用于起重机的检测系统及起重机的制作方法

1.本实用新型涉及起重机控制技术领域，具体地，涉及一种用于起重机的检测系统及起重机。


背景技术：

2.起重机在作业时的回转和变幅机构需要频繁工作，在工作时，操作人员对吊钩的速度控制不佳就会导致被吊物摇摆，这种摇摆若不对其加以控制则需要很长时间才能静止。而消除这种摇摆的前提便是获取吊钩的姿态，即获取吊钩的摆动角、频率等信息。目前的技术中只能依靠操作人员自身模糊的判断来识别吊钩的姿态，仅靠人眼来观察难以实时获知吊钩的姿态，且获取的吊钩信息具有主观性，受到外界因素影响会产生较大的差异，这些不确定性所带来的误差会对后续的消除摇摆工作带来很大的麻烦，甚至会使得摇摆在消除过程中越来越大。因此，现有的起重机工作中，操作人员不能准确获取吊钩的姿态，消除吊钩摇摆的难度较大，从而使得起重机的工作效率较低。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种用于起重机的检测系统及起重机，用以解决现有的起重机消除吊钩摇摆的难度较大，从而使得起重机工作效率较低的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种用于起重机的检测系统，检测系统包括：
5.吊钩姿态检测装置，设置于起重机的吊钩的表面，用于采集吊钩的姿态信息；
6.信息处理装置，与吊钩姿态检测装置通信连接，用于对姿态信息进行处理以得到有效姿态信息，并将有效姿态信息发送至显示器。
7.在本实用新型的实施例中，检测系统还包括：
8.显示器，设置于起重机的驾驶舱内，用于显示有效姿态信息。
9.在本实用新型的实施例中，吊钩姿态检测装置包括：
10.传感器，用于获取吊钩的参数信息；
11.无线发射模块，与传感器电连接，用于发送吊钩的参数信息至信息处理装置。
12.在本实用新型的实施例中，参数信息包括下列至少一项：
13.吊钩的摆动角加速度、吊钩的角速度及吊钩的角度。
14.在本实用新型的实施例中，传感器为多轴惯性测量单元。
15.在本实用新型的实施例中，吊钩姿态检测装置还包括：
16.电源，分别与传感器和无线发射模块电连接，用于给传感器和无线发射模块提供电能。
17.在本实用新型的实施例中，信息处理装置包括：
18.无线接收模块，设置于起重机的基本臂或者转台的表面，与无线发射模块通信连接，用于接收吊钩的参数信息并发送至车载控制器；
19.车载控制器，与无线接收模块电连接，用于对吊钩的参数信息进行滤波并解算以得到有效姿态信息。
20.在本实用新型的实施例中，车载控制器包括：
21.滤波模块，用于对参数信息进行滤波；
22.解算模块，与滤波模块电连接，用于对滤波后的参数信息进行解算以得到吊钩的有效姿态信息。
23.在本实用新型的实施例中，信息处理装置还包括：
24.车载电池，与无线接收模块电连接，用于给无线接收模块提供电能。
25.本实用新型第二方面提供一种起重机，包括上述的用于起重机的检测系统。
26.通过上述技术方案，将吊钩姿态检测装置设置于起重机的吊钩的表面，用于采集吊钩的姿态信息；将信息处理装置与吊钩姿态检测装置通信连接，用于对姿态信息进行处理以得到有效姿态信息，并将有效姿态信息发送至显示器，使得操作人员可以实时监测起重机的吊钩姿态，高效地消除吊钩摇摆，从而提高起重机的工作效率。
27.本实用新型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
28.附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，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实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
29.图1是本实用新型一实施例提供的一种用于起重机的检测系统的结构示意图；
30.图2是本实用新型另一实施例提供的一种用于起重机的检测系统的结构示意图。
31.附图标记说明
[0032]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
吊钩姿态检测装置
ꢀꢀꢀ
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器
[0033]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
