CN102718147A - 吊钩运动控制***和塔式起重机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种吊钩运动控制***，用于塔式起重机，所述塔式起重机包括吊臂和悬挂在吊臂上用于起吊重物的吊钩，以及回转机构、起升机构和变幅机构，所述回转机构、所述起升机构和所述变幅机构分别用于驱动所述吊臂转动、驱动所述吊钩升降以及驱动所述吊钩变幅，所述吊钩运动控制***包括：信息采集装置，用于在接收到操作人员的信息采集指令时，对所述塔式起重机的吊钩的运动状态信息进行实时采集；处理器，根据所述运动状态信息生成所述吊钩的预设运动轨迹；控制器，在接收到操作人员的启动指令时，控制所述吊钩沿所述预设运动轨迹运动。通过本发明，能够有效地提高吊钩的控制准确度，提高作业效率，降低操作人员的劳动强度。

Description

吊钩运动控制***和塔式起重机

技术领域

本发明涉及起重机械领域，具体而言，涉及一种吊钩运动控制***和一种塔式起重机。

背景技术

在现有的塔式起重机作业中，吊钩定位完全依赖于司机经验，操作过程中经常出现回转角度过大或过小、起升过高或过低、变幅过大或过小等，不能有效的将吊钩运行到目标位置。尤其是在吊钩频繁地在两个固定位置之间以相同轨迹重复运行的工况下，不能快速有效的运行到目标位置，影响作业效率，同时操作人员劳动强度大。

因此，需要一种新的吊钩控制技术，能够有效地提高吊钩的控制准确度，提高作业效率，降低操作人员的劳动强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种吊钩运动控制***，能够有效地提高吊钩的控制准确度，提高作业效率，降低操作人员的劳动强度。

有鉴于此，本发明提供了一种吊钩运动控制***，用于塔式起重机，所述塔式起重机包括吊臂、悬挂在吊臂上用于起吊重物的吊钩、回转机构、起升机构和变幅机构，所述回转机构、所述起升机构和所述变幅机构分别用于驱动所述吊臂转动、驱动所述吊钩升降以及驱动所述吊钩变幅，所述吊钩运动控制***包括：信息采集装置，用于在接收到操作人员的信息采集指令时，对所述塔式起重机的吊钩的运动状态信息进行实时采集；处理器，根据所述运动状态信息生成所述吊钩的预设运动轨迹；控制器，在接收到操作人员的启动指令时，控制所述吊钩沿所述预设运动轨迹运动。

在该技术方案中，可以通过预先记录吊钩在特定工况中的运动轨迹，然后在实际操作时直接由控制器控制吊钩沿预设运动轨迹运动即可，对于吊钩频繁地在两个固定位置之间以相同轨迹重复运行的工况可以有效地提高吊钩的控制准确度，提高作业效率，降低操作人员的劳动强度。

优选地，所述信息采集装置还用于，在接收到操作人员的信息采集指令时记录所述吊钩的初始位置以及在接收到操作人员的停止采集的指令时记录所述吊钩的最终位置。

优选地，所述控制器还用于，接收所述塔式起重机的操作手柄的控制信号，且在接收到所述操作手柄的控制信号时优先根据所述操作手柄的控制信号控制所述吊钩。

在该技术方案中，使操作手柄的控制信号的优先级高于按预设运动轨迹控制的优先级，即操作人员指令的优先级高于自动控制的优先级，从而可以使操作人员在自动控制出现偏差时及时进行纠正，提高了作业效率。

优选地，所述回转机构、所述起升机构和所述变幅机构分别由回转电机、起升电机和变幅电机驱动，所述控制器通过控制所述回转电机、所述起升电机和所述变幅电机的工作控制所述吊钩的运动。在该技术方案中，控制器通过控制各个电机的工作从而可实现对吊钩的控制。

优选地，所述信息采集装置具体包括：回转***，用于感应所述塔式起重机的吊臂的回转角度；起升***，用于感应所述吊钩的高度；变幅***，用于感应所述吊钩与所述吊臂的回转中心之间的距离。

