本发明涉及吊装检测技术领域，具体涉及一种检测卷扬出绳长度的装置及方法及获取吊钩离地高度方法。
背景技术
在起重提升机构中卷扬机工作时，需要准确测量出卷扬机上钢丝绳的出绳长度，从而检测到起重机起升机构工作时吊钩离地高度，实现起重机安全状态的监控，现有技术中没有吊钩离地高度显示或显示不准确，吊钩离地高度主要通过操作人员凭经验目测，但对于一些特殊工况，操作人员无法看到吊钩位置，根本不知道吊钩高度。
传统的测量方式有两种：1、在卷筒侧面安装同轴编码器，测量卷扬正转和反转的圈数，计算出卷扬出绳长度，该方法需要卷筒某侧能同轴安装编码器，而对于某些工况，两侧无法同轴安装编码器，并且对同轴度要求比较高；2、卷筒侧面安装齿圈，采用正交信号计算卷扬正反转信号和脉冲数，计算出出绳长度，该方法需要在卷扬机构侧面设计齿圈，对于没有齿圈结构的卷扬，无法安装正交信号传感器。
专利cn207132821u公开了一种起重机钢丝绳长度定尺测量装置，包括测量滚轮和两套钢丝绳定位托辊架、两套钢丝绳卷盘驱动盘和一台数字计数器；两套钢丝绳卷盘驱动盘上套装有钢丝绳卷筒且分别位于测量滚轮两侧，且两套钢丝绳卷盘驱动盘均设置有驱动电机，套装在两钢丝绳卷筒上的钢丝绳穿过测量滚轮，所述测量滚轮上安装有用于计数测量滚轮转动圈数的数字计数器，是一种用机械方式进行起重机钢丝绳长度定尺测量的装置，该专利结构复杂，测量不够准确，不适合用于安全监控系统出绳长度以及吊钩离地高度的测定。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现自动检测的检测卷扬出绳长度的装置及方法及获取吊钩离地高度方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种检测卷扬出绳长度的装置，包括：
测速传感器，获取卷扬转动的脉冲数；
上升口压力传感器，获取卷扬上升信号；
下降口压力传感器，获取卷扬下降信号，以及；
控制器，所述控制器分别与测速传感器、上升口压力传感器和下降口压力传感器电性连接，当上升口压力传感器产生信号，获取得到测速传感器为正脉冲数，当下降口压力传感器产生信号，获取得到测速传感器为负脉冲数，进而获取卷扬出绳长度。
进一步地，所述上升口压力传感器和下降口压力传感器均采用通用型液压压力传感器。
进一步地，所述测速传感器采用pnp型光电开关。
一种检测卷扬出绳长度的检测方法，应用了检测卷扬出绳长度的装置，有以下步骤：
a、标定吊钩初始位置，记录下初始位置钢绳的层数a以及当层的圈数o；
b、当上升口压力传感器产生信号，卷扬正转上升，获取当前状态测速传感器脉冲计数信号计为+pl1，当下降口压力传感器产生信号，卷扬反转下降，获取当前状态测速传感器脉冲计数信号计为-pl2，得到卷扬转动的运动脉冲变数数量δp＝+pl1-pl2，从而计算得到卷扬的转动圈数为δp/n，其中n为卷扬(1)转动一圈的脉冲数；
c、判定卷扬是否换层，进而计算出卷扬出绳长度l，具体方式如下：
当δp＞0，卷扬正转上升，通过转动圈数δp/n加上初始第a层的圈数o总和是否大于卷扬完整绕一层钢绳的圈数m判定卷扬是否换层，即：
若δp/n+o≤m，即卷扬未换层，此时出绳长度l＝π×[d+(a-1)d]×δp/n；
若δp/n+o＞m，即卷扬换层，即：
第a+x层的的出绳长度l＝l(a+x)+l(中间)+la，其中l(a+x)＝π×[d+(a+x-1)d]×[δp/n-(x-1)m-(m-o)]；la＝π×[d+(a-1)d]×(m-o)；l(中间)即从第a+x层到第a层之间卷扬完整绕一层的出绳长度，l(中间)＝[l(a+x-1)+l(a+1)]/2×(x-1)，其中l(a+x-1)＝π×[d+(a+x-1)d]×m，l(a+1)＝π×[d+ad]×m；
