用于检测吊钩倾角的装置、吊钩驱动系统及起重机的制作方法

1.本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种用于检测吊钩倾角的装置、吊钩驱动系统及起重机。


背景技术：

2.建筑起重机是建筑工地上广泛应用的物料运输机械，尤其是塔式起重机，应用相当广泛。目前，广泛使用的塔式起重机大多数是单吊钩单驱动，即通常具备一套驱动机构。当提升较重重物时，需要配置较大规格的减速电机和制动装置，不利于提高产品的通用性。
3.为了克服单吊钩单驱动起重机的不足，有些起重机使用多吊钩多驱动。当多驱动时，吊钩容易因为各个驱动不同步，造成吊钩倾斜角度过大，存在脱钩危险。故需要在吊钩水平部设置吊钩倾角检测装置，实时监测吊钩水平部的倾斜状态数据，从而确定吊钩的倾角。而现有的吊钩倾角检测装置，各个器件比较独立，存在集成度不高的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于检测吊钩倾角的装置、吊钩驱动系统及起重机，以解决现有的吊钩倾角检测装置集成度不高的问题。
5.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于检测吊钩倾角的装置，应用于起重机，起重机包括多个吊钩驱动，和与多个吊钩驱动连接的水平部，水平部的下端连接有吊钩，装置包括：
6.盒体；以及
7.检测单元，安装于盒体内部，检测单元包括集成电路板；
8.集成电路板包括：
9.角度传感器，用于检测水平部的倾角；以及
10.控制器，与角度传感器电连接，用于接收角度传感器传送的指示倾角的倾角信息，并根据倾角确定吊钩的倾角。
11.在本发明实施例中，装置还包括：太阳能板，安装于盒体的顶部并与检测单元连接，用于接收太阳能以进行光电转换并得到充电电压；集成电路板还包括：电源处理模块，与太阳能板电连接，用于对充电电压进行相应处理，以得到处理后的充电电压；以及电池管理系统，与电源处理模块电连接，用于接收处理后的充电电压；检测单元还包括蓄电池，与集成电路板电连接，用于接收电池管理系统输出的处理后的充电电压以充电。
12.在本发明实施例中，集成电路板还包括无线通信模块，与控制器电连接，用于接收指示吊钩的倾角的吊钩倾角信息并将吊钩倾角信息发送至信号接收基站。
13.在本发明实施例中，无线通信模块为射频电路。
14.在本发明实施例中，盒体还包括通信天线，通信天线安装于盒体的外侧并与检测单元连接，用于远程通信。
15.在本发明实施例中，盒体内部设置有接线盒，用于装载检测单元，接线盒分别与太
阳能板和通信天线电连接。
16.在本发明实施例中，装置还包括安装于盒体外部的开关部件，与接线盒连接，用于开启装置。
17.在本发明实施例中，装置还包括安装于盒体外部的接口，与接线盒连接。
18.在本发明实施例中，装置还包括固定部件，用于将接线盒与盒体进行固定。
19.在本发明实施例中，接线盒为防水接线盒。
20.在本发明实施例中，盒体内部设置有多个接线盒，包括用于装载集成电路板的第一接线盒和用于装载蓄电池的第二接线盒，第一接线盒与第二接线盒电连接。
21.在本发明实施例中，集成电路板还包括：插槽，用于插入物联网卡，以通过物联网卡将装置接入运营商网络；以及蜂窝网络通信模块，用于接收指示吊钩的倾角的吊钩倾角信息并将吊钩倾角信息发送至运营商基站，以经由运营商基站将吊钩倾角信息发送至服务器。
22.本发明第二方面提供一种吊钩驱动系统，包括根据上述任一实施例的用于检测吊钩倾角的装置。
23.本发明第三方面提供一种起重机，包括根据上述任一实施例的吊钩驱动系统。
24.上述技术方案，没有分立的电器件，检测单元集合于集成电路板，集成度更高，集成电路板上安装了角度传感器和控制器，可以实现吊钩倾角检测的功能，通过控制器统一控制和管理，性能优化，功耗更低。
25.本发明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。
附图说明
26.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：
27.图1示意性示出了本发明一实施例中现有的多驱动吊钩倾角检测装置的应用场景示意图；
28.图2示意性示出了本发明一实施例中用于检测吊钩倾角的装置的结构示意图；
29.图3示意性示出了本发明另一实施例中用于检测吊钩倾角的装置的结构示意图；
30.图4示意性示出了本发明一实施例中集成电路板的示意图；
31.图5示意性示出了本发明另一实施例中用于检测吊钩倾角的装置的结构示意图；
32.图6示意性示出了本发明一实施例中吊钩倾角检测装置的通信示意图；
33.图7示意性示出了本发明另一实施例中集成电路板的示意图；
