專利名稱：吊裝控制方法、裝置、系統(tǒng)及吊具和起重機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及起重機械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種起重機械的吊裝控制方法、裝置、系統(tǒng)及一種吊具和一種起重機械。
背景技術(shù)：
起重機械，例如大型海洋平臺起重機械或者港口起重機械等，在對集裝箱等吊重進行吊裝的過程中，由于風(fēng)浪的干擾、臂架的回轉(zhuǎn)及俯仰等動作，吊重經(jīng)常會發(fā)生較大的搖擺。當(dāng)?shù)踔氐臄[動幅度較大時，一方面不利于快速穩(wěn)定的完成吊裝任務(wù)，影響工作效率，另一方面也會對臂架和吊重產(chǎn)生較大的沖擊，不但影響臂架的壽命和吊重的質(zhì)量，而且也增加了安全隱患。如圖1所示，現(xiàn)有的一種防搖吊具在小車50和吊梁18之間通過四組呈倒八字的鋼絲繩51連接。采用鋼絲繩斜拉的方式可以改變吊繩在水平方向上的分剛度，從而抑制吊重?fù)u擺。然而，這種吊具受吊重重量、鋼絲繩繩長及外界干擾激勵等因素的影響比較明顯，抑制吊重?fù)u擺的效果較不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種起重機械的吊裝控制方法、裝置、系統(tǒng)及一種吊具和一種起重機械，用以有效地抑制吊重在吊裝過程中的搖擺。本發(fā)明吊具，包括吊具架和吊梁，所述吊具架包括箱型架體和從所述箱型架體輻射伸出的至少三個臂型架體，所述吊梁位于所述箱型架體的下方；所述吊具還包括對應(yīng)設(shè)置于每一個所述臂型架體上的第一伸縮裝置；滑輪，與所述第一伸縮裝置的一端固定連接；至少一根防搖鋼絲繩，所述防搖鋼絲繩的一端卷入固定在所述箱型架體上的防搖鋼絲繩卷筒，另一端繞過所述滑輪與吊梁連接。本發(fā)明起重機械的吊裝控制方法，應(yīng)用前述技術(shù)方案所述的吊具，包括獲取第一檢測裝置所檢測的吊梁相對吊具架在豎直平面內(nèi)的擺角信息、第二檢測裝置所檢測的吊具架相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息，以及第三檢測裝置所檢測的放貨平臺相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息；根據(jù)所述吊梁的擺角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第一搖擺控制算法輸出第一搖擺控制信號，控制每一個第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，使吊梁相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置。本發(fā)明起重機械的吊裝控制裝置，應(yīng)用前述技術(shù)方案所述的吊具，包括獲取設(shè)備，用于獲取第一檢測裝置所檢測的吊梁相對吊具架在豎直平面內(nèi)的擺角信息、第二檢測裝置所檢測的吊具架相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息，以及第三檢測裝置所檢測的放貨平臺相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息；
控制設(shè)備，用于根據(jù)所述吊梁的擺角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第一搖擺控制算法輸出第一搖擺控制信號，控制每一個第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，使吊梁相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置。本發(fā)明起重機械的吊裝控制系統(tǒng)，包括前述技術(shù)方案所述的吊具；第一檢測裝置，用于檢測吊梁相對吊具架在豎直平面內(nèi)的擺角信息；第二檢測裝置，用于檢測吊具架相對 慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息；第三檢測裝置，用于檢測放貨平臺相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息；控制裝置，信號連接所述第一檢測裝置、第二檢測裝置和第三檢測裝置，用于根據(jù)所述吊梁的擺角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第一搖擺控制算法輸出第一搖擺控制信號，控制每一個第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，使吊梁相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置。本發(fā)明起重機械，包括前述技術(shù)方案所述的吊裝控制系統(tǒng)。在本發(fā)明技術(shù)方案中，由于吊具的每一個臂型架體上設(shè)置有第一伸縮裝置，該第一伸縮裝置可通過防搖鋼絲繩對吊梁和吊重進行搖擺控制運動補償，使吊梁相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置，因此，可有效抑制吊重在吊裝過程中的搖擺，大大提高了防搖能力 ’另一方面，斜拉式的鋼絲繩也具有被動減搖的作用，可使吊梁和吊重快速穩(wěn)定的跟隨滑輪運動，進一步提聞了防搖效果。