无线发射模块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电源
[0034]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
信息处理装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
无线接收模块
[0035]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车载控制器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车载电池
[0036]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
显示器
具体实施方式
[0037]
以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0038]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0039]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0040]
图1是本实用新型一实施例提供的一种用于起重机的检测系统。如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于起重机的检测系统，该检测系统可以包括：
[0041]
吊钩姿态检测装置1，设置于起重机的吊钩的表面，用于采集吊钩的姿态信息；
[0042]
信息处理装置2，与吊钩姿态检测装置1通信连接，用于对姿态信息进行处理以得到有效姿态信息，并将有效姿态信息发送至显示器；
[0043]
显示器3，设置于起重机的驾驶舱内，用于显示有效姿态信息。
[0044]
在本实用新型的实施例中，起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。起重机在作业时回转和变幅机构需要频繁工作，操作人员对速度控制不佳就会导致吊物摇摆，因此操作人员需要根据吊钩的姿态消除摇摆。仅依靠操作人员的主观判断消除摇摆，效率较低且不够精确。因此，本实用新型的实施例中，在起重机的吊钩端设置有吊钩姿态检测装置1，在基本臂端设置有信息处理装置2，吊钩姿态检测装置1与信息处理装置2通信连接。在一个示例中，本实用新型实施例中的起重机可以为轮胎式起重机，轮胎式起重机俗称轮胎吊，是指利用轮胎式底盘行走的动臂旋转起重机。
[0045]
吊钩端指的是靠近起重机的吊钩的位置，吊钩姿态检测装置1可以实时采集吊钩的姿态。为了便于吊钩姿态检测装置1与信息处理装置2更好地通信，可以将吊钩姿态检测装置设置于吊钩表面。吊钩姿态检测装置1可以包括传感器、无线发射模块和电源。其中，传感器用于采集吊钩的参数信息，例如吊钩的摆动角加速度、角速度和角加速度等。优选地，传感器可以为惯性测量单元(inertial measurement unit，imu)，imu是测量三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。无线发射模块负责将吊钩的姿态信息传输至基本臂端的网桥，即信息处理装置2内的无线接收模块，优选地，无线发射模块可以是基于kvaser air bridge hs的无线传输模块，使用2.4ghz gfsk调制技术，并采用跳频技术，具有很强的抗干扰能力，且模块的功耗极低，传输能力强，能使得检测系统的性能最优化。由于吊钩姿态检测装置1需要独立安装于吊钩表面，无法使用车载电池，因此可以通过电源给传感器和无线发射模块提供电能。电源可以为可充电的锂电池，这样可以方便拆卸和安装，且防水防尘等级可以达到ip67标准。
[0046]
基本臂端指的是靠近起重机的基本臂侧，例如，基本臂的表面或者驾驶舱。信息处理装置2可以包括无线接收模块、车载控制器和车载电池。信息处理装置2的各模块可以通过车载电池供电。无线接收模块可以设置于起重机的基本臂或者转台的表面，优选地，无线接收模块设置于基本臂的表面，与吊钩姿态检测装置1的无线发射模块通信连接，用于接收吊钩的参数信息并通过控制器局域网络(controller area network，can)总线将吊钩的参数信息传输至车载控制器。无线发射模块和无线接收模块分别为网桥的一端，本实用新型实施例的网桥为无线网桥，利用无线传输方式实现两个或多个网络之间搭起通信的桥梁。