吊索垂直度测量方法、吊索垂直度测量设备及作业机械与流程

本发明属于作业机械监测，具体涉及一种吊索垂直度测量方法、吊索垂直度测量设备及作业机械。

背景技术：

1、吊索垂直度是衡量起重机吊装作业稳定性与安全性的重要指标，反映的是吊钩或负载悬挂点与臂头之间的垂直对齐程度，具体体现为臂头滑轮与吊钩之间的钢丝绳，相对于竖直线的夹角或偏移量。当吊索垂直度出现较大偏差时，可能导致负载摆动、结构动态载荷异常增大，甚至存在作业安全隐患，因此吊索垂直度的准确测量至关重要。

2、目前，吊索垂直度的测量主要是依靠人工目测，或在臂头安装倾角传感器两种方式。然而，人工目测受作业人员主观因素影响大，精度难以保证；倾角传感器测量受臂架振动和动态干扰影响，同时存在测量漂移的缺陷，导致测量精度不足，测量响应及时性也难以满足实际需求。

技术实现思路

1、针对上述的缺陷或不足，本发明提供了一种吊索垂直度测量方法、吊索垂直度测量设备及作业机械，旨在解决吊索垂直度测量精度不足、响应及时性差的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种吊索垂直度测量方法，吊索垂直度测量方法包括：

3、将作业机械的回转中心设为原点，建立车身坐标系；

4、根据作业机械的航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定车身坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵，其中，航向射线与车身坐标系的第一水平坐标轴平行设置；

5、在同一坐标系下，分别获取作业机械上臂头测量点的臂头测量坐标，以及获取作业机械上吊钩测量点的吊钩测量坐标；

6、根据臂头测量坐标、旋转矩阵和平移矩阵，确定第一滑轮坐标，其中，第一滑轮坐标为作业机械的臂头滑轮中心点与臂头测量坐标在同一坐标系中的坐标；

7、根据第一滑轮坐标和吊钩测量坐标，确定作业机械的吊索垂直度。

8、在本发明实施例中，根据作业机械的航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定车身坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵，包括：

9、根据航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定旋转矩阵；

10、根据旋转矩阵、第一车身测量点在世界坐标系中的第一测量坐标，以及第一车身测量点在车身坐标系中的车身相对坐标，确定平移矩阵，其中，第一车身测量点为航向射线的端点。

11、在本发明实施例中，根据航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定旋转矩阵，包括：

12、根据航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定作业机械的航向角；

13、根据航向角确定旋转矩阵。

14、在本发明实施例中，根据航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定作业机械的航向角，包括：

15、获取第一测量坐标，以及获取作业机械上第二车身测量点在世界坐标系中的第二测量坐标；

16、将第一车身测量点设为端点，根据第一测量坐标和第二测量坐标，建立航向射线；

17、根据航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定航向角；

18、或，根据航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定作业机械的航向角，包括：

19、获取车身相对坐标，以及获取作业机械上第二车身测量点在车身坐标系中的航向相对坐标；

20、将第一车身测量点设为端点，根据车身相对坐标和航向相对坐标，建立航向射线；

21、根据航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定航向角。

22、在本发明实施例中，根据臂头测量坐标、旋转矩阵和平移矩阵，确定第一滑轮坐标，包括：

23、根据臂头测量坐标、旋转矩阵和平移矩阵，确定臂头测量点的臂头转换坐标，其中，臂头测量坐标与臂头转换坐标分别在不同坐标系中；

24、根据作业机械的臂架工况、臂头转换坐标，以及臂头测量点与臂头滑轮中心点之间的水平间距和竖向间距，确定臂头滑轮中心点的第二滑轮坐标，其中，第二滑轮坐标与第一滑轮坐标分别在不同坐标系中；

