CN120348857A - 龙门吊装设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种龙门吊装设备及控制方法，属于起吊装置技术领域，龙门吊装设备包括门架、吊装机构和移动机构，门架包括横梁和呈上下延伸的两个支脚，横梁的两端沿左右方向布置，两个支脚的上端分别与横梁的左端和右端连接；吊装机构包括吊块和左右布置的两个吊装构件，吊装构件包括第一旋转电机、旋转筒和吊绳，第一旋转电机与旋转筒连接，以驱使旋转筒正向或反向旋转，吊绳的两端分别与旋转筒和吊块连接，第一旋转电机被配置为根据吊块的偏斜进行收卷或放卷，以调整两条吊绳之间的长度差；移动机构连接于横梁上，与吊装机构连接，以驱使吊装机构沿横梁直线往复移动，有利于提高货物吊装移动时的稳定性，有利于提高货物的移动效率。

Description

龙门吊装设备及控制方法

技术领域

本发明涉及起吊设备技术领域，特别涉及龙门吊装设备及控制方法。

背景技术

门式起重机，又叫龙门吊，是桥式起重机的一种变形，主要用于室外的货物的装卸作业。其金属结构像门形框架，承载主梁下安装两条支脚，两条支脚能够与地面接触或在轨道上行走，具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强等特点。

相关技术中，龙门吊对货物进行吊挂后，在对货物移运时，吊挂的货物由于重心不稳，易带动吊绳大幅晃动，影响了移动货物的效率，严重时会引起龙门吊的倾倒。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种龙门吊装设备，有利于提高货物吊装移动时的稳定性，有利于提高货物的移动效率。

本发明还提出一种控制方法。

本发明第一方面实施例的龙门吊装设备，包括：门架，包括横梁和呈上下延伸的两个支脚，横梁的两端沿左右方向布置，两个支脚的上端分别与横梁的左端和右端连接；吊装机构，包括吊块和左右布置的两个吊装构件，吊装构件包括第一旋转电机、旋转筒和吊绳，第一旋转电机与旋转筒连接，以驱使旋转筒正向或反向旋转，吊绳的两端分别与旋转筒和吊块连接，第一旋转电机被配置为根据吊块的偏斜进行收卷或放卷，以调整两条吊绳之间的长度差；移动机构，连接于横梁上，与吊装机构连接，以驱使吊装机构沿横梁直线往复移动。

根据本发明实施例的龙门吊装设备，至少具有如下有益效果：该龙门吊装设备的吊装机构包括吊块和左右布置的两个吊装构件，吊装构件包括第一旋转电机、旋转筒和吊绳，吊绳的两端分别与旋转筒和吊块连接，吊块用于与货物连接，而第一旋转电机与旋转筒连接，以驱使旋转筒正向或反向旋转，以实现对吊绳的收卷或放卷，以实现对货物的吊挂，配合移动机构对于吊装机构的驱动，可实现对货物在左右方向的移动，货物在移动过程中易相对吊装构件产生偏斜，即产生货物晃动，第一旋转电机被配置为根据吊块的偏斜进行收卷或放卷，以调节两条吊绳之间的长度差，远离吊块的吊装构件可通过收卷吊绳的方式，以增大对吊块施加的牵引力，即产生抵消吊块因惯性偏斜的补偿力，从而抑制吊块的晃动，以使得货物的移动更为稳定，有利于提高货物吊装移动时的稳定性，有利于提高货物的移动效率。

根据本发明的一些实施例，吊装机构还包括两个收束构件，两个收束构件分别位于两个吊装构件的下方，收束构件包括槽轮和壳体，壳体内设有上下贯穿的收束腔，槽轮设于收束腔内，吊绳穿过收束腔，槽轮的外周设有嵌槽，吊绳与嵌槽嵌合，槽轮被配置为能够沿壳体左右滑移。

根据本发明的一些实施例，收束构件包括两个槽轮，收束构件还包括连接块和两个第一直线驱动器，壳体的内壁面设有自上往下朝远离连接块的方向倾斜的第一滑槽、以及自下往上朝远离连接块的方向倾斜的第二滑槽，第一滑槽位于第二滑槽的上方，两个槽轮分别与第一滑槽和第二滑槽滑移连接，两个第一直线驱动器分别与两个槽轮连接，第一直线驱动器的两端分别与槽轮背向吊绳的一端和连接块转动连接。

根据本发明的一些实施例，吊块的左端和右端分别设有铁磁体，两个支脚上分别设有电磁铁，电磁铁能够与铁磁体相对，电磁铁被配置为根据吊块的偏斜进行运作，以产生抑制吊块偏斜的吸附力；

和/或，吊块的左端和右端分别设有铁磁体，支脚沿其长度方向布置有多个电磁铁，电磁铁能够与铁磁体相对，电磁铁被配置为根据吊块的偏斜进行运作，以产生抑制吊块偏斜的吸附力。

根据本发明的一些实施例，横梁的侧壁连接有呈左右延伸的导轨，吊装机构还包括滑移座，吊装构件和收束构件均与滑移座连接，滑移座与导轨滑移连接，移动机构包括第二旋转电机和第一丝杆，第一丝杆与横梁转动连接，滑移座上设有第一螺孔，第一螺孔与第一丝杆螺纹连接，第二旋转电机与第一丝杆传动连接，以驱使第一丝杆正向或反向旋转；