优选地，无线接收模块也可以是基于kvaser air bridge hs的无线传输模块，使用2.4ghz gfsk调制技术，并采用跳频技术，具有很强的抗干扰能力，且模块的功耗极低，传输能力强，能使得检测系统的性能最优化。车载控制器可以设置于基本臂的表面或者驾驶舱内，通过can总线与无线接收模块连接。车载控制器可以包括滤波模块和解算模块，滤波模块对参数信息进行滤波，解算模块对滤波后的参数信息进行解算以得到吊钩的有效姿态信息，以得到帮助消除摇摆的实用信息，并将解算后的参数通过can总线输出到显示器3。显示器3设置于驾驶舱内，负责人机交互，将起重机的信息展示给操作人员，用于显示有效姿态信息。
[0047]
通过上述技术方案，将吊钩姿态检测装置设置于起重机的吊钩的表面，用于采集吊钩的姿态信息；将信息处理装置与吊钩姿态检测装置通信连接，用于对姿态信息进行处理以得到有效姿态信息，并将有效姿态信息发送至显示器，从而使得操作人员可以实时监测起重机的吊钩姿态，高效地消除吊钩摇摆，从而提高起重机的工作效率。
[0048]
图2是本实用新型另一实施例提供的一种用于起重机的检测系统的结构示意图。如图2所示，在本实用新型的实施例中，吊钩姿态检测装置1包括：
[0049]
传感器11，用于获取吊钩的参数信息；
[0050]
无线发射模块12，与传感器11电连接，用于发送吊钩的参数信息至信息处理装置。
[0051]
在本实用新型的实施例中，吊钩姿态检测装置1可以包括传感器11、无线发射模块12。其中，传感器11用于采集吊钩的参数数据，例如吊钩的摆动角加速度、角速度和角加速度等。在本实用新型的实施例中，传感器11可以为多轴惯性测量单元(inertial measurement unit，imu)。imu是测量三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。陀螺仪以及加速度计是imu的主要元件，一个imu包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺仪检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度。在本实用新型的实施例中，参数信息包括下列至少一项：吊钩的摆动角加速度、吊钩的角速度及吊钩的角度。通过imu可以高频高精度地检测吊钩的x、y轴的摆动角、角速度、角加速度等。传感器11可以实时获取吊钩的参数信息，通过无线发射模块12发送至信息处理装置2，以便于信息处理装置及时对采集的吊钩的参数信息进行处理。无线发射模块12负责将吊钩的姿态信息传输至基本臂端的网桥，即传输至信息处理装置2内的无线接收模块，优选地，无线发射模块12可以是基于kvaser air bridge hs的无线传输模块，使用2.4ghz gfsk调制技术，并采用跳频技术，具有很强的抗干扰能力，且模块的功耗极低，传输能力强，能使得检测系统的性能最优化。
[0052]
在本实用新型的实施例中，吊钩姿态检测装置1还包括：
[0053]
电源13，分别与传感器11和无线发射模块12电连接，用于给传感器11和无线发射模块12提供电能。
[0054]
具体地，由于吊钩姿态检测装置1需要独立安装于吊钩表面，无法使用车载电池，因此可以通过电源13给传感器和无线发射模块提供电能。电源13可以为可充电的锂电池，这样可以方便拆卸和安装，且防水防尘等级可以达到ip67标准。
[0055]
如图2所示，在本实用新型的实施例中，信息处理装置2包括：
[0056]
无线接收模块21，设置于起重机的基本臂或者转台的表面，与无线发射模块12通信连接，用于接收吊钩的参数信息并发送至车载控制器22；
[0057]
车载控制器22，与无线接收模块21电连接，用于对吊钩的参数信息进行滤波并解算以得到有效姿态信息；
[0058]
车载电池23，与无线接收模块21电连接，用于给无线接收模块21提供电能。
[0059]
在本实用新型的实施例中，信息处理装置2可以包括无线接收模块21、车载控制器22和车载电池23。信息处理装置2的各模块可以通过车载电池23供电。无线接收模块21可以设置于起重机的基本臂或者转台的表面。优选地，无线接收模块21设置于基本臂的表面，与吊钩姿态检测装置1的无线发射模块通信连接，用于接收吊钩的参数信息并通过can总线将
