臂架撓度測(cè)量方法、設(shè)備、系統(tǒng)以及起重的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種臂架撓度測(cè)量方法、一種臂架撓度測(cè)量設(shè)備、以及一種臂架撓度測(cè)量系統(tǒng)，以及一種起重機(jī)。該方法包括：接收位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及用于確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)；根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置，以及根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)和所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂架在該坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置；以及根據(jù)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和所述臂架的理論位置確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)臂架撓度的動(dòng)態(tài)、連續(xù)測(cè)量并且精確度高。
【專利說明】臂架撓度測(cè)量方法、設(shè)備、系統(tǒng)以及起重機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機(jī)械，具體地，涉及一種臂架撓度測(cè)量方法、一種臂架撓度測(cè)量設(shè)備、一種臂架撓度測(cè)量系統(tǒng)以及一種起重機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著起重機(jī)向大型化、重型化發(fā)展，作為重要鋼結(jié)構(gòu)件的吊臂也朝著臂節(jié)數(shù)增多、長(zhǎng)度變長(zhǎng)的方向發(fā)展，但隨之而來的吊臂撓度變形問題也越發(fā)變得突出。臂架撓度形變包括臂架變幅平面內(nèi)的撓度(下?lián)隙?和臂架回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的撓度(即旁彎度)。臂架的下?lián)隙群团詮澏戎苯佑绊懼鹬貦C(jī)的承載能力、抗震能力等安全使用性能，例如嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致折臂，發(fā)生傷亡事故等，并且其也是起重機(jī)設(shè)計(jì)和使用過程中必須考慮的重要因素。因此，如何精確、便捷的測(cè)量臂架撓度對(duì)確保起重機(jī)設(shè)計(jì)性能和起重安全具有重要意義。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中存在一些臂架撓度的測(cè)量方法，例如:1)肉眼估量或鋼尺測(cè)量:在吊鉤處懸掛鋼絲，通過鋼尺測(cè)量出鋼絲距回轉(zhuǎn)中心的水平距離，并與沒有撓度時(shí)的工作幅度對(duì)比，從而得到臂架下?lián)隙龋?)水準(zhǔn)儀、準(zhǔn)直儀、經(jīng)緯儀等傳統(tǒng)設(shè)備測(cè)量，采用人工讀數(shù)方式獲取臂架下?lián)隙群团詮澏龋?)光束檢測(cè)法測(cè)量:在臂架兩端分別安裝發(fā)射和接收光束設(shè)備，一般為激光儀和目標(biāo)靶，通過發(fā)射和接受光束的位置差計(jì)算得到臂架下?lián)隙群团詮澏龋?br> 4)基于圖像處理的測(cè)量:通過至少兩臺(tái)相機(jī)對(duì)臂架標(biāo)記點(diǎn)實(shí)時(shí)拍攝，采用圖像處理方法對(duì)圖片進(jìn)行拼接和濾波跟蹤，并得到拼接后圖像中各標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算得到臂架擾度。
[0004]但是，這些方法存在很多問題，例如:肉眼估測(cè)只適用于臂架形變?nèi)庋劭煞直娉龅那闆r，且無法獲得準(zhǔn)確的臂架下?lián)隙燃芭詮澏?，而鋼絲懸掛測(cè)量受風(fēng)動(dòng)影響很大；傳統(tǒng)設(shè)備測(cè)量經(jīng)常受到場(chǎng)地?cái)[放的限制，并且人工讀數(shù)的方式誤差較大，測(cè)量結(jié)果精度較低，即上述兩種方法均有一定的局限性，且在測(cè)量點(diǎn)很多時(shí)，測(cè)試人員勞動(dòng)強(qiáng)度較大、誤差較大，也不適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量；而光束檢測(cè)方式的安裝比較復(fù)雜，并且如果激光束被遮擋，不能正常發(fā)射至目標(biāo)靶或反射到探測(cè)器上，則不能保證測(cè)量精度；采用圖像識(shí)別的方式對(duì)測(cè)試設(shè)備(相機(jī))的硬件配置及安裝位置要求較高，并且數(shù)據(jù)采集熟讀及精度依賴于圖像處理算法，軟件開發(fā)的難度較大。因此現(xiàn)有技術(shù)中缺少一種能夠精確和便捷地測(cè)量臂架撓度的方法、設(shè)備以及系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種臂架撓度測(cè)量方法，該方法包括:接收位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及用于確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)；根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置，以及根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)和所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂架在該坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置；以及根據(jù)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和所述臂架的理論位置確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度。[0006]本發(fā)明還提供了一種臂架撓度測(cè)量設(shè)備，該設(shè)備包括:接收器，用于接收位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及用于確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)；控制器，用于根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置，以及根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)和所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂架在該坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置；以及根據(jù)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和所述臂架的理論位置確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度。
