CN1243944A - 用于测量多节伸缩臂长度的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

臂长度测量装置,包括:安装在多节伸缩臂(10)的悬出部(20)上的发射单元(22),和安装到多节伸缩臂(10)的基部(12)上的接收单元(24)。发射单元(22)发出分别具有第一和第二发射速度的第一信号和第二信号。第二发射速度小于第一发射速度。长度测定器(42)根据由接收单元(24)接收到的第一和第二信号的传输时间差测定多节伸缩臂(10)的长度。显示器(46)显示测得的长度。

Description

用于测量多节伸缩臂长度的方法和装置
本发明涉及一种用于测量多节伸缩臂长度的方法和装置。
在起重机和空中作业平台工业中使用的常用臂有多个节，臂的长度随这些臂节的伸长和缩短而变化。由于臂长影响载荷的力矩特性和包含在提升载荷中的其它要素，所以需要监视臂的长度。
一种测量臂长的技术采用了缆绳和卷轴系统。卷轴安装在臂的基部上。缆绳缠绕在轴上并固定到臂的悬出部上。安装在卷轴上的旋转传感器或多匝电位计根据检测到的卷轴转动情况来测量臂的长度。公知的还有几种其它采用电位计、旋转传感器和光学旋转传感器的技术。
不幸的是，上述缆绳和卷轴系统等臂长测量技术非常昂贵、笨重和易产生故障(缆绳缠结，缆绳断裂等)。
本发明所述的臂长度测量装置包括安装在多节伸缩臂悬出部上的发射单元，和安装在多节伸缩臂基部上的接收单元。发射单元传输分别具有第一和第二发射速度的第一和第二信号。第二发射速度小于第一发射速度。
根据由接收单元接收到的第一和第二信号的传输时间差，长度测定器测定多节伸缩臂的长度。显示器显示测得的长度。
因此，本发明所述的臂长度测量装置在传统臂长测量系统结构的基础上省去了昂贵和笨重的电位计或旋转传感器。
通过以下对优选实施例和附图的详细描述将更易于理解本发明的其它目的、特性和特征；方法、工作情况和相关结构部件的功能；零件的组合；和生产的经济性，所有这些描述均构成该说明书的一部分，其中在各图中用相同的参考标号表示相应的部件。
通过下面给出的并结合附图进行的详细描述将更易于理解本发明，这些描述仅用于说明，其并不构成对本发明的限制，其中
图1表示带有本发明所述发射单元和接收单元的多节伸缩臂；
图2表示本发明所述臂长测量装置的实施例；
图3更详细地表示了本发明所述臂长测量装置中的防障电路。
参见图1，其示出了一种多节伸缩臂10。图1中示出的多节伸缩臂10包括五部分：安装在支撑结构例如起重机或空中作业平台的转台(未示出)上的基部12；内中部14；中部16；和外中部18；以及悬出部20。将形成本发明所述臂长测量装置实施例一部分的发射单元22、rf启动开关34和电池36全部安装在形成悬出部20端部的臂前端21上。构成本发明所述臂长测量装置实施例一部分的接收单元24和臂控制启动发射器50均安装在基部12上。
应该理解，本发明所述臂长测量装置并不仅限于采用五节的伸缩臂，而是适用于其伸缩节数为任何数量的伸缩臂。
图2表示本发明所述臂长测量装置的实施例。如图中所示，发射单元22包括由重复率和占空因数发生器28(以下称之为“发生器28”)驱动的射频(rf)发射器26和由分频器32驱动的超声发射器30。分频器32根据由rf发射器26发出的rf信号驱动超声发射器30。rf启动开关34选择性地向发射单元22提供由电池36产生的电能。
接收单元24包括rf接收器38和超声接收器40。以振荡器44建立的速率进行计数的频率计数器42接收从rf接收器38和超声接收器40输出的信号，并根据这些输出信号出现的时间差产生臂长测量值。显示器46显示臂长测量值。显示器46包括与臂控启动发射器50相连的防障电路48。臂控启动发射器50除了控制rf启动开关34的操作之外，还触发防障电路48的操作。