圖1為現(xiàn)有防搖吊具結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的吊具立體結(jié)構(gòu)示意圖(吊具架和臂架的內(nèi)部線條未隱藏)；圖3為本發(fā)明實施例的吊具正視圖(吊具架和臂架的內(nèi)部線條未隱藏)；圖4為本發(fā)明實施例的吊具俯視圖(吊具架和臂架的內(nèi)部線條未隱藏)；圖5為本發(fā)明實施例的吊具立體結(jié)構(gòu)示意圖(吊具架和臂架的內(nèi)部線條隱藏)；圖6為本發(fā)明實施例的吊裝控制方法流程示意圖；圖7為本發(fā)明實施例的吊裝控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明一實施例的吊裝控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明另一實施例的吊裝控制系結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記10-獲取設(shè)備 11-控制設(shè)備12-吊具13-第一檢測裝置14-第二檢測裝置 15-第三檢測裝置16-控制裝置 17-吊具架18-吊梁19-箱型架體 20-臂型架體21-第一伸縮裝置22-滑輪 23-防搖鋼絲繩 24-防搖鋼絲繩卷筒25-轉(zhuǎn)盤 26-連桿27-第二伸縮裝置28-臂架 29-托盤30-齒輪轉(zhuǎn)盤31-導(dǎo)軌 32-導(dǎo)向件33-起升鋼絲繩50-小車 51-鋼絲繩34-第四檢測裝置
35-第五檢測裝置
具體實施例方式為了有效地抑制吊重在吊裝過程中的搖擺，本發(fā)明提供了一種起重機械的吊裝控制方法、裝置、系統(tǒng)及一種吊具和一種起重機械。在該技術(shù)方案中，吊具的每一個臂型架體上設(shè)置有第一伸縮裝置，該第一伸縮裝置可通過防搖鋼絲繩對吊梁和吊重進行搖擺控制運動補償，使吊梁相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置，從而大大提高了吊具的防搖能力。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下舉具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。如圖2至圖5所示，本發(fā)明吊具一實施例，包括吊具架17和吊梁18，吊具架17包括箱型架體19和從箱型架體19輻射伸出的至少三個臂型架體20，吊梁18位于箱型架體19的下方；所述吊具還包括對應(yīng)設(shè)置于每一個臂型架體20上的第一伸縮裝置21 ；滑輪22，與第一伸縮裝置21的一端固定連接；至少一根防搖鋼絲繩23，防搖鋼絲繩23的一端卷入固定在箱型架體19上的防搖鋼絲繩卷筒24，另一端繞過滑輪22與吊梁18連接。為了清楚的體現(xiàn)吊具架17內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，圖2至圖4中吊具架17的內(nèi)部線條未繪制成隱藏，在實際結(jié)構(gòu)中，由于吊具架17的遮擋，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不可見。該實施例中，第一伸縮裝置21的伸出方向指向臂形架體20的末端。吊梁18的作用是與吊重固定，因此抑制吊重的搖擺也是同時抑制吊梁18的搖擺。該實施例中，吊具架17的箱型架體19和臂型架體20為承載部件，一方面可以起到保護罩的作用，避免內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到損壞；另一方面，也為一些零部件(例如防搖鋼絲繩卷筒24、第一伸縮裝置21等)的安裝起到固定支撐的作用；此外，箱型架體19和臂型架體20相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，能夠在增大伸縮裝置補償行程的情況下，較大地減小吊具重量的增加，因此，對比現(xiàn)有的一些吊具，重量較輕。為了能夠使吊梁18以及吊梁18所掛吊重(圖中未示出)達到平衡狀態(tài)，臂型架體20的數(shù)量至少為三個，例如可以為三個、四個或者五個等。在該優(yōu)選實施例中，臂型架體20的數(shù)量為四個，相鄰的兩個臂型架體之間呈90度。