和/或，横梁的厚度自上往下朝远离吊装机构的方向逐渐增大，横梁的下端能够与收束构件抵接。

根据本发明的一些实施例，滑移座的上端设有开口朝下的卡槽，横梁的上端嵌设于卡槽内且与卡槽滑移连接；

和/或，还包括惯性测量器，惯性测量器连接于吊块上，以用于获取吊块的偏斜角，吊装构件被配置为根据偏斜角对吊绳进行收卷或放卷；

和/或，还包括位移检测组件，位移检测组件用于检测吊装机构和吊块的横向位移，吊装构件被配置为根据吊块相对吊装机构的横向移动偏差对吊绳进行收卷或放卷。

本发明第二方面实施例的控制方法，应用于如第一方面任一项所述的龙门吊装设备；控制方法，包括：

将货物吊挂于吊块上，控制吊装机构运作，以吊起货物；

控制移动机构驱使吊装机构沿第一方向移动，第一方向为沿横梁向左或向右；

当吊块朝第一方向的反向偏斜，在两个吊装构件中控制远离吊块的吊装构件收卷吊绳；

当吊块朝第一方向偏斜，在两个吊装构件中控制远离吊块的吊装构件收卷吊绳。

根据本发明实施例的控制方法，至少具有如下有益效果：用户将货物吊挂于吊块上，该控制方法可控制吊装机构运作，以吊起货物，配合移动机构对吊装机构的驱使，以实现对货物的移动，货物在移动过程中易相对吊装构件产生偏斜，即产生货物晃动，第一旋转电机被配置为根据吊块的偏斜进行收卷或放卷，以调节两条吊绳之间的长度差，当吊块朝第一方向偏斜或吊块朝第一方向的反向偏斜，在两个吊装构件中控制远离吊块的吊装构件通过收卷吊绳的方式，以提高对吊块施加的牵引力，即产生抵消吊块因惯性偏斜的补偿力，从而抑制吊块的晃动，以使得货物的移动更为稳定，有利于提高货物吊装移动时的稳定性，有利于提高货物的移动效率。

根据本发明的一些实施例，控制方法还包括：

根据吊装机构沿第一方向的移动速度控制吊装构件的收卷速度，使远离吊块的吊装构件的收卷速度满足以下公式：

；

其中，为远离吊块的吊装构件的收卷速度，为吊装机构沿第一方向的移动速度，为吊块的偏斜角，为补偿速度。

根据本发明的一些实施例，控制方法还包括：

获取吊装机构的横向移动的第一距离、以及吊块横向移动的第二距离，根据第一距离与第二距离的差值得到吊块的横向移动偏差；

根据吊块的横向移动偏差动态计算补偿速度，使补偿速度满足以下公式：

；

其中，为横向移动偏差，为比例增益系数，，为吊装构件的最大收卷速度，为允许的最大摆动幅值，为积分增益系数，，t为时间，为微分增益系数，，为振荡周期。

根据本发明的一些实施例，控制方法还包括：

当移动机构驱使吊装机构开始减速、吊块的偏斜角停止增大且小于预设角度时，控制远离吊块的吊装构件开始放卷，以消除两条吊绳的长度差，使两条吊绳的长度差满足以下公式：

；

其中，为两条吊绳的目标长度差，为两条吊绳的初始长度差，为衰减系数，且满足，S为剩余制动距离，k为安全因子，并取值为1.2~1.5。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的龙门吊装设备的结构示意图；

图2为本发明一种实施例的龙门吊装设备（省略吊装构件和收束构件）的立体结构示意图；

图3为本发明一种实施例的龙门吊装设备的收束构件（省略部分壳体）的结构示意图；

图4为本发明一种实施例的龙门吊装设备的铁磁体和电磁铁的布局结构示意图；

图5为本发明一种实施例的龙门吊装设备的移动机构和横梁的结构示意图；

图6为本发明一种实施例的控制方法的流程图。

附图标号：

100、门架；110、横梁；111、加强筋；112、导轨；120、支脚；121、电磁铁；

210、吊装构件；211、第一旋转电机；212、旋转筒；213、吊绳；220、吊块；221、铁磁体；230、滑移座；231、卡槽；240、收束构件；241、壳体；2411、收束腔；2412、第一滑槽；2413、第二滑槽；242、连接块；243、第一直线驱动器；244、槽轮；2441、嵌槽；

300、移动机构；310、第二旋转电机；320、第一丝杆。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下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。

在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图5所示，本发明一种实施例的龙门吊装设备，包括：门架100、吊装机构和移动机构300。

参照图1、图2和图5所示，其中，门架100包括横梁110和呈上下延伸的两个支脚120，横梁110的两端沿左右方向布置，两个支脚120的上端分别与横梁110的左端和右端连接，移动机构300连接于横梁110上，并与吊装机构连接，以驱使吊装机构沿横梁110的长度方向作直线往复移动。当货物与吊装机构连接后，移动机构300可驱使吊装机构沿左右方向滑移，以实现货物在左右方向上的移动。两个支脚120的下端可与地面接触或在轨道上滑移，当支脚120的下端在轨道上沿前后方向滑移时，可实现对货物在前后方向上的移动。

