专利名称：吊臂弯曲挠度检测和安全控制设备、系统、方法及起重机的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种吊臂弯曲挠度检测和安全控制设备、系统、方法及起重机。
背景技术：
起重机吊载工作状态下，吊臂会发生变幅平面内的垂直方向的弯曲变形(挠度)。由于起重机吊臂筒体结构尺寸大，且为中空结构，而筒体内部还布置有插拔销装置，测量其中性层的弯曲挠度时传感器布置存在诸多不便；并且吊臂是多臂节嵌套而成，吊载时各臂节间有多种组合，各组合在不同吊载幅度下吊载时变形挠度值各不相同，即使是在同一幅 度下，由不同臂节组合而得到的吊臂挠度值也不相同，因此，现有技术均为基于有限元方法来静态的获得吊臂吊载状态的挠度值。该方法的主要缺点为有限元计算是以一系列的力学假定为前提，计算得到的挠度值与实际吊载时的真值间吻合度尚无法得到验证；且有限元计算的挠度值是基于理想吊装工况下获得的，而起重机吊载工作时受场地、风载、工人操作熟练程度等多种因素的影响，实际的吊臂变形挠度与有限元理论计算值必然出现偏差，理论计算值难以作为吊臂优化设计及吊重过程中的起重机安全控制策略的参考依据。因而对起重机吊载时的吊臂挠度实时检测是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种吊臂弯曲挠度检测和安全控制设备、系统、方法及起重机。以解决上述现有技术中的问题。为了实现上述目的，本发明提供一种吊臂弯曲挠度检测设备，该吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接，其中该检测设备包括第一接收装置，用于接收待测臂节上布置的光源在吊臂吊载前于第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集的图像中的第一成像位置和第二成像位置，以及光源在吊臂吊载时于第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集的图像中的第三成像位置和第四成像位置，第一图像采集装置和第二图像采集装置分别位于转台的两侧；以及计算装置，用于根据预先存储的第一图像采集装置和第二图像采集装置各自的棱镜和成像板之间的距离、吊载前吊臂与转台的夹角和待测臂节的前端至吊臂起始端的距离、第一图像采集装置与第二图像采集装置之间的距离以及第一成像位置、第二成像位置、第三成像位置和第四成像位置计算待测臂节的挠度。本发明还提供了一种吊臂弯曲挠度检测系统。该检测系统包括上述的检测设备；光源，布置在待测臂节的上；第一图像采集装置，与第一接收装置相连，用于确定待测臂节上布置的光源在吊载前于该第一图像采集装置所采集的图像中的第一成像位置和在吊载时于该第一图像采集装置所采集的图像中的第三成像位置；以及第二图像采集装置，与第一接收装置相连，用于确定待测臂节上布置的光源在吊载前于该第二图像采集装置所采集的图像中的第二成像位置和在吊载时于该第二图像采集装置所采集的图像中的第四成像位置。
本发明还提供了一种吊臂安全控制设备，该吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接，其中该控制设备包括第二接收装置，用于在吊臂吊载时接收上述的吊臂弯曲挠度检测设备检测的吊臂伸出末端的臂节的挠度；以及处理装置，用于将接收到的挠度与额定挠度比较，在所接收的挠度大于额定挠度的情况下，输出报警信号。本发明还提供了一种吊臂安全控制系统，该系统包括上述的吊臂弯曲挠度检测系统；以及上述的吊臂安全控制设备。本发明还提供了一种起重机，该起重机包括吊臂和转台，其中该起重机还包括上述的吊臂安全控制系统。