布料臂架振动位移检测方法、检测系统、控制器及设备的制作方法
【专利摘要】布料臂架振动位移检测方法，其中，包括如下步骤：检测步骤，在布料臂架的物料输送管道处于物料输送作业的状态下，检测布料臂架的第一臂节至第n节臂节相对于水平面的倾角θ1，θ2…θn、布料臂架上的检测设定位置D0的应变ε以及布料臂架的末节臂节末端端部相对于水平面的倾角θ(l)，其中所述第n节臂节为所述末节臂节；以及振动位移确定步骤，根据布料臂架的各个臂节的所述倾角θ1，θ2…θn、应变ε以及末节臂节末端端部的倾角θ(l)，确定检测设定位置D0的振动位移。此外，本发明还提供一种布料臂架振动位移检测系统、控制器和布料设备。本发明能够相对优化程度地检测布料臂架的弯曲振动位移，具有良好的实用性和可靠性，具有良好的应用前景。
【专利说明】布料臂架振动位移检测方法、检测系统、控制器及设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种布料臂架振动检测方法，具体地，涉及一种布料臂架振动位移检测方法。进一步地，本发明涉及一种布料臂架振动位移检测系统和用于该布料臂架振动位移检测系统的控制器。此外，本发明还涉及一种包括所述布料臂架振动位移检测系统的布料设备。
【背景技术】
[0002]布料设备，例如混凝土泵车、混凝土布料机、砂浆机等公知地具有布料臂架，其通过安装在布料臂架上的物料输送管道将粘稠物料输送到要求的施工位置。例如，混凝土泵车就是一种利用压力将混凝土沿混凝土输送管道连续输送的工程机械，其广泛应用于道路工程、桥梁工程、地下工程、工业与民用建筑施工等各个领域。
[0003]随着布料设备的布料臂架轻量化、超长化等发展趋势，布料臂架的振动性能成为考核臂架设计的一项重要指标，如何相对准确的测量到布料臂架的振动位移，成为布料设备(例如混凝土泵车)振动测试中亟待解决的问题。
[0004]在一般的机械结构振动测量中，通常直接测量振动的加速度信号，而振动位移的测量通常较困难或较复杂。振动的位移通常是采用各种惯性式位移传感器进行测量，但使用位移传感器时，都需要一个安装传感器的参考点，即在被测点附近确定一相对静止的参考点，这对于布料臂架等大型、活动结构，几乎是不可能的。现有的混凝土泵车布料臂架等大型结构一般采用位移式拉线传感器进行测量，但是拉线式传感器在工程作业中很难固定，即使通过安装的这种位移传感器进行检测，其检测的振动位移也非常不准确，例如参见图3检测的振动位移波形图，这种检测的振动位移一般叠加在布料臂架的运动位移基础上，非常不稳定，而且也很不准确。另外，通过检测加速度并进行积分而检测振动位移的方法主要是针对加速度信号比较单一的信号，但是布料臂架振动过程中加速度信号过于复杂，有时无法进行滤波，而对于超低频信号，加速度转位移无法进行，因为超低频信号与需要滤除的直流分量频率相差太近而无法分离。
[0005]但是，如上所述，在振动系统分析评价以及振动控制系统设计过程中，布料臂架在使用时的振动位移幅度等振动信息，常常是设计者非常关心的重要参数，需要找到有效的方法进行测量。
[0006]中国发明专利申请CN101870110A中公开了一种机械铰接臂的控制方法，这种控制方法主要是根据铰接臂发生弹性变形后的长度参数和角度参数对铰接臂进行控制，以增强铰接臂的姿态的可测性和可控性，提高控制精度，但是其并未提供相对可靠的弹性振动位移的检测方法。
[0007]另外，《长沙铁道学院学报》2003年9月第21卷第3期公开了一种“梁的位移测试”(作者:李丰良、李敏)，其研究了如何应用应变片代替位移传感器进行梁的位移测试.在建立连续梁的运动微分方程的基础上，经过比较梁上测点的位移与应变的数学表达式，证明了连续梁以一阶模态振动时的动应变与动挠度具有正比关系，故只要测得连续梁的应变，即可得到连续梁的挠度(即垂直于梁的线位移，也就是本发明所称的“振动位移”)。但是， 这种理论研究与在布料臂架应用的实用性仍然相差很远，布料臂架存在多节臂节，布料臂架的各节臂节在运动中存在变化的倾角，而且悬臂梁的振型函数中存在多个需要确定的参数,这在振动位移的检测中无法回避。
