用于監(jiān)測(cè)具有縱軸的細(xì)長含鐵物體的狀況的設(shè)備和裝置的制造方法
【專利摘要】提供了一種用于監(jiān)測(cè)具有縱軸的細(xì)長含鐵物體(302)的狀況的設(shè)備，所述設(shè)備包括包含沿著縱軸間隔開的磁極的至少一個(gè)磁化回路以及布置在極處的磁場(chǎng)傳感器(307)，所述極包括用于在極與被監(jiān)測(cè)的物體(302)之間引導(dǎo)磁通量(320)的極靴(306)。極靴(306)包括在被監(jiān)測(cè)的物體(302)與極之間的開口(316a?316c)，開口包括在垂直于縱軸的方向上被中間部分(316c)間隔開的兩個(gè)端部(316a、316b)，中間部分限定比端部(316a、316b)更小的開口以使磁通量(320)集中于中間部分(316c)處。進(jìn)一步提供了包括用于吊起有效載荷的一個(gè)或多個(gè)細(xì)長物體(302)的裝置，其中，監(jiān)測(cè)設(shè)備附著到細(xì)長物體(302)。
【專利說明】
用于監(jiān)測(cè)具有縱軸的細(xì)長含鐵物體的狀況的設(shè)備和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及監(jiān)測(cè)細(xì)長含鐵物體(例如繩索)的狀況，并且具體地，涉及監(jiān)測(cè)磁通量被引導(dǎo)通過正被監(jiān)測(cè)的物體的地方。
【背景技術(shù)】
[0002]以下對(duì)【背景技術(shù)】的描述可以包括洞察、發(fā)現(xiàn)、理解或公開、或連同在本發(fā)明之前相關(guān)領(lǐng)域中不知道但是由本發(fā)明提供的公開的關(guān)聯(lián)。本發(fā)明的一些這樣的貢獻(xiàn)可以在下面具體指出，而本發(fā)明的其它這樣的貢獻(xiàn)從它們的上下文將是顯而易見的。
[0003]繩索通常用在用于吊起貨物(例如集裝箱)的起重機(jī)中。使用期間的繩索磨損及其狀況需要被監(jiān)測(cè)以確保它們的安全性。典型的繩索故障包括局部故障(LF)和金屬區(qū)域損失(LMA)，在LF中，單獨(dú)的繩線在繩索的表面上或繩索的內(nèi)部破裂，在LMA中，繩索的直徑減小。有故障的繩索由于繩索的表面出現(xiàn)故障而具有增大的直徑。直徑可能例如由于污物、附著到繩索的異物和/或繩索表面上松散的繩股或繩線而增大。在另一個(gè)例子中，繩索可能由于異物附著到繩索而出現(xiàn)故障，由此繩索的直徑可能增大。
[0004]通常，通過一次在每個(gè)繩索的整個(gè)長度上對(duì)它進(jìn)行測(cè)量以確定狀況來檢查繩索的狀況。專用的測(cè)量儀器可以在測(cè)量持續(xù)時(shí)間內(nèi)附著到繩索，并且執(zhí)行測(cè)量的維護(hù)人員也可以視覺地檢驗(yàn)繩索。在執(zhí)行了測(cè)量之后，從繩索卸下儀器，并且可以檢驗(yàn)下一個(gè)繩索。因此，狀況的典型檢查花費(fèi)時(shí)間，并且需要專門從事繩索維護(hù)的高素質(zhì)專家。檢查起重機(jī)的繩索的專家和測(cè)量儀器的可得性也會(huì)影響繩索維護(hù)的調(diào)度，使得維護(hù)的調(diào)度甚至更加困難，由此甚至更難以實(shí)現(xiàn)高操作效率。
[0005]因此，繩索的狀況通常由服務(wù)人員用臨時(shí)安裝到繩索的儀器手動(dòng)地檢查。通常，這些儀器通過使繩索磁飽和并且測(cè)量繩索內(nèi)部和外部的磁通量來檢查繩索的狀況。這些儀器圍繞被監(jiān)測(cè)的繩索緊密地裝配以使得磁通量可以到/從繩索高效率的傳遞。然而，儀器必須在已經(jīng)執(zhí)行了測(cè)量之后被移除，以使得繩索和起重機(jī)可以操作用于搬運(yùn)有效載荷。如果這些儀器未從繩索移除，則儀器可能附著到繩索行進(jìn)到起重機(jī)械，并且由此導(dǎo)致對(duì)起重機(jī)械造成嚴(yán)重?fù)p害，甚至使繩索運(yùn)載的任何有效載荷掉到地上。