本发明还提供了一种弯曲挠度检测方法，该吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接，该方法包括接收待测臂节上布置的光源在吊臂吊载前于第一图像采集装置和 第二图像采集装置所采集的图像中的第一成像位置和第二成像位置，以及光源在吊臂吊载时于第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集的图像中的第三成像位置和第四成像位置，第一图像采集装置和第二图像采集装置分别位于转台的两侧；以及根据预先存储的第一图像采集装置和第二图像采集装置各自的棱镜和成像板之间的距离、吊载前吊臂与转台的夹角和待测臂节的前端至吊臂起始端的距离、第一图像采集装置与第二图像采集装置之间的距离以及第一成像位置、第二成像位置、第三成像位置和第四成像位置计算待测臂节的挠度。本发明还提供了一种吊臂安全控制方法，该吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接，其中该方法包括在吊臂吊载时接收上述的吊臂弯曲挠度检测方法检测的吊臂伸出末端的臂节的挠度；以及将接收到的挠度与额定挠度比较，在所接收的挠度大于额定挠度的情况下，输出报警信号。通过上述技术方案，通过接收待测臂节上设置的光源分别在吊臂吊载前和吊载时于设置在转台两侧的第一和第二图像采集装置(例如，C⑶相机)中的成像位置，并根据预先存储的第一和第二图像采集装置各自的棱镜和成像板之间的距离、吊载前吊臂与转台的夹角和待测臂节的前端至吊臂起始端的距离以及上述的成像位置计算挠度，从而实现对吊臂的弯曲挠度进行实时检测，获得可信度高的挠度测量值。并且通过将光源布置在各个臂节上，无需设置传感器来进行挠度计算，从而有效地避免了现有技术中布置传感器困难的缺陷。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中图I是根据本发明实施例的吊臂弯曲挠度检测设备的框图；图2为根据本发明实施例的吊臂安全控制设备的方框图；图3为根据本发明实施例的吊臂弯曲挠度检测方法的流程图；图4为根据本发明实施例的吊臂安全控制方法的流程图；图5是根据本发明实施例的起重机吊臂吊载时的示意图；以及图6是根据本发明实施例的吊臂弯曲挠度检测系统的原理示意图。
附图标记说明I转台2变幅油缸3CCD相机4吊臂5第一节臂6第二节臂7第三节臂8第四节臂9第五节臂10第一销轴11第二销轴12第三销轴51第一光源61第二光源71第三光源81第四光源91第五光源A重物B嵌入式控制器 31左侧C⑶相机32右侧CCD相机 311第一成像屏312第一棱镜
LI第一成像位置 L2第三成像位置Rl第二成像位置R2第四成像位置 m左侧CXD相机与右侧CXD相机之间的距离h棱镜与成像板之间的距离 n待测臂节的前端至吊臂起始端的距离S3第三节臂的变形挠度 a吊臂吊载前与转台的夹角
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。图I是根据本发明实施例的吊臂弯曲挠度检测设备的框图。其中吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接。如图I所示，该检测设备包括第一接收装置100，用于接收待测臂节上布置的光源在吊臂吊载前于第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集的图像中的第一成像位置和第二成像位置，以及光源在吊臂吊载时于第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集的图像中的第三成像位置和第四成像位置，第一图像采集装置和第二图像采集装置分别位于转台的两侧；以及计算装置102，用于根据预先存储的第一图像采集装置和第二图像采集装置各自的棱镜和成像板之间的距离、吊载前吊臂与转台的夹角和待测臂节的前端至吊臂起始端的距离、第一图像采集装置与第二图像采集装置之间的距离以及第一成像位置、第二成像位置、第三成像位置和第四成像位置计算待测臂节的挠度。