[0008]有鉴于此，需要提供一种新型的布料臂架振动位移检测方案。
【发明内容】
[0009]本发明首先所要解决的技术问题是提供一种布料臂架振动位移检测方法，该布料臂架振动位移检测方法能够相对优化程度地检测布料臂架的弯曲振动位移，具有良好的实用性和可靠性。
[0010]进一步地，本发明所要解决的技术问题是提供一种布料臂架振动位移检测系统， 该布料臂架振动位移检测系统能够相对优化程度地检测布料臂架的弯曲振动位移，具有良好的实用性和可靠性。
[0011]对应地，本发明所要解决的技术问题是提供一种控制器，该控制器能够用于布料臂架振动位移检测系统，以相对优化程度地检测布料臂架的弯曲振动位移。
[0012]此外，本发明还要解决的技术问题是提供一种布料设备，该布料设备能够相对优化程度地检测布料臂架的弯曲振动位移，具有良好的实用性和可靠性。
[0013]为了解决上述技术问题，本发明提供一种布料臂架振动位移检测方法，其中，包括如下步骤:检测步骤:在所述布料臂架的物料输送管道处于物料输送作业的状态下，检测所述布料臂架的第一臂节至第n节臂节相对于水平面的倾角0i，e ^en、所述布料臂架上的检测设定位置的应变e以及所述布料臂架的末节臂节末端端部相对于水平面的倾角 0 (I)，其中所述第n节臂节为所述末节臂节；以及振动位移确定步骤:根据所述布料臂架的各个臂节的所述倾角G1, 0n、所述应变e以及所述末节臂节末端端部的所述倾角
0(I)，确定所述检测设定位置的振动位移。
[0014]优选地，其中`，在所述振动位移确定步骤中，以所述第一臂节(2)与支承基础的铰接点为原点0，竖直方向的轴线为Y轴，沿各个所述臂节在水平面上的俯视投影的纵向延伸方向的轴线为X轴，所述检测设定位置在所述布料臂架的各个臂节伸展为平行于所述X轴的状态下沿所述布料臂架长度方向的位置为X = Itl，根据如下公式计算所述检测设定位置的所述振动位移y (Itl):
[0015]
【权利要求】
1.布料臂架振动位移检测方法，其中，包括如下步骤: 检测步骤:在所述布料臂架的物料输送管道处于物料输送作业的状态下，检测所述布料臂架的第一臂节至第η节臂节相对于水平面的倾角θρ Θ ^ θη、所述布料臂架上的检测设定位置的应变ε以及所述布料臂架的末节臂节末端端部相对于水平面的倾角Θ (I),其中所述第η节臂节为所述末节臂节；以及 振动位移确定步骤:根据所述布料臂架的各个臂节的所述倾角G1, θ^..θη、所述应变ε以及所述末节臂节末端端部的所述倾角Θ (I)，确定所述检测设定位置的振动位移。
2.根据权利要求1所述的布料臂架振动位移检测方法，其中，在所述振动位移确定步骤中，以所述第一臂节(2)与支承基础的铰接点为原点O，竖直方向的轴线为Y轴，沿各个所述臂节在水平面上的俯视投影的纵向延伸方向的轴线为X轴，所述检测设定位置在所述布料臂架的各个臂节伸展为平行于所述X轴的状态下沿所述布料臂架长度方向的位置为X=lo，根据如下公式计算所述检测设定位置的所述振动位移y (I。):
3.根据权利要求1所述的布料臂架振动位移检测方法，其中，在所述检测步骤中，通过分别设置在所述布料臂架的第一至第n节臂节上的倾角传感器检测各个臂节的所述倾角O1,en，通过设置在所述布料臂架上的所述检测设定位置处的应变片检测所述应变 ￡，以及通过设置在所述末节臂节的末端端部的倾角传感器检测所述末节臂节末端端部的所述倾角e (I)。
4.根据权利要求3所述的布料臂架振动位移检测方法，其中，所述检测设定位置处的应变片包括相互垂直设置的第一应变片和第二应变片，所述应变e为该第一应变片和第二应变片检测的最大应变。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的布料臂架振动位移检测方法，其中，所述布料臂架振动位移检测方法还包括在所述检测步骤之前进行的监测步骤，在该监测步骤中，监测并确定所述布料臂架的物料输送管道处于物料输送作业状态。
6.根据权利要求5所述的布料臂架振动位移检测方法，其中，在所述检测步骤中，对检测的所述应变e的信号和所述末节臂节末端端部的所述倾角e (I)信号进行滤波处理。