当δp＜0，卷扬反转下降，通过转动圈数∣δp∣/n是否大于初始a层圈数o判定卷扬是否换层，即：
若∣δp∣/n≤o，即卷扬未换层，此时出绳长度l＝π×[d+(a-1)d]×∣δp∣/n；
若∣δp∣/n＞o，即卷扬换层，即：
第a-x层的的出绳长度l＝l(a-x)+l(中间)+la，其中l(a-x)＝π×[d+(a-x-1)d]×[∣δp∣/n-(x-1)m-o]，la＝π×[d+(a-1)d]×o，l(中间)即从第a+x层到第a层之间卷扬完整绕一层的出绳长度，即l(中间)＝[l(a-x+1)+l(a-1)]/2×(x-1)，其中l(a-x+1)＝π×[d+(a-x)d]×m，l(a-1)＝π×[d+(a-2)d]×m；
其中卷扬最里层外径为d；钢绳直径为d；卷扬转动一圈的脉冲数为n；完整绕一层钢绳的圈数为m；
d、控制器获取卷扬转动的脉冲数以及正反方向，由此可以获取卷扬从初始a层开始转动卷扬的出绳长度l。
应用卷扬出绳长度的检测方法获取吊钩离地高度方法，所述卷扬吊钩离地高度h＝(l2-l1)/n+k×lb×sin(a1-a2)，其中k为扰度变形系数，n为吊钩卷扬钢绳倍率，lb为臂架长度，l1为初始吊钩位置钢绳长度，l2为检测时刻吊钩位置钢绳长度，a1为初始角度，a2为动态变化时刻的角度。
本发明的有益效果是：采用该装置能够测量出卷扬转动的脉冲数和方向，通过初始位置记录下的钢绳位置的层数和圈数，能自动检测起重机起升机构工作时卷扬出绳长度，在臂架长度、臂架角度以及钢丝绳倍率是已知的情况下，从而检测到吊钩离地高度，实现起重机安全工作，结构简单，测量准确，适合用于安全监控系统的吊钩离地高度测量，便于远程安全监控。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中所示：1-卷扬；2-测速传感器；3-下降口压力传感器；4-上升口压力传感器；5-控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明的一种检测卷扬出绳长度的装置，包括：
测速传感器2，获取卷扬1转动的脉冲数；
上升口压力传感器4，获取卷扬1上升信号；
下降口压力传感器3，获取卷扬1下降信号，以及；
控制器5，所述控制器5分别与测速传感器2、上升口压力传感器4和下降口压力传感器3电性连接，当上升口压力传感器4产生信号，获取得到测速传感器2为正脉冲数，当下降口压力传感器3产生信号，获取得到测速传感器2为负脉冲数，进而获取卷扬1出绳长度。
测速传感器2的工作原理：能够感应卷扬转动速度，测速传感器2的感应块采用凸台钢板用强力胶固定的方式安装在卷扬侧面，卷扬转动过程中，测速传感器2会产生脉冲信号，每转动一圈，均匀产生n个脉冲信号，数量的多少根据测速传感器2的感应精度设定，一般检测精度在40mm。
卷扬转动方向的判断：卷扬马达的上升口和下降口在卷扬上升或下降过程中，对应不同的压力，当上升口压力传感器4检测到信号时，此时卷扬正方向转动，测速传感器2即检测到正脉冲信号，当下降口压力传感器3检测到信号时，此时卷扬反方向转动，测速传感器2即检测到负脉冲信号，从而可以得到在t0时刻到t1时刻，卷扬转动的运动脉冲变数数量，通过卷扬转动的脉冲数以及转动方向，由此可以计算出卷扬从初始状态开始，钢绳出绳的圈数，通过测量卷扬的周长，即可判断出卷扬上钢绳的长度变化量，通过初始位置记录下的钢绳位置的层数和圈数，即可计算出卷扬转动时钢丝绳的出绳长度，上述出绳长度为从初始状态开始后的钢绳长度变化量。
所述上升口压力传感器4和下降口压力传感器3均采用通用型液压压力传感器。液压压力传感器是工业实践中最为常用的一种压力传感器，使用方便，易于推广发展。
