起重机定量控制方法、装置和系统的制作方法

起重机定量控制方法、装置和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种起重机定量控制方法、装置和系统。该方法包括：在接收到用户输入的目标定量参数和手柄触发信号后，控制执行机构进行相应动作，使得起重机吊钩向目标位置进行移动，其中所述目标位置与所述目标定量参数相对应；实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量，其中所述工作参数变化量与所述目标定量参数相对应；在工作参数变化量和目标定量参数相等的情况下，停止对执行机构的控制，使得起重机吊钩移动至目标位置。本发明可以实现起重机变幅、起升、回转动作的定量控制，从而能够最大程度上实现用户精准吊装的需求，为起重机的自动化吊装、远程操作、无人操作、多机协同操作等打下基础。
【专利说明】
起重机定量控制方法、装置和系统
技术领域
[0001] 本发明设及工程机械控制领域，特别设及一种起重机定量控制方法、装置和系统。
【背景技术】
[0002] 对于工程机械而言，微动性是衡量操作类动作（例如:起升、变幅、回转)实现稳定 运动的最低速度或最小位移的重要指标。目前国内大吨位产品起升、变幅和回转等动作功 能主要采用手动控制方式，靠操作人员肉眼观察、感觉，但是微动时仅靠感觉操作精度较 低，需要反复调整，效率和安全性均无法保证。同时，工程机械的远程操作、无人操作、多机 协同操作等发展，对精细的闭环控制需求迫切，为解决运些问题，设计一种控制精度高、系 统平稳、用户操作简便的定量位移控制系统具有重要的理论意义和工程应用价值。
[0003] 对于起重机，其控制系统主要包括上车控制系统和下车控制系统两大部分，其中 上车控制系统由回转系统、起升系统、变幅系统、伸缩系统组成。目前国产起重机在变幅下 放、卷扬机构二次起升、回转等动作时均有冲击和抖动等问题，尤其存在无法准确进行高精 度定位问题，各厂家通过改善液压系统，冲击和抖动问题得到部分解决，但不能从根本上解 决微动性问题。对于工程机械而言，微动性是衡量操作类动作(例如:起升、变幅、回转)实现 稳定运动的最低速度或最小位移的重要指标。目前国内大吨位产品起升、变幅和回转等动 作功能主要采用手动控制方式，靠操作人员肉眼观察、感觉，但是微动时仅靠感觉操作精度 较低，需要反复调整，效率和安全性均无法保证。
[0004] 当前起重机因缺乏智能化的信息识别、管理和控制，单纯依赖机械设备驾驶员的 直觉来判断，已不能满足施工的精准性和安全性要求。如:起重机械在进行70-100米高空风 电安装时，驾驶员视野受限，需反复操作对位，无法满足精准安装且易发生吊装安全事故， 起重吊装安全已成为当前施工的重要议题，解决起重机的微动性并实现定量位移控制已迫 在眉睫。

【发明内容】

[0005] 鉴于W上技术问题，本发明提供了一种起重机定量控制方法、装置和系统，可W实 现起重机变幅、起升、回转动作的定量控制。
[0006] 根据本发明的一个方面，提供一种起重机定量控制方法，包括：
[0007] 在接收到用户输入的目标定量参数和手柄触发信号后，控制执行机构进行相应动 作，使得起重机吊钩向目标位置进行移动，其中所述目标位置与所述目标定量参数相对应； [000引实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量，其中所述工作参数变化量与所 述目标定量参数相对应；
[0009] 在工作参数变化量和目标定量参数相等的情况下，停止对执行机构的控制，使得 起重机吊钩移动至目标位置。
[0010] 在本发明的一个实施例中，所述目标定量参数包括目标起升距离、目标回转参数、 目标变幅参数中的至少一个。
[0011] 在本发明的一个实施例中，若所述目标定量参数包括目标起升距离，则：
[0012] 所述执行机构为卷扬机构；
[0013] 所述工作参数变化量为吊钩起升距离变化量；
[0014] 所述实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量包括：
[0015] 获取起重机吊钩的倍率；
[0016] 实时获取卷扬机构的转动角度；
[0017] 根据卷扬机构的转动角度获取卷扬机构出绳量的变化值；
[0018] 根据卷扬机构出绳量的变化值和吊钩的倍率获取吊钩起升距离变化量。
[0019] 在本发明的一个实施例中，所述根据卷扬机构的转动角度获取卷扬机构出绳量的 变化值包括：
[0020] 获取卷扬机构当前钢丝绳的出绳量；
[0021] 根据当前钢丝绳的出绳量获取当前卷扬机构的存绳量；
[0022] 根据当前卷扬机构的存绳量和卷扬机构的结构参数，获取钢丝绳在卷扬机构出绳 位置所处的层数；
[0023] 根据卷扬机构的转动角度W及钢丝绳在卷扬机构出绳位置所处的层数，获取卷扬 机构出绳量的变化值。
[0024] 在本发明的一个实施例中，若所述目标定量参数包括目标回转参数，则所述执行 机构为回转马达；
[0025] 若目标回转参数为目标回转角度，则所述工作参数变化量为吊钩的实时回转角 度;所述实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量包括:利用安装于起重机回转中 屯、的编码器获取吊钩的实时回转角度；