7.布料臂架振动位移检测系统，其中，包括:应变信号采集单元，用于检测所述布料臂架的检测设定位置处的应变e ;臂架姿态监测单元，用于检测所述布料臂架的各个臂节相对于水平面的倾角Q1, 02-0n；末节臂节末端端部倾角检测单元，用于检测所述布料臂架的末节臂节的末端端部相对于水平面的倾角；以及控制器，该控制器电连接于所述应变信号采集单元、臂架姿态监测单元和末节臂节末端端部倾角检测单元，该控制器根据接收的所述布料臂架的各个臂节的倾角信号、所述应变信号以及所述末节臂节末端端部的倾角信号，确定所述检测设定位置的振动位移。
8.根据权利要求7所述的布料臂架振动位移检测系统，其中，所述应变信号采集单元为设置在所述布料臂架的检测设定位置处的应变片，所述臂架姿态监测单元为设置在所述布料臂架的各个臂节上的倾角传感器，所述末节臂节末端端部倾角检测单元为设置在所述布料臂架的末节臂节末端端部的倾角传感器。
9.根据权利要求8所述的布料臂架振动位移检测系统，其中，所述应变片包括设置在所述布料臂架的检测设定位置处的相互垂直的第一应变片和第二应变片。
10.根据权利要求7所述的布料臂架振动位移检测系统，其中，所述控制器包括信号滤波单元，所述应变信号采集单元和所述末节臂节末端端部倾角检测单元经由所述信号滤波单元电连接于所述控制器的信号处理单元。
11.根据权利要求7所述的布料臂架振动位移检测系统，其中，所述布料臂架振动位移检测系统还包括用于监测所述布料臂架上的物料输送管道是否处于物料输送作业状态的泵送作业监测单元。
12.根据权利要求7所述的布料臂架振动位移检测系统，其中，所述布料臂架振动位移检测系统还包括用于显示所述检测设定位置的振动位移的显示装置，该显示装置电连接于所述控制器。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的布料臂架振动位移检测系统，其中，所述控制器以所述布料臂架的第一臂节(2)与支承基础的铰接点为原点O，竖直方向的轴线为Y轴， 沿各个所述臂节在水平面上的俯视投影的纵向延伸方向的轴线为X轴，所述检测设定位置在所述布料臂架的各个臂节伸展为平行于所述X轴的状态下沿所述布料臂架长度方向上的位置为X = Itl,将臂架回转对应倾斜角度使臂架处于与X轴重合位置，根据如下公式计算所述检测设定位置的所述振动位移Y(Itl):
14.控制器，其中，包括: 信号接收单元，用于接收检测的所述布料臂架的检测设定位置处的应变信号、所述布料臂架的各个臂节相对于水平面的倾角信号以及所述布料臂架的末节臂节的末端端部相对于水平面的倾角信号；以及 信号处理单元，用于根据接收的所述布料臂架的各个臂节的倾角信号、所述应变信号以及所述末节臂节末端端部的所述倾角信号，确定所述检测设定位置的振动位移。
15.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述控制器还包括信号滤波单元，该信号滤波单元用于在所述信号接收单元之前至少对所述应变信号和所述末节臂节的末端端部的倾角信号进行滤波处理。
16.根据权利14或15所述的控制器，其中，所述信号处理单元以所述布料臂架的第一臂节(2)与支承基础的铰接点为原点O，竖直方向的轴线为Y轴，沿各个所述臂节在水平面上的俯视投影的纵向延伸方向的轴线为X轴，所述检测设定位置在所述布料臂架的各个臂节伸展为平行于所述X轴的状态下沿所述布料臂架长度方向上的位置为X = Itl，根据如下公式计算所述检测设定位置的所述振动位移Y(Itl):
17.布料设备，包括布料臂架，其中，所述布料设备包括根据权利要求7至13中任一项所述的布料臂架振动位移检测系统。
18.根据权利要求17所述的布料设备，其中，所述布料设备为混凝土泵车、混凝土布料机或砂浆布料机。
【文档编号】G01B7/16GK103557823SQ201310506726
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】公平, 杨文 , 黄毅 申请人:中联重科股份有限公司