[發明專利]一種塔機起重臂臂端軌跡的監測方法及裝置

有效

• 申請號: 202111057586.1
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113928991B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 宋世軍;馬磊;李楠楠;吳月華;劉昂;臧泓源
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學;山東富友科技有限公司
• 主分類號: B66C23/62
• 分類號: B66C23/62;B66C23/88;B66C13/16
• 代理公司: 濟南竹森知識產權代理事務所(普通合伙) 37270
• 代理人: 呂利敏

一種塔機起重臂臂端軌跡的監測方法，包括：1)建立坐標系；2)起重臂臂端軌跡測量方法；3)起重臂臂端結構變形測量方法。本發明將捷聯慣導模塊安裝在塔機起重臂臂端，塔機起重臂臂端運行軌跡以及結構變形明顯，易于捷聯慣導模塊收集強的加速度和角度信號。本發明還公開了針對上述監測方法有效性判定以及自動校準，一方面可以及時清除捷聯慣導模塊的累積誤差，另一方面可以使系統持續有效工作，使輸出的數據有效利用。其中，捷聯慣導模塊是一種不依賴于任何外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航模塊，確保了系統的抗干擾能力，應用于衛星信號弱、有電磁干擾的環境，應用場合廣。

技術領域

本發明公開一種塔機起重臂臂端軌跡的監測方法及裝置，屬于建筑機械安全智能監測的技術領域。

背景技術

塔式起重機主要作用是往高處運送物料，因其工作空間大、工作效率高、起升高度高等諸多優點在建筑行業得到廣泛的運用。由于塔機的金屬結構長期受到隨機載荷的作用,容易因破壞而引起嚴重的塔機事故。

現有技術中利用塔機頂端軌跡監測塔機安全的方案較多，而利用例如起重臂等部分軌跡監測塔機性能參數的方法一直并未普及：

捷聯慣導模塊是一種自主式導航模塊，將陀螺儀和加速度計直接固連在運載體上。陀螺儀和加速度計測量運載體的角度和線加速度信息，捷聯慣導模塊根據這些信息解算出運載體的航向、姿態、速度和位置。

因此，現有技術中常用捷聯慣導模塊對吊鉤的參數進行實時采集：

例如，《基于捷聯慣性傳感的吊鉤姿態估計技術研究》作者杜署明，但是其研究的是吊鉤空間姿態角度測量時的捷聯慣導系統傳感器本身的信號融合問題，主要目的是推導出互補濾波算法。

例如，《基于MEMS技術的吊鉤運動姿態傳感器研究》作者王立超，研究的是輪式起重機吊鉤空間姿態角度的測量問題，在吊鉤姿態角度公式的基礎上引入了吊鉤的彈性變形。

由上可知，現有技術中還未公開：怎樣通過研究起重臂臂端的軌跡反映塔機結構和塔機健康狀態的技術方案。本發明研究一種塔機起重臂臂端軌跡的監測方法及裝置，然后利用該裝置的測量數據進行塔機壽命的預測，對減少社會經濟損失具有重要意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明公開一種塔機起重臂臂端軌跡的監測方法。

本發明還公開一種實現上述監測方法的裝置。

本發明詳細的技術方案如下：

一種塔機起重臂臂端軌跡的監測方法，其特征在于，包括：

1)建立坐標系：

1-1)建立1坐標系：

點o1為塔身回轉平面與塔身中心垂線的交點，以點o1為所述1坐標系的原點，所述1坐標系的x1軸正方向指向東，y1軸正方向指向北，z1軸正方向垂直于地面向上，1坐標系與大地固連，所述塔身回轉平面為塔機下回轉平臺的上表面，所述塔身中心垂線為過塔身地面固定截面的中心點且垂直于地面的線；

1-2)建立2坐標系：

點o2位于塔機起重臂的臂端，以點o2為2坐標系的原點，2坐標系的x2軸正方向沿著起重臂指向遠離塔身方向，y2軸垂直于所述x2軸，y2軸正方向從沿著起重臂遠離塔身方向看向右，2坐標系z2軸正方向垂直于x2、y2所在的平面，2坐標系三個軸符合右手螺旋法則，2坐標系與起重臂固連；

1-3)建立2'坐標系：

點o2'位置始終與點o2重合，以點o2'為2'坐標系的原點，2'坐標系三個軸的方向始終與1坐標系一致；