专利名称：一种力矩限制器人机界面系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及起重机应用技术领域，更具体地说，涉及一种力矩限制器人机界 面系统。
背景技术：
起重机是一种蕴含多种危险因素的设备，操作不当或超载，容易引起翻车、折臂等 无法挽回的后果，因此对于16吨以上的起重机要求安装一种保护设备，一般称为力矩限制 器，力矩限制器是装备在起重机上的重要超载保护装置，为起重机的安全工作提供了保障。 其中，力矩限制器的人机界面提供了操作者和起重机的对话环境，操作者可以通过人机界 面了解起重机的当前工作状态和起重参数，同时操作者也可以通过人机界面对起重机进行 设置和调试，但是现有的起重机的力矩限制器人机界面里设计的起重机臂架都是固定不变 的，在起重机变幅的时候，臂架角度在变化而人机界面上的起重机图片在某一固定位置保 持不变，在这种情况下使得操作者感觉人机界面的显示与实际显示不一致，人机界面不够 人性化。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供一种力矩限制器人机界面系统，利用角度传感器对起 重机臂架的每一度变化进行采集并使得采集到的每一度起重机图片显示在显示器上，从而 实现在人机界面的显示装置上呈现动态的起重机图片，使得人机界面更加人性化。为了实现上述目的，本实用新型提供了如下方案—种力矩限制器人机界面系统，包括角度传感器，安装在起重机的臂架根部中心位置，用于检测所述起重机臂架的变 幅角度，产生指示该变幅角度的信号；控制装置，与所述角度传感器相连，用于获取所述指示变幅角度的信号，转换为实 际角度，并根据预先设定的角度与指示起重机工作状态的图片的对应关系，将所述实际角 度对应的图片显示。优选的，上述系统中，所述控制装置包括主机、信号传输单元和显示器，其中所述主机获取所述指示变幅角度的信号，并转换为实际角度；所述信号传输单元将指示所述实际角度的信息传输到所述显示器；所述显示器根据预先设定的角度与指示起重机工作状态的图片的对应关系，将所 述实际角度对应的图片显示。优选的，上述系统中，所述控制器还包括载荷百分比条形柱背景色填充单元，用于 获取设置于所述起重机上的载荷传感器采集的载荷百分比信息。优选的，上述系统中，所述控制器还包括实际载荷测试单元，用于检测所述力矩限 制器的报警器是否工作正常，并将检测结果提供给操作者。优选的，上述系统中，所述控制器还包括数据记录仪，所述数据记录仪记录超载和 故障状态，用于超载和故障分析。优选的，上述系统中，所述变幅角度的信号为电流型信号。
3[0018]优选的，上述系统中，所述电流型信号为4_20mA。优选的，上述系统中，所述信号传输单元为RS485通讯接口。上述技术方案有以下优点本实用新型提供的力矩限制器人机界面系统中事先把起重机的臂架的每一度变 化图片都制作出来，设置在起重机臂架根部中心位置的角度传感器随时检测臂架的变幅角 度，并发出对应的变幅角度电信号，力矩限制器主机接收变幅角度电信号并将其转换为实 际角度，把实际角度传输给显示器，显示器根据接收到的实际角度显示实际角度所对应的 起重机图片，从而实现了在人机界面上起重机图片的动态显示，使得人机界面更加人性化。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例提供的系统结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的起重机力矩限制器人机界面系统中自检界面示 意图；图3为本实用新型实施例提供的起重机力矩限制器人机界面系统中工况信息界 面示意图；图4为本实用新型实施例提供的起重机力矩限制器人机界面系统中工况信息保 存界面示意图；图5为本实用新型实施例提供的起重机力矩限制器人机界面系统中主界面示意 图；图6为本实用新型实施例提供的起重机力矩限制器人机界面系统中服务选择界 面示意图；图7为本实用新型实施例提供的起重机力矩限制器人机界面系统中错误代码查 询界面示意图；图8为本实用新型实施例提供的起重机力矩限制器人机界面系统中I/O界面示意 图；图9为本实用新型实施例提供的起重机力矩限制器人机界面系统中起重机参数 界面示意图；图10为本实用新型实施例提供的起重机力矩限制器人机界面系统中起重机模拟 量参数设置界面示意图；图11为本实用新型实施例提供的起重机力矩限制器人机界面系统中起重机继电 器参数设置界面示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型实施例公开了一种起重机力矩限制器人机界面系统，如附图1所示， 包括角度传感器101、主机103、信号传输单元102和显示器104，其中角度传感器101安装在起重机臂架根部的中心位置，实时检测起重机臂架变幅角 度，并把检测得到的变幅角度电信号通过信号传输单元102进行传输，变幅角度电信号为 4-20mA，力矩限制器的主机103将接受到的变幅角度电信号转化为数字量信号，转化为实 际角度信号，实际角度信号通过信号传输单元传输给显示器104，显示器104对起重机的图 片进行实时显示。