針對每一個臂型架體20，所述防搖鋼絲繩23的數(shù)量應(yīng)至少為一根，在該優(yōu)選實施例中，吊梁18整體呈正方形，針對每一個臂型架體20，防搖鋼絲繩23的數(shù)量為三條，分別與吊梁18的一角和相鄰的兩個邊連接，吊具整體通過12條防搖鋼絲繩與吊重連接，平衡性較好，斜拉式的鋼絲繩具有被動減搖的作用，可使吊梁18和吊重快速穩(wěn)定的跟隨滑輪22運動，進一步提高了防搖效果。請參照圖2和圖3所示，針對每一個臂型架體20，所述吊具還包括導(dǎo)軌31和導(dǎo)向件32，其中，所述導(dǎo)軌31設(shè)置于臂型架體20，所述導(dǎo)向件32與導(dǎo)軌31配合并與滑輪22固定連接。所述導(dǎo)向件32可以選用滑塊或者滾輪等。導(dǎo)向件32與導(dǎo)軌31的滾動或者滑動配合可以對滑輪22起到支撐和導(dǎo)向作用，減少滑輪22移動時所受到的阻力，提高滑輪22隨第一伸縮裝置21的伸縮端移動的平穩(wěn)性。第一伸縮裝置21的類型不限，只要能夠被控制沿臂型架體20的長度方向伸縮即可，可以為液壓缸或彈性阻尼器或絲杠等。請參照圖2和圖3所示，該實施例中，第一伸縮裝置21為液壓缸，液壓缸的活塞桿可被控制沿臂型架體20的長度方向伸縮，則滑輪22與液壓缸的活塞桿端部固定連接。當(dāng)?shù)谝簧炜s裝置21為絲杠(例如滾珠絲杠等)時，絲杠的絲桿可被控制沿臂型架體20的長度方向伸縮，則滑輪22與絲杠的絲桿端部固定連接。在本發(fā)明技術(shù)方案中，由于吊具的每一個臂型架體20上設(shè)置有第一伸縮裝置21，該第一伸縮裝置21可通過防搖鋼絲繩23對吊梁18和吊重進行搖擺控制運動補償，使吊梁18相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置，因此，可有效抑制吊重在吊裝過程中的搖擺，大大提高了防搖能力；另一方面，斜拉式的鋼絲繩也具有被動減搖的作用，可使吊梁18和吊重快速穩(wěn)定的跟隨滑輪22運動，進一步提高了防搖效果。如圖3所示，所述吊具還包括轉(zhuǎn)盤25、連桿26和第二伸縮裝置27，其中，所述轉(zhuǎn)盤25，包括托盤29和可相對托盤29轉(zhuǎn)動的齒輪轉(zhuǎn)盤30，所述齒輪轉(zhuǎn)盤30與箱型架體19固定連接；所述連桿26，一端與起重機械的臂架28鉸接，另一端與托盤29固定連接；所述第二伸縮裝置27，兩端分別與連桿26和臂架28鉸接，與臂架28和連桿26構(gòu)成三角支撐(該實施例中，伸縮端的伸出方向指向連桿26)。轉(zhuǎn)盤25的齒輪轉(zhuǎn)盤30被驅(qū)動時，可以帶動箱型架體19相對托盤29轉(zhuǎn)動，而托盤29與起重機械的臂架28連接，因此，可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)盤25使吊梁18所掛吊重與放貨平臺對位，從而使吊重快速、準(zhǔn)確的落入放貨平臺的放貨區(qū)域內(nèi)(即目標(biāo)位置)。第二伸縮裝置27被驅(qū)動時，可以對連桿26施加阻尼作用力，當(dāng)起重機械的臂架28或吊重受到外界干擾，導(dǎo)致吊具架17繞臂架28回轉(zhuǎn)搖擺時，第二伸縮裝置27可以使回轉(zhuǎn)搖擺快速衰減至消除，起到了緩沖作用，從而進一步增強了防搖效果。第二伸縮裝置27可以為液壓缸或彈性阻尼器，當(dāng)然也可以采用絲杠等。圖3所示的實施例采用液壓缸作為第二伸縮裝置27，結(jié)構(gòu)較為簡單。彈性阻尼器優(yōu)選采用帶彈簧的磁流變阻尼器，具有阻尼力大小可控、體積小、響應(yīng)快的優(yōu)點。連桿26和第二伸縮裝置27的數(shù)量可以為兩組，對稱布置于臂架28的兩側(cè)，這樣可以使得吊具架17的受力更加均衡，有利于進一步增強防搖效果。 本發(fā)明實施例所提供的吊具與現(xiàn)有技術(shù)相比還具有如下優(yōu)勢吊具可在海洋平臺起重機械或港口起重機械上安裝使用，也可在其它陸地平臺起重機械上使用，通用性較強；吊具與起重機械的起升鋼絲繩33分開，吊具在安裝時只需在臂架端加裝鉸接裝置和支撐裝置即可，安裝、使用較為方便；吊具本身即為防搖執(zhí)行機構(gòu)，不需要通過控制臂架或小車的運動來實現(xiàn)減搖，一方面減小了控制力的輸出，節(jié)省了能量，另一方面減小了臂架或小車的運動頻率，提高了起重機械的使用壽命及安全性。如圖6所示，本發(fā)明起重機械的吊裝控制方法第一實施例，應(yīng)用前述實施例所述的吊具，包括以下步驟步驟101、獲取第一檢測裝置所檢測的吊梁相對吊具架在豎直平面內(nèi)的擺角信息、第二檢測裝置所檢測的吊具架相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息，以及第三檢測裝置所檢測的放貨平臺相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息；步驟102、根據(jù)所述吊梁的擺角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第一搖擺控制算法輸出第一搖擺控制信號，控制每一個第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，使吊梁相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置。