参照图1、图2和图5所示，具体的，吊装机构包括吊块220和左右布置的两个吊装构件210，吊装构件210包括第一旋转电机211、旋转筒212和吊绳213，吊绳213的上端和下端分别与旋转筒212和吊块220连接，吊块220用于与货物连接，而第一旋转电机211与旋转筒212连接，以驱使旋转筒212正向或反向旋转，以实现旋转筒212对吊绳213的收卷或放卷。当货物吊挂于吊块220上，两个吊装构件210同步运作且收卷吊绳213，可吊起货物，配合移动机构300或支脚120的移动，可实现货物的移动。吊绳213可为钢缆。

参照图1、图2和图5所示，货物在移动过程中易相对吊装构件210产生偏斜，货物会带动吊块220和吊绳213产生偏斜，第一旋转电机211被配置为根据吊块220的偏斜进行收卷或放卷，以调节两条吊绳213之间的长度差，远离吊块220的吊装构件210可通过收卷吊绳213的方式，以增强对吊块220施加的牵引力，即产生抵消吊块220因惯性偏斜的补偿力，从而抑制吊块220的晃动，有利于提高货物吊装移动时的稳定性，以使得货物的移动更为稳定，有利于提高货物的移动效率。

参照图1、图2和图5所示，例如，货物吊挂于吊装机构上后，移动机构300驱使吊装机构往右移动，吊块220和货物由于惯性会倾向于保持原来的位置，因此吊块220和货物相对于移动的吊装机构而言，吊块220和货物会向左偏斜，即吊块220产生摆动，吊块220的偏斜导致吊绳213的角度变化，从而产生横向的牵引力，此时，两个吊装构件210中远离吊块220的吊装构件210可收卷吊绳213，即使得右侧的吊绳213相对缩短，左侧的吊绳213则相对变长，使得右侧的吊装构件210对吊块220施加的牵引力增强，从而抵消吊块220向左偏斜，有利于减小吊块220和货物的晃动幅度，提高货物吊装移动时的稳定性。

需要说明的是，吊块220可通过吊钩、捆绳等方式实现与货物的连接，配合吊装构件210的收卷，以实现对货物的吊挂。

参照图1、图2和图3所示，可理解的是，吊装机构还包括两个滑移座230和两个收束构件240，移动机构300可驱使两个滑移座230同步移动，两个收束构件240分别位于两个吊装构件210的下方，每个滑移座230与一个吊装构件210和一个收束构件240连接。

参照图1、图2和图3所示，收束构件240包括槽轮244和壳体241，壳体241内设有上下贯穿的收束腔2411，槽轮244设于收束腔2411内，吊绳213穿过收束腔2411，收束腔2411的厚度方向为前后方向、宽度方向为左右方向、长度方向为上下方向，通过收束腔2411内部的前壁面和后壁面对于吊绳213的限制，可减少吊绳213的上部在前后方向上的移动，即减小吊绳213的上部在前后方向上的晃动幅度。

参照图1、图2和图3所示，槽轮244的外周面设有嵌槽2441，吊绳213与嵌槽2441嵌合，通过吊绳213与嵌槽2441的内壁面的抵接，能够限制吊绳213的晃动，且对吊绳213的牵引角度起导向限制作用，通过嵌槽2441的底壁与收束腔2411内部的左壁面或右壁面对吊绳213的限制，可减少吊绳213的上部在左右方向上的移动，即减小吊绳213的上部在左右方向上的晃动幅度。

参照图1、图2和图3所示，槽轮244被配置为能够沿壳体241左右滑移，以改变吊绳213的牵引方向，且通过槽轮244与壳体241的左右滑移，可使得两条吊绳213的上部之间的间距增大或减小，以满足重型货物或轻型货物的吊装移动需求。

参照图1、图2和图3所示，可理解的是，收束构件240包括两个槽轮244，收束构件240还包括连接块242和两个第一直线驱动器243，壳体241的内壁面设有自上往下朝远离连接块242的方向倾斜的第一滑槽2412、以及自下往上朝远离连接块242的方向倾斜的第二滑槽2413，第一滑槽2412位于第二滑槽2413的上方。

以左侧的收束构件240为例，连接块242连接于壳体241的左端，壳体241上部的内壁面设有自上往下朝右倾斜的第一滑槽2412，壳体241下部的内壁面设有自下往上朝右倾斜的第二滑槽2413，连接块242位于第一滑槽2412与第二滑槽2413之间。两个收束构件240呈左右对称设置。

参照图1、图2和图3所示，两个第一直线驱动器243分别与两个槽轮244连接，第一直线驱动器243的两端分别与槽轮244背向吊绳213的一端和连接块242转动连接。在第一直线驱动器243的驱动作用下，可驱使两个槽轮244分别沿第一滑槽2412和第二滑槽2413移动，以调整两个槽轮244之间的相对位置关系，以及位于两个槽轮244之间的吊绳213长度。

参照图1、图2和图3所示，以位于左侧的壳体241为例，两个槽轮244分别与第一滑槽2412和第二滑槽2413滑移连接，第一滑槽2412和第二滑槽2413可限制槽轮244的滑移方向，通过第一直线驱动器243的驱动，可使得两个槽轮244分别沿第一滑槽2412和第二滑槽2413滑移。

参照图1、图2和图3所示，该龙门吊装设备可通过调整一个收束构件240中两个第一直线驱动器243的伸缩行程，从而改变吊绳213绕设于两个槽轮244之间的轨迹，以改变吊绳213的牵引方向，从而增大或减小对吊块220施加的横向牵引力。