所述测速传感器2采用pnp型光电开关。pnp型光电开关是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路接通电路，从而检测物体的有无，工业中经常用它来计数机械臂的运动次数。
一种检测卷扬出绳长度的检测方法，应用了检测卷扬出绳长度的装置，有以下步骤：
a、标定吊钩初始位置，记录下初始位置钢绳的层数a以及当层的圈数o；
b、当上升口压力传感器4产生信号，卷扬1正转上升，获取当前状态测速传感器2脉冲计数信号计为+pl1，当下降口压力传感器3产生信号，卷扬1反转下降，获取当前状态测速传感器2脉冲计数信号计为-pl2，得到卷扬1转动的运动脉冲变数数量δp＝+pl1-pl2，从而计算得到卷扬1的转动圈数为δp/n，其中n为卷扬1转动一圈的脉冲数；
c、判定卷扬1是否换层，进而计算出卷扬1的出绳长度l，具体方式如下：
当当δp＝0时，卷扬未转动，此处不作赘述，
当δp＞0，卷扬1正转上升，通过转动圈数δp/n加上初始第a层的圈数o总和是否大于卷扬1完整绕一层钢绳的圈数m判定卷扬1是否换层，即：
若δp/n+o≤m，即卷扬1未换层，此时出绳长度l＝π×[d+(a-1)d]×δp/n；
若δp/n+o＞m，即卷扬1换层，即：
第a+x层的的出绳长度l＝l(a+x)+l(中间)+la，其中l(a+x)＝π×[d+(a+x-1)d]×[δp/n-(x-1)m-(m-o)]；la＝π×[d+(a-1)d]×(m-o)；l(中间)即从第a+x层到第a层之间卷扬1完整绕一层的出绳长度，l(中间)＝[l(a+x-1)+l(a+1)]/2×(x-1)，其中l(a+x-1)＝π×[d+(a+x-1)d]×m，l(a+1)＝π×[d+ad]×m；
当δp＜0，卷扬1反转下降，通过转动圈数∣δp∣/n是否大于初始a层圈数o判定卷扬(1)是否换层，即：
若∣δp∣/n≤o，即卷扬1未换层，此时出绳长度l＝π×[d+(a-1)d]×∣δp∣/n；
若∣δp∣/n＞o，即卷扬1换层，即；
第a-x层的的出绳长度l＝l(a-x)+l(中间)+la，其中l(a-x)＝π×[d+(a-x-1)d]×[∣δp∣/n-(x-1)m-o]，la＝π×[d+(a-1)d]×o，l(中间)即从第a+x层到第a层之间卷扬1完整绕一层的出绳长度，即l(中间)＝[l(a-x+1)+l(a-1)]/2×(x-1)，其中l(a-x+1)＝π×[d+(a-x)d]×m，l(a-1)＝π×[d+(a-2)d]×m；
其中卷扬1最里层外径为d；钢绳直径为d；卷扬1转动一圈的脉冲数为n；完整绕一层钢绳的圈数为m；
d、控制器5获取卷扬1转动的脉冲数以及正反方向，由此可以获取卷扬从初始a层开始转动卷扬1的出绳长度l。
所述控制器5可采用plc(可编程控制器)，分别检测卷扬转动的脉冲数和卷扬的正反方向，由此可以计算出卷扬从初始状态开始，钢丝绳出绳的圈数，通过测量卷扬的周长，即可计算出卷扬转动时钢丝绳的出绳长度。
此出绳长度检测方法能够实现自动检测出绳长度，安全、效率高、成本低，利于推广，结构简单，测量准确，适合用于安全监控系统的吊钩离地高度测量，便于远程安全监控。
应用卷扬出绳长度的检测方法获取吊钩离地高度方法，所述卷扬吊钩离地高度h＝(l2-l1)/n+k×lb×sin(a1-a2)，其中k为扰度变形系数，n为吊钩卷扬钢丝绳倍率，lb为臂架长度，l1为初始吊钩位置钢绳长度，l2为检测时刻吊钩位置钢绳长度，a1为初始角度，a2为动态变化时刻的角度。l2-l1实际为初始状态开始到转动结束后钢绳长度变化量，即本申请所述的出绳长度，计算出钢丝绳运动的出绳长度后，在臂架长度以及钢丝绳倍率是已知的情况下，臂架角度的变化，可以测量出臂架臂头离地高度的变化，钢丝绳出绳的变化和臂头离地高度的变化，即可得到吊钩离地高度变化。