該實施例方法可適用于多種搖擺情況，例如，臂架與放貨平臺不發(fā)生干擾搖擺運動，只有吊重因風(fēng)載荷等因素而產(chǎn)生搖擺運動的情況；臂架存在干擾搖擺運動而放貨平臺不發(fā)生干擾搖擺運動的情況；放貨平臺存在干擾搖擺運動而臂架不發(fā)生干擾搖擺運動的情況；臂架及放貨平臺均存在干擾搖擺運動的情況等等。第一檢測裝置、第二檢測裝置和第三檢測裝置實時檢測所需信息，實時輸出的第一搖擺控制信號用來控制每一個第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，這樣，便可減少吊重的搖擺，使吊重處于與放貨平臺相對平衡的目標(biāo)位置，吊具防搖能力得到大大提升。本發(fā)明吊裝控制方法第二實施例，還進一步包括獲取第四檢測裝置所檢測的連桿的擺角信息；根據(jù)所述連桿的擺角信息和第二搖擺控制算法輸出第二搖擺控制信號，控制第二伸縮裝置對連桿施加阻尼作用力，消除吊具架相對臂架的回轉(zhuǎn)搖擺。該實施例方法可適用于臂架存在干擾搖擺運動而放貨平臺不發(fā)生干擾搖擺運動的情況、放貨平臺存在干擾搖擺運動而臂架不發(fā)生干擾搖擺運動的情況、臂架及放貨平臺均存在干擾搖擺運動的情況等等。第二搖擺控制信號用于控制第二伸縮裝置對連桿進行搖擺控制運動補償，調(diào)節(jié)臂架與連桿之間的夾角，使吊具架相對于臂架處于重力平衡位置，協(xié)助吊梁和吊重的調(diào)整，進一步提升了防搖效果。本發(fā)明吊裝控制方法第三實施例，還包括獲取第五檢測裝置所檢測的齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息；根據(jù)所述齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第三搖擺控制算法輸出第三搖擺控制信號，控制齒輪轉(zhuǎn)盤相對托盤轉(zhuǎn)動至吊梁與放貨平臺對位。該實施例方法可適用于吊重與放貨平臺不對位的情況，例如，吊重與放貨平臺的放貨區(qū)域呈一定夾角，需要將吊重旋轉(zhuǎn)一定角度才能使吊重準(zhǔn)確落入放貨平臺的放貨區(qū)域。第三搖擺控制信號用于控制轉(zhuǎn)盤的齒輪轉(zhuǎn)盤相對托盤轉(zhuǎn)動至吊梁與放貨平臺對位，該實施例進一步提升了起重機械吊裝的準(zhǔn)確性和吊裝速度。以上實施例中，第一搖擺控制算法、第二搖擺控制算法和第三搖擺控制算法優(yōu)選為模糊 PID (Proportion Integration Differentiation,比例-積分-微分，簡稱 PID)控制算法。如圖7所示，基于相同的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供了一種起重機械的吊裝控制裝置，應(yīng)用前述實施例所述的吊具，包括獲取設(shè)備10，用于獲取第一檢測裝置所檢測的吊梁相對吊具架在豎直平面內(nèi)的擺角信息、第二檢測裝置所檢測的吊具架相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息，以及第三檢測裝置所檢測的放貨平臺相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息；控制設(shè)備11，用于根據(jù)所述吊梁的擺角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第一搖擺控制算法輸出第一搖擺控制信號，控制每一個第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，使吊梁相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置。優(yōu)選的，所述獲取設(shè)備10，進一步用于獲取第四檢測裝置所檢測的連桿的擺角信息；所述控制設(shè)備11，還用于根據(jù)所述連桿的擺角信息和第二搖擺控制算法輸出第二搖擺控制信號，控制第二伸縮裝置對連桿施加阻尼作用力，消除吊具架相對臂架的回轉(zhuǎn)搖擺。優(yōu)選的，所述獲取設(shè)備10，進一步用于獲取第五檢測裝置所檢測的齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息；所述控制設(shè)備11，還用于根據(jù)所述齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第三搖擺控制算法輸出第三搖擺控制信號，控制齒輪轉(zhuǎn)盤相對托盤轉(zhuǎn)動至吊梁與放貨平臺對位。本發(fā)明實施例所提供的起重機械的吊裝控制裝置可控制每一個第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，大大提升吊具的防搖效果。如圖8所示，本發(fā)明實施例還提供了一種起重機械的吊裝控制系統(tǒng)，包括