34.图8示意性示出了本发明另一实施例中吊钩倾角检测装置的通信示意图。
35.附图标记说明
[0036]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
信号接收基站
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驾配室
[0037]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
吊钩倾角检测装置
ꢀꢀꢀꢀꢀ4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
吊钩水平部
[0038]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
吊钩钩部
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6、7
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动
[0039]
101
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
盒体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
102
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
检测单元
[0040]
103
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
集成电路板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
104
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
角度传感器
[0041]
105
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
106
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
太阳能板
[0042]
107
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电源处理模块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
108
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电池管理系统
[0043]
109
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
蓄电池
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
110
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
无线通信模块
[0044]
111
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
通信天线
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1021
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接线盒
[0045]
112
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
开关部件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
113
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接口
[0046]
114
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
固定部件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1021
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一接线盒
[0047]
1021
‑2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二接线盒
具体实施方式
[0048]
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。
[0049]
针对具备多个吊钩驱动的起重机，图1示意性示出了本发明一实施例中现有的多驱动吊钩倾角检测装置的应用场景示意图，如图1所示，在图1中所示的多吊钩驱动系统中，驱动6和驱动7，仅示意图的双驱动，还可以是多个驱动部。当驱动6和驱动7不同步时，容易造成吊钩水平部4过度倾斜。吊钩水平部4和吊钩钩部5为钢性连接，吊钩水平部4过度倾斜，使得吊钩钩部5存在脱钩风险。所以需要在吊钩水平部4安装吊钩倾角检测装置3，实时监测吊钩水平部4的倾斜状态数据。图1中所示的驱动6和驱动7，仅示意的单起重臂双驱动，具体实施时，可能是多个起重臂多个驱动部。
[0050]
然而，现有的吊钩倾角检测装置或设备的各个电气件或模块各自独立，各个电气件或模块分布比较零散，故集成度不高，其次，吊钩倾角检测装置或设备的整机耗电性能、待机性能和布局不够优化，机械防护等级、防水等级不高，另外，电气件或模块的拆装和维护不方便，且由于太阳光直射各个电气件或模块，吊钩倾角检测装置或设备存在温度过高从而影响使用寿命的问题。
[0051]
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种用于检测吊钩倾角的装置。图2示意性示出了本发明一实施例中用于检测吊钩倾角的装置的结构示意图。如图2所示，在本发明实施例中，提供了一种用于检测吊钩倾角的装置，应用于起重机，起重机包括多个吊钩驱动，和与多个吊钩驱动连接的水平部，水平部的下端连接有吊钩，装置包括：盒体101；以及检测单元102，安装于盒体101内部，检测单元102包括集成电路板103；集成电路板103包括：角度传感器104，用于检测水平部的倾角；以及控制器105，与角度传感器104电连接，用于接收角度传感器104传送的指示倾角的倾角信息，并根据倾角确定吊钩的倾角。
[0052]
可以理解，盒体101可以避免各个电器件或者模块受到太阳光的直射。在一些实施例中，盒体101可以是不锈钢材料制作或包装的外壳，从而可以提高装置的机械防护等级。检测单元102可以包括集成电路板103，集成电路板103上布局了角度传感器104和控制器105，其中角度传感器104可以检测水平部的倾斜状态数据也就是水平部的倾角，由于水平部和吊钩连接，控制器105可以先接收角度传感器104传送的指示水平部的倾角的倾角信息，再根据水平部的倾角确定与水平部连接的吊钩的倾角。其中控制器105主要实现逻辑功能和功率管路等。其中，集成电路板103可以固定在检测单元102内。
[0053]
上述用于检测吊钩倾角的装置集成度高，没有分立的电器件，检测单元102集合于集成电路板103，集成电路板103上安装了角度传感器104和控制器105，可以实现吊钩倾角检测的功能，通过控制器105统一控制和管理，性能优化，功耗更低。
[0054]
在一些实施例中，控制器105可以基于预先存储的水平部的倾角与吊钩的倾角的对应关系，根据水平部的倾角确定对应的吊钩的倾角。其中，水平部的倾角与吊钩的倾角的对应关系可以是表格的形式，例如通过预先存储的关系表格，根据水平部的倾角数据查找表格上对应的吊钩的倾角。
[0055]
在一些实施例中，水平部的倾角与吊钩的倾角的对应关系还可以是算法的形式，具体地，控制器105可以通过相应的算法对角度传感器104反馈的水平部的倾角数据进行数据处理，以确定此时对应的吊钩的倾角。
[0056]
图3示意性示出了本发明另一实施例中用于检测吊钩倾角的装置的结构示意图。图4示意性示出了本发明一实施例中集成电路板的示意图。如图3所示，用于检测吊钩倾角的装置还包括：太阳能板106，安装于盒体101的顶部并与检测单元102连接，用于接收太阳能以进行光电转换并得到充电电压。
[0057]
可以理解，该装置直接暴露在外部环境中，太阳能板106安装在盒体101外面的顶部以接受太阳光的直射，从而能够将太阳能转换成装置需要的电能，也就是充电电压，装置通过进行光电转换可以充分利用太阳能，节能又环保，减少不必要的能源损耗。进一步地，太阳能板106安装在盒体101的顶部可以保护盒体101内部的电气件或模块不被阳光直射，从而解决了电气件由于直接暴露在太阳下导致的影响使用寿命的问题。
[0058]
如图4所示，集成电路板103还包括：电源处理模块107，与太阳能板106电连接，用于对充电电压进行相应处理，以得到处理后的充电电压；以及电池管理系统108，与电源处理模块107电连接，用于接收处理后的充电电压。
[0059]