[0007]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種臂架撓度測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:多個(gè)GPS測(cè)量裝置，安裝在臂架的任一臂節(jié)的臂節(jié)末端以及臂架的基本臂上，用于測(cè)量位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及用于確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)；以及根據(jù)本發(fā)明所提供的臂架撓度測(cè)量設(shè)備，其中所述GPS測(cè)量裝置通過無線電臺(tái)彼此通信，以及所述多個(gè)GPS測(cè)量裝置中的至少一個(gè)GPS測(cè)量裝置與所述臂架撓度測(cè)量設(shè)備連接，以將所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)、所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)、和所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述臂架撓度測(cè)量設(shè)備的接收器。
[0008]以及，本發(fā)明還提供了一種臂架撓度測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:多個(gè)GPS測(cè)量裝置，安裝在臂架的任一臂節(jié)的臂節(jié)末端以及臂架的基本臂上，用于測(cè)量位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)；臂架角度傳感器，用于測(cè)量確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)；以及根據(jù)本發(fā)明所提供的臂架撓度測(cè)量設(shè)備，其中所述GPS測(cè)量裝置通過無線電臺(tái)彼此通信，以及所述多個(gè)GPS測(cè)量裝置中的至少一個(gè)GPS測(cè)量裝置和所述臂架角度傳感器分別與所述臂架撓度測(cè)量設(shè)備連接，以將所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)、所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)、和所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述臂架撓度測(cè)量設(shè)備的接收器。
[0009]此外，本發(fā)明還提供了一種起重機(jī)，該起重機(jī)包括根據(jù)本發(fā)明所提供的臂架撓度測(cè)量系統(tǒng)。
[0010]采用本發(fā)明提供的臂架撓度測(cè)量方法、設(shè)備、系統(tǒng)以及起重機(jī)，可以通過位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置，并利用所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)和用于確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置，之后根據(jù)臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和臂架的理論位置來計(jì)算臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)(例如臂架變幅平面和回轉(zhuǎn)平面)的撓度，由此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)臂架撓度的動(dòng)態(tài)、連續(xù)測(cè)量，并且計(jì)算出的臂架撓度精度高。
[0011]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0013]圖1是是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示例臂架撓度測(cè)量設(shè)備的示意圖；
[0014]圖2A示出了在臂架回轉(zhuǎn)平面內(nèi)臂架發(fā)生撓度形變前的臂架姿態(tài)的示意圖；
[0015]圖2B示出了在臂架回轉(zhuǎn)平面內(nèi)臂架發(fā)生撓度形變后的臂架姿態(tài)的示意圖；
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的計(jì)算臂架變幅平面內(nèi)臂架撓度的示意圖；
[0017]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的計(jì)算臂架回轉(zhuǎn)平面內(nèi)臂架撓度的示意圖。[0018]圖5示出了在臂架變幅平面內(nèi)臂架發(fā)生撓度形變前的臂架姿態(tài)的示意圖；
[0019]圖6示出了在臂架變幅平面內(nèi)臂架發(fā)生撓度形變后的臂架姿態(tài)的示意圖
[0020]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的臂架撓度測(cè)量方法的示例流程圖；以及
[0021]圖8是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示例臂架撓度測(cè)量系統(tǒng)的示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記說明
[0023]10接收器20控制器
[0024]100臂架撓度測(cè)量設(shè)備200臂架
[0025]400 底盤300a_300d GPS 測(cè)量裝置
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0027]下文將以具有臂架的起重機(jī)為例說明本發(fā)明的思想，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的臂架撓度測(cè)量方法、設(shè)備、系統(tǒng)可以用于任何具有臂架的工程機(jī)械(例如，消防車等)，本發(fā)明對(duì)此并不限定。
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示例臂架撓度測(cè)量設(shè)備的示意圖。如圖1所示，該臂架撓度測(cè)量設(shè)備100可以包括:接收器10，用于接收位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及用于確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)；控制器20，用于根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置，以及根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)和所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂架在該坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置；以及根據(jù)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和所述臂架的理論位置確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度。