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前述任一個實施例中所述的吊具12 ;第一檢測裝置13，用于檢測吊梁相對吊具架在豎直平面內(nèi)的擺角信息；第二檢測裝置14，用于檢測吊具架相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息；第三檢測裝置15，用于檢測放貨平臺相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息；控制裝置16，信號連接所述第一檢測裝置13、第二檢測裝置14和第三檢測裝置15，用于根據(jù)所述吊梁的擺角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第一搖擺控制算法輸出第一搖擺控制信號，控制每一個第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，使吊梁相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置。如圖9所示，作為一個優(yōu)選實施例，該系統(tǒng)還包括第四檢測裝置34，用于檢測連桿的擺角信息;所述控制裝置16，進一步信號連接所述第四檢測裝置34，還用于根據(jù)所述連桿的擺角信息和第二搖擺控制算法輸出第二搖擺控制信號，控制第二伸縮裝置對連桿施加阻尼作用力，消除吊具架相對臂架的回轉(zhuǎn)搖擺。該實施例中，吊裝控制系統(tǒng)還可進一步包括第五檢測裝置35，用于檢測齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息；所述控制裝置16，進一步信號連接所述第五檢測裝置35，還用于根據(jù)所述齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第三搖擺控制算法輸出第三搖擺控制信號，控制齒輪轉(zhuǎn)盤相對托盤轉(zhuǎn)動至吊梁與放貨平臺對位。本發(fā)明實施例所提供的起重機械的吊裝控制系統(tǒng)通過第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，大大提升吊具的防搖效果和起重機械的吊裝效率。本發(fā)明實施例還提供了一種起重機械，包括上述實施例所述的吊裝控制系統(tǒng)，具有較高的吊裝效率和吊裝準(zhǔn)確度。結(jié)合圖5所示，以下為起重機械的吊裝控制方法一實施例的具體實現(xiàn)過程建立慣性坐標(biāo)系X-Y-Z，建立吊具坐標(biāo)系X1-YrZ1，建立放貨平臺坐標(biāo)系X2-Y2-Z2。當(dāng)與吊具吊梁相連的吊重相對于放貨平臺發(fā)生搖擺時，通過第一檢測裝置(例如激光測角儀)測得吊重的擺角信息(θ，ω )，將擺角Θ及擺角角速度ω在吊具架臂型架體所在的豎直平面內(nèi)投影，得到相對擺角信息(Θ 12，Θ 34，ω12，ω34)。當(dāng)臂架發(fā)生干擾搖擺運動時，通過第二檢測裝置(例如慣性測量單元)及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系測得吊具坐標(biāo)系X1-Y1-Z1的姿態(tài)位移信息(X1, Y1, Z1, Θ X1, Θ Y1, θΖι)。當(dāng)放貨平臺發(fā)生干擾運動時,通過第三檢測裝置(例如激光定位儀)測得放貨平臺坐標(biāo)系Χ2 的姿態(tài)位移信息(x2, y2, ζ2, θ χ2, Θ j2, θ z2)。此外，當(dāng)連桿相對于臂架發(fā)生回轉(zhuǎn)擺動時，需要通過第四檢測裝置(例如編碼器等)測得連桿的擺角信息(9lg，《lg)，當(dāng)?shù)踔叵鄬τ诜咆浧脚_的目標(biāo)位置不對位時，需要通過第五檢測裝置(例如編碼器等)測得齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息θ ζρ。第一種情況，當(dāng)臂架與放貨平臺不發(fā)生干擾搖擺運動(即吊具坐標(biāo)系的姿態(tài)位移和放貨平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)位移均為零)時，吊重的相對擺角僅由風(fēng)載荷或吊裝啟動、停止過程中的加減速運動造成，此時吊具坐標(biāo)系與放貨平臺坐標(biāo)系相對于慣性坐標(biāo)系靜止，且放貨平臺上的目標(biāo)位置位于吊具中心的正下方。當(dāng)相對擺角及相對擺角角速度如圖5所示時，第一檢測裝置將測得的吊重的擺角信息(θ12，θ34，ω12，ω34)，第四檢測裝置將測得的連桿的擺角信息(9lg，《lg)，以及第五檢測裝置將測得的齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息θζρ通過輸入輸出接口傳入控制裝置，控制裝置對信息進行分析處理及模糊PID控制運算后，輸出控·制第一伸縮裝置的第一搖擺控制信號分量(Λ Sl_a，ASl_b，ASl_c, Λ Sl_d)，推動滑輪a、b及滑輪c、d沿圖示方向運動，從而減小吊重?fù)u擺，使吊重快速回到目標(biāo)位置。