一种臂架前端垂直方向定位系统及定位方法与流程

技术特征：

1.一种臂架前端垂直方向定位方法，包括以下步骤：

检测臂架俯仰铰点与臂架拉杆铰点之间臂架段与水平面夹角的第一角度传感器，以及检测臂架拉杆铰点与臂架前端点之间臂架段与水平面夹角的第二角度传感器，将检测的角度数据分别输出至数据处理单元；所述数据处理单元对接收的数据进行滤波和解算后，得出的臂架垂直方向定位数据，通过工业总线输出至能控制臂架作业的自动控制系统；自动控制系统按定位数据控制臂架的作业；其特征在于，所述数据处理单元对接收的数据滤波包括：对第一角度传感器检测的角度φ和第二角度传感器检测的角度θ均至少采样5次后，按取算术平均值的方法进行滤波计算；

臂架前端垂直方向定位还包括以下步骤：

所述数据处理单元按以下公式计算臂架俯仰铰点与臂架前端点之间连线的长度L3：

所述数据处理单元按以下公式计算臂架俯仰铰点与臂架前端点之间连线与水平面的夹角β：

所述数据处理单元按以下公式计算实时工况下臂架前端点距离基准平面的垂直距离H1：

H1＝H0+L3sinβ

所述数据处理单元按计算结果得出臂架垂直方向定位数据；

其中：φ为第一角度传感器检测的臂架俯仰铰点与臂架拉杆铰点之间臂架段与水平面的夹角，单位为度；

θ为第二角度传感器检测的臂架拉杆铰点与臂架前端点之间臂架段与水平面的夹角，单位为度；

β为臂架俯仰铰点与臂架前端点之间连线与水平面的夹角，单位为度；

L1为臂架俯仰铰点与臂架拉杆铰点之间的直线长度，单位为米；

L2为臂架拉杆铰点与臂架前端点之间的直线长度，单位为米；

L3为臂架俯仰铰点与臂架前端点之间的直线长度，单位为米；

H0为臂架俯仰铰点与基准平面的垂直距离，单位为米。

2.根据权利要求1所述的臂架前端垂直方向定位方法，其特征在于，还包括臂架前端垂直方向定位系统的实时自校验，实时自校验包括以下步骤：

在臂架重载作业的工况下，记录第一角度传感器的连续输出值φ1和第二角度传感器连续输出值θ1；

计算上步骤中第一角度传感器和第二角度传感器的角度输出差值，即：

δ＝|φ1-θ1|

找出δ中的最大值δmax；

储存δmax值，将其作为检验阈值，臂架在作业过程中，数据处理单元对第一角度传感器检测的角度输出值φ和第二角度传感器检测的角度输出值θ，计算公式：

|φ-θ|＜η×δmax

是否成立，若公式成立，臂架前端垂直方向定位系统运行正常，重复实时自校验过程；若公式不成立，则认定两个角度传感器中至少有一个出现故障，数据处理单元发出故障信号给自动控制系统，提示维护人员进行相关检查；其中η为容许系数。

3.根据权利要求2所述的臂架前端垂直方向定位方法，其特征在于，容许系数η的取值范围为1～1.2，系根据现场的测试进行确定。

4.一种臂架前端垂直方向定位系统，其特征在于，包括检测臂架俯仰铰点与臂架拉杆铰点之间臂架段与水平面夹角的第一角度传感器；检测臂架拉杆铰点与臂架前端点之间臂架段与水平面夹角的第二角度传感器；至少具备采集第一角度传感器、第二角度传感器数据、数据滤波和数据计算功能的数据处理单元；至少能控制臂架作业的自动控制系统；第一角度传感器和第二角度传感器检测的角度数据均输出至所述数据处理单元；所述数据处理单元对接收的数据进行滤波和解算后，得出的臂架垂直方向定位数据，通过工业总线输出至所述自动控制系统；所述数据处理单元对接收的数据滤波包括：对第一角度传感器检测的角度φ和第二角度传感器检测的角度θ均至少采样5次后，按取算术平均值的方法进行滤波计算；

臂架前端垂直方向定位包括以下步骤：

所述数据处理单元按以下公式计算臂架俯仰铰点与臂架前端点之间连线的长度L3：

所述数据处理单元按以下公式计算臂架俯仰铰点与臂架前端点之间连线与水平面的夹角β：

所述数据处理单元按以下公式计算实时工况下臂架前端点距离基准平面的垂直距离H1：

H1＝H0+L3sinβ

所述数据处理单元按计算结果得出臂架垂直方向定位数据；

其中：φ为第一角度传感器检测的臂架俯仰铰点与臂架拉杆铰点之间臂架段与水平面的夹角，单位为度；

θ为第二角度传感器检测的臂架拉杆铰点与臂架前端点之间臂架段与水平面的夹角，单位为度；

β为臂架俯仰铰点与臂架前端点之间连线与水平面的夹角，单位为度；

L1为臂架俯仰铰点与臂架拉杆铰点之间的直线长度，单位为米；

L2为臂架拉杆铰点与臂架前端点之间的直线长度，单位为米；

L3为臂架俯仰铰点与臂架前端点之间的直线长度，单位为米；

H0为臂架俯仰铰点与基准平面的垂直距离，单位为米。

5.根据权利要求4所述的臂架前端垂直方向定位系统，其特征在于，所述第一角度传感器安装在近臂架俯仰铰点处；所述第二角度传感器安装在近臂架拉杆铰点处；臂架俯仰铰点与臂架拉杆铰点之间臂架段的长度大于臂架拉杆铰点与臂架前端点之间臂架段的长度。

6.根据权利要求4所述的臂架前端垂直方向定位系统，其特征在于，所述第一角度传感器、第二角度传感器均为抗振动伺服型角度传感器，输出角度频率不低于10Hz。