在吊装重型货物移动时，该龙门吊装设备可控制两个收束构件240的第一直线驱动器243收缩，即缩短第一直线驱动器243的伸出行程，从而增大两条吊绳213上端之间的间距，以增强对货物的横向牵引力，以提高货物吊装移动的稳定性，且使得两个槽轮244之间的吊绳213的长度增加，以提高吊绳213上部的稳定性。

在吊装轻型货物移动或需要往上吊起货物时，该龙门吊装设备可控制两个收束构件240的第一直线驱动器243伸长，即增加第一直线驱动器243的伸出行程，从而缩小两条吊绳213上端之间的间距，以减小对货物的横向牵引力，两个槽轮244之间的吊绳213的长度也随之减小，通过减小嵌槽2441的底壁与收束腔2411的左壁面或右壁面之间的间距，以增强对吊绳213在左右方向上的限制度，以提高吊绳213上部的稳定性。

参照图1、图2和图3所示，需要说明的是，第一直线驱动器243可为气动推杆、电动推杆、液动推杆、丝杆滑块机构等直线驱动机构。

参照图1、图2和图4所示，可理解的是，考虑到收束构件240主要对于吊绳213的上部起收束作用，而吊块220和货物的晃动主要位于吊绳213的下部，该龙门吊装设备增设有铁磁体221和电磁铁121，通过磁场的控制，能够抑制货物和吊块220的晃动位移。

参照图1、图2和图4所示，具体的，吊块220的左端和右端分别设有铁磁体221，具体的，吊块220的四个端角处分别设有铁磁体221。适配的，支脚120包括前后延伸的第一子板、以及上下延伸的两个第二子板，两个第二子板的上端分别与第一子板的前端和后端连接，第一子板与横梁110的端部连接。两个支脚120共有四个第二子板，四个第二子板上分别连接有电磁铁121，四个第二子板上的电磁铁121分别对应吊块220四个端角处的铁磁体221设置。

参照图1、图2和图4所示，当吊块220和货物相较于吊装机构往左偏斜后，该龙门吊装设备可控制位于右侧的支脚120的两个第二子板上的电磁铁121运作，通过右侧支脚120上的电磁铁121的运作，可对吊块220右侧的铁磁体221产生吸附力，从而产生抵消吊块220因惯性偏斜的补偿力，从而抑制吊块220的晃动，以使得货物的移动更为稳定，有利于提高货物吊装移动时的稳定性，有利于提高货物的移动效率。吊块220和货物相较于吊装机构往右偏斜的情形则与往左偏斜的情形相反，在此处不进行赘述。

参照图1、图2和图4所示，该龙门吊装设备将电磁铁121配置为根据吊块220和货物的偏斜方向以及偏斜程度调整其运作状态，包括电磁铁121是否运作和运作功率，从而产生抵消吊块220因惯性偏斜的适配的补偿力，以减小吊块220和货物的晃动，以提高货物吊装移动时的稳定性。

应当理解的是，在其他一些实施例中，支脚120沿其长度方向布置有多个电磁铁121，位于不同高度位置的电磁铁121可对吊块220的铁磁体221产生向上或向下的牵引力，从而更好地抑制吊块220和货物的摆动，减小吊块220和货物的晃动幅度。

参照图1、图2和图5所示，可理解的是，在本实施例中，横梁110的侧壁连接有呈左右延伸的导轨112，移动机构300包括第二旋转电机310和第一丝杆320，第一丝杆320与横梁110转动连接，滑移座230上设有第一螺孔，第一螺孔与第一丝杆320螺纹连接，即两个滑移座230均与第一丝杆320螺纹连接，第二旋转电机310与第一丝杆320传动连接，以驱使第一丝杆320正向或反向旋转。

参照图1、图2和图5所示，当第二旋转电机310驱使第一丝杆320正向旋转，通过第一丝杆320与两个滑移座230的配合，可驱使两个滑移座230同步右移，即带动两个吊装构件210同步右移，配合吊块220对货物的吊装，可实现对货物的往右移运。适配的，当第二旋转电机310驱使第一丝杆320反向旋转，通过第一丝杆320与两个滑移座230的配合，可驱使两个滑移座230同步左移，即带动两个吊装构件210同步左移，配合吊块220对货物的吊装，可实现对货物的往左移运。

参照图1、图2和图5所示，该龙门吊装设备通过第一丝杆320与滑移座230的配合，可提高对吊装构件210左右驱动的准确度，以确保货物吊装移动到位。

应当理解的是，在其他一些实施例中，两个滑移座230可合并为一个滑移体，两个吊装构件210和两个收束构件240均连接于滑移体上，以使得两个吊装构件210之间的距离相对固定。

参照图1、图2和图5所示，可理解的是，在本实施例中，横梁110的厚度自上往下朝远离吊装机构的方向逐渐增大，即横梁110的下端厚度较大而上端厚度较小，以提高横梁110与支脚120连接的稳定性，降低横梁110受压力过度形变的风险，有利于提高横梁110的耐用性。

