一种基于空间定位技术的吊钩防回摆控制方法

技术领域

本发明涉及起重机领域，具体涉及一种基于空间定位技术的吊钩防回摆控制方法。

背景技术

起重机在做回转动作调运重物的过程中，由于所吊重物(简称：吊重)自身惯性作用，会产生不同幅度的摆动。吊重的这种摆动会随着摆动角度的增大，而增加调运的时间周期，降低工作效率。除此之外，较大的摆角，还会在工作过程中带来严重的安全隐患。吊重防摆往往通过增加吊绳刚度或者通过操作者的工作经验来实现，其防摆效果较差，对操作者技术要求较高。

目前，回转防摆控制技术的实现需要实时获取吊绳的摆动角度，通常布置角度传感器进行吊绳摆动角度信号采集，参见图3，角度传感器安装在臂头上：负责起重机作业过程中对吊绳的摆动角度进行实时检测。控制器负责对角度传感器产生的信号进行实时采集和处理，计算结果用于控制发出合适的指令驱动起重机回转机构动作。

起重机对重物进行吊运过程中，角度传感器检测吊绳摆动与地面垂直线之间的夹角。角度传感器将采集到的摆动角度传递给控制器，控制器对重物摆动角度进行实时监控。当重物摆动角度大于控制器内设置的最大上限时，控制器发出信号，作用于起重机回转机构，来降低回转机构动作速度，实现重物吊运过程中防摆控制。

现有技术存在的缺点在于：传统方案利用角度传感器采集吊绳摆角，通过控制器采集并进行计算处理，最终控制回转速度来实现吊重防摆的目的。由于吊绳为柔性部件，在吊运过程中，除了受到重物自身的惯性力影响外，还会受到吊绳自身的惯性力影响，造成吊绳在吊运过程中发生弯曲变形，而且吊绳的弯曲量会随着长度的增加而增大，使得角度传感器采集到的摆角信息与吊重实际摆动角度存在偏差，这种误差被称为延迟误差，角度采集延迟误差降低了控制器对回转机构部件控制的实效性及精准性，控制效果较差。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种基于空间定位技术的吊钩防回摆控制方法，其能够避免由于吊绳变形造成的摆动角度检测误差对控制精度及实时性的影响，提高控制精度，提升回转系统操控稳定性及准确性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种基于空间定位技术的吊钩防回摆控制方法，包括以下步骤：

S1、在起重机上安装基准定位设备以及若干移动定位设备；

利用基准定位设备获取转台或伸缩臂下铰点位置对应空间的三维坐标信息及方向角并传输至控制器；

S2、利用若干移动定位设备获取伸缩臂上端点对应空间的三维坐标信息及方向角并传输至控制器；

S3、利用若干移动定位设备获取吊钩对应空间的三维坐标信息及方向角并传输至控制器；

S4、控制器计算得出伸缩臂上端点与吊钩之间的空间距离或角度信息，并根据该信息计算得出吊钩摆动角度，判断其是否保持在预设的安全阈值内；

S5、当吊钩的摆动角度超出阈值时，控制器发出指令控制起重机上的回转机构动作，降低回转输出力矩来控制回转速度从而实现吊钩防摆。

优选地，步骤S4中计算吊钩摆动角度的具体方法为：

S41、定义基准定位设备的安装位置为A、伸缩臂上端移动定位设备的安装位置为B、吊钩上移动定位设备的安装位置为C、定义B点与水平面的垂点为D、定义C点与BD直线的垂点为E、定义吊钩的摆动角度为α；

S42、移动定位设备获取B、C点空间坐标位置，获取B、C点空间坐标位置，传送给控制器，控制器根据坐标位置实时计算BE与EC的长度，根据长度求解计算出吊钩的摆动角度α＝arctan(EC/BE)；

S43、控制器判断当前摆动角度α是否大于预设的吊钩摆动安全角度值α

优选地，基准定位设备、移动定位设备与控制器之间采用无线通信方式或有线通信方式进行数据传输，无线通信方式包括局域网、无线电台、4G通信、蓝牙的传输方式。

优选地，基准定位设备、移动定位设备采用差分GPS定位技术获取三维坐标信息及方向角信息。

优选地，步骤S1中的基准定位设备安装在起重机转台或伸缩臂下铰点位置。

优选地，步骤S2中的移动定位设备安装在伸缩臂上端点。

优选地，步骤S3中的移动定位设备安装在吊钩处。

本发明的有益效果在于：

1)本发明将定位设备直接安装于执行机构的终端，其计算结果不受吊绳变形对角度检测的影响，提升了测量精度及控制精度。

2)本发明利用空间定位设备取代传统的角度传感器，避免了绳索以及吊重惯性力引起的角度检测的延迟误差，采集的角度信息实时性更强，提高控制的实效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基准定位设备、移动定位设备的安装位置示意图；

图2为本发明实施例提供的定义A-E点的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的现有技术中安装角度传感器的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，一种基于空间定位技术的吊钩防回摆控制方法，包括以下步骤：

S1、在起重机转台或伸缩臂下铰点位置安装基准定位设备获取对应空间的三维坐标信息及方向角并传输至控制器；

S2、在起重机伸缩臂上端点安装若干移动定位设备获取对应空间的三维坐标信息及方向角并传输至控制器；

S3、在起重机吊钩处安装若干移动定位设备获取吊钩对应空间的三维坐标信息及方向角并传输至控制器；

S4、控制器计算得出伸缩臂上端点与吊钩之间的空间距离或角度信息，并根据该信息计算得出吊钩摆动角度，判断其是否保持在预设的安全阈值内；

S5、当吊钩的摆动角度超出阈值时，控制器发出指令控制起重机上的回转机构动作，降低回转输出力矩来控制回转速度从而实现吊钩防摆。

优选地，步骤S4中计算吊钩摆动角度的具体方法为：

S41、定义基准定位设备的安装位置为A、伸缩臂上端移动定位设备的安装位置为B、吊钩上移动定位设备的安装位置为C、定义B点与水平面的垂点为D、定义C点与BD直线的垂点为E、定义吊钩的摆动角度为α；

S42、移动定位设备获取B、C点空间坐标位置，获取B、C点空间坐标位置，传送给控制器，控制器根据坐标位置实时计算BE与EC的长度，根据长度求解计算出吊钩的摆动角度α＝arctan(EC/BE)；

S43、控制器判断当前摆动角度α是否大于预设的吊钩摆动安全角度值α

基准定位设备、移动定位设备与控制器之间采用无线通信方式或有限通讯方式进行数据传输，无线通信方式包括局域网、无线电台、4G通信、蓝牙的传输方式。

基准定位设备、移动定位设备采用差分GPS定位技术获取三维坐标信息及方向角信息。基准定位设备、移动定位设备都具有定位功能，差分GPS定位技术为现有技术，是基准定位设备和移动设备之间的位置信息进行差分解算、加上补偿等算法得到位置信息。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。