起重机臂架每一角度的变化，起重机的工作状态的图片不相同，起重机臂架的工 作范围为30-80度之间，所以事先将起重机的每一个角度变化所对应的图片制作出来，在 显示器104里根据臂架角度的变化显示所对应的图片，从而使得力矩限制器上能够实现起 重机图片的动态显示，使得力矩限制器的显示更加人性化。实施例提供的起重机力矩限制器人机界面系统的工作过程如下显示器正常启动后，起重机力矩限制器人机界面系统中的检测单元对力矩限制器 的主机、蜂鸣器、485通讯、CAN通讯和各类传感器进行自检，自检界面如附图2所示，自检开 始时显示“系统正在检测，请稍候...”自检状态结束后，所述显示消失，如果自检结果正常， 则自检界面显示“系统正常” 3秒后进入“工况信息保存”界面，如图4所示；若自检有故障 则界面显示“故障代码”故障代码按钮为红色显示，并伴随1Hz频率闪烁，如同时有多个故 障发生，则显示优先级最高的故障代码；自检出有故障后，同时蜂鸣器鸣叫，出现“静音”和 “故障查询”按钮，按下静音按钮20秒，可消除蜂鸣器鸣叫，10秒后进入“主界面”界面，如 果系统没有检测到故障和错误时，显示器进入工况信息界面如附图3所示，工况显示器设 置单元启动后，可对起重机的工况信息进行设置，倍率设置单元对倍率进行设置，最后启动 控制单元，实现起重机力矩限制器人机界面系统进入工作状态，安装在起重机臂架根部中 心位置的角度传感器实时检测起重机臂架变幅角度，并把检测得到的变幅角度传感电信号 通过信号传输单元102进行传输，变幅角度传感电信号为4-20mA，力矩限制器的主机103将 接受到的变幅角度传感电信号转化为数字量信号，转化为实际角度信号，实际角度信号通 过信号传输单元传输给显示器104，显示器104对起重机的图片进行实时显示。在对起重机力矩限制器人机界面系统进行工况设置时，工况信息界面如附图3所 示，XXX工况代码表为选择设置的部件信息表，如“主臂工况代码表”，表〔XXXXXXX〕表示工 况表的编号，〔1/4〕表示当前处于编号为XXXXXXX的工况表的第一页，总共有4页。系统上 电时，自动将上次的工况代码、倍率调出显示，同时调出工况表并加亮或反色显示该工况代 码所在列，如当前工况代码通过“选择工况”而改变，也必须调出对应的工况表并加亮或反 色显示该工况所在列，当前倍率可被通过“倍率设置”而改变，但是不能大于允许倍率。附 图3中的“取消”按键，按下可进入“主界面”，按键“空”、“返回”、“上翻”、“下翻’、” “空”，此 时可对工况表进行翻页，以便操作者察看该工况表的更多内容，如果该工况表中只有一页， 即显示〔1/1〕，则上述按键操作不起作用。选择工况按键，则进入工况选择界面。选择倍率 设置按键则进入倍率设置界面，按下确认键选择“当前工况代码和倍率设置”，并进入工况 保存界面。[0041]如附图4所示工况信息保存界面，选择返回按键可进入工况选择页，附图4中表 示当前工况代码为〔0011000〕，倍率为〔8〕，选择保存按键则当前的工况代码和倍率进行保 存，并把工况代码和倍率设置成当前工况，并进入“主界面”。起重机力矩限制器人机界面系统中的工况信息设置单元进行工况设置包括选择 卷扬机，选择臂架组合形式，选择起重机主臂臂长的选择，起重机后配重选择。起重机力矩 限制器人机界面系统中的倍率设置单元对倍率进行设置，倍率设置不得大于32。上述力矩限制器人机界面系统还包括载荷百分比条形柱背景色填充单元，载荷百 分比为实际载重量与最大载重量的一个比值，人机界面主界面上以条形柱的形式显示，本 实用新型在现有的基础之上增加了背景色，如附图5所示，主界面标有“红”，“黄”，“绿”字的 区域分别为红色区域，黄色区域和绿色区域，背景色由淡绿色、淡黄色和淡红色分段组成， 载荷比小于90为绿色填充，载荷比大于90小于100，黄色进行填充同时进行区域闪烁，提醒 操作者起重机进入预警状态，载荷比大于100，红色填充，同时红色区域闪烁，提醒操作者起 重机进入报警状态。设置在起重机上的载荷传感器对起重机载荷进测量，并发出载荷信号，主机103 接收载荷传感器检测到的载荷信号，并转化为载荷百分比信号，并将载荷百分比信号传输 到载荷百分比条形柱背景色填充单元，载荷百分比背景色填充单元根据载荷百分比进行背 景色填充，显示器104把填充背景色的载荷百分比条形柱进行显示。上述所述力矩限制器人机界面系统还包括服务单元，操作者可在服务界面上进行 操作，服务选择界面示意图如附图6所示，通过服务单元可进入系统的错误代码查询界面 (如附图7所示)，I/O界面(如附图8所示)，系统信息页、语言选择页，显示器设置页、起 重机参数界面(如附图9所示)，调试界面、模拟量参数设置界面(如图10所示)、继电器 参数设置界面(如图11所示)信号界面、数据记录仪处理界面，进行相应的处理操作。如 调试界面进行起重机参数、标定各种传感器、继电器设置等；如语言选择界面可进行中英文 选择等。上述力矩限制器人机界面系统还包括实际载荷测试单元，所述实际载荷测试单元 用于检测所述力矩限制器的报警器是否工作正常，当起重机超载时，力矩限制器人机界面 系统中的报警器进行声光报警。