[0026] 若目标回转参数为目标回转距离，则所述工作参数变化量为吊钩的实时回转距 离;所述实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量包括:利用安装于起重机回转中 屯、的编码器获取起重机的实时回转角度;根据臂长、主臂角度和实时回转角度确定吊钩的 实时回转距离。
[0027] 在本发明的一个实施例中，若所述目标定量参数包括目标变幅参数，则所述执行 机构为变幅油缸；
[0028] 若目标变幅参数为目标工作幅度变化量，则所述工作参数变化量为起重机的实时 工作幅度变化量;所述实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量包括:利用安装于 主臂的角度传感器和主臂的测长传感器，记录变幅前主臂的长度和角度;变幅油缸动作后， 实时监测当前主臂的长度和角度;根据变幅前主臂的长度和角度、W及当前主臂的长度和 角度获取实时工作幅度变化量；
[0029] 若目标变幅参数为目标变幅角度，则所述工作参数变化量为吊钩的实时变幅角 度;所述实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量包括:利用安装于主臂的角度传 感器获取实时变幅角度。
[0030] 在本发明的一个实施例中，所述方法还包括:在执行机构动作过程中，若手柄触发 信号停止，则控制执行机构停止相应动作。
[0031] 根据本发明的另一方面，提供一种起重机定量控制装置，包括指令接收模块、控制 模块和变化量获取模块，其中：
[0032] 指令接收模块，用于接收用户输入的目标定量参数和手柄触发信号；
[0033] 控制模块，用于在指令接收模块接收到用户输入的目标定量参数和手柄触发信号 后，控制执行机构进行相应动作，使得起重机吊钩向目标位置进行移动，其中所述目标位置 与所述目标定量参数相对应；W及在工作参数变化量和目标定量参数相等的情况下，停止 对执行机构的控制，使得起重机吊钩移动至目标位置；
[0034] 变化量获取模块，用于实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量，其中所 述工作参数变化量与所述目标定量参数相对应。
[0035] 在本发明的一个实施例中，所述目标定量参数包括目标起升距离、目标回转参数、 目标变幅参数中的至少一个。
[0036] 在本发明的一个实施例中，在所述目标定量参数包括目标起升距离的情况下：
[0037] 所述执行机构为卷扬机构；
[0038] 所述工作参数变化量为吊钩起升距离变化量；
[0039] 所述变化量获取模块包括倍率获取单元、转动角度获取单元、出绳量变化值获取 单元和起升距离变化量获取单元，其中：
[0040] 倍率获取单元，用于获取起重机吊钩的倍率；
[0041] 转动角度获取单元，用于实时获取卷扬机构的转动角度；
[0042] 出绳量变化值获取单元，用于根据卷扬机构的转动角度获取卷扬机构出绳量的变 化值；
[0043] 起升距离变化量获取单元，根据卷扬机构出绳量的变化值和吊钩的倍率获取吊钩 起升距离变化量。
[0044] 在本发明的一个实施例中，所述出绳量变化值获取单元包括出绳量获取子模块、 存绳量获取子模块、层数获取子模块和出绳量变化值获取子模块，其中：
[0045] 出绳量获取子模块，用于获取卷扬机构当前钢丝绳的出绳量；
[0046] 存绳量获取子模块，用于根据当前钢丝绳的出绳量获取当前卷扬机构的存绳量；
[0047] 层数获取子模块，用于根据当前卷扬机构的存绳量和卷扬机构的结构参数，获取 钢丝绳在卷扬机构出绳位置所处的层数；
[0048] 出绳量变化值获取子模块，用于根据卷扬机构的转动角度W及钢丝绳在卷扬机构 出绳位置所处的层数，获取卷扬机构出绳量的变化值。
[0049] 在本发明的一个实施例中，在所述目标定量参数包括目标回转参数的情况下：
[0050] 所述执行机构为回转马达；
[0051] 在目标回转参数为目标回转角度的情形下，所述工作参数变化量为吊钩的实时回 转角度;变化量获取模块用于利用安装于起重机回转中屯、的编码器获取吊钩的实时回转角 度；
[0052] 在目标回转参数为目标回转距离的情形下，所述工作参数变化量为吊钩的实时回 转距离;变化量获取模块用于利用安装于起重机回转中屯、的编码器获取起重机的实时回转 角度，W及根据臂长、主臂角度和实时回转角度确定吊钩的实时回转距离。
[0053] 在本发明的一个实施例中，在所述目标定量参数包括目标变幅参数的情况下：
[0054] 所述执行机构为变幅油缸；
[0055] 在目标变幅参数为目标工作幅度变化量的情形下，所述工作参数变化量为起重机 的实时工作幅度变化量;变化量获取模块用于利用安装于主臂的角度传感器和主臂的测长 传感器，记录变幅前主臂的长度和角度;变幅油缸动作后，实时监测当前主臂的长度和角 度;根据变幅前主臂的长度和角度、W及当前主臂的长度和角度获取实时工作幅度变化量；
[0056] 在目标变幅参数为目标变幅角度的情形下，所述工作参数变化量为吊钩的实时变 幅角度;变化量获取模块用于利用安装于主臂的角度传感器获取实时变幅角度。
[0057] 在本发明的一个实施例中，控制模块还用于在执行机构动作过程中，在指令接收 模块接受的手柄触发信号停止的情况下，则控制执行机构停止相应动作。
[005引根据本发明的另一方面，提供一种起重机定量控制系统，包括传感器、起重机定量 控制装置和执行机构，其中：
