用于双卷扬吊钩式起升设备的控制方法及装置与流程

1.本技术工程机械领域，具体地涉及一种用于双卷扬吊钩式起升设备的控制方法、控制装置、起重机及机器可读存储介质。


背景技术：

2.目前，在使用双卷扬起升设备的起重机中，将其中一个卷扬作为主机，另一个卷扬作为从机，采用控制器或者驱动单元模拟主机出绳速度，再用同步算法让从机输出相同的速度，并在吊钩处采用倾角传感器测量吊钩水平度。当两个卷扬钢丝绳长度、直径严格相等时，可以粗略适用，但如果遇到钢丝绳截断(因为磨损或事故损坏)、工艺手段等原因，导致卷扬的出绳直径出现偏差，仍会引发运行中固有的吊钩不平。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的是提供一种用于双卷扬吊钩式起升设备的控制方法、控制装置、起重机及机器可读存储介质。
4.为了实现上述目的，本技术第一方面提供一种用于双卷扬吊钩式起升设备的控制方法，应用于起重机，双卷扬吊钩式起升设备包括第一卷扬和第二卷扬，控制方法包括：
5.确定第一卷扬的第一卷筒上的第一钢丝绳的第一层数以及第二卷扬的第二卷筒上的第二钢丝绳的第二层数；
6.根据第一层数和第二层数调整第一卷扬的出绳速度和/或第二卷扬的出绳速度。
7.在本技术实施例中，确定第一卷扬的第一卷筒上的第一钢丝绳的第一层数以及第二卷扬的第二卷筒上的第二钢丝绳的第二层数，包括：
8.获取第一钢丝绳的第一实际总绳长和第二钢丝绳的第二实际总绳长；
9.确定第一钢丝绳的第一出绳长度和第二钢丝绳的第二出绳长度；
10.根据第一实际总绳长和第一出绳长度确定第一层数；以及
11.根据第二实际总绳长和第二出绳长度确定第二层数。
12.在本技术实施例中，第一卷扬包括第一电机，第二卷扬包括第二电机，第一电机设置有用于检测第一电机的第一转动角度的第一编码器，第二电机设置有用于检测第二电机的第二转动角度的第二编码器，确定第一钢丝绳的第一出绳长度和第二钢丝绳的第二出绳长度，包括：
13.根据第一编码器的第一信号确定第一转动角度以及根据第二编码器的第二信号确定第二转动角度；
14.根据第一转动角度和第二转动角度分别确定第一出绳长度和第二出绳长度。
15.在本技术实施例中，确定第一钢丝绳的第一出绳长度和第二钢丝绳的第二出绳长度，包括：
16.获取吊钩的位置；
17.根据吊钩的位置确定第一出绳长度和第二出绳长度。
18.在本技术实施例中，根据第一层数和第二层数调整第一卷扬的出绳速度和/或第二卷扬的出绳速度，包括：
19.将第一层数与第二层数进行比较；
20.在第二层数小于第一层数的情况下，降低第二卷扬的减速比，以使得所述第二卷扬的出绳速度与所述第一卷扬的出绳速度保持同步；
21.在第二层数大于第一层数的情况下，增加第二卷扬的减速比，以使得所述第二卷扬的出绳速度与所述第一卷扬的出绳速度保持同步。
22.在本技术实施例中，减速比的增加量或减少量根据第一层数和第二层数来确定。
23.在本技术实施例中，控制方法还包括：
24.获取吊钩的倾角；
25.根据倾角确定吊钩的倾角变化率；
26.根据倾角变化率确定第二卷扬的减速比的调节量。
27.本技术第二方面提供一种处理器，被配置成执行上述的用于双卷扬吊钩式起升设备的控制方法。
28.本技术第三方面提供一种用于双卷扬吊钩式起升设备的控制装置，双卷扬吊钩式起升设备包括：
29.第一卷扬，包括：
30.第一卷筒，卷绕有第一钢丝绳；
31.第一减速机；以及
32.第一电机，通过第一减速机与第一卷筒连接，用于驱动第一卷筒转动；
33.第二卷扬，包括：
34.第二卷筒，卷绕有第二钢丝绳；
35.第二减速机；以及
36.第二电机，通过第二减速机与第二卷筒连接，用于驱动第二卷筒转动；
37.控制装置包括：
38.变频器，用于向第一电机和/或第二电机输出并调整驱动电流；以及
39.上述的处理器。
40.本技术第四方面提供一种起重机，包括上述的用于双卷扬吊钩式起升设备的控制装置。
41.本技术第五方面提供一种机器可读存储介质，机器可读存储介质上存储有指令，指令在被处理器执行时使得处理器实现上述的用于双卷扬吊钩式起升设备的控制方法。
42.通过上述技术方案，可以在现有的双卷扬起升设备的同步控制方案的基础上增加对卷筒出现不同钢丝绳层数的考虑，以降低因各种原因导致双卷筒上的钢丝绳层数不同，导致常规方案无法合理调节的缺陷，使得双卷扬同步的适应性增强。
43.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
44.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附