吊钩的参数信息传输至车载控制器。无线发射模块21和无线接收模块22分别为网桥的一端，本实用新型实施例的网桥为无线网桥，利用无线传输方式实现两个或多个网络之间搭起通信的桥梁。优选地，无线接收模块22也可以是基于kvaser air bridge hs的无线传输模块，使用2.4ghz gfsk调制技术，并采用跳频技术，具有很强的抗干扰能力，且模块的功耗极低，传输能力强，能使得检测系统的性能最优化。车载控制器22可以设置于基本臂的表面或者驾驶舱内，通过can总线与无线接收模块21连接。车载控制器22可以包括滤波模块和解算模块，滤波模块用于对参数信息进行滤波，解算模块用于对滤波后的参数信息进行解算以得到吊钩的有效姿态信息，以得到帮助消除摇摆的实用信息，并将解算后的参数通过can总线输出到显示器3，显示器3将有效吊钩姿态呈现至操作人员，为操作人员完成消除摇摆的工作提高可靠的关键信息，从而提高起重机的工作效率。
[0060]
在本实用新型的实施例中，车载控制器22包括：
[0061]
滤波模块，用于对参数信息进行滤波；
[0062]
解算模块，与滤波模块电连接，用于对滤波后的参数信息进行解算以得到吊钩的有效姿态信息。
[0063]
具体地，滤波模块是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。在采集吊钩的参数信息中，可能含有测量误差及其他干扰，为了利用参数数据尽可能地准确估计吊钩的姿态信息，需要对采集的参数信息进行滤波。例如，一段时间内采集的吊钩的角度包括：0
°
、0.1
°
、0.7
°
、0.2
°…
，在这些数据中，0.7
°
为比较突兀的数据，因此需要将此数据进行滤波，剔除突兀的数据。解算模块是对滤波后的参数信息进行计算以得到吊钩的有效姿态信息。在一个示例中，解算模块可以根据参数信息解算出对应的图像信息，将图像信息发送至显示器，操作人员可以根据图像信息直观地获取当前吊钩的姿态信息，并进行对应的操作。在另一个示例中，解算模块可以根据参数信息解算出对应的文字信息，将文字信息发送至显示器，操作人员可以根据文字信息直观地获取当前吊钩的姿态信息，并进行对应的操作。在其他示例中，还可以将解算为其他形式的有效姿态信息，例如文字和图像的结合等等。通过车载控制器22的滤波模块和解算模块对吊钩的参数信息进行处理，从而得到有效姿态信息，以便操作人员更加直观地对当前吊钩的姿态信息有所了解，提高工作效率。
[0064]
以上述实施例提供的用于起重机的检测系统为例，本实用新型实施例的用于起重机检测的工作流程如下：
[0065]
位于吊钩表面的传感器11获取吊钩摆动的角加速度、角速度和角度信息等，并通过can总线将采集的参数信息发送至无线发射模块12，无线发射模块12将参数信息封装，通过无线网络传输到无线接收模块21，无线接收模块21根据协议解封吊钩的参数信息后，将参数信息通过can总线传输至车载控制器22，车载控制器22内的滤波模块先对吊钩的参数信息进行滤波，再由车载控制器22内的解算模块进行解算以得到吊钩的有效姿态信息，车载控制器22再将有效姿态信息通过can总线传输到显示器3，显示器3将有效姿态信息呈现给操作人员，为操作人员完成消除摇摆的工作提供可靠的关键信息，使得操作人员可以实时监测起重机的吊钩姿态，高效地消除吊钩摇摆，从而提高起重机的工作效率。
[0066]
本实用新型实施例提供的检测系统中信息的传递存在两种方式。在信息流通的上下级位置固定的情况下采用can总线，can总线具有灵活性高、可靠性高、实时性强的特点，
在使用过程中通过报文标识符提高了对吊钩信息的访问权限，更加保证吊钩信息的实时性和准确性。在信息流通的上下级位置不固定的情况下采用无线网桥通讯，优选地，基于kvaser air bridge hs的网桥，使用2.4ghz gfsk调制技术，并且采用了跳帧技术，具有很强的抗干扰性，且模块的功耗极低，传输能力强，实时性好，能使得系统的性能最优化。信息传递的稳定可靠，延时小，在起重机应用中很大程度地决定了检测装置收集信息的可靠性，对后续的人机交互或智能判断算法至关重要。
[0067]
本实用新型还提供一种起重机，包括上述的用于起重机的检测系统。
[0068]
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0069]
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，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0070]
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。