可以理解，由于太阳能光电转换后的电压不稳定，故电源处理模块107(也叫电源管理模块)可以对光电转换后得到的充电电压(即太阳能电压)进行稳压处理，得到稳压处理后的稳定的充电电压，例如将太阳能电压稳定成5v。在一些实施例中，电源处理模块107可以对稳定的充电电压进行升压处理，得到升压处理后的充电电压，例如将5v电压升压到8.4v给其他模块充电。在一些实施例中，电源处理模块107可以对稳定的充电电压进行降压处理，得到降压处理后的充电电压，例如将5v电压降压到3.6v给其他模块(例如射频部分或者主芯片)供电。在一些实施例中，电源处理模块107可以对稳定的充电电压进行隔离处理，以隔离出电压给其他模块，例如隔离出5v电压给传感器。在一些实施例中，电源处理模块107可以兼容usb口供电稳定的充电电压(例如，5v)以供电给其他设备或装置。故电源处理模块107主要实现电源降压、稳压、太阳能充电电流稳压等。
[0060]
电池管理系统108(bms)也就是电池充放电路，主要实现电池充电、放电管理，防止电池过充和过放，电池电压采集等。电池管理系统108用于接收电源处理模块107处理后的充电电压，并输出至电池以供电。
[0061]
在一些实施例中，将电源处理模块107和电池管理系统108独立出来组合到一起，也就是相当于太阳能控制器，主要是完成太阳能充电电压稳压，过充，过放的充放电管理，而且实时监测电池电压和电量等。
[0062]
继续参照图3，检测单元102还包括蓄电池109，与集成电路板103电连接，用于接收电池管理系统108108输出的处理后的充电电压以充电。
[0063]
蓄电池109与集成电路板103电连接，可以接收电池管理系统108输出的由电源处理模块107处理后的充电电压，以完成蓄电池109的充电。其中，蓄电池109可以采用灌封工
艺。
[0064]
在一个实施例中，继续参照图4，集成电路板103还包括无线通信模块110，与控制器105电连接，用于接收指示吊钩的倾角的吊钩倾角信息并将吊钩倾角信息发送至信号接收基站。
[0065]
具体地，无线通信模块110可以接收控制器105发送的吊钩的倾角数据，从而将该部分数据发送至信号接收基站。
[0066]
在一个实施例中，无线通信模块110为射频电路。
[0067]
可以理解，射频电路主要实现无线数据收发，可以与图1中的信号接收基站通信。
[0068]
在一个实施例中，继续如图3所示，盒体101还包括通信天线111，通信天线111安装于盒体101的外侧并与检测单元102连接，用于远程通信。
[0069]
可以理解，通信天线111的作用可以是提高射频电路发射功率，提高发射增益，提高接收灵敏度。类似对讲机的天线，不带天线通信可能就只有2米远，带天线就可以通信1公里。其中，通信天线111可以是蘑菇头天线，但不限于此。
[0070]
在一个实施例中，继续如图3所示，盒体101内部设置有接线盒1021，用于装载检测单元102，接线盒1021分别与太阳能板106和通信天线111电连接。
[0071]
可以理解，接线盒1021的作用是将盒体101内部的检测单元102与盒体101外部上方的太阳能板106、盒体101外部的通信天线111电连接，以接收太阳能板106进行光电转换后得到的充电电压和扩大通信距离。
[0072]
在一个实施例中，装置还包括安装于盒体101外部的开关部件112，与接线盒1021连接，用于开启装置。
[0073]
可以理解，开关部件112可以用来唤醒或者开启装置，在塔机不工作的时候，装置处于休眠状态，如果需要唤醒或者开启装置，用户可以触发开关部件112以输入开启信号来唤醒或者开启设备。通过开关部件112触发设备唤醒，不需要连接网络，也不需要网关或者基站配合，当控制器105(例如mcu)接收到开启信号时，实现唤醒或者开启装置。其中，开关部件112可以是按钮或者防水开关，但不限于此。
[0074]
在一些实施例中，装置不需要设置开关部件112就能实现装置的开启，即可以通过接收基站或者网关下发的唤醒指令来唤醒或者开启装置，故需要基站或者网关的配合。当控制器105(例如mcu)接收到基站或者网关下发的唤醒指令时，实现唤醒或者开启装置。
[0075]
在一个实施例中，装置还包括安装于盒体101外部的接口113，与接线盒1021连接。
[0076]
可以理解，接口113可以在天气状况不好例如雨天或者没有太阳的时候外接电源(例如，5v的充电宝电源)给装置充电，若是正常的天气状况则不需要另外给装置充电，太阳能可以给装置充电，以达到持续续航的效果。在一些实施例中，当太阳能板106坏了的时候，也可以用该接口113外接电源给装置充电，充电后可以用的时间长度可以根据实际情况设置，例如半年。在一些实施例中，接口113除了是电气接口以外，还可以是装置的一个通信接口，即可以通过该接口113直接配置或者调试装置，下载程序等。在一些实施例中，接口113可以包括但不限于是航空插头，其中航空插头是防水等级较高的防水电气接口，采用防水插头可以起到防水的作用，提高了装置的防水等级。