[0006]因此，目前的儀器要求維護(hù)人員進(jìn)行手動(dòng)工作，這引入了人為錯(cuò)誤的可能性，另一方面，由于目前的儀器在有效載荷正被搬運(yùn)時(shí)不能使用，所以監(jiān)測(cè)繩索的狀況需要維護(hù)調(diào)度，在該調(diào)度期間，起重機(jī)不被用于搬運(yùn)有效載荷。
[0007]US RE40166E公開了用于在繩索中測(cè)量截面面積并且檢測(cè)局部缺陷的磁性無損方法和設(shè)備。對(duì)受測(cè)試的繩索創(chuàng)建磁通量?；就苛鬟^極之間的繩索。磁通量中的一些泄漏到繩索的外部，并且形成泄漏通量。輔助插件用于使得能夠?qū)哂蓄A(yù)定范圍內(nèi)的各種直徑的繩索進(jìn)行測(cè)試。
[0008]輔助插件應(yīng)當(dāng)緊密地裝配在極與繩索之間，用于在繩索與極之間高效率地傳遞磁通量，從而避免磁通量的損失。從而，輔助插件特定于所用的每個(gè)繩索直徑。
[0009]取決于繩索的應(yīng)用領(lǐng)域，存在各種大小的繩索。繩索的截面直徑可能例如由于繩索的構(gòu)造、制造材料、所需的強(qiáng)度以及繩索的應(yīng)用領(lǐng)域提出的要求而變化。另一方面，繩索的直徑在其使用期間可能例如由于繩索的磨損而改變。
[0010]極距離受測(cè)試的繩索的距離隨著繩索的直徑變化而變化。極到繩索的距離影響泄漏到繩索外部的磁通量比例以及通過繩索運(yùn)載的磁通量比例。這使通過測(cè)量磁通量的繩索測(cè)試不準(zhǔn)確。因此，極到繩索的距離影響受測(cè)試的繩索的磁化，即，通過受測(cè)試的繩索的磁通量的量。磁通量將極與受測(cè)試的繩索之間的空氣間隙看作電阻，由此空氣間隙的增大反映了通過繩索運(yùn)載的磁通量的量的減小。當(dāng)通過繩索運(yùn)載的磁通量的量隨著空氣間隙增大而減小時(shí)，繩索的飽和度也降低，并且繩索的飽和度可能甚至被移除。繩索的較低飽和度可能引起繩索中的缺陷未被檢測(cè)到，這是因?yàn)槔K索的低飽和度提供通過繩索運(yùn)載的磁通量與由于缺陷而泄漏到繩索外部的磁通量的比例減小或者甚至是可忽略的，使得難以或者甚至不可能從泄漏到繩索外部的磁通量檢測(cè)繩索中的缺陷。
[0011]另一方面，如果繩索直徑的變化用極與受測(cè)試的繩索之間的插件補(bǔ)償，則插件的裝配花費(fèi)時(shí)間，這降低了繩索和安裝繩索的起重機(jī)的操作效率。此外，至少為了在可能高于地面和/或具有高電壓的危險(xiǎn)的位置安全地執(zhí)行安裝的目的，插件的安裝需要有資格的人員。這些人員在同一國家或者甚至在同一大陸可能是短缺的。從而，繩索的使用可能至少為了安全方面的目的而被阻止，直到有資格的人員在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行安裝為止。安裝插件所需的手工作業(yè)也引入了人為錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。而且，諸如被以它們稍后可以被卸載的方式安裝的插件的零部件的附著易于意外地變松，這引入了松開未被檢測(cè)的繩索以及繩索測(cè)試結(jié)果錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，并且使維護(hù)的需要增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]下面呈現(xiàn)了本發(fā)明的簡要的總結(jié)，以便提供本發(fā)明的一些方面的基本理解。該總結(jié)不是本發(fā)明的詳盡概述。該總結(jié)不意圖認(rèn)定本發(fā)明的關(guān)鍵的/必要的元件或者描繪本發(fā)明的范圍。該總結(jié)的唯一的目的是作為稍后呈現(xiàn)的更詳細(xì)的描述的前言，以簡要的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些構(gòu)思。