[0029]具體來說，接收器10可以接收位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及用于確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)，例如通過與其連接的用于測(cè)量上述數(shù)據(jù)的任何適當(dāng)?shù)臏y(cè)量裝置(例如，GPS測(cè)量裝置、位置測(cè)量裝置等)，也可以直接從外部接收(例如通過手動(dòng)輸入等)；控制器20，可以根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置，以及根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)和所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂架在該坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置；以及根據(jù)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和所述臂架的理論位置確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度。
[0030根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)為該根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)為該臂端測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)包括至少一個(gè)位于臂架的基本臂上的基本臂測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
[0031]具體來說，圖2A示出了在臂架回轉(zhuǎn)平面內(nèi)臂架發(fā)生撓度形變前的臂架姿態(tài)的示意圖。圖2B示出了在臂架回轉(zhuǎn)平面內(nèi)臂架發(fā)生撓度形變后的臂架姿態(tài)的示意圖。為了說明本發(fā)明的思想，以具有三節(jié)臂節(jié)的起重機(jī)臂架為例，如圖2A和2B中所示，起重機(jī)的臂架200與底盤400固定連接，其中臂架200可以包括基本臂200a (即第一臂節(jié))、第二臂節(jié)200b、第三臂節(jié)200c。對(duì)臂架撓度的測(cè)量，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)下述條件在臂架上選擇和設(shè)置適當(dāng)?shù)臏y(cè)量點(diǎn)，并在測(cè)量點(diǎn)處安裝測(cè)量設(shè)備，以反映臂架姿態(tài):[0032](I)通過設(shè)置的臂架測(cè)量點(diǎn)可以還原臂架發(fā)生撓度形變前的臂架狀態(tài)；
[0033](2)臂架測(cè)量點(diǎn)的空間位置變化可以代表臂架上該測(cè)量點(diǎn)處的空間位置變化，即能夠反映下?lián)隙群团詮澏取?br> [0034]滿足臂架上滿足上述條件的任何位置都可以作為臂架測(cè)量點(diǎn)，舉例來說，對(duì)于圖2A和2B中所示的示例三節(jié)臂架(即具有三節(jié)臂節(jié)的臂架)來說，可以根據(jù)上述條件在適當(dāng)位置設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，本發(fā)明對(duì)此不進(jìn)行限定。為了獲得更為精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，可以將測(cè)量點(diǎn)設(shè)置在A、B、C處，其中如圖2A-2B所示，A測(cè)量點(diǎn)位于臂架的基本臂根部，稱為根部測(cè)量點(diǎn)；B測(cè)量點(diǎn)位于起重機(jī)基本臂根鉸點(diǎn)與變幅油缸-臂架鉸點(diǎn)之間的基本臂上，A測(cè)量點(diǎn)與B測(cè)量點(diǎn)之間的連線在起重機(jī)基本臂的中心線上，或平行于臂架的中軸線，稱為基本臂測(cè)量點(diǎn)。并且，由于變幅油缸的支撐作用，一般可以將這段臂架(即基本臂根鉸點(diǎn)至變幅油缸-臂架鉸點(diǎn)之間的臂架段)的撓度形變忽略，即認(rèn)為未發(fā)生撓度形變，因此可以還原臂架發(fā)生撓度形變前的臂架狀態(tài)；C測(cè)量點(diǎn)位于第三臂節(jié)的末端，稱為臂端測(cè)量點(diǎn)，代表臂架上該測(cè)量點(diǎn)處的空間位置變化，即能夠反映下?lián)隙群团詮澏?。因此，A、B、C測(cè)量點(diǎn)滿足上述條件。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述示例測(cè)量點(diǎn)A、B、C是說明本發(fā)明的非限制性示例，對(duì)于B測(cè)量點(diǎn)，其可以是位于在A測(cè)量點(diǎn)和起重機(jī)基本臂根鉸點(diǎn)與變幅油缸-臂架鉸點(diǎn)之間的基本臂之間基本臂的任意位置處，位于基本臂上的基本臂測(cè)量點(diǎn)還可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置多個(gè)，只要滿足上述條件即可。對(duì)于η節(jié)臂架來說，可以有多個(gè)臂端測(cè)量點(diǎn)(C點(diǎn))，分別位于需要測(cè)量其臂架姿態(tài)的該臂節(jié)的末端(例如可以有D、E、F點(diǎn)等，未示出)，本發(fā)明不對(duì)此進(jìn)行限定。如上所述，可以在選擇的測(cè)量點(diǎn)處安裝測(cè)量裝置，以檢測(cè)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0035]由于GPS測(cè)量裝置具有高精度定位(誤差可小于1_)、可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的連續(xù)測(cè)量，因此根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，可以在臂架的任一臂節(jié)的臂節(jié)末端以及臂架的基本臂上安裝多個(gè)GPS測(cè)量裝置300a-300d，用于精確測(cè)量上述數(shù)據(jù)。舉例來說，對(duì)于圖2A-2B所示的三節(jié)臂架，可以將GPS測(cè)量裝置300a安裝在測(cè)量點(diǎn)A處、將GPS測(cè)量裝置300b_c分別安裝在測(cè)量點(diǎn)B、C處以檢測(cè)各個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，例如，仍以圖2A-2B所示的三節(jié)臂架為例，所述根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)A測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)、所述臂端測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)C測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)B測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