當(dāng)相對擺角及相對擺角角速度為其它情況時，根據(jù)模糊PID控制算法，可得到相應(yīng)的控制信號。第二種情況，當(dāng)臂架存在干擾搖擺運動而放貨平臺不發(fā)生干擾搖擺運動(即吊具坐標(biāo)系的姿態(tài)位移不為零，但放貨平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)位移為零)時，控制裝置根據(jù)第二檢測裝置及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到的吊具坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息(Xl，y1; Z1, θΧι，θΥι, θΖι)，根據(jù)第四檢測裝置測得的連桿的擺角信息(9lg，ω1β)，第五檢測裝置測得的齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息θ ζρ和模糊PID控制算法輸出控制第一伸縮裝置的第一搖擺控制信號分量(Λ S2_a，Δ S2_b, Δ S2_c, Δ S2_d)，推動滑輪a、b、C、d，對吊重的位移進行運動補償，使吊重的平衡位置相對于放貨平臺坐標(biāo)系保持不變。此時若吊重靜止，則實現(xiàn)了防搖及定位，若吊重因風(fēng)載荷及啟動、停止等原因存在搖擺，則同時輸出第一種情況時的第一搖擺控制信號分量(Δ Sl_a,ASl_b，ASl_c, Λ Sl_d)，使吊重快速回到目標(biāo)位置。第三種情況，當(dāng)放貨平臺存在干擾搖擺運動而臂架不發(fā)生干擾搖擺運動(即吊具坐標(biāo)系的姿態(tài)位移為零，但放貨平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)位移不為零)時，控制裝置根據(jù)第三檢測裝置測得的放貨平臺的姿態(tài)位移信息(X2，y2，Ζ2，θχ2, 0y2, θζ2)，第四檢測裝置測得的連桿的擺角信息(θ 8，ω 8)，第五檢測裝置測得的齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息Θζρ和模糊PID控制算法輸出控制第一伸縮裝置的第一搖擺控制信號分量(Λ S3_a，AS3_b，AS3_c, AS3_d)，推動滑輪a、b、c、d，對吊重的位移進行運動補償，使吊重的平衡位置相對于放貨平臺坐標(biāo)系保持不變。此時若吊重靜止，則實現(xiàn)了防搖及定位，若吊重因風(fēng)載荷及啟動、停止等原因存在搖擺，則同時輸出第一種情況時的第一搖擺控制信號分量(Δ Sl_a, ASl_b, Δ Sl_c,Λ Sl_d)，繼續(xù)減小吊重?fù)u擺，使吊重快速回到目標(biāo)位置。第四種情況，當(dāng)臂架及放貨平臺均存在干擾搖擺運動(即吊具坐標(biāo)系的姿態(tài)位移和放貨平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)位移均不為零)時，控制裝置同時對擺角大小及擺角速度信息、吊具坐標(biāo)系姿態(tài)位移信息、放貨平臺坐標(biāo)系姿態(tài)位移信息以及連桿的擺角信息和齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息進行模糊PID控制運算分析處理，輸出第一種情況、第二種情況及第三種情況下的第一搖擺控制信號分量的疊加信號，控制第一伸縮裝置，使吊重的平衡位置始終跟隨放貨平臺的目標(biāo)位置，從而減小吊重?fù)u擺，實現(xiàn)快速定位。在第一至第四種情況中，當(dāng)?shù)蹙呒芘c臂架發(fā)生相對回轉(zhuǎn)擺動時，控制裝置根據(jù)第四檢測裝置測得的連桿的擺角信息(9lg，ω1β)和模糊PID控制算法輸出控制第二伸縮裝置的第二搖擺控制信號Λ f，調(diào)整連桿在擺動過程中所受到的阻力矩，使吊具架相對于臂架的回轉(zhuǎn)運動快速消除，在豎直方向上處于重力平衡位置。在第一至第四種情況中，當(dāng)?shù)踔嘏c目標(biāo)位置不對位時，控制裝置根據(jù)第二檢測裝置及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到的吊具坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息(Xl，y1; Z1, θΧι，θΥι, θΖι)，第三檢測裝置測得的放貨平臺姿態(tài)位移信息(χ2，y2，ζ2，θχ2, θΥ2, θ ζ2)及第五檢測裝置測得的齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息θζρ和模糊PiD控制算法輸出控制齒輪轉(zhuǎn)動的第三搖擺控制信號(Λ θζρ，Δ ωζρ)，調(diào)整吊重與目標(biāo)位置的相對姿態(tài)，使吊重與目標(biāo)位置快速對位。