下面将参照图2描述本发明所述臂长测量装置的工作情况。按照公知的方式，当通过rf启动开关34接收到来自电池36的电能时，发生器28产生开/关信号以控制rf发射器26发射rf信号。而且，当通过rf启动开关34接收到来自电池36的电能时，分频器32对rf信号进行分频使之达到超声范围，并将超声信号放大和驱动超声发射器30发射超声信号。
发射单元的尺寸很小，其采用了可进行rf信号发射的小天线(约六英寸)和进行超声信号发射的小换能器(直径约为1.5英寸)。发射rf信号仅需要约半瓦电能，而发射超声信号则需要约五瓦电能。发射单元22仅需要在多节伸缩臂10伸出/缩回时接通。而且，发射时间很短(约为半微秒)，重复率很低(每秒钟10次)。因此，发射单元22的占空因数和能耗很低，而且可以用小电池作为电源。使用电池36省去了为向发射单元22提供能源而沿多节伸缩臂10铺设电缆。
通过利用rf启动开关34把电池36输出的电能耦接到发射单元22而延长了电池的寿命。臂控启动发射器50接收表示操作者需要伸出或缩回多节伸缩臂10的信号。在该信号持续的过程中，臂控启动发射器50向rf启动开关34发出rf启动信号。而且当接收到信号时，臂控启动发射器50触发防障电路48。当rf启动开关34接收到rf启动信号时，rf启动开关34将电池36与发射单元22连接。
rf信号和超声信号基本上在同一时刻发射。但是，由于rf信号以光速传播(约每秒钟984兆英尺)而超声信号以声速传播(约每秒钟1087英尺)，所以rf接收器38在超声接收器40接收到超声信号之前接收到rf信号。当rf接收器38接收到rf信号时，rf接收器38向频率计数器42输出复位信号。频率计数器42根据复位信号使计数值归零，并以振荡器44建立的速率开始计数。
当超声接收器40接收到超声信号时，超声接收器40将向频率计数器42输出停止计数信号。频率计数器42根据停止计数信号，停止计数。通过设定振荡器44的频率，可以建立频率计数器42的计数速率从而使计数值直接表示多节伸缩臂10的长度。此外，频率计数器42根据预定的关系将计数值转换成长度测量值。由频率计数器42输出的臂长测量值被显示器46接收，并显示给操作者。
如上所述当受到臂控启动发射器50的触发时，防障电路48将判断由频率计数器42输出的臂长测量输出信号是否发生变化。由于当臂控启动发射器50接收到表示操作者需要伸出或缩回多节伸缩臂10的信号时臂长应发生变化，所以如果防障电路48判断出在臂长测量中没有发生变化，则防障电路48将向操作者输出报警信号。
图3详细示出了防障电路48。如图中所示，防障电路48包括用于存储预定时间周期内臂长测量值的缓冲/锁存器52，和将臂长测量值与存储在缓冲/锁存器52中的前一个臂长测量值进行比较的比较器54。如果臂长测量值与前一个臂长测量值相匹配，则比较器54将驱动指示器56向操作者报警。
缓冲/锁存器52和比较器54均响应来自臂控制启动发射器50的触发信号开始工作。作为一个变换例，臂控启动发射器50能在多节伸缩臂10伸缩操作的整个过程中输出触发信号，而且防障电路48反复起动以确定长度测量值是否发生变化。例如，在该变换实施例中，触发信号控制由时钟信号发生器产生的时钟信号，并且时钟信号运行中触发缓冲/锁存器52和比较器54。
从以上描述中可以明显看出，本发明所述的臂长测量装置省去了作为传统臂长测量系统基本结构的价格昂贵和笨重的电位计或旋转传感器。
虽然发射单元22通过电池36供电，但是接收单元24、频率计数器42、显示器46(包括防障电路48)和臂控启动发射器50可由包含多节伸缩臂10的装置电源连续供电。因此，当所述装置停止运行时不会丢失臂长测量值。
此外，虽然发射单元22和接收单元24是以成对的发射器和接收器形式的单个单元描述的，但是也可以为每个发射器和接收器分别设置独立的发射和接收单元。
以上描述了本发明，很显然，可以用多种方式实现本发明。我们认为这些变化并未脱离本发明的构思和范围，而且所有这些改变都将包含在下列权利要求所限定的范围内。