在该技术方案中，不通过采集吊钩的位置信息判断各个驱动装置的工作状态，而是通过回转***、起升***和变幅***分别回转机构、起升机构和变幅机构的工作状态信息进行感应和采集，再由控制器直接根据预设轨迹信息中相应的机构的工作状态信息对各个机构进行控制，控制精度高。

优选地，所述信息采集装置还包括：重力传感器，用于感应所述吊钩所吊重物的重量。这样，通过将吊物的重量信息发送给控制器，使控制器可以根据吊物的实际重量对回转电机、起升电机和变幅电机进行相应的调整。

优选地，所述信息采集装置还用于，在所述控制器根据所述预设运动轨迹控制所述吊钩运动时，对所述吊钩的当前运动状态信息进行采集；所述处理器还用于，将所述吊钩的所述当前运动状态信息与所述预设运动轨迹中相应的运动状态信息进行对比并生成对比结果；所述控制器还用于，根据所述处理器生成的所述对比结果对所述吊钩的运动进行调整。

在该技术方案中，在控制器对吊钩的控制产生偏差时，可以由信息采集装置所采集的信息判断吊钩的偏差量，然后根据偏差量对自动对吊钩进行调整，实现控制***更加智能化，进一步降低了操作人员的劳动强度，提高了效率。

优选地，所述吊钩运动控制***还包显示器，连接至所述处理器，用于显示所述吊钩的所述当前运动状态信息和所述预设运动轨迹中的所述相应的运动状态信息。

在该技术方案中，将预设的运动轨迹和吊钩的当前运动状态均显示在显示器上，可以使操作人员更直观地看到当前吊钩的运动状态与预设轨迹的相符程度，从而更好地判断如何对吊钩的运动进行调整，提高了操作人员的效率。

优选地，还包括输入装置，连接至所述信息采集装置和所述控制器，用于根据操作人员的指令向所述信息采集装置和所述控制器输入命令，以控制所述信息采集装置和所述控制器的工作状态。

在该技术方案中，通过输入装置可以向信息采集装置和控制器输入命令，从而控制其动作，例如操作者按下“启动”按钮，则控制器开始控制吊钩自动运行，等，方便了操作人员的操作。

本发明还提供了一种塔式起重机，包括上述技术方案中任一项所述的吊钩运动控制***

综上所述，可以通过预先记录吊钩在特定工况中的运动轨迹，然后在实际操作时直接由控制器控制吊钩沿预设运动轨迹运动即可，对于吊钩频繁地在两个固定位置之间以相同轨迹重复运行的工况可以有效地提高吊钩的控制准确度，提高作业效率，降低操作人员的劳动强度；另外，在控制器对吊钩的控制产生偏差时，可以由信息采集装置所采集的信息判断吊钩的偏差量，然后根据偏差量对自动对吊钩进行调整，实现控制***更加智能化，进一步降低了操作人员的劳动强度，提高了效率。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的吊钩运动控制***框图；

图2是根据本发明另一实施例的触摸屏的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是根据本发明一个实施例的吊钩运动控制***框图。

本发明提供的吊钩运动控制***，用于塔式起重机，所述塔式起重机包括吊臂、悬挂在吊臂上用于起吊重物的吊钩1、回转机构、起升机构和变幅机构，所述回转机构、所述起升机构和所述变幅机构分别用于驱动所述吊臂转动、驱动所述吊钩1升降以及驱动所述吊钩1变幅，所述吊钩运动控制***包括：信息采集装置21，用于在接收到操作人员的信息采集指令时，对所述塔式起重机的吊钩1的运动状态信息进行实时采集；处理器22，根据所述运动状态信息生成所述吊钩1的预设运动轨迹；控制器23，在接收到操作人员的启动指令时，控制所述吊钩1沿所述预设运动轨迹运动。