[0059] 起重机定量控制装置，用于在接收到用户输入的目标定量参数和手柄触发信号 后，控制执行机构进行相应动作，使得起重机吊钩向目标位置进行移动，其中所述目标位置 与所述目标定量参数相对应;根据传感器实时采集的传感器数据，实时获取执行机构动作 后带来的工作参数变化量，其中所述工作参数变化量与所述目标定量参数相对应；W及在 工作参数变化量和目标定量参数相等的情况下，停止对执行机构的控制，使得起重机吊钩 移动至目标位置；
[0060] 执行机构，用于根据起重机定量控制装置的控制进行相应动作，使得起重机吊钩 移动至目标位置；
[0061] 传感器，用于实时采集传感器数据，并将所述传感器数据发送给起重机定量控制 装置。
[0062] 在本发明的一个实施例中，起重机定量控制装置为如上述任一实施例所述的起重 机定量控制装置。
[0063] 本发明可W实现起重机变幅、起升、回转动作的定量控制，从而能够最大程度上实 现用户精准吊装的需求，为起重机的自动化吊装、远程操作、无人操作、多机协同操作等打 下基础。
【附图说明】
[0064] 为了更清楚地说明本发明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 发明的一些实施例，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W 根据运些附图获得其他的附图。
[0065] 图1为本发明起重机定量控制系统一个实施例的示意图。
[0066] 图2为本发明起重机定量控制装置一个实施例的示意图。
[0067] 图3为本发明一个实施例中执行机构和传感器在起重机的安装示意图。
[0068] 图4为本发明第一具体实施例中转速传感器或编码器在卷扬机构上的安装示意 图。
[0069] 图5为本发明一个实施例中变化量获取模块的示意图。
[0070] 图6为本发明一个实施例中变化量获取模块的示意图。
[0071 ]图7为本发明起重机定量控制方法一个实施例的示意图。
[0072]图8为本发明一个实施例中实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量的示 意图。
[0073] 图9为本发明一个实施例中根据卷扬机构的转动角度获取卷扬机构出绳量变化值 的示意图。
【具体实施方式】
[0074] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。W下 对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使 用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0075] 除非另外具体说明，否则在运些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表 达式和数值不限制本发明的范围。
[0076] 同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际 的比例关系绘制的。
[0077] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适 当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
[0078] 在运里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不 是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可W具有不同的值。
[0079] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一 个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0080] 图1为本发明起重机定量控制系统一个实施例的示意图。如图1所示，该起重机定 量控制系统包括传感器1、起重机定量控制装置2和执行机构3,其中：
[0081 ]起重机定量控制装置2，用于在接收到用户输入的目标定量参数和手柄触发信号 后，控制执行机构3进行相应动作，使得起重机吊钩向目标位置进行移动，其中所述目标位 置与所述目标定量参数相对应;根据传感器1实时采集的传感器数据，实时获取执行机构3 动作后带来的工作参数变化量，其中所述工作参数变化量与所述目标定量参数相对应；W 及在工作参数变化量和目标定量参数相等的情况下，停止对执行机构3的控制，使得起重机 吊钩移动至目标位置。
[0082] 执行机构3,用于根据起重机定量控制装置2的控制进行相应动作，使得起重机吊 钩移动至目标位置。
[0083] 传感器1，用于实时采集传感器数据，并将所述传感器数据发送给起重机定量控制 装置2。
[0084] 在本发明的一个实施例中，所述目标定量参数可W包括目标起升距离、目标回转 参数、目标变幅参数中的至少一个。
[0085] 基于本发明上述实施例提供的起重机定量控制系统，不仅可W分别定量控制起 落、变幅和回转的功能;也可W定量控制吊钩(或所吊重物）同时在两个或Ξ个方向的动作， 例如吊钩向前平移5mm，则需同时定量控制卷扬机构的起落和变幅。
