夹角测算方法、装置、系统及机器可读存储介质与流程

本发明涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种夹角测算方法、装置、系统及机器可读存储介质。

背景技术：

现有的塔机施工，在吊物运行时，存在摆动现象，业界正聚焦塔机防摇摆、防斜拉斜吊等异常工况的控制研究，大多的技术方案均需要用到吊物与铅垂线之间的夹角(后续简称为夹角)作为控制的关键参数。

行业中没有基于直接测量信息计算摆角的办法，即使在一些研究文献资料上提及的检测方法也是依赖于运动学方程进行的状态估算。

现有技术基于理论运动学方程进行估算，无法考虑实际运动中存在摩擦力等不确定因素导致的影响，进而在估算摆角时，实际的运动学方程必然存在估算不准确的问题，如果要充分消除不确定因素，将对制造过程带来严苛的要求，进而使检测部件的费用昂贵，制约了在塔机产业的普及应用。且相关检测部件用于塔机控制时需安装在塔机吊钩处，还存在特殊的供电要求。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种夹角测算方法、装置、系统及机器可读存储介质，可解决现有技术中塔机迪吊物与铅垂面之间夹角的测算不准确的技术问题。

本发明第一方面提供了一种夹角测算方法，拉绳通过塔机上的定滑轮拉吊吊物，重量传感器安装在所述定滑轮的销轴处，该方法包括：

获取所述塔机沿铅垂方向上承受的负载和所述拉绳承受的拉力；

根据所述负载和所述拉力计算得到所述吊物与铅垂面的夹角。

可选的，该方法还包括：

通过所述塔机上的力矩限制器获取所述负载。

可选的，该方法还包括：

通过所述重量传感器获取所述拉力。

可选的，采用下述公式计算所述吊物与铅垂面的夹角：

其中，θ为所述吊物与铅垂面的夹角，m为所述负载，f为所述拉力。

本发明第二方面提供了一种夹角测算装置，拉绳通过塔机上的定滑轮拉吊吊物，重量传感器安装在所述定滑轮的销轴处，该装置包括：

获取模块，用于获取所述塔机沿铅垂方向上承受的负载和所述拉绳承受的拉力；

计算模块，用于根据所述负载和所述拉力计算得到所述吊物与铅垂面的夹角。

可选的，该装置还包括：

通过所述塔机上的力矩限制器获取所述负载。

可选的，该装置还包括：

通过所述重量传感器获取所述拉力。

可选的，采用下述公式计算所述吊物与铅垂面的夹角：

其中，θ为所述吊物与铅垂面的夹角，m为所述负载，f为所述拉力。

本发明第三方面提供了一种夹角测算系统，包括塔机、力矩限制器、重量传感器和上述所述的装置。

本发明第四方面提供了一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得所述机器可读存储介质能够执行上述所述的方法。

本发明提供的夹角测算方法、装置、系统及机器可读存储介质，通过测量力矩限制器与重量传感器的实时数据，可以获得塔机吊载状态下铅垂方向承受的负载和钢丝绳方向的负载，利用两者之间的几何关系推导了实时连续的夹角计算方法。可以为塔机回转防摇摆、斜拉斜吊工况识别等技术研究提供经济实用的数据信息采集方案，且本发明方法应用于塔机时，不存在特殊的供电要求，可实施性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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为本发明实施方式一提供的夹角测算方法的流程示意图；

图2为本发明实施方式二提供的吊物处于铅垂状态时的受力示意图；

图3为本发明实施方式三提供的吊物处于非铅垂状态时的受力示意图；

图4为本发明实施方式四提供的夹角测算装置的结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而非全部实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施方式一提供的夹角测算方法的流程示意图。

如图1所示，本发明第一方面提供了一种夹角测算方法，拉绳通过塔机上的定滑轮拉吊吊物，重量传感器安装在定滑轮的销轴处，即重量传感器可相当于定滑轮的销轴，该方法包括：

s100、获取塔机沿铅垂方向上承受的负载和拉绳承受的拉力。可通过力矩限制器获取塔机沿铅垂方向上承受的负载，拉绳承受的拉力可通过拉力检测装置获取，在本发明实施方式中，拉绳通过定滑轮拉吊吊物，可在定滑轮的销轴处安装上重量传感器，较佳的，重量传感器可选为重量传感器轴，可直接通过定滑轮受拉绳拉力影响直接获取拉绳拉力。较佳的，拉绳可选为钢丝绳。需要说明的是，本发明实施方式中的负载指的是力。

s200、根据负载和拉力计算得到吊物与铅垂面的夹角。通过对吊物的受力分析可以很容易地计算出吊物沿铅垂面的夹角。

本发明提供的夹角测算方法，通过获取塔机吊载状态下铅垂方向承受的负载和钢丝绳方向的负载，利用两者之间的几何关系可计算出实时连续的夹角。可以为塔机回转防摇摆、斜拉斜吊工况识别等技术研究提供经济实用的数据信息采集方案，且本发明方法应用于塔机时，不存在特殊的供电要求，可实施性强。