Claims (19)

1.一种臂长度测量装置，包括：
安装在多节伸缩臂(10)的可伸长部分(20)上的发射单元(22)，发出具有第一发射速度的第一信号和具有第二发射速度的第二信号，第二发射速度小于第一发射速度；
安装到固定支撑件(10)上的接收单元(24)，其接收所说第一和第二信号；和
长度测定器(42)，其测定由所说接收单元(24)接收到的所说第一和第二信号之间的时间长度，并根据所说时间长度确定所说多节伸缩臂(10)的长度。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所说的多节伸缩臂(10)的可伸长部分(20)是悬出部。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所说的发射单元(22)包括发射所说第一信号的第一发射器(26)，和发射所说第二信号的第二发射器(30)。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所说的第一信号是射频信号，而所说的第二信号是超声频率信号。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所说的接收单元(24)包括接收所说第一信号的第一接收器(38)和接收所说第二信号的第二接收器(40)。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所说的长度测定器(42)包括计数器，所说计数器根据接收到的所说第一信号使计数值复位，并且在接收到所说第二信号之前以预定速率增加所说计数值，所说计数值表示所说多节伸缩臂(10)的所说长度。
7.根据权利要求6所述的装置，其中设定所说预定速率以便使所说的计数值代表所说多节伸缩臂(10)的所说长度。
8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
电源(36)；
开关(34)，该开关响应电能控制信号选择性地通过所说电源(36)将电能输出到所说发射器(22)；和
臂控启动发射器(50)，其接收表示使用者是想伸出还是收回所说多节伸缩臂(10)的臂控制信号并根据接收到的所说臂控制信号向所说开关(34)发出所说电能控制信号。
9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
防障电路(48)，其接收表示使用者是想伸出还是收回所说多节伸缩臂(10)的臂控制信号，判断由所说长度测定器(42)输出的所说多节伸缩臂(10)的长度是否随接收到的所说臂控制信号而改变，并在所说由长度测定器输出的长度没有变化时向所说使用者输出报警信号。
10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
显示器(46)，其显示由所说长度测定器(42)输出的长度。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所说接收单元安装在所说多节伸缩臂(10)的基部(12)上。
12.一种测量臂长度的方法，包括：
利用安装在多节伸缩臂(10)可伸出部分(20)上的发射单元发射具有第一发射速度的第一信号；
利用所说发射单元(22)发射具有第二发射速度的第二信号，所说第二发射速度小于所说第一发射速度；
利用安装在固定支撑件(10)上的接收单元(24)接收所说第一和第二信号；以及
首先根据由所说接收单元(24)接收到的所说第一和第二信号之间的时间长度测定所说多节伸缩臂的长度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所说多节伸缩臂(10)的可伸出部分(20)是悬出部。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所说第一信号是射频信号，和所说第二信号是超声频率信号。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所说的测定步骤包括：
在接收到所说第一信号时使所说计数值复位；
在接收到所说第二信号之前使所说计数值以预定速率增加，所说计数值表示所说多节收缩臂(10)的长度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中设定所说的预定速率以便使所说计数值代表所说多节收缩臂(10)的长度。
17.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
通过开关(34)响应电能控制信号把由电源输出的电能选择性地供给所说的发射器(22)；和
接收表示使用者是想伸出还是收回所说多节伸缩臂(10)的臂控制信号；和
根据接收到的所说臂控制信号向所说开关(34)发出所说电能控制信号。
18.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收表示使用者是想伸出还是收回所说多节伸缩臂(10)的臂控制信号；
然后判断由所说第一判断步骤输出的所说多节伸缩臂(10)的长度是否随接收到的所说臂控制信号而改变；和
在由所说第二判断步骤输出的所说长度没有发生变化时向所说使用者输出报警信号。
19.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
显示由所说第一判断步骤输出的长度。
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