[0086] 图2为本发明起重机定量控制装置一个实施例的示意图。如图2所示，图1实施例中 的起重机定量控制装置2可W包括指令接收模块21、控制模块22和变化量获取模块23,其 中：
[0087] 指令接收模块21，用于接收用户输入的目标定量参数和手柄触发信号。
[0088] 在本发明的一个实施例中，指令接收模块21可W包括设置在起重机操纵室、用于 接收用户输入手柄触发信号的手柄，其中，手柄是一种用于操纵起重机变幅、回转、起升和 伸缩等功能的设备，可通过手柄的变化角度调节运动速度；W及设置在起重机操纵室、用于 接收用户输入目标定量参数的触摸显示器、显示器、鼠标、键盘、案件等输入设备。
[0089] 控制模块22,用于在指令接收模块21接收到用户输入的目标定量参数和手柄触发 信号后，控制执行机构进行相应动作，使得起重机吊钩向目标位置进行移动，其中所述目标 位置与所述目标定量参数相对应;对变化量获取模块23获取的工作参数变化量和指令接收 模块21接收的目标定量参数进行比较；W及在工作参数变化量和目标定量参数相等的情况 下，停止对执行机构3的控制，使得起重机吊钩移动至目标位置。
[0090] 变化量获取模块23,用于根据传感器1实时采集的传感器数据，实时获取执行机构 动作后带来的工作参数变化量，其中所述工作参数变化量与所述目标定量参数相对应。
[0091] 在上面所描述的控制模块22和变化量获取模块23可W实现为用于执行本申请所 描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路 (ASIC)、现场可编程口阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立口或者晶体管逻辑器件、 分立硬件组件或者其任意适当组合。
[0092] 在本发明的一个实施例中，控制模块22和变化量获取模块23可W实现为起重机力 限器的控制单元。
[0093] 基于本发明上述实施例提供的起重机定量控制装置，充分发挥了起重机力限器的 控制单元及传感器资源，可W实现起重机变幅、起升、回转动作的定量控制，从而能够最大 程度上实现用户精准吊装的需求，为起重机的自动化吊装、远程操作、无人操作、多机协同 操作等打下基础。
[0094] 在本发明的一个实施例中，控制模块22还用于在执行机构动作过程中，在指令接 收模块21接受的手柄触发信号停止的情况下，则控制执行机构停止相应动作。本发明上述 实施例中手柄触发的功能主要为保证操作过程的安全，及过程人为可控。
[00M]下面通过Ξ个具体实施例对本发明起重机定量控制装置和系统如何定量控制起 落、变幅和回转进行进一步介绍。
[0096] 图3为本发明一个实施例中执行机构和传感器在起重机的安装示意图。如图3所 示，起重机包括起重臂4、钢丝绳5和吊钩6,其中，起重臂又称"吊臂"、"主臂"，起重臂的各节 臂套接在一起呈"杆"形的，起重臂是伸缩臂式起重机的主要工作部件。工作时，起重臂伸向 空中，臂的最上端通过钢丝绳5连接吊钩6,吊起重物;工作完成后，各节臂回缩到一起。
[0097] 第一具体实施例
[0098] 图4为本发明第一具体实施例中转速传感器或编码器在卷扬机构上的安装示意 图。
[0099] 在本发明的第一具体实施例中，如图3和图4所示，若所述目标定量参数包括目标 起升距离，则图1实施例中的执行机构3为卷扬机构31，其中卷扬机构31是一种用于缠绕钢 丝绳，并能够提供动力的装置；图1实施例中的传感器1可W为安装于卷扬机构31的旋转轴 311上的角度编码器11或转速传感器12,其中，角度编码器是一种用于将检测对象的角位移 进行编制、转换为可用于通讯、传输和存储的信号形式的设备;所述工作参数变化量可w为 吊钩起升距离变化量。
[0100] 图5为本发明一个实施例中变化量获取模块的示意图。如图5所示，图2实施例中的 变化量获取模块23可W包括倍率获取单元231、转动角度获取单元232、出绳量变化值获取 单元233和起升距离变化量获取单元234,其中：
[0101] 倍率获取单元231，用于根据当前起重机的工况，获取起重机吊钩的倍率η。
[0102] 转动角度获取单元232,用于根据角度编码器11或转速传感器12实时采集的传感 器数值，实时获取卷扬机构的转动角度。
[0103] 出绳量变化值获取单元233,用于根据卷扬机构的转动角度获取卷扬机构出绳量 的变化值1。
[0104] 起升距离变化量获取单元234,用于根据卷扬机构出绳量的变化值1和吊钩6的倍 率η获取吊钩6的起升距离变化量h。
[01化]在本发明一个实施例中，起升距离变化量获取单元234可W用于根据公式h 来 η 确定。
[0106] 图6为本发明一个实施例中变化量获取模块的示意图。如图6所示，图5实施例中的 出绳量变化值获取单元233可W包括出绳量获取子模块2331、存绳量获取子模块2332、层数 获取子模块2333和出绳量变化值获取子模块2334,其中：
[0107] 出绳量获取子模块2331，用于根据当前起重机的工况状态，获取卷扬机构当前钢 丝绳的出绳量。
[0108] 存绳量获取子模块2332,用于根据当前钢丝绳的出绳量获取当前卷扬机构的存绳 量。
[0109] 层数获取子模块2333,用于根据当前卷扬机构的存绳量和卷扬机构结构的结构参 数，获取钢丝绳在卷扬机构出绳位置所处的层数。