其中，显而易见的是，本发明中虽然将处理器22与控制器23分为两个部分，但在实践中其完全可以集成到一个CPU中完成这些功能。

在该技术方案中，可以通过预先记录吊钩1在特定工况中的运动轨迹，然后在实际操作时直接由控制器23控制吊钩1沿预设运动轨迹运动即可，对于吊钩1频繁地在两个固定位置之间以相同轨迹重复运行的工况可以有效地提高吊钩1的控制准确度，提高作业效率，降低操作人员的劳动强度。

具体而言，回转机构、起升机构和变幅机构分别由回转电机、起升电机和变幅电机驱动，控制器23通过控制回转电机、起升电机和变幅电机的工作控制吊钩1的运动。

在该技术方案中，控制器23通过控制各个电机的工作从而可实现对吊钩1的控制，通过控制回转机构、起升机构和变幅机构的驱动电机，控制方便，易于实现。

优选地，所述信息采集装置21还用于，在接收到操作人员的信息采集指令时记录所述吊钩1的初始位置以及在接收到操作人员的停止采集的指令时记录所述吊钩1的最终位置。在该技术方案中，还对吊钩1运动的初始位置和最终位置进行记录，可以更好地保证对吊钩1运动轨迹的记录的准确性，使记录的吊钩1运动轨迹更符合实际轨迹。

作为一种优选实施方式，控制器23还用于接收塔式起重机的操作手柄5的控制信号，且在接收到操作手柄5的控制信号时优先根据操作手柄5的控制信号控制吊钩1。

在该技术方案中，使操作手柄5的控制信号的优先级高于按预设运动轨迹控制的优先级，即操作人员指令的优先级高于自动控制的优先级，从而可以使操作人员在自动控制出现偏差时及时进行纠正，提高了作业效率。

其中，信息采集装置21的实现方式可以有多种，例如在吊钩1上设置位移传感器，通过直接感应吊钩1的运动，而在本实施例的一种具体实施方式中，通过以下方式实现。

本实施例中，信息采集装置21具体包括：回转***211，用于感应塔式起重机的吊臂11的回转角度；起升***212，用于感应吊钩1的高度；变幅***213，用于感应所述吊钩1与所述吊臂的回转中心之间的距离。

在该技术方案中，不通过采集吊钩1的位置信息判断各个驱动装置的工作状态，而是通过回转***211、起升***212和变幅***213分别回转机构、起升机构和变幅机构的工作状态信息进行感应和采集，再由控制器23直接根据预设轨迹信息中相应的机构的工作状态信息对各个机构进行控制，控制精度高。

另外，塔式起重机作业时，在吊钩1变速过程中，如果回转、起升或变幅加速度过大，吊物和臂架的惯性力对塔身会产生相应冲击力，导致整个塔式起重机左右、前后晃动，严重影响塔式起重机安全性能和使用寿命；而如果回转、起升或变幅加速度或者加加速过小，会大幅度降低工作效率，不能快速运行到目标位置。回转、起升或变幅采用多大的加速度比较合适主要是根据吊物重量不同而不同。

因此，针对以上技术问题，本实施例中的信息采集装置进一步还包括重力传感器214，用于感应吊钩1所吊重物的重量。这样，通过将吊物的重量信息发送给控制器23，使控制器23可以根据吊物的实际重量对回转电机、起升电机和变幅电机进行相应的调整。

再进一步，信息采集装置21还用于，在控制器23根据预设运动轨迹控制吊钩1运动时，对吊钩1的当前运动状态信息进行采集；处理器22还用于，将吊钩1的当前运动状态信息与预设运动轨迹中相应的运动状态信息进行对比并生成对比结果；控制器23还用于，根据处理器22生成的对比结果对吊钩1的运动进行调整。

具体而言，控制器23每过Δt对对吊钩1各项运动状态信息进行一次读取和调整，通过将当前的吊钩1位置与预设运动轨迹中相应的吊钩1位置进行对比，得出误差角度α，再根据误差角度α对吊臂经Δt后的回转角速度进行调整，即可实现对吊钩1的运动进行调整。具体如下：