[0036]由于測(cè)量點(diǎn)A位于臂架的基本臂根部，因此可以將該點(diǎn)作為參考點(diǎn)(或者基點(diǎn)),對(duì)應(yīng)的安裝在此處的GPS測(cè)量裝置300a可以做GPS基準(zhǔn)站并與該臂架撓度測(cè)量設(shè)備100連接。而測(cè)量點(diǎn)B、C處安裝的GPS測(cè)量裝置300b、300c作為GPS移動(dòng)站，并將通過載波相位差分原理測(cè)量的三維坐標(biāo)發(fā)送給GPS測(cè)量裝置300a，之后GPS測(cè)量裝置300a可以將測(cè)量的各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)發(fā)送給該設(shè)備，其中所述GPS測(cè)量裝置300a-300c之間可以通過無線電臺(tái)彼此通信來發(fā)送根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)、臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)、和臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0037]應(yīng)當(dāng)理解的是，GPS測(cè)量裝置測(cè)量三維坐標(biāo)的原理以及數(shù)據(jù)的傳遞，屬于本領(lǐng)域公知常識(shí)，為了不混淆本發(fā)明的保護(hù)范圍，在此省略對(duì)其的詳細(xì)描述。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，臂架撓度測(cè)量設(shè)備100的接收器10在接收到上述根部測(cè)量點(diǎn)和臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)后，將所述數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器20。之后，控制器20可以根據(jù)以下方法計(jì)算所述臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置和所述臂架在該坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置；以及根據(jù)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和所述臂架的理論位置確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度優(yōu)選地，所述坐標(biāo)平面包括臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面，即可以確定臂架變幅平面內(nèi)的撓度(下?lián)隙?和/或臂架回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的撓度(即旁彎度)。
[0039]具體來說，圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的計(jì)算臂架變幅平面內(nèi)臂架撓度的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的計(jì)算臂架回轉(zhuǎn)平面內(nèi)臂架撓度的示意圖。
[0040]其中，計(jì)算臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置包括:
[0041]根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，獲得所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)在臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面內(nèi)的二維坐標(biāo)，以通過所述二維坐標(biāo)確定該臂端測(cè)量點(diǎn)在臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面內(nèi)的實(shí)際位置；
[0042]計(jì)算臂架在坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置包括:
[0043]根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和所述至少一個(gè)基本臂測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，確定所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述至少一個(gè)基本臂測(cè)量點(diǎn)在臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面內(nèi)所構(gòu)成的直線方程，以通過該直線方程確定臂架在臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面內(nèi)的理論位置。
[0044]其中，根據(jù)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和所述臂架的理論位置確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度包括:通過計(jì)算所述臂端測(cè)量點(diǎn)到所述直線的距離來確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度。
[0045]參考圖3-4對(duì)上述計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)說明。由于A測(cè)量點(diǎn)位于基本臂根部，因此可以A點(diǎn)為原點(diǎn)(參考點(diǎn)),建立空間直角坐標(biāo)系,B測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)(空間直角坐標(biāo))為(xB,yB，zB)，由于如上所述認(rèn)為A、B處不發(fā)生撓度形變，因此，其三維坐標(biāo)固定。而C點(diǎn)代表臂架撓度形變量，因此測(cè)量到的三維坐標(biāo)為發(fā)生撓度形變后的C點(diǎn)位置坐標(biāo)，即為(X。，yc, zc)。
[0046](I)計(jì)算臂架變幅平面內(nèi)的撓度(下?lián)隙?`[0047]為了計(jì)算在臂架變幅平面內(nèi)的臂架撓度，在上述空間直角坐標(biāo)系中，在變幅平面內(nèi)建立過A點(diǎn)的直角坐標(biāo)系X' Ay'，如圖3所示，根據(jù)測(cè)量的空間直角坐標(biāo)可以計(jì)算測(cè)量點(diǎn)B、C距參考點(diǎn)A的水平距離(R)和高度(H)分別為:
[0048]Rb =」XB2+ lB
[0049]Hb = zB
[0050]Rc = ^jxc2 + yc2
[0051]Hc = Zc 公式(I)
[0052]則在變幅平面內(nèi)，測(cè)量點(diǎn)B和C的坐標(biāo)分別為(Rb，Hb)、(Rc, Hc)。
[0053]由于過參考點(diǎn)A與測(cè)量點(diǎn)B之間的臂架段可以代表?yè)隙刃巫兦暗谋奂軤顟B(tài)(如上所述)，因此計(jì)算得到臂架變幅平面內(nèi)未發(fā)生撓度形變時(shí)的直線方程為(即理論位置):
[0054]HbX 1 -RBy1 = O
[0055]公式(2)
[0056]則撓度形變之后，測(cè)量點(diǎn)C (即實(shí)際位置)距直線AB的距離為
[0057]