[0110] 由于钢丝绳在卷扬机构出绳位置所处的层数不同，则卷扬机构转动一定角度的出 绳量不同，因此出绳量变化值获取子模块2334,用于根据卷扬机构的转动角度W及钢丝绳5 在卷扬机构出绳位置所处的层数，获取卷扬机构出绳量的变化值。
[0111] 在本发明的第一具体实施例中，起重机定量控制装置在收到设定的目标起升距离 (例如起升5mm)及手柄触发信号后，输出控制信号控制卷扬机构转动;安装于卷扬机构上的 编码器11(或转速传感器12等可W检测卷扬机构转动量的装置)实时反馈卷扬机构的转动 角度;起重机定量控制装置根据转动角度实时反馈出绳量的变化，如果起重机带吊钩所使 用η倍率，则出绳量为x*n毫米很照设定目标起升距离为X毫米计算，例如x = 5mm)时即为吊 钩目标位置，到达目标位置后，起重机定量控制装置停止输出，卷扬机构动作自动停止，定 量控制结束，起重机定量控制装置记忆当前出绳量等工况参数。
[0112] 优选的，为提高控制精度及稳定性，起重机定量控制装置可使用PID(比例-积分- 微分控制)等控制算法来进行控制。
[0113] 本发明上述实施例可W通过界面或程序输入需要移动的距离，满足一定触发条 件，起重机定量控制装置即可自动完成定量的控制；之后通过卷扬机构转动角度的检测实 现卷扬机构出绳量及存绳量的计算和存储；并通过卷扬机构钢丝绳的变化，结合起重机结 构参数，即可计算出吊钩或被吊物实时的变化量，起重机定量控制装置根据变化量和目标 值控制卷扬机构W精准的达到目标位移量。
[0114] 第二具体实施例
[0115] 在本发明的第二具体实施例中，若所述目标定量参数包括目标回转参数，则图1实 施例中的执行机构3为回转马达。图1实施例中的传感器1可W安装于起重机回转中屯、的编 码器，该编码器用于测量起重机上车回转角度的装置。
[0116] 在目标回转参数为目标回转角度的情形下，所述工作参数变化量为吊钩的实时回 转角度;变化量获取模块23用于利用安装于起重机回转中屯、的编码器获取吊钩的实时回转 角度。起重机定量控制装置2利用安装于回转中屯、的编码器反馈当前实时角度，并在收到设 定的回转定量角度参数及手柄触发信号后，控制回转马达转动至该目标角度。
[0117] 在目标回转参数为目标回转距离的情形下，所述工作参数变化量为吊钩的实时回 转距离;起重机定量控制装置2可W用于利用安装于起重机回转中屯、的编码器获取起重机 的实时回转角度，W及根据臂长、主臂角度和实时回转角度确定吊钩的实时回转距离，之后 进行定量控制。
[0118] 本发明上述实施例可W实现回转角度的定量控制;也可W根据臂长和主臂角度等 参数，将回转角度计算为吊钩的回转距离进行定量控制。
[0119] 第Ξ具体实施例
[0120] 在本发明的第Ξ具体实施例中，如图3所示，若所述目标定量参数包括目标变幅参 数，则图1实施例中的执行机构3为变幅油缸32。
[0121 ]在目标变幅参数为目标工作幅度变化量的情形下，所述工作参数变化量为起重机 的实时工作幅度变化量；图1实施例中的传感器可W包括安装于主臂的第一角度传感器 131、第二角度传感器132(如图3所示）、W及安装于主臂的测长传感器，其中，角度传感器是 一种用于检测对象相对水平面角度的设备。
[0122] 在目标变幅参数为目标工作幅度变化量的情形下，起重机定量控制装置2的变化 量获取模块23用于利用安装于主臂的角度传感器和主臂的测长传感器，记录变幅前主臂的 长度和角度;变幅油缸动作后，实时监测当前主臂的长度和角度;起重机定量控制装置2收 到设定的工作幅度变化量(幅度方向向前移动或向后移动)及手柄触发信号后，根据变幅前 主臂的长度和角度、W及当前主臂的长度和角度获取实时工作幅度变化量，W控制变幅油 缸的伸缩;在到达目标位置后，起重机定量控制装置2停止输出，变幅动作自动停止。
[0123] 在目标变幅参数为目标变幅角度的情形下，所述工作参数变化量为吊钩的实时变 幅角度；图1实施例中的传感器可W包括安装于主臂的第一角度传感器131、第二角度传感 器132(如图3所示）。起重机定量控制装置2的变化量获取模块23用于利用安装于主臂的角 度传感器获取实时变幅角度，W控制变幅油缸的伸缩;在到达目标位置后，起重机定量控制 装置2停止输出，变幅动作自动停止。
[0124] 本发明上述实施例可实现变幅角度的定量控制，也可W根据臂长和主臂角度等参 数，将变幅角度计算为吊钩(被吊重物)的幅度进行定量控制。
[0125] 本发明上述实施例中的定量控制可W包括分别对起重机的起升系统、变幅系统、 回转系统的定量控制。同时还可W包括同时定量控制多个系统已达到吊钩(被吊重物)的特 定动作。
[0126] 本发明上述实施例提供了一种控制精度高、系统平稳、用户操作简便的定量控制 装置和系统，建立起重机定量位移控制策略及专用计算模块，计算卷扬出绳量、变幅角度及 回转角度，采用控制算法形成位移定位闭环控制，实现了液压累及马达微调节，从而达到按 需调节卷扬起升、回转和变幅的目的。
[0127] 图7为本发明起重机定量控制方法一个实施例的示意图。优选的，本实施例可由本 发明起重机定量控制装置或系统执行。该方法包括W下步骤：
[0128] 步骤701，在接收到用户输入的目标定量参数和手柄触发信号后，控制执行机构3 进行相应动作，使得起重机吊钩向目标位置进行移动，其中所述目标位置与所述目标定量 参数相对应。