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種吊具，其特征在于，包括吊具架(17)和吊梁(18)，所述吊具架(17)包括箱型架體(19)和從所述箱型架體(19)輻射伸出的至少三個臂型架體(20)，所述吊梁(18)位于所述箱型架體(19)的下方； 所述吊具還包括 對應(yīng)設(shè)置于每一個所述臂型架體(20)上的第一伸縮裝置(21)； 滑輪(22)，與所述第一伸縮裝置(21)的一端固定連接； 至少一根防搖鋼絲繩(23)，所述防搖鋼絲繩(23)的一端卷入固定在所述箱型架體(19)上的防搖鋼絲繩卷筒(24)，另一端繞過所述滑輪(22)與吊梁(18)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的吊具，其特征在于，所述第一伸縮裝置(21)為液壓缸或彈性阻尼器或絲杠。
3.如權(quán)利要求2所述的吊具，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)盤(25)、連桿(26)和第二伸縮裝置(27)，其中， 所述轉(zhuǎn)盤(25)，包括托盤(29 )和可相對所述托盤(29 )轉(zhuǎn)動的齒輪轉(zhuǎn)盤(30 )，所述齒輪轉(zhuǎn)盤(30)與所述箱型架體(19)固定連接； 所述連桿(26)，一端與起重機械的臂架(28)鉸接，另一端與所述托盤(29)固定連接； 所述第二伸縮裝置(27)，兩端分別與所述連桿(26)和所述臂架(28)鉸接，與所述臂架(28)和所述連桿(26)構(gòu)成三角支撐。
4.如權(quán)利要求3所述的吊具，其特征在于，所述第二伸縮裝置(27)為液壓缸或彈性阻尼器或絲杠。
5.如權(quán)利要求I所述的吊具，其特征在于，所述臂型架體(20)的數(shù)量為四個。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項所述的吊具，其特征在于，針對每一個臂型架體(20)，所述防搖鋼絲繩(23)的數(shù)量為三條。
7.如權(quán)利要求6所述的吊具，其特征在于，針對每一個臂型架體(20)，還包括導(dǎo)軌(31)和導(dǎo)向件(32)，所述導(dǎo)向件(32)與所述導(dǎo)軌(31)配合并與所述滑輪(22)連接。
8.如權(quán)利要求7所述的吊具，其特征在于，所述導(dǎo)向件(32)為滑塊或者滾輪。
9.一種應(yīng)用如權(quán)利要求I至8中任一項所述吊具的起重機械的吊裝控制方法，其特征在于，包括 獲取第一檢測裝置所檢測的吊梁相對吊具架在豎直平面內(nèi)的擺角信息、第二檢測裝置所檢測的吊具架相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息，以及第三檢測裝置所檢測的放貨平臺相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息； 根據(jù)所述吊梁的擺角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第一搖擺控制算法輸出第一搖擺控制信號，控制每一個第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，使吊梁相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置。
10.如權(quán)利要求9所述的吊裝控制方法，其特征在于，還包括 獲取第四檢測裝置所檢測的連桿的擺角信息； 根據(jù)所述連桿的擺角信息和第二搖擺控制算法輸出第二搖擺控制信號，控制第二伸縮裝置對連桿施加阻尼作用力，消除吊具架相對臂架的回轉(zhuǎn)搖擺。
11.如權(quán)利要求9或10所述的吊裝控制方法，其特征在于，還包括 獲取第五檢測裝置所檢測的齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息；根據(jù)所述齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第三搖擺控制算法輸出第三搖擺控制信號，控制齒輪轉(zhuǎn)盤相對托盤轉(zhuǎn)動至吊梁與放貨平臺對位。
12.如權(quán)利要求11所述的吊裝控制方法，其特征在于，所述第一搖擺控制算法、第二搖擺控制算法和第三搖擺控制算法為模糊PID控制算法。
13.一種應(yīng)用如權(quán)利要求I至8中任一項所述吊具的吊裝控制起重機械的吊裝控制裝置，其特征在于，包括 獲取設(shè)備(10)，用于獲取第一檢測裝置所檢測的吊梁相對吊具架在豎直平面內(nèi)的擺角信息、第二檢測裝置所檢測的吊具架相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息，以及第三檢測裝置所檢測的放貨平臺相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息； 控制設(shè)備(11)，用于根據(jù)所述吊梁的擺角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第一搖擺控制算法輸出第一搖擺控制信號，控制每一個第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，使吊梁相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置。