图中：
45.图1示意性示出了根据本技术实施例的用于双卷扬吊钩式起升设备的控制方法的示意流程图；
46.图2示意性示出了根据本技术实施例的用于双卷扬吊钩式起升设备的控制装置的示意结构框图。
具体实施方式
47.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
48.需要说明，若本技术实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
49.若本技术实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
50.图1示意性示出了根据本技术实施例的用于双卷扬吊钩式起升设备的控制方法的示意流程图。该控制方法可以应用于双卷扬吊钩式起升设备的控制装置，双卷扬吊钩式起升设备可以包括第一卷扬和第二卷扬，每个卷扬可以包括电机、减速机和卷筒，电机通过减速机减速后驱动卷筒转动，卷筒上可以卷绕有钢丝绳，钢丝绳的一端经过起重机的吊臂(滑轮组)与吊钩连接。控制装置可以包括处理器与变频器，处理器可以被配置成向变频器发送控制指令，以调整变频器给电机输出的驱动电流，从而调整电机的转速。通常处理器可以根据卷扬的减速比(即，卷筒线速度与电机转速之比)来生成相应的控制指令。如图1所示，在本技术实施例中，控制方法可以包括以下步骤。
51.在步骤s110中，确定第一卷扬的第一卷筒上的第一钢丝绳的第一层数以及第二卷扬的第二卷筒上的第二钢丝绳的第二层数；
52.在步骤s120中，根据第一层数和第二层数调整第一卷扬的出绳速度和/或第二卷扬的出绳速度。
53.具体地，在本技术一实施例中，可以通过图像学习及识别的方式来确定钢丝绳的层数。例如，可以在卷筒处设置图像获取设备(例如摄像头)，对卷筒上的钢丝绳进行拍照，将获取的图像输入到预先训练好的图像识别模型(例如，基于语义分割的图像识别模型)，以确定钢丝绳的层数。
54.在本技术实施例中，可以通过确定卷筒的出绳长度来确定钢丝绳层数。这里，出绳长度可以是指从卷筒释放出去的钢丝绳的长度。
55.具体地，确定第一卷扬的第一卷筒上的第一钢丝绳的第一层数以及第二卷扬的第二卷筒上的第二钢丝绳的第二层数，可以包括：
56.获取第一钢丝绳的第一实际总绳长和第二钢丝绳的第二实际总绳长；
57.确定第一钢丝绳的第一出绳长度和第二钢丝绳的第二出绳长度；
58.根据第一实际总绳长和第一出绳长度确定第一层数；以及
59.根据第二实际总绳长和第二出绳长度确定第二层数。
60.一般来说，钢丝绳的长度可以是出厂时厂家提供的。但是在遇到钢丝绳截断(因为磨损或事故损坏)时，钢丝绳的实际长度与出厂时的长度不一致。在这种情况下，通过测量设备重新测量钢丝绳的实际长度在操作上较为困难，而截断了多长的钢丝绳对于操作者来说是容易获知的，因此可以通过人工输入(例如向处理器，例如塔机控制器)截断后钢丝绳的实际总长度。
61.在获知钢丝绳的实际总长度(例如，第一钢丝绳的第一实际总绳长和第二钢丝绳的第二实际总绳长)之后，可以将实际总长度减去出绳长度得到卷绕在卷筒上的钢丝绳的长度(以下可以称为卷绕绳长)，然后可以根据卷绕绳长来确定卷筒上的钢丝绳层数。具体地，卷筒的直径(或半径)、钢丝绳卷绕方式(即，每层钢丝绳的圈数)、钢丝绳的直径(或半径)这些参数都是确定且已知的，因此可以根据卷绕绳长来确定钢丝绳卷绕在卷筒上的层数。
62.可以通过多种方式来确定出绳长度。在本技术一实施例中，确定第一钢丝绳的第一出绳长度和第二钢丝绳的第二出绳长度，可以包括：
63.获取吊钩的位置；
64.根据吊钩的位置确定第一出绳长度和第二出绳长度。
65.具体地，在该实施例中，可以使用测距设备(例如，激光测距仪)。激光测距仪可以设置在起重机的吊臂上，吊钩上可以设置有反射元件，激光测距仪向反射元件发射激光，经过反射元件反射后被激光测距仪接收，根据激光发射时间和接收到反射光的时间可以确定吊钩距离激光测距仪的距离。根据吊钩的距离可以确定吊钩的位置。而吊臂与卷扬的距离是已知的(在起重机是塔式起重机的情况中，变幅小车与卷扬的距离是已知或是可以测得的)，由此，知道吊钩的位置，就可以得到出绳长度。
66.通过激光测距设备来计算出绳长度以此来确定钢丝绳层数可能面临响应延迟的问题，因此，在本技术较佳实施例中，直接利用用于检测电机转动角度(或转速)的编码器(例如，旋转编码器)的信号来确定钢丝绳层数可能是较为优选的方式。具体地，在本技术实施例中，第一卷扬包括第一电机，第二卷扬包括第二电机，第一电机设置有用于检测第一电机的第一转动角度的第一编码器，第二电机设置有用于检测第二电机的第二转动角度的第二编码器，确定第一钢丝绳的第一出绳长度和第二钢丝绳的第二出绳长度，包括：