考虑到当吊绳213沿前后方向偏斜时，吊绳213对于收束构件240会产生前后方向的压力，该龙门吊装设备的横梁110的下端能够与收束构件240的壳体241滑移连接，以限制收束构件240在前后方向上的位移，使得收束构件240沿横梁110长度方向的移动更为稳定，且横梁110的下端厚度较大，可有效抵抗前后方向上的冲击。

参照图1、图2和图5所示，横梁110包括梁体和加强筋111，梁体内设有左右贯穿的空腔，加强筋111设于空腔内，加强筋111的两端分别与空腔的两个壁面固定连接，提高梁体的整体稳定性，以提高横梁110的整体强度，以提高横梁110与支脚120连接的稳定性，降低横梁110受压过度形变的风险，有利于提高横梁110的耐用性。

参照图1、图2和图5所示，需要说明的是，横梁110可通过模压工艺、挤压成型等工艺进行制备。

参照图1、图2和图5所示，可理解的是，滑移座230靠近横梁110一侧的上端设有开口朝下的卡槽231，横梁110的上端嵌设于卡槽231内且与卡槽231滑移连接，即滑移座230盖设于横梁110的上端，可将滑移座230承受的压力更为直接地传递至横梁110处，有利于避免导轨112处的压力过大而导致吊装机构沿横梁110的滑动不顺畅的问题出现，且有利于提高滑移座230与横梁110的连接稳定性，有利于避免滑移座230掉落横梁110的问题出现。

参照图1、图2和图5所示，可理解的是，该龙门吊装设备还包括惯性测量器，惯性测量器连接于吊块220的重心处，以用于监测吊块220的横向加速度和摆动角速度，通过对摆动角速度进行积分，从而得到吊块220的实时偏斜角，以判断吊块220的偏斜方向和偏斜幅度。吊装构件210被配置为根据偏斜角对吊绳213进行收卷或放卷，从而产生抵抗吊块220偏斜的补偿力，以减小吊块220的偏斜角，以提高吊块220和货物吊装移动的稳定性，以提高对货物吊装移动的效率。

需要说明的是，惯性测量器的检测结构和检测原理属于本领域的常规技术手段，在此处不再进行赘述。

应当理解的是，在其他一些实施例中，该龙门吊装设备还包括倾角传感器，倾角传感器与吊块220连接，以用于检测吊块220的偏斜角。倾角传感器的检测结构和检测原理属于本领域的常规技术手段，在此处不再进行赘述。

应当理解的是，在其他一些实施例中，该龙门吊装设备还包括视觉检测组件，通过视觉检测组件标记并计算吊块220的偏斜角，无须接触吊块220即可实现偏斜角的动态监测。视觉检测组件的检测结构和检测原理属于本领域的常规技术手段，在此处不再进行赘述。

参照图1、图2和图3所示，可理解的是，在本实施例中，该龙门吊装设备还包括位移检测组件，位移检测组件用于检测吊装机构和吊块220的横向位移，吊装构件210被配置为根据吊块220相对吊装机构的横向移动偏差对吊绳213进行收卷或放卷。

参照图1、图2和图3所示，位移检测组件包括旋转编码器，通过旋转编码器对第二旋转电机310的检测，可准确计算出吊装构件210的横向位移量，吊装构件210的横向位移量为第一距离。位移检测组件还包括激光测距仪，激光测距仪可安装在支脚120处，通过向吊块220发射激光，通过激光的飞行时间测量得出吊块220沿左右方向的横向位移量，吊装构件210的横向移动量为第二距离，第一距离与第二距离的差值即为吊块220和货物的横向移动偏差，横向移动偏差能够反映吊块220的偏斜程度，吊装构件210被配置为根据横向移动偏差对吊绳213进行收卷或放卷，从而产生抵抗吊块220偏斜的补偿力，以减小吊块220的偏斜角，以提高吊块220和货物吊装移动的稳定性，以提高对货物吊装移动的效率。

参照图6所示，本发明一种实施例的控制方法，应用于如上述任一项实施例所述的龙门吊装设备，控制方法，包括以下步骤：

步骤S100，将货物吊挂于吊块220上，控制吊装机构运作，以吊起货物；

步骤S200，控制移动机构300驱使吊装机构沿第一方向移动，第一方向为沿横梁110向左或向右；

步骤S300，当吊块220朝第一方向的反向偏斜，在两个吊装构件210中控制远离吊块220的吊装构件210收卷吊绳213；

步骤S400，当吊块220朝第一方向偏斜，在两个吊装构件210中控制远离吊块220的吊装构件210收卷吊绳213。

参照图1、图2和图6所示，在步骤S100中，用户可将货物吊挂于吊块220上，并控制吊装机构运作，通过两个吊装构件210的同步收卷，以吊起货物，使得货物具有一定的离地高度，以便于进行后续的移动运输。

参照图1、图2和图6所示，在步骤S200中，待货物吊挂于吊块220上后，该龙门吊装设备可控制移动机构300驱使吊装机构沿第一方向移动，第一方向为沿横梁110向左或向右，以实现货物和吊块220沿横梁110的长度方向的移动，即实现对货物的吊装移动。