25、根据第二滑轮坐标、旋转矩阵和平移矩阵，确定第一滑轮坐标。

26、在本发明实施例中，臂架工况包括主臂工况、固定副臂工况和变幅副臂工况；

27、根据作业机械的臂架工况、臂头转换坐标，以及臂头测量点与臂头滑轮中心点之间的水平间距和竖向间距，确定臂头滑轮中心点的第二滑轮坐标，包括：

28、在作业机械处于主臂工况的情况下，根据臂头转换坐标、水平间距、竖向间距，以及作业机械的主臂角度，确定第二滑轮坐标；

29、在作业机械处于固定副臂工况的情况下，根据臂头转换坐标、水平间距、竖向间距、主臂角度，以及作业机械的副臂安装角度，确定第二滑轮坐标；

30、在作业机械处于变幅副臂工况的情况下，根据臂头转换坐标、水平间距、竖向间距，以及作业机械的副臂变幅角度，确定第二滑轮坐标。

31、在本发明实施例中，根据第一滑轮坐标和吊钩测量坐标，确定作业机械的吊索垂直度，包括：

32、根据第一滑轮坐标、吊钩测量坐标以及当前错位间距，确定作业机械的吊钩中心点的当前位移，其中，当前错位间距为吊钩中心点在初始位置，与吊钩测量点在当前位置的间距；

33、根据作业机械的臂钩间距和当前位移，确定吊索垂直度，其中，臂钩间距为臂头滑轮中心点，与吊钩中心点在初始位置的间距。

34、在本发明实施例中，根据第一滑轮坐标、吊钩测量坐标以及当前错位间距，确定作业机械的吊钩中心点的当前位移，包括：

35、根据第一滑轮坐标和吊钩测量坐标，确定吊钩点位间距，其中，吊钩点位间距为吊钩测量点与吊钩中心点的间距；

36、根据吊钩点位间距和当前错位间距，确定当前位移。

37、为了实现上述目的，本发明还提供一种吊索垂直度测量设备，吊索垂直度测量设备包括：

38、控制器，被配置为执行根据以上所述的吊索垂直度测量方法；

39、臂头坐标采集装置，设于作业机械的臂头上，并位于臂头测量点处，臂头坐标采集装置用于采集臂头测量坐标；

40、吊钩坐标采集装置，设于作业机械的吊钩上，并位于吊钩测量点处，吊钩坐标采集装置用于采集吊钩测量坐标。

41、为了实现上述目的，本发明还提供一种作业机械，作业机械包括根据以上所述的吊索垂直度测量设备。

42、通过上述技术方案，本发明实施例所提供的吊索垂直度测量方法具有如下的有益效果：

43、在本发明的技术方案中，吊索垂直度测量方法通过建立车身坐标系，并通过作业机械的航向射线、臂头测量坐标、吊钩测量坐标以及世界坐标系，构建吊索姿态空间模型并实时解算吊索垂直度，无需依赖作业人员目测估算，显著提升了吊索垂直度的测量精度，且测量响应迅速及时、准确性高，相较于倾角传感器，有效减少了臂架振动干扰和传感器漂移带来的测量误差，测量结果准确可靠。

44、本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

1.一种吊索垂直度测量方法，其特征在于，所述吊索垂直度测量方法包括：

2.根据权利要求1所述的吊索垂直度测量方法，其特征在于，所述根据作业机械(100)的航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定车身坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵，包括：

3.根据权利要求2所述的吊索垂直度测量方法，其特征在于，所述根据所述航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定所述旋转矩阵，包括：

4.根据权利要求3所述的吊索垂直度测量方法，其特征在于，所述根据所述航向射线，以及世界坐标系的水平坐标轴，确定作业机械(100)的航向角，包括：

5.根据权利要求1所述的吊索垂直度测量方法，其特征在于，所述根据所述臂头测量坐标、所述旋转矩阵和所述平移矩阵，确定第一滑轮坐标，包括：

6.根据权利要求5所述的吊索垂直度测量方法，其特征在于，所述臂架工况包括主臂工况、固定副臂工况和变幅副臂工况；

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的吊索垂直度测量方法，其特征在于，所述根据所述第一滑轮坐标和所述吊钩测量坐标，确定作业机械(100)的吊索垂直度，包括：

8.根据权利要求7所述的吊索垂直度测量方法，其特征在于，所述根据所述第一滑轮坐标、所述吊钩测量坐标以及当前错位间距，确定作业机械(100)的吊钩中心点(32)的当前位移，包括：

9.一种吊索垂直度测量设备，其特征在于，所述吊索垂直度测量设备包括：

10.一种作业机械，其特征在于，所述作业机械(100)包括根据权利要求9所述的吊索垂直度测量设备。