速至所述目标速度，并控制所述起重机的运行速度小于所述最大允许速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述起重机还包括执行机构、回转机构和变幅机构，所述方法还包括：

根据所述运行速度确定输出至所述执行机构的电流值，以使所述执行机构根据所述电流值控制所述回转机构或所述变幅机构的速度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

获取外部输入至所述控制手柄的速度基准值；

根据所述速度基准值调整所述起重机的目标速度。

4.一种控制器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至3中任意一项所述的用于起重机防摇控制的方法。

5.一种用于起重机防摇控制的装置，其特征在于，包括：

工况信息采集装置，用于采集起重机的工况信息；以及

根据权利要求4所述的控制器。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述起重机包括吊臂、上车转台以及臂端滑轮和吊钩之间的吊绳，所述工况信息采集装置包括：

卷扬编码器，用于采集所述吊绳的绳长信息；

力矩限制器，用于采集载荷信息；

角度传感器，用于采集所述吊臂的俯仰角度；

回转编码器，用于采集所述上车转台的回转角度；

所述控制器，还用于获取所述俯仰角度和所述回转角度，并根据所述俯仰角度和所述回转角度确定姿态信息。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述工况信息采集装置还包括：

位置传感器，用于采集所述吊臂的臂长信息。

8.一种起重机，其特征在于，包括根据权利要求5至7中任意一项所述的用于起重机防摇控制的装置。

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