参照图1、图2和图6所示，在步骤S300中，货物吊挂于吊装机构后，移动机构300驱使吊装机构往第一方向移动，吊块220和货物由于惯性会倾向于保持原来的位置，因此吊块220和货物相对于移动的吊装机构而言，吊块220和货物会向第一方向的反向偏斜，即吊块220产生摆动，吊块220的偏斜导致吊绳213的角度变化，从而产生横向的牵引力，此时，两个吊装构件210中远离吊块220的吊装构件210可收卷吊绳213，使得远离吊块220的吊装构件210对吊块220施加的牵引力增强，从而抵消吊块220向第一方向的反向偏斜，有利于减小吊块220和货物的晃动幅度，提高货物吊装移动时的稳定性。

参照图1、图2和图6所示，在步骤S400中，当货物接近位移终点后，移动机构300开始减速，吊块220和货物由于惯性会倾向于保持原来的位置，因此吊块220和货物相对于移动的吊装机构而言，吊块220和货物会向第一方向的偏斜，即吊块220产生摆动，吊块220的偏斜导致吊绳213的角度变化，从而产生横向的牵引力，此时，两个吊装构件210中远离吊块220的吊装构件210可收卷吊绳213，使得远离吊块220的吊装构件210对吊块220施加的牵引力增强，从而抵消吊块220向第一方向的偏斜，有利于减小吊块220和货物的晃动幅度，提高货物吊装移动时的稳定性。

参照图1、图2和图6所示，该控制方法可根据吊块220和货物的偏斜状态，从而控制两个吊装构件210分别运作，通过远离吊块220的吊装构件210对吊绳213进行收卷，以使得靠近吊块220的吊绳213相对变长，使得远离吊块220的吊绳213相对缩短，在吊装构件210的收卷牵引力下，从而产生抵消吊块220偏斜的补偿力，以限制吊块220的偏斜幅度，以提高货物吊装移动的稳定性和效率。

参照图1、图2和图6所示，可理解的是，该控制方法，还包括以下步骤：

根据吊装机构沿第一方向的移动速度控制吊装构件210的收卷速度，使远离吊块220的吊装构件210的收卷速度满足以下公式：

；

参照图1、图2和图6所示，其中，为远离吊块220的吊装构件210的收卷速度，为吊装机构沿第一方向的移动速度，为吊块220相对竖直方向的偏斜角，为补偿速度。

参照图1、图2和图6所示，考虑到吊装机构的移动速度会对吊块220和货物的偏斜产生较大影响，若吊装机构的移动速度较高，则吊块220和货物的偏斜幅度较大，则对于远离吊块220的吊装构件210的收卷速度要求较高。若吊装机构的移动速度较低，则吊块220和货物的偏斜幅度较小，则对于远离吊块220的吊装构件210的收卷速度要求较低。

参照图1、图2和图6所示，该控制方法在步骤S500中，可根据吊装机构沿第一方向的移动速度，进而控制远离吊块220的吊装构件210的收卷速度，使得远离吊块220的吊装构件210的收卷速度符合上述公式。

参照图1、图2和图6所示，由于移动机构300驱使吊装机构沿第一方向横向移动后，在吊块220和货物的惯性作用下，尤其是移动机构300的驱动速度较快的情况下，吊块220和货物的偏斜较大，代表吊块220的偏斜程度，通过将吊装机构的横移速度与相乘，能补偿由于吊装机构横向移动导致的吊块220位置变化，从而调整远离吊块220的吊装构件210的收卷速度，使吊块220保持相对稳定。

参照图1、图2和图6所示，为补偿速度，即补偿项，用于应对模型中的非理想因素，比如空气阻力、机械延迟、传感器误差或其他未考虑到的动态效应，这部分可通过实时反馈控制来动态调整，例如使用PID控制器的输出得到偿速度。

参照图1、图2和图6所示，假设吊装机构以速度向右移动，吊块220由于惯性会向左摆动，形成偏斜角。为了抵消这种摆动，远离吊块220的吊装构件210需要收卷吊绳213，缩短远离吊块220的吊绳213的长度，从而产生一个朝向第一方向的拉力分量，抵消吊块220的向第一方向反向的摆动。即远离吊块220的吊装构件210的收卷速度需要根据吊装机构的移动速度和当前的偏斜角来调整，以确保吊块220的稳定性。

参照图1、图2和图6所示，表示为横向位移与垂直位移的比值，假设吊块220的垂直位置相对固定，越大，横向位移越大，因此需要更大的补偿速度来调整吊绳213长度，减少摆动。反映了由于吊装机构移动本身引起的吊块220横向位移趋势，根据当前偏斜角和吊装机构的横移速度的乘积计算出的基础收卷速度，用于抵消预期的摆动，而则是额外的控制输入，用于主动抑制残余的摆动，即根据实时反馈（如偏斜角的变化率、误差积分等）进行的动态调整，以进一步抑制摆动。该龙门吊装设备可通过旋转编码器获取吊装机构的移动位移，根据吊装机构的移动位移与时间的比值，即可得到吊装机构的移动速度。

参照图1、图2和图6所示，可理解的是，控制方法还包括：

步骤S600，获取吊装机构的横向移动的第一距离、以及吊块220横向移动的第二距离，根据第一距离与第二距离的差值得到吊块220的横向移动偏差；

根据吊块220的横向移动偏差动态计算补偿速度，使补偿速度满足以下公式：

；

参照图1、图2和图6所示，其中，为横向移动偏差，为比例增益系数，，为吊装构件210的最大收卷速度，为允许的最大摆动幅值，为积分增益系数，，t为时间，为微分增益系数，，为振荡周期。