通过接收待测臂节上设置的光源分别在吊臂吊载前和吊载时于设置在转台两侧的第一和第二图像采集装置(例如，CCD相机)中的成像位置，并根据预先存储的第一图像采集装置和第二图像采集装置各自的棱镜和成像板之间的距离、吊载前吊臂与转台的夹角和待测臂节的前端至吊臂起始端的距离以及上述的成像位置计算挠度，从而实现对吊臂的弯曲挠度进行实时检测，获得可信度高的挠度测量值。并且通过将光源布置在各个臂节上，无需设置传感器来进行挠度计算，从而有效地避免了现有技术中布置传感器困难的缺陷。优选地，光源可以被布置在各个臂节的臂头(例如待测臂节的前端)上。其中，优选地，在光源布置在待测臂节的前端上，第一图像采集装置和第二图像采集装置分别位于吊臂与转台连接处两侧，且第一图像采集装置的棱镜和成像板之间的距离等于第二图像采集装置的棱镜和成像板之间的距离的情况下，挠度的计算公式为3 二 "、/l + (l + (/( - R:、: / ' cos' c/-2)-2- cos￠2-(1 + (/.； -1。丫 ■ h 2)，其中，6表示待测臂节的挠度，n表示吊载前待测臂节的前端至吊臂起始端的距离，a表示吊载前吊臂与转台的夹角，h表示棱镜与成像板之间的距离，(L1-L2)2表示第一成像位置与第三成像位置之间的距离的平方，(R1-R2)2表示第二成像位置与第四成像位置之间的距离的平方。本领域技术人员应该理解，上述公式仅仅是示例性的，本领域技术人员根据实际的设置情况，可以对上述公式进行变形来计算挠度。本发明提供了一种吊臂弯曲挠度检测系统。该检测系统包括上述实施例中的检测设备；光源，布置在待测臂节上；第一图像采集装置，与第一接收装置相连，用于确定待测臂节上布置的光源在吊载前于该第一图像采集装置所采集的图像中的第一成像位置和在吊载时于该第一图像采集装置所采集的图像中的第三成像位置；以及第二图像采集装置，与第一接收装置相连，用于确定待测臂节上布置的光源在吊载前于该第二图像采集装置所采集的图像中的第二成像位置和在吊载时于该第二图像采集装置所采集的图像中的第四成像位置。其中，光源可以为红外光源，发出红外光线。
通过采用上述检测系统，能够对吊臂的弯曲挠度进行实时检测，获得可信度高的挠度测量值。并且通过将光源布置在各个臂节上，无需设置传感器来进行挠度计算，从而有效地避免了现有技术中布置传感器困难的缺陷。优选地，光源可以被布置在各个臂节的臂头(例如待测臂节的前端)上。在本实施例中，该检测系统还包括输出装置，用于输出待测臂节的挠度；控制装置，用于接收待测臂节的挠度，并在接收到多个臂节中的每个待测臂节的挠度时使用最小二乘法拟合每个待测臂节的挠度曲线，输出挠度曲线；以及显示装置，用于显示挠度曲线。这样，可以通过显示装置实时显示吊臂弯曲曲线，且人机交互便捷。其中，控制装置可以为嵌入式控制器，显示装置可以为液晶显示器，输出装置与控制装置之间可以通过有线传输方式或无线传输方式进行数据传输。在本实施例中，该检测系统还包括存储器，该存储器用于存储挠度曲线和与挠度曲线对应的挠度的计算时间。这样，不仅可以实时显示挠度曲线，还可以查询历史挠度曲线，以便回溯过往吊载情况下吊臂的弯曲挠度。在上述实施例中，上述第一图像采集装置和第二图像采集装置可以为电荷耦合器件(CCD)相机。第一图像采集装置和第二图像采集装置可以分别包括滤波片，该滤波片仅允许光源发出的光通过。例如，在光源为红外光源的情况下，该CCD相机的镜头前可以采用红外滤波片。本领域技术人员应该理解，上述关于光源和CCD相机的描述仅仅是示例性的，光源还可以采用其他波长的光源，图像采集装置也可以采用其他类型的相机，而相机镜头前则采用与该其他波长的光源相对应的滤波片。图2为根据本发明实施例的吊臂安全控制设备的方框图。其中，该吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接。如图2所示，该控制设备包括第二接收装置200，用于在吊臂吊载时接收上述实施例中的吊臂弯曲挠度检测设备检测的吊臂伸出末端的臂节的挠度；以及处理装置202，用于将接收到的挠度与额定挠度比较，在所接收的挠度大于额定挠度的情况下，输出报警信号。通过将接收的挠度与额定挠度比较，在接收的挠度大于额定挠度的情况下输出报警信号，可以及时提醒操作者执行相应的操作以使例如起重机的工程机械设备停止工作。