67.根据第一编码器的第一信号确定第一转动角度以及根据第二编码器的第二信号确定第二转动角度；
68.根据第一转动角度和第二转动角度分别确定第一出绳长度和第二出绳长度。
69.具体地，以任一编码器为例，处理器(例如塔机控制器)可以获取编码器的信号，根据该信号可以确定电机转动的角度(或圈数)，由于电机与卷筒之间的减速比是已知(已设定)的，因此获知电机转动的角度(或圈数)就可以计算出卷筒转动的角度(或圈数)，再根据卷筒的直径(或半径)、钢丝绳的直径等已知参数可以确定钢丝绳的出绳长度。
70.在确定第一卷扬的第一卷筒上的第一钢丝绳的第一层数和第二卷扬的第二卷筒上的第二钢丝绳的第二层数后，可以将第一层数与第二层数进行比较，并根据比较结果来
调整第一卷扬和/或第二卷扬的出绳速度。具体地，可以根据比较结果来调整第一电机和/或第二电机的转速。
71.在一示例中，可以根据第一层数和第二层数的比较结果调整第一电机或第二电机的转速。在另一示例中，可以根据第一层数和第二层数的比较结果调整第一电机和第二电机的转速。
72.具体地，举例来说，假定在某一时刻t0确定的第一层数为n，第二层数为m，其中n》m，假定第一卷筒和第二卷筒的直径相同，记为d，钢丝绳的直径为d，则第一卷筒和第二卷筒转动一圈的出绳长度分别位置l1和l2，则有：
73.l1＝π(d+2nd)，l2＝π(d+2md)
74.则，
△
l＝l
2-l1＝2πd(m-n)
75.此时
△
l为负值，说明需要增大第二电机的转速，以使得第二卷扬的出绳速度能够跟上第一卷扬的出绳速度。
76.假定第一卷筒的角速度为w1，第二卷筒的角速度为w2，则第一卷筒的线速度v1＝w1(d+2nd)/2，第二卷筒的线速度v2＝w2(d+2md)/2。可以根据v2和v1的差值
△
v确定第二电机的转速调节量。例如，可以根据该差值确定变频器输入到第二电机的驱动电流的调节量，以此来调节第二电机的转速。
77.在本技术实施例中，可以根据减速比来确定电机转速的调节量。
78.具体地，在本技术实施例中，步骤s120可以包括：
79.将第一层数与第二层数进行比较；
80.在第二层数小于第一层数的情况下，降低第二卷扬的减速比，以使得第二卷扬的出绳速度与第一卷扬的出绳速度保持同步；
81.在第二层数大于第一层数的情况下，增加第二卷扬的减速比，以使得第二卷扬的出绳速度与第一卷扬的出绳速度保持同步。
82.在该实施例中，减速比可以指卷筒的线速度与电机转速的比值。可以将第一卷扬确定为主卷扬，第二卷扬确定为从卷扬，将第二卷筒上的第二钢丝绳的第二层数与第一卷筒上的第一钢丝绳的第一层数进行比较，如果第二层数比第一层数小，说明需要增加第二卷筒的转速，可以降低从卷扬的减速比，使得第二电机转速增加，以使得第二卷扬的出绳速度与第一卷扬的出绳速度同步。
83.在该实施例中，减速比的增加量或减少量根据第一层数和第二层数来确定。
84.具体地，还以上述示例为例，在根据第一层数和第二层数确定第二卷筒的线速度与第一卷筒的线速度的差值之后，可以根据该差值
△
v确定第二卷扬的减速比的调节量(在该示例中，是降低量)，可以将该调节量输入到处理器(例如塔机控制器)，处理器可以根据该调节量确定对应的变频器输入至第二电机的驱动电流的调节量，并生成相应的控制指令。当处理器将该控制指令发送到变频器后，变频器根据该调节量对输入至第二电机的驱动电流进行调整，以此调整第二电机的转速。在该实施例中，该控制方法还可以与现有的双卷扬起升设备的同步方案结合使用，在已有的同步方案中加入本技术实施例的控制方法所涉及的根据减速比确定调节量，将该调节量作为已有的同步方案中的修正值。
85.在本技术可替换或附加实施例中，可以根据吊钩的倾角变化率(变化速率)来确定调节量。具体地，在一个示例中，可以使用例如倾角传感器检测吊钩的倾角，处理器(例如塔
机处理器)获取倾角传感器检测的倾角，并根据倾角确定吊钩的倾角变化率。如果第一卷扬和第二卷扬的出绳速度相同，则吊钩处于水平状态。如果第一卷扬和第二卷扬的出绳速度不同(即，第一卷筒和第二卷筒的线速度不同)，则吊钩会发生倾斜，且倾斜速度与第一卷扬和第二卷扬的出绳速度的差值相关联。因此，通过检测吊钩的倾角变化率可以得到第一卷扬和第二卷扬的出绳速度的差值。根据该差值可以确定调节量。具体地，可以根据该差值确定第二电机的转速调节量，或者可以根据该差值确定第二卷扬的减速比调节量。在一个示例中，处理器可以根据该差值生成控制指令，并向变频器发送该控制指令，以调整输出至第二电机的驱动电流，从而调整第二电机的转速，使得第二卷扬的出绳速度(或者第二卷筒的线速度)与第一卷扬的出绳速度(或者第一卷筒的线速度)保持同步(一致)。