[0129] 在本发明的一个实施例中，所述目标定量参数可W包括目标起升距离、目标回转 参数、目标变幅参数中的至少一个。
[0130] 步骤702,根据传感器1实时采集的传感器数据，实时获取执行机构3动作后带来的 工作参数变化量，其中所述工作参数变化量与所述目标定量参数相对应。
[0131] 步骤703,在工作参数变化量和目标定量参数相等的情况下，停止对执行机构3的 控制，使得起重机吊钩移动至目标位置。
[0132] 基于本发明上述实施例提供的起重机定量控制方法，可W实现起重机变幅、起升、 回转动作的定量控制，从而能够最大程度上实现用户精准吊装的需求，为起重机的自动化 吊装、远程操作、无人操作、多机协同操作等打下基础。
[0133] 本发明上述实施例不仅可W分别定量控制起落、变幅和回转的功能；也可W定量 控制吊钩(或所吊重物）同时在两个或Ξ个方向的动作，例如吊钩向前平移5mm，则需同时定 量控制卷扬机构的起落和变幅。
[0134] 在本发明的一个实施例中，所述方法还可W包括:在执行机构3动作过程中，若手 柄触发信号停止，则控制执行机构3停止相应动作。本发明上述实施例中手柄触发的功能主 要为保证操作过程的安全，及过程人为可控。
[0135] 在本发明的一个实施例中，在步骤704之后，所述方法还可W包括:记忆当前出绳 量、变幅角度、回转角度等工况参数。
[0136] 下面通过Ξ个具体实施例对本发明起重机定量控制方法进行进一步详细介绍。
[0137] 在本发明的第一具体实施例中，若所述目标定量参数包括目标起升距离，则图1实 施例中的执行机构3为卷扬机构;所述工作参数变化量为吊钩起升距离变化量。图1实施例 中的传感器1可W为安装于卷扬机构上的角度编码器11或转速传感器12。
[0138] 图8为本发明一个实施例中实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量的示 意图。如图8所示，图7实施例中的步骤702具体可W包括：
[0139] 步骤801，根据当前起重机的工况，获取起重机吊钩的倍率。
[0140] 步骤802,通过接收角度编码器11或转速传感器12实时采集的卷扬机构的转动角 度，W实时获取卷扬机构的转动角度。
[0141] 步骤803,根据卷扬机构的转动角度获取卷扬机构出绳量的变化值。
[0142] 步骤804,根据卷扬机构出绳量的变化值和吊钩的倍率获取吊钩起升距离变化量。
[0143] 图9为本发明一个实施例中根据卷扬机构的转动角度获取卷扬机构出绳量变化值 的示意图。如图9所示，图8实施例中的步骤803具体可W包括：
[0144] 步骤901，获取卷扬机构当前钢丝绳的出绳量。
[0145] 步骤902,根据当前钢丝绳的出绳量获取当前卷扬机构的存绳量。
[0146] 步骤903,根据当前卷扬机构的存绳量和卷扬机构的结构参数，获取钢丝绳在卷扬 机构出绳位置所处的层数。
[0147] 步骤904,根据卷扬机构的转动角度W及钢丝绳在卷扬机构出绳位置所处的层数， 获取卷扬机构出绳量的变化值。
[0148] 本发明上述实施例可W通过界面或程序输入需要移动的距离，满足一定触发条 件，起重机定量控制装置即可自动完成定量的控制；之后通过卷扬机构转动角度的检测实 现卷扬机构出绳量及存绳量的计算和存储；并通过卷扬机构钢丝绳的变化，结合起重机结 构参数，即可计算出吊钩或被吊物实时的变化量，起重机定量控制装置根据变化量和目标 值控制卷扬机构W精准的达到目标位移量。
[0149] 在本发明的第二具体实施例中，若所述目标定量参数包括目标回转参数，则图1实 施例中的执行机构3为回转马达。图1实施例中的传感器1可W安装于起重机回转中屯、的编 码器。
[0150] 若目标回转参数为目标回转角度，则所述工作参数变化量为吊钩的实时回转角 度。图7实施例中的步骤702具体可W包括:利用安装于起重机回转中屯、的编码器获取吊钩 的实时回转角度。
[0151] 若目标回转参数为目标回转距离，则所述工作参数变化量为吊钩的实时回转距 离。图7实施例中的步骤702具体可W包括:利用安装于起重机回转中屯、的编码器获取起重 机的实时回转角度;根据臂长、主臂角度和实时回转角度确定吊钩的实时回转距离。
[0152] 本发明上述实施例可W实现回转角度的定量控制;也可W根据臂长和主臂角度等 参数，将回转角度计算为吊钩的回转距离进行定量控制。
[0153] 在本发明的第Ξ具体实施例中，若所述目标定量参数包括目标变幅参数，则图1实 施例中的执行机构3为变幅油缸。
[0154] 若目标变幅参数为目标工作幅度变化量，则所述工作参数变化量为起重机的实时 工作幅度变化量；图1实施例中的传感器可W包括安装于主臂的第一角度传感器131、第二 角度传感器132(如图3所示）、W及安装于主臂的测长传感器。
[0155] 若目标变幅参数为目标工作幅度变化量，则图7实施例中的步骤702具体可W包 括:利用安装于主臂的角度传感器1和主臂的测长传感器1，记录变幅前主臂的长度和角度； 变幅油缸动作后，实时监测当前主臂的长度和角度;根据变幅前主臂的长度和角度、W及当 前主臂的长度和角度获取实时工作幅度变化量；
[0156] 若目标变幅参数为目标变幅角度，则所述工作参数变化量为吊钩的实时变幅角 度；图1实施例中的传感器可W包括安装于主臂的第一角度传感器131、第二角度传感器132 (如图3所示）。图7实施例中的步骤702具体可W包括:利用安装于主臂的角度传感器1获取 实时变幅角度。