在本实施例中，处理装置202还用于在输出报警信号的同时控制吊臂停止工作。这样，在输出报警信号提醒操作者的同时还可以实现吊臂自动停止工作，从而可以实现例如起重机的安全控制，提高工程作业的安全性。其中，如果所接收的挠度小于90%的额定挠度，处理装置202输出吊臂正常工作的信号，对应的绿色指示灯亮；如果所接收的挠度等于额定挠度，处理装置202输出吊臂满负荷(临界状态下)工作的信号，对应的黄色指示灯亮；在输出报警信号的情况下，对应的红色指示灯亮，蜂鸣器连续性发声报警。在本实施例中，在吊臂吊载之前，第二接收装置200还用于接收吊载前吊臂与转台的夹角和与当前工况对应的一个或多个臂节的伸出位置；控制装置202还用于将所接收的吊载前吊臂与转台的夹角与预先存储的吊载前吊臂与转台的夹角比较，如果所接收的吊载前吊臂与转台的夹角不等于预先存储的吊载前 吊臂与转台的夹角，则控制吊臂起升或下降；如果所接收的吊载前吊臂与转台的夹角等于预先存储的吊载前吊臂与转台的夹角，则根据与当前工况对应的一个或多个臂节的伸出位置确定一个或多个臂节是否均已伸出到位，如果一个或多个臂节伸出不到位，则控制吊臂伸臂。其中，可以通过传感器来检测吊载前吊臂与转台的夹角和臂节的伸出位置。通过在吊臂吊载之前接收吊臂与转台的夹角和臂节伸出位置，并在夹角和位置不满足要求时分别调整吊臂，可以保证起重机吊臂安全可靠地工作。本发明实施例还提供了一种吊臂安全控制系统，该系统包括上述实施例中的吊臂弯曲挠度检测系统；以及上述实施例中的吊臂安全控制设备。本发明实施例还提供了一种起重机。该起重机包括吊臂和转台，其中该起重机还包括上述实施例中的吊臂安全控制系统。图3为根据本发明实施例的吊臂弯曲挠度检测方法的流程图。其中，该吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接。 如图3所示，该方法包括S300，接收待测臂节上布置的光源在吊臂吊载前于第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集的图像中的第一成像位置和第二成像位置，以及光源在吊臂吊载时于第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集的图像中的第三成像位置和第四成像位置，第一图像采集装置和第二图像采集装置分别位于转台的两侧；以及S302，根据预先存储的第一图像采集装置和第二图像采集装置各自的棱镜和成像板之间的距离、吊载前吊臂与转台的夹角和待测臂节的前端至吊臂起始端的距离、第一图像采集装置与第二图像采集装置之间的距离以及第一成像位置、第二成像位置、第三成像位置和第四成像位置计算待测臂节的挠度。通过上述方法，通过接收待测臂节上设置的光源分别在吊臂吊载前和吊载时于设置在转台两侧的第一和第二图像采集装置(例如C⑶相机)中的成像位置，并根据预先存储的吊载前吊臂与转台的夹角和待测臂节的前端至吊臂起始端的距离以及上述的成像位置计算挠度，从而实现对吊臂的弯曲挠度进行实时检测，获得可信度高的挠度测量值。其中，优选地，在光源布置在待测臂节的前端上，第一图像采集装置和第二图像采集装置分别位于吊臂与转台连接处两侧，且第一图像采集装置的棱镜和成像板之间的距离等于第二图像采集装置的棱镜和成像板之间的距离的情况下，挠度的计算公式为S = Ti-Jl+ (I+ (R1-R2)2 -h : ■ cos'" a-2)-2- cos or (I + (L1 -Z2)2 -/T2)，其中，6表示待测臂节的挠度，n表示吊载前待测臂节的前端至吊臂起始端的距离，a表示吊载前所述吊臂与转台的夹角，h表示棱镜与成像板之间的距离，(L1-L2)2表示第一成像位置与第三成像位置之间的距离的平方，(R1-R2)2表示第二成像位置与第四成像位置之间的距离的平方。