[0077]
在一个实施例中，装置还包括固定部件114，用于将接线盒1021与盒体101进行固定。
[0078]
可以理解，通过固定部件114将接线盒与盒体101固定，可以防止接线盒在盒体101内由于颠簸而发生移动或者位置的更改，避免碰撞发生的电气件损害等现象。其中，固定部件114可以是螺丝钉，但不限于此。
[0079]
在一个实施例中，接线盒1021为防水接线盒。
[0080]
在本发明实施例中，将接线盒1021设置为防水接线盒，蓄电池109和集成电路板103都密封安装在防水接线盒中，对外连接都是可拔插防水接头连接，可以提高装置的防水等级，防止进水损坏集成电路板103或者蓄电池109。
[0081]
图5示意性示出了本发明另一实施例中用于检测吊钩倾角的装置的结构示意图。在本发明实施例中，如图5所示，盒体101内部设置有多个接线盒，包括用于装载集成电路板103的第一接线盒1021
‑
1和用于装载蓄电池109的第二接线盒1021
‑
2，第一接线盒1021
‑
1与第二接线盒1021
‑
2电连接。
[0082]
在一些实施例中，第二接线盒1021
‑
2可以放置在第一接线盒1021
‑
1的左边、右边、上面或者下面中的至少一个方位。
[0083]
在本发明实施例中，通过设置两个接线盒，分别用来装载集成电路板103和蓄电池109，且第一接线盒1021
‑
1和第二接线盒1021
‑
2电连接，可以实现电流的传输，以便将集成电路板103上的处理后的充电电压输出至蓄电池109以供电。
[0084]
现有的吊钩倾角检测装置采集的数据，通常需要组建无线局域网络，无线局域网络例如zigbee、wifi和lora等，另外还需要单独架设信号接收基站。图6示意性示出了本发明一实施例中吊钩倾角检测装置的通信示意图，如图6所示，吊钩倾角检测装置3可以将采集到的数据采用无线通信方式定时或立即发送给信号接收基站1，信号接收基站1可以安装在塔机驾配室2中，天线通过吸盘天线引线的方式吸附在驾配室2室外。
[0085]
采用上述无线通信方式，吊钩倾角检测装置3发送的角度数据的可信性不高，如果是角度数据经局域网，传输给主控制器，主控制处理后再反馈到服务器后台，中间数据无法保证基础数据的真实性。而且目前的局域网无线组网技术，需要用户组建局域网，可能存在设备干扰，存在信号不好的现象，对组网的要求较高。
[0086]
为解决上述问题，图7示意性示出了本发明另一实施例中集成电路板的示意图。图8示意性示出了本发明另一实施例中吊钩倾角检测装置的通信示意图。在本发明实施例中，如图7所示，集成电路板103还包括：插槽115，用于插入物联网卡，以通过物联网卡将装置接入运营商网络；以及蜂窝网络通信模块116，用于接收指示吊钩的倾角的吊钩倾角信息并将吊钩倾角信息发送至运营商基站，以经由运营商基站将吊钩倾角信息发送至服务器。
[0087]
可以理解，物联网卡(类似于手机上的sim卡)，主要实现运营商基站接入，运营商可以进行流量和计费管理，其中运营商可以包括但不限于电信运营商或者移动运营商或者联通运营商等。蜂窝网络通信模块116主要实现运营商基站与云后台服务器通信。在一些实施例中，蜂窝网络通信模块116可以采用低功耗的nbiot(窄带蜂窝物联网)通信模组。在一些实施例中，蜂窝网络通信模块116可以是2g/3g模组、4g模组、5g模组、emtc模组等。
[0088]
具体地，如图8所示，吊钩倾角监测装置3采集的数据，通过现有的运营商(例如电信运营商)的基站，定时或立即发送给后台服务器40。信号接收基站1安装在塔机驾配室2中，天线通过吸盘天线引线的方式吸附在驾配室2室外，信号接收基站1可以通过4g通信技术，但不限于此，与服务器保持长连接。
[0089]
在本发明实施例中，采用现有的公共通信网络基站接收数据，不用局域网组网方案通信，故不需要单独搭建网关和设置基站，吊钩倾角检测装置3的数据通过运营商基站直接发送至服务器，不需要经过塔机的主控制器的处理，由服务器对数据进行后续处理，第三方数据的可信性和真实性更高，且通信更加稳定和方便。
[0090]
在一个实施例中，提供了一种吊钩驱动系统，包括上述任一实施例中的用于检测吊钩倾角的装置。
[0091]
在一个实施例中，提供了一种起重机，包括上述任一实施例中的吊钩驱动系统。
[0092]
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。
[0093]
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。
[0094]
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。