[0157] 本发明上述实施例可实现变幅角度的定量控制，也可W根据臂长和主臂角度等参 数，将变幅角度计算为吊钩(被吊重物)的幅度进行定量控制。
[0158] 本发明上述实施例中的定量控制可W包括分别对起重机的起升系统、变幅系统、 回转系统的定量控制。同时还可W包括同时定量控制多个系统已达到吊钩(被吊重物)的特 定动作。
[0159] 至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公 知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可W明白如何实施运里公开的技术 方案。
[0160] 本领域普通技术人员可W理解实现上述实施例的全部或部分步骤可W通过硬件 来完成，也可W通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可W存储于一种计算机可读 存储介质中，上述提到的存储介质可W是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0161] 本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明 限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描 述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理 解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【主权项】
1. 一种起重机定量控制方法，其特征在于，包括： 在接收到用户输入的目标定量参数和手柄触发信号后，控制执行机构进行相应动作， 使得起重机吊钩向目标位置进行移动，其中所述目标位置与所述目标定量参数相对应； 实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量，其中所述工作参数变化量与所述目 标定量参数相对应； 在工作参数变化量和目标定量参数相等的情况下，停止对执行机构的控制，使得起重 机吊钩移动至目标位置。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述目标定量参数包括目标起升距离、目标回转参数、目标变幅参数中的至少一个。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述目标定量参数包括目标起升距离， 则： 所述执行机构为卷扬机构； 所述工作参数变化量为吊钩起升距离变化量； 所述实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量包括： 获取起重机吊钩的倍率； 实时获取卷扬机构的转动角度； 根据卷扬机构的转动角度获取卷扬机构出绳量的变化值； 根据卷扬机构出绳量的变化值和吊钩的倍率获取吊钩起升距离变化量。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据卷扬机构的转动角度获取卷扬机 构出绳量的变化值包括： 获取卷扬机构当前钢丝绳的出绳量； 根据当前钢丝绳的出绳量获取当前卷扬机构的存绳量； 根据当前卷扬机构的存绳量和卷扬机构的结构参数，获取钢丝绳在卷扬机构出绳位置 所处的层数； 根据卷扬机构的转动角度以及钢丝绳在卷扬机构出绳位置所处的层数，获取卷扬机构 出绳量的变化值。5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 若所述目标定量参数包括目标回转参数，则所述执行机构为回转马达； 若目标回转参数为目标回转角度，则所述工作参数变化量为吊钩的实时回转角度;所 述实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量包括:利用安装于起重机回转中心的编 码器获取吊钩的实时回转角度； 若目标回转参数为目标回转距离，则所述工作参数变化量为吊钩的实时回转距离;所 述实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量包括:利用安装于起重机回转中心的编 码器获取起重机的实时回转角度;根据臂长、主臂角度和实时回转角度确定吊钩的实时回 转距离。6. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 若所述目标定量参数包括目标变幅参数，则所述执行机构为变幅油缸； 若目标变幅参数为目标工作幅度变化量，则所述工作参数变化量为起重机的实时工作 幅度变化量;所述实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量包括:利用安装于主臂 的角度传感器和主臂的测长传感器，记录变幅前主臂的长度和角度;变幅油缸动作后，实时 监测当前主臂的长度和角度;根据变幅前主臂的长度和角度、以及当前主臂的长度和角度 获取实时工作幅度变化量； 若目标变幅参数为目标变幅角度，则所述工作参数变化量为吊钩的实时变幅角度;所 述实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量包括:利用安装于主臂的角度传感器获 取实时变幅角度。