j __ \Hb^c ~RByc\
下?lián)隙取獈Irr^ ,
批+公式(3)
[0058]即臂架變幅平面內(nèi)的撓度為dTftS。[0059](2)臂架回轉(zhuǎn)平面(旁彎度)
[0060]如圖4所示，測(cè)量點(diǎn)B和C在臂架回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的投影為B'、C'，坐標(biāo)分別為(xB) Yb)、(Xe, yc)。則臂架回轉(zhuǎn)平面內(nèi)吊臂形變前的直線方程(即理論位置)為:
[0061]yBx-xBy=0 公式(4)
[0062]因此，可計(jì)算得到投影點(diǎn)C'(即實(shí)際位置)距直線AB'的距離為
[0063]
【權(quán)利要求】
1.一種臂架撓度測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括: 接收位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及用于確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置，以及根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)和所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂架在該坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置；以及 根據(jù)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和所述臂架的理論位置確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)為該根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)為該臂端測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)包括至少一個(gè)位于臂架的基本臂上的基本臂測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述坐標(biāo)平面包括臂架變幅平面和臂架回轉(zhuǎn)平面，所述計(jì)算臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置包括: 根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，獲得所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)在臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面內(nèi)的二維坐標(biāo)，以通過所述二維坐標(biāo)確定該臂端測(cè)量點(diǎn)在臂架回轉(zhuǎn)平 面和臂架變幅平面內(nèi)的實(shí)際位置； 所述計(jì)算臂架在坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置包括: 根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和所述至少一個(gè)基本臂測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，確定所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述至少一個(gè)基本臂測(cè)量點(diǎn)在臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面內(nèi)所構(gòu)成的直線方程，以通過該直線方程確定臂架在臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面內(nèi)的理論位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)為該根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)為該臂端測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)包括臂架幅角α，其中所述臂架幅角α為臂架的基本臂根部與地面間的夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述坐標(biāo)平面包括臂架變幅平面，所述計(jì)算臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置包括: 根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，獲得所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)在臂架變幅平面內(nèi)的二維坐標(biāo)，以通過所述二維坐標(biāo)確定該臂端測(cè)量點(diǎn)在臂架變幅平面內(nèi)的實(shí)際位置； 所述計(jì)算臂架在坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置包括: 根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和所述臂架幅角α確定所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂架幅角α在臂架變幅平面內(nèi)所構(gòu)成的直線方程，以通過該直線方程確定臂架在臂架變幅平面內(nèi)的理論位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和所述臂架的理論位置確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度包括: 通過計(jì)算所述臂端測(cè)量點(diǎn)到所述直線的距離來確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度。
7.一種臂架撓度測(cè)量設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括: 接收器，用于接收位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及用于確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)； 控制器，用于根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置，以及根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)和所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算所述臂架在該坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置；以及根據(jù)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和所述臂架的理論位置確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)為該根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)為該臂端測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)包括至少一個(gè)位于臂架的基本臂上的基本臂測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述坐標(biāo)平面包括臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面，所述計(jì)算臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置包括: 