专利名称：起重机的三维力矩限制器和包括该力矩限制器的起重机的制作方法
技术领域：
本发明涉及起重机安全技术领域，具体涉及一种起重机的三维显示的力矩限制器，以及包括该力矩限制器的起重机。
背景技术：
起重机经常工作在复杂恶劣的环境中，为了防止履带起重机在吊载时由于误操作和超载而造成的倾翻、折臂等事故，起重机必须安装力矩限制器，以确保安全作业，且作为安全保护装置的力矩限制器必须具有很高的可靠性、稳定性和检测精度。力矩限制器是一种独立的完全由计算机控制的安全操作系统，一般由显示器、单片机计算控制箱、角度传感器、长度传感器、压(拉)力传感器和油压传感器等构成，能自动检测出起重机所吊载的质量及起重臂所处的角度，并能显示出其额定载重量和实际载荷、 工作半径、起重臂所处的角度，主要用于实时监控检测起重机工况，自带诊断功能，快速危险状况报警及安全控制。它还具有黑匣子功能，即自动记录作业时的危险工况，为事故分析处理提供依据。但现在几乎所有力矩限制器都是二维的界面，用户只能够通过一张图片来观察当前起重机的作业状态，无法对起重机的整体工作状态进行了解。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有三维界面的起重机力矩限制器，提供一种三维的用户界面，给起重机操作人员一种全新的体验感受，本发明的另一个目的是提供一种包括上述三维力矩限制器的起重机。本发明的目的是通过下述技术方案实现的
一种起重机的三维力矩限制器，包括相互连接的显示模块、存储模块、计算控制模块和探测模块，探测模块包括角度传感器、油压传感器、拉力传感器，其中，所述计算控制模块基于Direct3D和OpenGL技术调用在所述存储模块中预先存储的当前起重机的主要部件进行三维建模，根据所述探测模块探测到的起重机当前设置参数组装成与实际场景中的起重机一样的三维模型，并根据当前起重机的产品型号、使用工况、运行参数、工作环境实时模拟该工作环境的三维场景，将所述三维模型和所述三维场景实时在所述显示模块的界面上显示出来，当起重机动作时，所述显示模块界面上的所述三维模型做出相应的动作。上述起重机的三维力矩限制器，其中，还包括监控报警模块，与所述计算机控制模块连接，通过监控实际场景中的起重机的工作状况，在所述显示模块上的所述三维模型相应故障位置显示即将发生的故障，并发出声光报警，及时提醒操作人员作出正确判断。上述起重机的三维力矩限制器，其中，所述当前起重机的主要部件从三维设计软件中导出，所述三维设计软件包括Pro/Engineer，UG，SolidWorks，3D Studio Max。上述起重机的三维力矩限制器，其中，所述显示模块在界面上显示的内容包括起重机的接地比压和实时重心信息。上述起重机的三维力矩限制器，其中，所述三维场景包括三维的起重机、三维的天空和地面、三维的障碍物模型以及三维的起重机标注信息。 上述起重机的三维力矩限制器，其中，所述三维场景能通过摄像机全方位进行观察，并且通过所述摄像机进行平移、旋转和缩放当前三维场景。 上述起重机的三维力矩限制器，其中，所述运行参数包括回转角度和臂架角度。上述起重机的三维力矩限制器，其中，所述三维模型支持移动或旋转。上述起重机的三维力矩限制器，其中，所述存储模块中还存储有三维场景库，当更换场景时，所述计算机控制模块从所述场景库调取模型来搭建与实际场景中相当的工作场景，并通过使用场景管理功能来实现场景中模型的更换、保存和删除。一种起重机，包括主平台、驾驶室、带拉板的臂架和防后倾油缸，其中，包括如权利要求1至8任一项所述的三维力矩限制器，所述三维力矩限制器中的所述角度传感器位于所述臂架上，所述油压传感器位于所述防后倾油缸上，所述拉力传感器装在所述拉板上，所述显示模块设在所述驾驶室内，所述计算控制模块设在所述主平台上的电控柜内。与已有技术相比，本发明的有益效果在于三维力矩限制器除了拥有一般力矩限制器的功能外，还具有全方位、立体化且实时显示起重机工作状态的功能，这种人性化的设计能让工作人员更直观地观察到起重机当前的工作状态，提高了作业效率。
图1是本发明起重机的三维力矩限制器的结构示意框图。
具体实施例方式下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明起重机的三维力矩限制器具体包括相互连接的显示模块1、存储模块2、计算控制模块3和探测模块4，探测模块4包括角度传感器、油压传感器、拉力传感器等。计算控制模块3基于Direct3D和OpenGL技术调用在存储模块2中预先存储的当前起重机的主要部件进行三维建模，当前起重机的主要部件三维模型可以从Pro/Engineer， UG, Solidfforks,3D Studio Max等三维设计软件中导出，根据探测模块4探测到的起重机当前设置参数组装成与实际场景中的起重机一样的三维模型，并根据当前起重机的产品型号、使用工况、运行参数、工作环境实时模拟该工作环境的三维场景，运行参数包括回转角度和臂架角度等，之后将三维模型和三维场景实时在显示模块1的界面上显示出来。显示模块1在界面上显示的内容还包括起重机的接地比压和实时重心信息等，当起重机动作时，显示模块1界面上的三维模型做出相应的动作。为了模拟现场更逼真，存储模块2中存储有三维场景库，三维场景库中包含了一些常见的场景模型，如天空、地面、树木、建筑、车辆等，还包括三维的起重机、三维的障碍物模型以及三维的起重机标注信息等，用户可以从场景库随意添加与现实场景中接近的模型，通过移动或旋转等操作可以将该模型摆放在相应的位置，模拟真实的起重机操作环境， 之后通过建立一个场景管理类来管理当前场景中的所有模型，此场景库可根据客户需求实时导入或更新。