本领域技术人员应该理解，上述公式仅仅是示例性的，本领域技术人员根据实际的设置情况，可以对上述公式进行变形来计算挠度。图4为根据本发明实施例的吊臂安全控制方法的流程图。其中，该吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接。如图4所示，该方法包括S400，在吊臂吊载时接收上述实施例中的吊臂弯曲挠度检测方法检测的吊臂伸出末端的臂节的挠度；以及S402，将接收到的挠度与额定挠度比较，在所接收的挠度大于额定挠度的情况下，输出报警信号。通过将接收的挠度与额定挠度比较，在接收的挠度大于额定挠度的情况下输出报警信号，可以及时提醒操作者执行相应的操作以使例如起重机的工程机械设备停止工作。在本实施例中，该方法还包括在输出报警信号的同时控制吊臂停止工作。这样，在输出报警信号提醒操作者的同时还可以实现吊臂自动停止工作，从而可以实现例如起重机的安全控制，提高工程作业的安全性。其中，如果所接收的挠度小于90%的额定挠度，输出吊臂正常工作的信号，对应的绿色指示灯亮；如果所接收的挠度等于额定挠度，输出吊臂满负荷(临界状态下)工作的信号，对应的黄色指示灯亮。在输出报警信号的情况下，对应的红色指示灯亮，蜂鸣器连续性
发声报警。在本实施例中，在吊臂吊载之前，该方法还包括接收吊载前吊臂与转台的夹角和与当前工况对应的一个或多个臂节的伸出位置；将所接收的吊载前吊臂与转台的夹角与预先存储的吊载前吊臂与转台的夹角比较，如果所接收的吊载前吊臂与转台的夹角不等于预先存储的吊载前吊臂与转台的夹角，则控制吊臂起升或下降；如果所接收的吊载前吊臂与转台的夹角等于预先存储的吊载前吊臂与转台的夹角，则根据与当前工况对应的一个或多个臂节的伸出位置确定一个或多个臂节是否均已伸出到位，如果一个或多个臂节伸出不到位，则控制吊臂伸臂。通过在吊臂吊载之前接收吊臂与转台的夹角和臂节的伸出位置，并在夹角和位置不满足要求时分别调整吊臂，可以保证起重机吊臂安全可靠地工作。图5是根据本发明实施例的起重机吊臂吊载时的示意图。如图5所示，其中的吊臂4处于吊载状态下。具体地，吊臂4为套接的伸缩臂，由第一节臂5、第二节臂6、第三节臂7、第四节臂8、第五节臂9套接而成。吊载时吊臂4的前端吊载重物A，吊臂4的下铰点与转台I利用第一销轴10连接，前铰点与变幅油缸2通、过第二销轴11连接，变幅油缸2与转台I由第三销轴12连接，吊臂4在重物A的作用下在xz平面内(变幅平面)会发生弯曲变形,产生xz平面内的弯曲挠度。两个CCD相机3分别布置在转台I两侧(分别为左侧CCD相机31和右侧CCD相机32)，相机镜头前安装有特定波长的滤波片(例如，在光源为红外光源的情况下，采用红外波长的滤波片)，以过滤环境杂光，而仅允许红外光源发出的红外光线通过。优选地，在吊臂4各臂节的前端布置特定波长的第一光源51、第二光源61、第三光源71、第四光源81、第五光源91,各光源的电源可以由起重机车载电源提供。其中臂节的前端为臂节远离转台I的那一端。通过吊臂弯曲挠度检测系统计算得到的挠度值可以通过有线传输方式或无线传输方式传输至嵌入式控制器B。本领域技术人员应该理解，上述的臂节数量仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。图6是根据本发明实施例的吊臂弯曲挠度检测系统的原理示意图。在图6中，实线C表示吊臂吊载前理想的吊臂形状，而虚线D表示吊臂吊载后的变形状态。