${\mathrm{\ω}}_t={\mathrm{\ω}}_0\·e^{-\frac{2(\mathrm{\Δt}+\mathrm{\ϵ})\·{\mathrm{\ω}}_m}{M\·(\frac{L}{L_m}+1)\·{\mathrm{\ω}}_0}}$

$\mathrm{\ϵ}=\mathrm{\α}\·\mathrm{\π}\·\frac{L}{{\mathrm{\ω}}_0}$

其中，ω₀为当前状态下的吊臂的回转角速度，ω_t为控制器进行调整的Δt后的吊臂的目标回转角速度，ω_m为回转臂的最大回转角速度，α为误差角度，ε为α的中间变量，L为吊钩1的变幅距离，L_m为吊钩1的最大变幅距离，M为吊物的质量。

另外，吊臂的当前回转角速度通过采集一定时间t内吊钩1位置的变化即可获得在时间t内的平均角速度，这是现有相关技术中的通行方法，不再赘述。

在该技术方案中，在控制器23对吊钩1的控制产生偏差时，可以由信息采集装置21所采集的信息判断吊钩1的偏差量，然后根据偏差量对自动对吊钩1进行调整，实现控制***更加智能化，进一步降低了操作人员的劳动强度，提高了效率。

在一种具体实施方式中，吊钩运动控制***还包显示器3，连接至处理器22，用于显示吊钩1的当前运动状态信息和预设运动轨迹中的相应的运动状态信息。

在该技术方案中，将预设的运动轨迹和吊钩1的当前运动状态均显示在显示器3上，可以使操作人员更直观地看到当前吊钩1的运动状态与预设轨迹的相符程度，从而更好地判断如何对吊钩1的运动进行调整，提高了操作人员的效率。

优选地，还包括输入装置4，连接至信息采集装置21和控制器23，用于根据操作人员的指令向信息采集装置32和控制器23输入命令，以控制信息采集装置21和控制器23的工作状态。

在该技术方案中，通过输入装置4可以向信息采集装置21和控制器23输入命令，从而控制其动作，例如操作者按下“启动”按钮，则控制器23开始控制吊钩1自动运行，等，方便了操作人员的操作。

作为一种优选实施方式，显示器3为触摸屏，输入装置通过触摸屏接收操作人员的指令。

在该技术方案中，实现了将显示器3和输入装置合为一体，进一步方便了操作人员的操作。

例如，触摸屏可以如图2中所示，在触摸屏上显示有吊钩1的目标位置信息和当前位置信息以及当前吊重等，当然还可以在触摸屏上显示吊钩1预设轨迹信息中在当前时间段吊钩1应处的位置或预设轨迹的图像信息等，另外，从图中可以看到，在触摸屏上还设置了输入指令的按钮，例如：

“记录运行曲线”命令，用户选择该命令后通过操作手柄控制吊钩1移动，此时信息采集装置则可采集吊钩1的运动轨迹信息以及在各处的运动状态信息，即回转角度、起升高度、变幅距离等；

“记录当前位置”命令，用户选择该命令后信息采集装置则可采集吊钩1当前的位置信息，以及与该位置相对应的回转角度、起升高度、变幅距离信息，可以作为某种特定工况中一段运动轨迹的起点或终点等；

“查看历史记录”命令，用户可以在该命令下的菜单中选择储存的针对不同工况的轨迹信息，从而控制吊钩1沿不同的轨迹运动。

另外，还可以将风速仪测得风速显示出来，使操作人员可以随时掌握当前的风速，保证操作的安全性，以及还可以将其它一些参数例如图中的“倍率”、“报警信息”等，均显示到本实施例中的显示器中，这只是显示器的基本应用，不再赘述。

将上述技术方案中任一项所述的吊钩运动控制***应用到塔式起重机中，即可获得本发明中塔式起重机的实施例，其显然应当具有上述技术方案中所述的吊钩运动控制***的相应的有益效果。