在实际工作中，如果声光报警器不能正常工作时，那么当起重机超载时对操作者 就没有声光提醒，这对于起重机操作来说是比较危险和不够人性化的，本实用新型设置的 实际载荷测试单元，在实际起吊工作之前，操作者输入一个对起重物的估计计量值，力矩限 制器系统中的实际载荷测试单元就会对被起重物进行测试，会按照力矩限制器系统的当前 工况和输入的起重量来计算和比较是否超载，从而检测力矩限制器人机界面系统的报警器 是否工作正常。力矩限制器在发生预警、报警和故障时，都会出现声光报警，力矩限制器的报警装 置中的蜂鸣报警器会伴随蜂鸣，以声音的方式提醒操作者，预警可以为短鸣，报警或故障为 持续鸣叫，声音强度为80分贝，同时在力矩限制器的人机界面上会出现相应的载荷百分比 条形柱背景色填充警示，提醒操作者。上述所述力矩限制器人机界面系统还包括载荷表查询单元，可进行工况查询。上述力矩限制器人机界面系统还包括数据记录仪，可记录超载和故障状态，数据
6记录仪总共可记录60条记录，其中30条记录为履带起重机最新的30条超载记录，超载记 录包括数据号、发生事件描述、发生时间、工况代码、倍率、工作幅度、实际载重、最大载重、 载重百分比和安全继电器状态。另外30条记录为力矩限制器的最新30条故障记录，故障 记录包括数据号、发生时间、故障标识、故障分类和故障通道。这些记录可通过RS485通讯 接口传输到人机界面上，当起重机发生安全事故后，可以调出数据记录仪中的数据记录进 行分析。起重机图片的动态显示和载荷百分比的美工，使得力矩限制器的人机界面交互更 好，显示更加完美，声光报警的检测进一步人提高了起重机的安全保护工作，数据记录仪提 供有大量的数据以供事后分析。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新 型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定 义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因 此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理 和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求一种力矩限制器人机界面系统，其特征在于，包括角度传感器，安装在起重机的臂架根部中心位置，用于检测所述起重机臂架的变幅角度，产生指示该变幅角度的信号；控制装置，与所述角度传感器相连，用于获取所述指示变幅角度的信号，转换为实际角度，并根据预先设定的角度与指示起重机工作状态的图片的对应关系，将所述实际角度对应的图片显示。
2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述控制装置包括主机、信号传输单元和显 示器，其中所述主机获取所述指示变幅角度的信号，并转换为实际角度；所述信号传输单元将指示所述实际角度的信息传输到所述显示器；所述显示器根据预先设定的角度与指示起重机工作状态的图片的对应关系，将所述实 际角度对应的图片显示。
3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述控制器还包括载荷百分比条形柱背景 色填充单元，用于获取设置于所述起重机上的载荷传感器采集的载荷百分比信息。
4.根据权利要求1-3任意一项所述系统，其特征在于，所述控制器还包括实际载荷测 试单元，用于检测所述力矩限制器的报警器是否工作正常，并将检测结果提供给操作者。
5.根据权利要求4所述系统，其特征在于，所述控制器还包括数据记录仪，所述数据记 录仪记录超载和故障状态，用于超载和故障分析。
6.根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述变幅角度的信号为电流型信号。
7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述电流型信号为4-20mA。
8.根据权利要求7所述系统，其特征在于，所述信号传输单元为RS485通讯接口。
专利摘要本实用新型公开了一种力矩限制器人机界面系统，包括角度传感器、主机、信号传输单元和显示器，其中所述角度传感器安装在起重机的臂架根部中心位置，用于检测所述起重机臂架的变幅角度并发出变幅角度的电流型信号；所述主机接收所述变幅角度的电流型信号并把所述变幅角度的电流型信号转换为实际角度；所述信号传输单元将所述实际角度传输到所述显示器，所述显示器根据所述实际角度显示实际角度所对应的所述起重机图片。本实用新型提供的起重机人机界面系统实现了人机界面上起重机图片的动态显示，使得力矩限制器的人机界面更加人性化。
文档编号B66C23/88GK201605118SQ20092026636
公开日2010年10月13日 申请日期2009年11月12日 优先权日2009年11月12日
发明者刘华富, 许亚兵, 邱明 申请人:上海派芬自动控制技术有限公司