下面结合图5和图6详细说明根据本发明实施例的吊臂弯曲挠度检测的原理。左侧CXD相机31包括第一成像屏311和第一棱镜312，右侧CXD相机32包括第二成像屏和第二棱镜，左侧CXD相机31和右侧CXD相机32例如可以为相同的相机。左侧CXD相机31和右侧CXD相机32之间的距离为m (即如图5所示的第一成像屏311与第二成像屏之间的距离)，第一棱镜312距离第一成像屏311的距离为h，第二棱镜距离第二成像屏的距离也可以为h(可选地，第二棱镜距离第二成像屏的距离可以不同于第一棱镜312距离第一成像屏311的距离)，吊臂4各臂节吊载前理想的吊臂形状如图6中的实线所示，吊载后吊臂4发生弯曲变形，变形状态如图6中的虚线所示。下面以第三节臂7为例说明根据本发明实施例的吊臂弯曲挠度检测其中优选地，光源可以被布置在第三节臂7的臂头(前端)上。吊载前位于该臂节臂头(前端)上的光源71所发出的例如红外光线在左侧CCD相机31上成像位置为第一成像位置LI，在右侧CXD相机32上成像位置为第二成像位置Rl。同时，吊臂吊载前与转台的夹角(仰角)a及该臂节的伸出长度(该臂节的前端至吊臂起始端的距离)n是由起重机控制程序事先设定好的，即a及n值是已知量，这样便将各臂节在无吊重状态下的理想位置确定了下来，即标定了吊臂理想状态下的位置。吊载重物A后，吊臂会发生xz平面内的弯曲变形，各臂节臂头的光源由初始状态随各臂节弯曲变形而变换至虚线位置，例如图中光源71所示。此时光源71所发出的例如红外光线在左侧CXD相机31上成像位置为第三成像位置L2，在右侧CXD相机32上成像位置为第四成像位置R2，显然光源71在吊臂变形前后的成像位置LI、L2、Rl、R2及LI、L2间的距离和Rl、R2间的距离是可以直接获得的。然后在LI、L2、R1、R2&L1、L2间的距离和Rl、R2间的距离的基础上结合已知参数m、n、a和h，经过换算便可获得第三节臂7的弯曲变形挠度83。例如当相机分别装在吊臂与转台的连接销轴10两侧，且两个相机的棱镜和成像板之间的距离相等的情况下，通过下述公式计算第三节臂7的弯曲变形挠度S3:S3 = H小 + (.1 + ( R, - R1) ~ ■ If2 cos2 a — 2) — 2 cos - (I + (/、一 i2 ―)2 /T2) 0本领域技术人员应该理解，上述公式仅仅是示例性的，本领域技术人员根据实际的设置情况，可以对上述公式进行变形来计算挠度。同理，第一节臂5、第二节臂6、第四节臂8、第五节臂9各臂节的弯曲挠度值也可相应得出。其中，根据臂节的测量顺序依次点亮待测臂节对应的光源。例如需要顺序测量第一至第五节臂的弯曲挠度值时，各发光源按照51-61-71-81-91-51的顺序及适当的频率依次点亮，从而分别得出各臂节的弯曲挠度。其中，通过上述方式测量得出的第五节臂9 (为图5中的吊臂伸出末端的臂节)的挠度可以用于吊臂安全控制。 得出的臂节的弯曲挠度值可以传输(有线或无线传输)给嵌入式控制器，待嵌入式控制器接收到各个臂节的弯曲挠度值后，该嵌入式控制器按照最小二乘法将各臂节弯曲挠度曲线拟合出来，并在液晶显示屏上实时显示吊臂弯曲曲线。该拟合曲线可以存储在存储器中，以便将来回溯过往吊载情况下吊臂的弯曲挠度。从上述实施例可以看出，通过接收待测臂节上设置的光源分别在吊臂吊载前和吊载时于设置在转台两侧的第一和第二图像采集装置(例如CXD相机)中的成像位置，并根据预先存储的吊载前吊臂与转台的夹角和待测臂节的前端至吊臂起始端的距离以及上述的成像位置计算挠度，从而实现对吊臂的弯曲挠度进行实时检测，获得可信度高的挠度测量值。并且将光源布置在各个臂节(例如臂节的前端)上，有效地避免了现有技术中布置传感 器时所存在的缺陷。此外，如前所述的发光光源(关键的标志点)、CCD相机、嵌入式控制系统及显示装置均布置在起重机上，与起重机自身的控制系统可无缝结合，并可随车行走，测量时也是根据外部发光光源的位置来实时获得吊臂弯曲挠度，因此能适用于吊臂吊载的实时工况，而不受场地、风载、工人操作熟练程度等多种因素的影响，测量的挠度值可信度高。此外，通过将上述方式获得的挠度值与额定挠度值比较可以实现起重机的安全控制，提高工程作业的安全性。以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式