综上所述，可以通过预先记录吊钩在特定工况中的运动轨迹，然后在实际操作时直接由控制器控制吊钩沿预设运动轨迹运动即可，对于吊钩频繁地在两个固定位置之间以相同轨迹重复运行的工况可以有效地提高吊钩的控制准确度，提高作业效率，降低操作人员的劳动强度；另外，在控制器对吊钩的控制产生偏差时，可以由信息采集装置所采集的信息判断吊钩的偏差量，然后根据偏差量对自动对吊钩进行调整，实现控制***更加智能化，进一步降低了操作人员的劳动强度，提高了效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吊钩运动控制***，用于塔式起重机，所述塔式起重机包括吊臂、悬挂在吊臂上用于起吊重物的吊钩（1）、回转机构、起升机构和变幅机构，所述回转机构、所述起升机构和所述变幅机构分别用于驱动所述吊臂转动、驱动所述吊钩（1）升降以及驱动所述吊钩（1）变幅，其特征在于，所述吊钩运动控制***包括：

信息采集装置（21），用于在接收到操作人员的信息采集指令时，对所述塔式起重机的吊钩（1）的运动状态信息进行实时采集；

处理器（22），根据所述运动状态信息生成所述吊钩（1）的预设运动轨迹；

控制器（23），在接收到操作人员的启动指令时，控制所述吊钩（1）沿所述预设运动轨迹运动。

2.根据权利要求1所述的吊钩运动控制***，其特征在于，所述信息采集装置（21）还用于，在接收到操作人员的信息采集指令时记录所述吊钩（1）的初始位置以及在接收到操作人员的停止采集的指令时记录所述吊钩的最终位置。

3.根据权利要求1所述的吊钩运动控制***，其特征在于，所述控制器（23）还用于，接收所述塔式起重机的操作手柄（5）的控制信号，且在接收到所述操作手柄（5）的控制信号时优先根据所述操作手柄（5）的控制信号控制所述吊钩（1）。

4.根据权利要求1所述的吊钩运动控制***，其特征在于，所述回转机构、所述起升机构和所述变幅机构分别由回转电机、起升电机和变幅电机驱动，所述控制器（23）通过控制所述回转电机、所述起升电机和所述变幅电机的工作控制所述吊钩（1）的运动。

5.根据权利要求4所述的吊钩运动控制***，其特征在于，所述信息采集装置（21）具体包括：

回转***（211），用于感应所述塔式起重机的吊臂（11）的回转角度； 

起升***（212），用于感应所述吊钩（1）的高度；

变幅***（213），用于感应所述吊钩（1）与所述吊臂（11）的回转中心之间的距离。

6.根据权利要求5所述的吊钩运动控制***，其特征在于，所述信息采集装置还包括：

重力传感器（214），用于感应所述吊钩（1）所吊重物的重量。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的吊钩运动控制***，其特征在于：

所述信息采集装置（21）还用于，在所述控制器（23）根据所述预设运动轨迹控制所述吊钩（1）运动时，对所述吊钩（1）的当前运动状态信息进行采集；

所述处理器（22）还用于，将所述吊钩（1）的所述当前运动状态信息与所述预设运动轨迹中相应的运动状态信息进行对比并生成对比结果；

所述控制器（23）还用于，根据所述处理器（22）生成的所述对比结果对所述吊钩（1）的运动进行调整。

8.根据权利要求7所述的吊钩运动控制***，其特征在于，还包显示器（3），连接至所述处理器（22），用于显示所述吊钩（1）的所述当前运动状态信息和所述预设运动轨迹中的所述相应的运动状态信息。

9.根据权利要求8所述的吊钩运动控制***，其特征在于，还包括输入装置（4），连接至所述信息采集装置（21）和所述控制器（23），用于根据操作人员的指令向所述信息采集装置（32）和所述控制器（23）输入命令，以控制所述信息采集装置（21）和所述控制器（23）的工作状态。

10.一种塔式起重机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的吊钩运动控制***。 

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