86.因此，在本技术实施例中，控制方法还可以包括：
87.获取吊钩的倾角；
88.根据倾角确定吊钩的倾角变化率；
89.根据倾角变化率确定第二卷扬的减速比的调节量。
90.在本技术实施例中，通过吊钩倾角确定调节量可以不需要预先确定(输入)钢丝绳的实际长度。另外，可以用通过吊钩倾角确定的调节量与根据钢丝绳层数确定的调节进行相互校验，或者前者作为后者的补充或备选，以能够更好地实时动态调整第一卷扬和第二卷扬的出绳速度，从而达到同步的目的。
91.本技术实施例提供一种处理器，被配置成执行上述任意实施例的用于双卷扬吊钩式起升设备的控制方法。
92.在应用于塔式起重机的情况下，处理器可以是塔机控制器。
93.处理器的示例可以包括但不限于，单片机、微处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、可编程逻辑处理器(programmable logic controller，plc)、场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)等。
94.图2示意性示出了根据本技术实施例的用于双卷扬吊钩式起升设备的控制装置的示意结构框图。如图2所示，本技术实施例提供一种用于双卷扬吊钩式起升设备的控制装置，双卷扬吊钩式起升设备包括：
95.第一卷扬，包括：
96.第一卷筒，卷绕有第一钢丝绳；
97.第一减速机；以及
98.第一电机，通过第一减速机与第一卷筒连接，用于驱动第一卷筒转动；
99.第二卷扬，包括：
100.第二卷筒，卷绕有第二钢丝绳；
101.第二减速机；以及
102.第二电机，通过第二减速机与第二卷筒连接，用于驱动第二卷筒转动；
103.控制装置包括：
104.变频器210，用于向第一电机和/或第二电机输出并调整驱动电流；
105.以及
106.上述任意实施例的处理器220。
107.在本技术实施例中，变频器210可以是一个变频器，用于分别调整第一电机和第二
电机的驱动电流。在另一示例中，变频器210可以包括第一变频器和第二变频器，用于分别调整第一电机和第二电机的驱动电流。
108.在本技术实施例中，控制装置还可以包括第一旋转编码器，用于检测第一电机转动的角度和/或转速，以及第二旋转编码器，用于检测所述第二电机转动的角度和/或转速。
109.在本技术实施例中，控制装置还可以包括倾角传感器，用于检测吊钩的倾角。
110.本技术实施例提供一种起重机，包括上述任意实施例的用于双卷扬吊钩式起升设备的控制装置。
111.在本技术实施例中，起重机可以包括塔式起重机。塔式起重机可以包括固定式塔机和行走式塔机。行走式塔机的示例可以包括轨道式塔机和履带式塔机。
112.本技术实施例提供一种机器可读存储介质，机器可读存储介质上存储有指令，指令在被处理器执行时使得处理器实现上述任意实施例的用于双卷扬吊钩式起升设备的控制方法。
113.本技术实施例提供的技术方案，可以在现有的双卷扬起升设备的同步控制方案的基础上增加对卷筒出现不同钢丝绳层数的考虑，以降低因各种原因导致双卷筒上的钢丝绳层数不同，导致常规方案无法合理调节的缺陷，使得双卷扬同步的适应性增强。
114.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
115.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
116.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
117.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
118.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
119.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
120.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
121.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
122.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。