参照图1、图2和图6所示，即该控制方法可根据PID生成的补偿速度处理残余误差，以生成反馈项，配合前述生成前馈项，通过两者的累加，可得到远离吊块220的吊装构件210的综合收卷速度，通过调控远离吊块220的吊装构件210的收卷速度，以抑制吊块220和货物的偏斜，以提高吊块220和货物的吊装移动的稳定性和效率。

参照图1、图2和图6所示，前馈项基于物理模型预先抵消可计算干扰，而反馈项通过PID动态消除前馈项未抵消的残余误差，以提高对远离吊块220的吊装构件210的速度控制的准确度，有利于提高货物和吊块220的移动稳定性和效率。

参照图1、图2和图6所示，反馈项为比例项、积分项和微分项的累加。在反馈项中，比例项决定对当前误差的响应强度，用于处理当前误差。积分项决定对历史累积误差的修正力度，用于处理累积误差。微分项决定对误差变化趋势的预判能力，用于预测未来误差趋势。

需要说明的是，比例增益系数、积分增益系数和微分增益系数可通过比如试凑法或Ziegler-Nichols方法进行调整或制定，在此处不再进行赘述。

需要说明的是，最大摆动幅值可根据吊绳213的长度与最大允许偏斜角的乘积计算得出，最大允许偏斜角即为安全阈值，可取值为8°~10°。吊装构件210的最大收卷速度可根据第一旋转电机211的多项出厂标定参数进行计算，例如通过电机额定功率与机械效率的乘积除以吊绳213的允许张力得出。振荡周期可通过单摆模型的理论计算得出，，其中L为单条吊绳213的长度。

参照图1、图2和图6所示，可理解的是，该控制方法，还包括以下步骤：

步骤S700，当移动机构300驱使吊装机构开始减速、吊块220的偏斜角停止增大且小于预设角度时，控制远离吊块220的吊装构件210开始放卷，以消除两条吊绳213的长度差，使两条吊绳213的长度差满足以下公式：

；

参照图1、图2和图6所示，其中，为两条吊绳213的目标长度差，为两条吊绳213的初始长度差，为衰减系数，且满足，S为剩余制动距离，k为安全因子，并取值为1.2~1.5。预设角度可取值为吊块220的偏斜较小的范围，例如2°~5°。

参照图1、图2和图6所示，当移动机构300驱使吊装机构开始减速后，且吊块220的偏斜角停止增大后，即吊块220因惯性产生的偏斜正在逐渐衰减，当吊块220的偏斜角小于预设角度后，即此时吊块220和货物已经趋于稳定状态，此时若两侧吊绳213仍存在长度差，会导致吊块220和货物趋于稳定后呈现偏斜状态。

参照图1、图2和图6所示，因此，该龙门吊装设备在满足移动机构300驱使吊装机构开始减速、吊块220的偏斜角停止增大且小于预设角度的条件后，吊绳213长度较短的吊装构件210可根据目标长度差逐渐进行放卷，使得两条吊绳213的目标长度差逐渐归零，以确保吊块220和货物移动到位后的平衡。

参照图1、图2和图6所示，具体的，两条吊绳213的目标长度差可根据吊绳213的初始长度差以及横向移动偏差作为基础，通过衰减系数进行调节，衰减系数随着吊装机构的减速而增大，以确保两条吊绳213之间的长度差平滑归零，能够有效避免冲击，且能够确保货物移动到位后的平衡，以提高货物吊装运输的稳定性和效率。

剩余制动距离即为目标移动距离与吊装机构的横向移动距离的差值，吊绳213的放卷或收卷长度可通过旋转编码器对第一旋转电机211的检测结合吊绳213的标准长度获取，在此处不再进行赘述。

参照图1、图2和图6所示，可理解的是，该控制方法将电磁铁121配置为根据吊块220和货物的偏斜方向和偏斜幅度调整其运作状态，包括电磁铁121是否运作和运作功率，从而产生抵消吊块220因惯性偏斜的补偿力，以减小吊块220和货物的晃动，以提高货物吊装移动时的稳定性。

该控制方法包括以下步骤：

当吊块220朝第一方向的反向偏斜，在两个支脚120中控制靠近第一方向的支脚120上的电磁铁121运作，以对吊块220产生朝第一方向的吸附力，从而产生抵消吊块220因惯性偏斜的补偿力，以减小吊块220和货物的晃动，以提高货物吊装移动时的稳定性。

当吊块220朝第一方向偏斜，在两个支脚120中控制远离第一方向的支脚120上的电磁铁121运作，以对吊块220产生朝第一方向的反向吸附力，从而产生抵消吊块220因惯性偏斜的补偿力，以减小吊块220和货物的晃动，以提高货物吊装移动时的稳定性。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种龙门吊装设备，其特征在于，包括：

门架，包括横梁和呈上下延伸的两个支脚，所述横梁的两端沿左右方向布置，两个所述支脚的上端分别与所述横梁的左端和右端连接；

吊装机构，包括吊块和左右布置的两个吊装构件，所述吊装构件包括第一旋转电机、旋转筒和吊绳，所述第一旋转电机与所述旋转筒连接，以驱使所述旋转筒正向或反向旋转，所述吊绳的两端分别与所述旋转筒和所述吊块连接，所述第一旋转电机被配置为根据所述吊块的偏斜进行收卷或放卷，以调整两条所述吊绳之间的长度差；