中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
权利要求
1.一种吊臂弯曲挠度检测设备，该吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接，其中该检测设备包括 第一接收装置，用于接收待测臂节上布置的光源在所述吊臂吊载前于第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集的图像中的第一成像位置和第二成像位置，以及所述光源在所述吊臂吊载时于所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置所采集的图像中的第三成像位置和第四成像位置，所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置分别位于所述转台的两侧；以及 计算装置，用于根据预先存储的所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置各自的棱镜和成像板之间的距离、吊载前所述吊臂与转台的夹角和所述待测臂节的前端至所述吊臂起始端的距离、所述第一图像采集装置与所述第二图像采集装置之间的距离以及第一成像位置、第二成像位置、第三成像位置和第四成像位置计算所述待测臂节的挠度。
2.一种吊臂弯曲挠度检测系统，该检测系统包括 权利要求I所述的检测设备； 光源，布置在所述待测臂节上； 第一图像采集装置，与所述第一接收装置相连，用于确定所述待测臂节上布置的光源在吊载前于该第一图像采集装置所采集的图像中的第一成像位置和在吊载时于该第一图像采集装置所采集的图像中的第三成像位置；以及 第二图像采集装置，与所述第一接收装置相连，用于确定所述待测臂节上布置的光源在吊载前于该第二图像采集装置所采集的图像中的第二成像位置和在吊载时于该第二图像采集装置所采集的图像中的第四成像位置。
3.根据权利要求2所述的检测系统，其中，该检测系统还包括 输出装置，用于输出所述待测臂节的挠度； 控制装置，用于接收所述待测臂节的挠度，并在接收到所述多个臂节中的每个待测臂节的挠度时使用最小二乘法拟合所述每个待测臂节的挠度曲线，输出所述挠度曲线；以及 显示装置，用于显示所述挠度曲线。
4.根据权利要求3所述的检测系统，其中，所述检测系统还包括存储器，该存储器用于存储所述挠度曲线和与所述挠度曲线对应的挠度的计算时间。
5.根据权利要求2-4中任一项权利要求所述的检测系统，其中，所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置包括滤波片，所述滤波片仅允许所述光源发出的光通过。
6.根据权利要求5所述的检测系统，其中，所述光源布置在所述待测臂节的前端上。
7.一种吊臂安全控制设备，该吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接，其中该控制设备包括 第二接收装置，用于在吊臂吊载时接收权利要求I所述的吊臂弯曲挠度检测设备检测的所述吊臂伸出末端的臂节的挠度；以及 处理装置，用于将接收到的挠度与额定挠度比较，在所接收的挠度大于所述额定挠度的情况下，输出报警信号。
8.根据权利要求7所述的控制设备，其中该处理装置还用于在输出报警信号的同时控制所述吊臂停止工作。
9.根据权利要求7或8所述的控制设备，其中，在所述吊臂吊载之前，所述第二接收装置还用于接收吊载前吊臂与转台的夹角和与当前工况对应的一个或多个臂节的伸出位置； 所述控制装置还用于将所接收的吊载前吊臂与转台的夹角与预先存储的吊载前所述吊臂与转台的夹角比较，如果所接收的吊载前吊臂与转台的夹角不等于预先存储的吊载前所述吊臂与转台的夹角，则控制所述吊臂起升或下降； 如果所接收的吊载前吊臂与转台的夹角等于预先存储的吊载前所述吊臂与转台的夹角，则根据所述与当前工况对应的一个或多个臂节的伸出位置确定所述一个或多个臂节是否均已伸出到位，如果所述一个或多个臂节伸出不到位，则控制所述吊臂伸臂。