7. 根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，还包括： 在执行机构动作过程中，若手柄触发信号停止，则控制执行机构停止相应动作。8. -种起重机定量控制装置，其特征在于，包括指令接收模块、控制模块和变化量获取 模块，其中： 指令接收模块，用于接收用户输入的目标定量参数和手柄触发信号； 控制模块，用于在指令接收模块接收到用户输入的目标定量参数和手柄触发信号后， 控制执行机构进行相应动作，使得起重机吊钩向目标位置进行移动，其中所述目标位置与 所述目标定量参数相对应；以及在工作参数变化量和目标定量参数相等的情况下，停止对 执行机构的控制，使得起重机吊钩移动至目标位置； 变化量获取模块，用于实时获取执行机构动作后带来的工作参数变化量，其中所述工 作参数变化量与所述目标定量参数相对应。9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于， 所述目标定量参数包括目标起升距离、目标回转参数、目标变幅参数中的至少一个。10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述目标定量参数包括目标起升距离 的情况下： 所述执行机构为卷扬机构； 所述工作参数变化量为吊钩起升距离变化量； 所述变化量获取模块包括倍率获取单元、转动角度获取单元、出绳量变化值获取单元 和起升距离变化量获取单元，其中： 倍率获取单元，用于获取起重机吊钩的倍率； 转动角度获取单元，用于实时获取卷扬机构的转动角度； 出绳量变化值获取单元，用于根据卷扬机构的转动角度获取卷扬机构出绳量的变化 值； 起升距离变化量获取单元，根据卷扬机构出绳量的变化值和吊钩的倍率获取吊钩起升 距离变化量。11. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述出绳量变化值获取单元包括出绳量 获取子模块、存绳量获取子模块、层数获取子模块和出绳量变化值获取子模块，其中： 出绳量获取子模块，用于获取卷扬机构当前钢丝绳的出绳量； 存绳量获取子模块，用于根据当前钢丝绳的出绳量获取当前卷扬机构的存绳量； 层数获取子模块，用于根据当前卷扬机构的存绳量和卷扬机构的结构参数，获取钢丝 绳在卷扬机构出绳位置所处的层数； 出绳量变化值获取子模块，用于根据卷扬机构的转动角度以及钢丝绳在卷扬机构出绳 位置所处的层数，获取卷扬机构出绳量的变化值。12. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述目标定量参数包括目标回转参数 的情况下： 所述执行机构为回转马达； 在目标回转参数为目标回转角度的情形下，所述工作参数变化量为吊钩的实时回转角 度;变化量获取模块用于利用安装于起重机回转中心的编码器获取吊钩的实时回转角度； 在目标回转参数为目标回转距离的情形下，所述工作参数变化量为吊钩的实时回转距 离;变化量获取模块用于利用安装于起重机回转中心的编码器获取起重机的实时回转角 度，以及根据臂长、主臂角度和实时回转角度确定吊钩的实时回转距离。13. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述目标定量参数包括目标变幅参数 的情况下： 所述执行机构为变幅油缸； 在目标变幅参数为目标工作幅度变化量的情形下，所述工作参数变化量为起重机的实 时工作幅度变化量;变化量获取模块用于利用安装于主臂的角度传感器和主臂的测长传感 器，记录变幅前主臂的长度和角度;变幅油缸动作后，实时监测当前主臂的长度和角度;根 据变幅前主臂的长度和角度、以及当前主臂的长度和角度获取实时工作幅度变化量； 在目标变幅参数为目标变幅角度的情形下，所述工作参数变化量为吊钩的实时变幅角 度;变化量获取模块用于利用安装于主臂的角度传感器获取实时变幅角度。14. 根据权利要求8-13中任一项所述的装置，其特征在于， 控制模块还用于在执行机构动作过程中，在指令接收模块接受的手柄触发信号停止的 情况下，则控制执行机构停止相应动作。15. -种起重机定量控制系统，其特征在于，包括传感器、起重机定量控制装置和执行 机构，其中： 起重机定量控制装置，用于在接收到用户输入的目标定量参数和手柄触发信号后，控 制执行机构进行相应动作，使得起重机吊钩向目标位置进行移动，其中所述目标位置与所 述目标定量参数相对应;根据传感器实时采集的传感器数据，实时获取执行机构动作后带 来的工作参数变化量，其中所述工作参数变化量与所述目标定量参数相对应；以及在工作 参数变化量和目标定量参数相等的情况下，停止对执行机构的控制，使得起重机吊钩移动 至目标位置； 执行机构，用于根据起重机定量控制装置的控制进行相应动作，使得起重机吊钩移动 至目标位置； 传感器，用于实时采集传感器数据，并将所述传感器数据发送给起重机定量控制装置。16. 根据权利要求15所述的系统，其特征在于， 起重机定量控制装置，为如权利要求8-14中任一项所述的起重机定量控制装置。
【文档编号】B66C23/82GK105836623SQ201610424172
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】曹立峰, 郁中太, 金慧玲, 闫慈, 王宁
【申请人】徐州重型机械有限公司