移动机构，连接于所述横梁上，与所述吊装机构连接，以驱使所述吊装机构沿所述横梁直线往复移动。

2.根据权利要求1所述的龙门吊装设备，其特征在于：所述吊装机构还包括两个收束构件，两个所述收束构件分别位于两个所述吊装构件的下方，所述收束构件包括槽轮和壳体，所述壳体内设有上下贯穿的收束腔，所述槽轮设于所述收束腔内，所述吊绳穿过所述收束腔，所述槽轮的外周设有嵌槽，所述吊绳与所述嵌槽嵌合，所述槽轮被配置为能够沿所述壳体左右滑移。

3.根据权利要求2所述的龙门吊装设备，其特征在于：所述收束构件包括两个所述槽轮，所述收束构件还包括连接块和两个第一直线驱动器，所述壳体的内壁面设有自上往下朝远离所述连接块的方向倾斜的第一滑槽、以及自下往上朝远离所述连接块的方向倾斜的第二滑槽，所述第一滑槽位于所述第二滑槽的上方，两个所述槽轮分别与所述第一滑槽和所述第二滑槽滑移连接，两个所述第一直线驱动器分别与两个所述槽轮连接，所述第一直线驱动器的两端分别与所述槽轮背向所述吊绳的一端和所述连接块转动连接。

4.根据权利要求1所述的龙门吊装设备，其特征在于：所述吊块的左端和右端分别设有铁磁体，两个所述支脚上分别设有电磁铁，所述电磁铁能够与所述铁磁体相对，所述电磁铁被配置为根据所述吊块的偏斜进行运作，以产生抑制所述吊块偏斜的吸附力；

和/或，所述吊块的左端和右端分别设有铁磁体，所述支脚沿其长度方向布置有多个电磁铁，所述电磁铁能够与所述铁磁体相对，所述电磁铁被配置为根据所述吊块的偏斜进行运作，以产生抑制所述吊块偏斜的吸附力。

5.根据权利要求2所述的龙门吊装设备，其特征在于：所述横梁的侧壁连接有呈左右延伸的导轨，所述吊装机构还包括滑移座，所述吊装构件和所述收束构件均与所述滑移座连接，所述滑移座与所述导轨滑移连接，所述移动机构包括第二旋转电机和第一丝杆，所述第一丝杆与所述横梁转动连接，所述滑移座上设有第一螺孔，所述第一螺孔与所述第一丝杆螺纹连接，所述第二旋转电机与所述第一丝杆传动连接，以驱使所述第一丝杆正向或反向旋转；

和/或，所述横梁的厚度自上往下朝远离所述吊装机构的方向逐渐增大，所述横梁的下端能够与所述收束构件抵接。

6.根据权利要求5所述的龙门吊装设备，其特征在于：所述滑移座的上端设有开口朝下的卡槽，所述横梁的上端嵌设于所述卡槽内且与所述卡槽滑移连接；

和/或，还包括惯性测量器，所述惯性测量器连接于所述吊块上，以用于获取所述吊块的偏斜角，所述吊装构件被配置为根据所述偏斜角对所述吊绳进行收卷或放卷；

和/或，还包括位移检测组件，所述位移检测组件用于检测所述吊装机构和所述吊块的横向位移，所述吊装构件被配置为根据所述吊块相对所述吊装机构的横向移动偏差对所述吊绳进行收卷或放卷。

7.控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6任一项所述的龙门吊装设备，所述控制方法，包括：

将货物吊挂于所述吊块上，控制所述吊装机构运作，以吊起所述货物；

控制所述移动机构驱使所述吊装机构沿第一方向移动，所述第一方向为沿所述横梁向左或向右；

当所述吊块朝所述第一方向的反向偏斜，在两个所述吊装构件中控制远离所述吊块的所述吊装构件收卷所述吊绳；

当所述吊块朝所述第一方向偏斜，在两个所述吊装构件中控制远离所述吊块的所述吊装构件收卷所述吊绳。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：

根据所述吊装机构沿所述第一方向的移动速度控制所述吊装构件的收卷速度，使远离所述吊块的所述吊装构件的收卷速度满足以下公式：

；

其中，为远离所述吊块的所述吊装构件的收卷速度，为所述吊装机构沿所述第一方向的移动速度，为所述吊块的偏斜角，为补偿速度。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：

获取所述吊装机构的横向移动的第一距离、以及所述吊块横向移动的第二距离，根据所述第一距离与所述第二距离的差值得到所述吊块的横向移动偏差；

根据所述吊块的所述横向移动偏差动态计算所述补偿速度，使所述补偿速度满足以下公式：

；

其中，为所述横向移动偏差，为比例增益系数，，为所述吊装构件的最大收卷速度，为允许的最大摆动幅值，为积分增益系数，，t为时间，为微分增益系数，，为振荡周期。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：

当所述移动机构驱使所述吊装机构开始减速、所述吊块的偏斜角停止增大且小于预设角度时，控制远离所述吊块的所述吊装构件开始放卷，以消除两条所述吊绳的长度差，使两条所述吊绳的长度差满足以下公式：

；

其中，为两条所述吊绳的目标长度差，为两条所述吊绳的初始长度差，为衰减系数，且满足，S为剩余制动距离，k为安全因子，并取值为1.2~1.5。