根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，獲得所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)在臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面內(nèi)的二維坐標(biāo)，以通過所述二維坐標(biāo)確定該臂端測(cè)量點(diǎn)在臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面內(nèi)的實(shí)際位置； 所述計(jì)算臂架在坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置包括: 根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和所述至少一個(gè)基本臂測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，確定所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述至少一個(gè)基本臂測(cè)量點(diǎn)在臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面內(nèi)所構(gòu)成的直線方程，以通過該直線方程確定臂架在臂架回轉(zhuǎn)平面和臂架變幅平面內(nèi)的理論位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)為該根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)為該臂端測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)包括臂架幅角α，其中所述臂架幅角α為臂架的基本臂根部與地面間的夾角。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述坐標(biāo)平面包括臂架變幅平面，所述計(jì)算臂端測(cè)量點(diǎn)在坐標(biāo)平面內(nèi)的實(shí)際位置包括: 根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，獲得所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂端測(cè)量點(diǎn)在臂架變幅平面內(nèi)的二維坐標(biāo)，以通過所述二維坐標(biāo)確定該臂端測(cè)量點(diǎn)在臂架變幅平面內(nèi)的實(shí)際位置；` 所述計(jì)算臂架在坐標(biāo)平面內(nèi)的理論位置包括: 根據(jù)所述根部測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)和所述臂架幅角α確定所述根部測(cè)量點(diǎn)和所述臂架幅角α在臂架變幅平面內(nèi)所構(gòu)成的直線方程，以通過該直線方程確定臂架在臂架變幅平面內(nèi)的理論位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或11所述的設(shè)備，其特征在于，根據(jù)所述臂端測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際位置和所述臂架的理論位置確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度包括: 通過計(jì)算所述臂端測(cè)量點(diǎn)到所述直線的距離來確定臂架在所述坐標(biāo)平面內(nèi)的撓度。
13.一種臂架撓度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 多個(gè)GPS測(cè)量裝置，安裝在臂架的任一臂節(jié)的臂節(jié)末端以及臂架的基本臂上，用于測(cè)量位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及用于確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)；以及 根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的臂架撓度測(cè)量設(shè)備，其中所述GPS測(cè)量裝置通過無線電臺(tái)彼此通信，以及所述多個(gè)GPS測(cè)量裝置中的至少一個(gè)GPS測(cè)量裝置與所述臂架撓度測(cè)量設(shè)備連接，以將所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)、所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)、和所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述臂架撓度測(cè)量設(shè)備的接收器。
14.一種臂架撓度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:多個(gè)GPS測(cè)量裝置，安裝在臂架的任一臂節(jié)的臂節(jié)末端以及臂架的基本臂上，用于測(cè)量位于臂架的基本臂根部的根部測(cè)量點(diǎn)和位于臂架的任一臂節(jié)的臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)； 臂架角度傳感器，用于測(cè)量確定臂架的理論位置的臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)；以及根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的臂架撓度測(cè)量設(shè)備，其中所述GPS測(cè)量裝置通過無線電臺(tái)彼此通信，以及所述多個(gè)GPS測(cè)量裝置中的至少一個(gè)GPS測(cè)量裝置和所述臂架角度傳感器分別與所述臂架撓度測(cè)量設(shè)備連接，以將所述根部測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)、所述臂端測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)、和所述臂架姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述臂架撓度測(cè)量設(shè)備的接收器。
15.一種起重機(jī)，其特征在于，該起重機(jī)包括根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的臂架撓度測(cè)量系統(tǒng)。`
【文檔編號(hào)】G01B21/32GK103673972SQ201310643922
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】范卿, 胡玉茹, 段軍, 郭芙, 黃文華 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司