14.如權(quán)利要求13所述的吊裝控制裝置，其特征在于， 所述獲取設(shè)備(10)，進一步用于獲取第四檢測裝置所檢測的連桿的擺角信息； 所述控制設(shè)備(11)，還用于根據(jù)所述連桿的擺角信息和第二搖擺控制算法輸出第二搖擺控制信號，控制第二伸縮裝置對連桿施加阻尼作用力，消除吊具架相對臂架的回轉(zhuǎn)搖擺。
15.如權(quán)利要求13或14所述的吊裝控制裝置，其特征在于， 所述獲取設(shè)備(10)，進一步用于獲取第五檢測裝置所檢測的齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息；所述控制設(shè)備(11)，還用于根據(jù)所述齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第三搖擺控制算法輸出第三搖擺控制信號，控制齒輪轉(zhuǎn)盤相對托盤轉(zhuǎn)動至吊梁與放貨平臺對位。
16.一種起重機械的吊裝控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 如權(quán)利要求Γ8任一項所述的吊具(12)； 第一檢測裝置(13)，用于檢測吊梁相對吊具架在豎直平面內(nèi)的擺角信息； 第二檢測裝置(14)，用于檢測吊具架相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息； 第三檢測裝置(15)，用于檢測放貨平臺相對慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)位移信息； 控制裝置(16)，信號連接所述第一檢測裝置(13)、第二檢測裝置(14)和第三檢測裝置(15)，用于根據(jù)所述吊梁的擺角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第一搖擺控制算法輸出第一搖擺控制信號，控制每一個第一伸縮裝置對所對應(yīng)的防搖鋼絲繩進行搖擺控制運動補償，使吊梁相對放貨平臺處于目標(biāo)平衡位置。
17.如權(quán)利要求16所述的吊裝控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括第四檢測裝置(34)，用于檢測連桿的擺角信息； 所述控制裝置(16)，進一步信號連接所述第四檢測裝置(34)，還用于根據(jù)所述連桿的擺角信息和第二搖擺控制算法輸出第二搖擺控制信號，控制第二伸縮裝置對連桿施加阻尼作用力，消除吊具架相對臂架的回轉(zhuǎn)搖擺。
18.如權(quán)利要求16或17所述的吊裝控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括第五檢測裝置(35)，用于檢測齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息； 所述控制裝置(16)，進一步信號連接所述第五檢測裝置(35)，還用于根據(jù)所述齒輪轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角信息、吊具架的姿態(tài)位移信息以及放貨平臺的姿態(tài)位移信息和第三搖擺控制算法輸出第三搖擺控制信號，控制齒輪轉(zhuǎn)盤相對托盤轉(zhuǎn)動至吊梁與放貨平臺對位。
19.一種起重機械，其特征在于，包括如權(quán)利要求16 18任一項所述的吊裝控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及工程機械技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種起重機械的吊裝控制方法、裝置、系統(tǒng)及一種吊具和一種起重機械，用以有效地抑制吊重在吊裝過程中的搖擺。所述吊具包括吊具架和吊梁，所述吊具架包括箱型架體和從所述箱型架體輻射伸出的至少三個臂型架體，所述吊梁位于所述箱型架體的下方；所述吊具還包括對應(yīng)設(shè)置于每一個所述臂型架體上的第一伸縮裝置；滑輪，與所述第一伸縮裝置的一端固定連接；至少一根防搖鋼絲繩，所述防搖鋼絲繩的一端卷入固定在所述箱型架體上的防搖鋼絲繩卷筒，另一端繞過所述滑輪與吊梁連接。
文檔編號B66C13/18GK102976200SQ20121053974
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者高常春, 任會禮 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司