进一步地，该方法还包括：

s300、通过塔机上的力矩限制器获取负载。

进一步地，该方法还包括：

s400、通过重量传感器获取拉力。

塔式起重机(简称塔机)在拉吊吊物时，由于风力、惯性等外部因素会使吊物与铅垂面存在夹角，从而影响塔机运行的平稳性。本发明通过塔机安全检测装置中不同类型的检测原理，利用塔机力矩检测信息和重量检测信息，获取到吊钩吊物在钢丝绳方向和铅垂方向产生的负载数据，依据两者之间的几何关系，可以反向推导出两者之间形成的夹角：

详细技术方案阐述如下：

1、根据国家相关文件规定，塔式起重机必须配置力矩检测装置，该力矩检测装置通常位于塔机上支座a字架上，通过两块弓形板形变来表现整机在铅垂方向的负载变化，随着塔机起重力矩的不断变化，两块弓形板会产生相应的形变，这种形变是实时连续的，通过测力环、应变片、电位计等检测手段，可对弓形板的形变进行实时检测，即可获取塔机吊物在铅垂方向产生的负载m。

2、塔式起重机在吊物时，如果吊物与铅垂面之间存在夹角θ，此时除了力矩限制器能测量塔机铅垂方向承受的负载m以外，还能利用定滑轮销轴处安装的重量传感器测量实时连续的钢丝绳所受拉力f。

3、请参阅图2，图2为本发明实施方式二提供的吊物处于铅垂状态时的受力示意图。

如图2所示，当吊物处于铅垂状态时，夹角为0°，钢丝绳所受拉力f1等于塔机整机在铅垂方向所受的拉力m1，等于吊物重力g1。

即：

f1＝m1＝g1。

请参阅图3，图3为本发明实施方式三提供的吊物处于非铅垂状态时的受力示意图。

如图3所示，当吊物偏离铅垂状态时，夹角为θ，钢丝绳所受拉力f2为吊物重力g2与吊物在水平方向上运动对钢丝绳的拉力t2的合力，其中塔机整机在铅垂方向所受的拉力m2等于吊物重力g2。

即，当吊物与铅垂面存在夹角θ时：

因此，通过机械式力矩限制器与重量传感器轴获取钢丝绳所受拉力f2与塔机在铅垂方向所受拉力m2的数值后，吊物与铅垂面的夹角θ可在计算为：

本发明通过测量力矩限制器与重量传感器的实时数据，可以获得塔机吊载状态下铅垂方向承受的负载和钢丝绳方向的负载，利用两者之间的几何关系式，可以计算出实时连续的夹角。

进一步地，采用下述公式计算吊物与铅垂面的夹角：

其中，θ为吊物与铅垂面的夹角，m为铅垂方向上的负载，f为拉绳承受的拉力。

本发明提供的夹角测算方法，通过测量力矩限制器与重量传感器的实时数据，可以获得塔机吊载状态下铅垂方向承受的负载和钢丝绳方向的负载，利用两者之间的几何关系推导了实时连续的夹角计算方法。可以为塔机回转防摇摆、斜拉斜吊工况识别等技术研究提供经济实用的数据信息采集方案，且本发明方法应用于塔机时，不存在特殊的供电要求，可实施性强。

请参阅图4，图4为本发明实施方式四提供的夹角测算装置的结构示意图。

如图4所示，本发明第二方面提供了一种夹角测算装置，拉绳通过塔机上的定滑轮拉吊吊物，重量传感器安装在定滑轮的销轴处，该装置包括：

获取模块1，用于获取塔机沿铅垂方向上承受的负载和拉绳承受的拉力。

计算模块2，用于根据负载和拉力计算得到吊物与铅垂面的夹角。

进一步地，该装置还包括：

通过塔机上的力矩限制器获取负载。

进一步地，该装置还包括：

通过重量传感器获取拉力。

进一步地，采用下述公式计算吊物与铅垂面的夹角：

其中，θ为吊物与铅垂面的夹角，m为负载，f为拉力。

本发明第三方面提供了一种夹角测算系统，包括塔机、力矩限制器、重量传感器和上述的夹角测算装置。

本发明第四方面提供了一种机器可读存储介质，其特征在于，机器可读存储介质上存储有指令，指令用于使得机器可读存储介质能够执行上述的方法。

本发明提供的夹角测算方法、装置、系统及机器可读存储介质，通过测量力矩限制器与重量传感器的实时数据，可以获得塔机吊载状态下铅垂方向承受的负载和钢丝绳方向的负载，利用两者之间的几何关系推导了实时连续的夹角计算方法。可以为塔机回转防摇摆、斜拉斜吊工况识别等技术研究提供经济实用的数据信息采集方案，且本发明方法应用于塔机时，不存在特殊的供电要求，可实施性强。

在上述实施方式中，对各个实施方式的描述都各有侧重，某个实施方式中没有详述的部分，可以参见其它实施方式的相关描述。以上为对本发明所提供的夹角测算方法、装置、系统及机器可读存储介质的描述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施方式的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。