10.一种吊臂安全控制系统，该系统包括 权利要求2-6中任一项权利要求所述的吊臂弯曲挠度检测系统；以及 权利要求7-9中任一项权利要求所述的吊臂安全控制设备。
11.一种起重机，该起重机包括吊臂和转台，其中该起重机还包括权利要求10所述的吊臂安全控制系统。
12.—种吊臂弯曲挠度检测方法，该吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接，该方法包括 接收待测臂节上布置的光源在所述吊臂吊载前于第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集的图像中的第一成像位置和第二成像位置，以及所述光源在所述吊臂吊载时于所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置所采集的图像中的第三成像位置和第四成像位置，所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置分别位于所述转台的两侧；以及 根据预先存储的所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置各自的棱镜和成像板之间的距离、吊载前所述吊臂与转台的夹角和所述待测臂节的前端至所述吊臂起始端的距离、所述第一图像采集装置与所述第二图像采集装置之间的距离以及第一成像位置、第二成像位置、第三成像位置和第四成像位置计算所述待测臂节的挠度。
13.一种吊臂安全控制方法，该吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接，其中该方法包括 在吊臂吊载时接收权利要求12所述的吊臂弯曲挠度检测方法检测的所述吊臂伸出末端的臂节的挠度；以及 将接收到的挠度与额定挠度比较，在所接收的挠度大于所述额定挠度的情况下，输出报警信号。
14.根据权利要求13所述的控制方法,其中该方法还包括在输出报警信号的同时控制所述吊臂停止工作。
15.根据权利要求13或14所述的控制方法，其中，在所述吊臂吊载之前，该方法还包括 接收吊载前吊臂与转台的夹角和与当前工况对应的一个或多个臂节的伸出位置；将所接收的吊载前吊臂与转台的夹角与预先存储的吊载前所述吊臂与转台的夹角比较，如果所接收的吊载前吊臂与转台的夹角不等于预先存储的吊载前所述吊臂与转台的夹角，则控制所述吊臂起升或下降； 如果所接收的吊载前吊臂与转台的夹角等于预先存储的吊载前所述吊臂与转台的夹角，则根据与当前工况对应的一个或多个臂节的伸出位置确定所述一个或多个臂节是否 均已伸出到位，如果所述一个或多个臂节伸出不到位，则控制所述吊臂伸臂。
全文摘要
本发明公开一种吊臂弯曲挠度检测和安全控制设备、系统、方法及起重机。吊臂为套接伸缩臂，包括多个臂节，与转台连接，该检测设备包括第一接收装置，接收待测臂节上的光源在吊臂吊载前于第一和第二图像采集装置采集的图像中的第一和第二成像位置以及光源在吊臂吊载时于第一和第二图像采集装置采集的图像中的第三和第四成像位置，第一和第二图像采集装置位于转台两侧；及计算装置，根据预先存储的第一和第二图像采集装置的棱镜和成像板之间的距离、吊载前吊臂与转台的夹角和待测臂节前端至吊臂起始端的距离、第一与第二图像采集装置之间的距离及第一至第四成像位置计算待测臂节挠度。从而能对吊臂弯曲挠度实时检测，获得可信度高的挠度测量值。
文档编号B66C23/88GK102756976SQ20121025566
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者刘权, 周磊, 詹纯新 申请人:中联重科股份有限公司