当更换场景时，计算机控制模块3从场景库调取模型来搭建与实际场景中相当的工作场景，并通过使用场景管理功能来实现场景中模型的更换、保存和删除。三维模型支持移动或旋转，通过Direct3D或OpenGL创建一个摄像机类，该类封装了此摄像机所有的功能，三维场景便能通过摄像机全方位进行观察，并且通过摄像机进行平移、旋转和缩放当前三维场景，操作人员就可以通过该摄像机从不同角度来观察起重机整个工作状态。本发明起重机的三维力矩限制器还包括监控报警模块5，与计算机控制模块3连接，用于监控实际场景中的起重机的工作状况，三维模型和真实的起重机完全一样，当监控报警模块5检测到起重机模型产生部件限位、干涉、碰撞等故障时，这意味着真实的起重机也将会发生同样的故障，通过在显示模块1上的三维模型相应故障位置显示即将发生的故障，并发出声光报警，及时提醒操作人员作出正确判断。本发明还公开一种具有上述三维力矩限制器的起重机，由于这种起重机的其他结构与现有技术基本相同，本领域技术人员可以结合现有技术掌握具备上述三维力矩限制器的起重机其他部分的结构，在此不予赘述。本发明起重机的三维力矩限制器中的角度传感器位于起重机的臂架上，油压传感器位于起重机的防后倾油缸上，拉力传感器则装在起重机的拉板上，显示模块1设在起重机的驾驶室内供操作人员观看，计算控制模块3集成在起重机主平台上的电控柜内。综上所述，本发明起重机的三维力矩限制器和包括该力矩限制器的起重机能够全方位、立体化且实时显示起重机工作状态的功能，这种人性化的设计能让工作人员更直观地观察到起重机当前的工作状态，提供了全新的操作体验，提高了作业效率。以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该起重机的三维力矩限制器和包括该力矩限制器的起重机进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
权利要求
1.一种起重机的三维力矩限制器，包括相互连接的显示模块、存储模块、计算控制模块和探测模块，探测模块包括角度传感器、油压传感器、拉力传感器，其特征在于，所述计算控制模块基于Direct3D和OpenGL技术调用在所述存储模块中预先存储的当前起重机的主要部件进行三维建模，根据所述探测模块探测到的起重机当前设置参数组装成与实际场景中的起重机一样的三维模型，并根据当前起重机的产品型号、使用工况、运行参数、工作环境实时模拟该工作环境的三维场景，将所述三维模型和所述三维场景实时在所述显示模块的界面上显示出来，当起重机动作时，所述显示模块界面上的所述三维模型做出相应的动作。
2.根据权利要求1所述的起重机的三维力矩限制器，其特征在于，还包括监控报警模块，与所述计算机控制模块连接，通过监控实际场景中的起重机的工作状况，在所述显示模块上的所述三维模型相应故障位置显示即将发生的故障，并发出声光报警，及时提醒操作人员作出正确判断。
3.根据权利要求1所述的起重机的三维力矩限制器，其特征在于，所述当前起重机的主要部件从三维设计软件中导出，所述三维设计软件包括ftO/Engineer，UG, Solidfforks, 3D Studio Max。
4.根据权利要求1所述的起重机的三维力矩限制器，其特征在于，所述显示模块在界面上显示的内容包括起重机的接地比压和实时重心信息。
5.根据权利要求1所述的起重机的三维力矩限制器，其特征在于，所述三维场景包括三维的起重机、三维的天空和地面、三维的障碍物模型以及三维的起重机标注信息。
6.根据权利要求1所述的起重机的三维力矩限制器，其特征在于，所述三维场景能通过摄像机全方位进行观察，并且通过所述摄像机进行平移、旋转和缩放当前三维场景。
7.根据权利要求1所述的起重机的三维力矩限制器，其特征在于，所述运行参数包括回转角度和臂架角度。
8.根据权利要求1所述的起重机的三维力矩限制器，其特征在于，所述三维模型支持移动或旋转。
9.根据权利要求1所述的起重机的三维力矩限制器，其特征在于，所述存储模块中还存储有三维场景库，当更换场景时，所述计算机控制模块从所述场景库调取模型来搭建与实际场景中相当的工作场景，并通过使用场景管理功能来实现场景中模型的更换、保存和删除。
10.一种起重机，包括主平台、驾驶室、带拉板的臂架和防后倾油缸，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的三维力矩限制器，所述三维力矩限制器中的所述角度传感器位于所述臂架上，所述油压传感器位于所述防后倾油缸上，所述拉力传感器装在所述拉板上，所述显示模块设在所述驾驶室内，所述计算控制模块设在所述主平台上的电控柜内。
全文摘要
本发明公开了一种起重机的三维力矩限制器，包括相互连接的显示模块、存储模块、计算控制模块和探测模块，计算控制模块基于Direct3D和OpenGL技术调用在预先存储的当前起重机的主要部件进行三维建模，根据探测到的起重机当前设置参数组装成与实际场景中的起重机一样的三维模型，并根据当前起重机的产品型号、使用工况、运行参数、工作环境实时模拟该工作环境的三维场景。本发明还公开了一种起重机，包括上述三维力矩限制器。本发明三维力矩限制器除了拥有一般力矩限制器的功能外，还具有全方位、立体化且实时显示起重机工作状态的功能，这种人性化的设计能让工作人员更直观地观察到起重机当前的工作状态，提高了作业效率。
文档编号B66C13/22GK102267662SQ201110133610
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者唐毅, 章云徽, 马闯 申请人:上海三一科技有限公司