[0013]本發(fā)明的各種實(shí)施例包括獨(dú)立權(quán)利要求中所定義的設(shè)備、監(jiān)測(cè)裝置、方法和起重機(jī)。本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中公開。
[0014]根據(jù)一方面，提供了一種用于監(jiān)測(cè)具有縱軸的細(xì)長含鐵物體的狀況的設(shè)備，所述設(shè)備包括至少一個(gè)磁化回路，所述磁化回路包括沿著縱軸間隔開的磁極以及布置在磁極處的磁場(chǎng)傳感器，極包括用于在極與被監(jiān)測(cè)的物體之間引導(dǎo)磁通量的極靴，極靴包括在被監(jiān)測(cè)的物體與極之間的開口，開口包括在垂直于縱軸的方向上被中間部分間隔開的兩個(gè)端部，所述中間部分限定比端部更小的開口用于使磁通量集中于中間部分處。
[0015]根據(jù)一方面，提供了一種裝置，該裝置包括用于吊起有效載荷的一個(gè)或多個(gè)細(xì)長物體以及根據(jù)附著到這些細(xì)長物體的方面的設(shè)備。
[0016]實(shí)施例中的一些通過使磁通量集中通過被監(jiān)測(cè)的物體以使得在被監(jiān)測(cè)的物體與磁極之間可以允許有更大的間隙，來提供監(jiān)測(cè)細(xì)長含鐵物體的改進(jìn)。優(yōu)選地，磁場(chǎng)傳感器被定位到集中的磁通量。以這種方式，對(duì)磁場(chǎng)傳感器提供基本上均勻的強(qiáng)的磁通量以用于準(zhǔn)確地測(cè)量該磁通量。磁通量的準(zhǔn)確測(cè)量可以提供繩索的壽命的可靠預(yù)報(bào)。
[0017]—些實(shí)施例提供了測(cè)量飽和的被監(jiān)測(cè)的物體外部的磁場(chǎng)的改進(jìn)。
[0018]進(jìn)一步的改進(jìn)從所附的描述變得清楚。
【附圖說明】
[0019]在下面，參照附圖描述了實(shí)施例，其中:
[0020]圖1例示說明了根據(jù)實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)具有縱軸的細(xì)長含鐵物體的裝置的總體架構(gòu)；
[0021]圖2a例示說明了根據(jù)實(shí)施例的由包括磁化回路的設(shè)備監(jiān)測(cè)具有縱軸的縱向含鐵物體的狀況；
[0022]圖2b例示說明了圖2a的磁化回路之一的極之間的磁通量的側(cè)視圖和流動(dòng)；
[0023]圖3例示說明了根據(jù)實(shí)施例的磁化回路的極靴的截面圖；
[0024]圖4例示說明了根據(jù)實(shí)施例的監(jiān)測(cè)設(shè)備在磁化回路的磁極之間并且緊挨著被監(jiān)測(cè)的縱向物體的磁場(chǎng)傳感器的定位;以及
[0025]圖5例示說明了在繩索進(jìn)入由磁化回路形成的通路的方向上磁化回路的極之間的截面。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在下面，細(xì)長含鐵物體指的是由鐵制成的或者來源于鐵的繩索。鐵的存在給予了繩索磁性以使得繩索可以被磁化?？梢酝ㄟ^對(duì)繩索使用含鐵材料來提供磁性。含鐵材料包括含鐵金屬，諸如軟鋼、碳鋼、鑄鐵和熟鐵。大多數(shù)含鐵金屬具有例如通過在金屬合金中使用鐵氧體(α-Fe)而提供的磁性。
[0027]在各種實(shí)施例中，有效載荷可以指在地面上、在建筑物中和/或在車輛中的物理位置之間輸送的可移動(dòng)物體?？梢苿?dòng)物體可以是用車輛在起點(diǎn)(例如，港口)和目的地(例如，倉庫)之間的輸送的貨物。在一個(gè)例子中，可移動(dòng)物體可以是具有標(biāo)準(zhǔn)化尺寸并且在用船舶和卡車輸送物品中常用的集裝箱。
[0028]細(xì)長含鐵物體的例子包括但不限于諸如鋼條、管子、線材或鋼索的物體。為了描述的目的，術(shù)語“繩索”用于指代所有這些結(jié)構(gòu)。應(yīng)理解，繩索的截面可以限定為圓形、曲線、矩形、三角形或多面輪廓。
[0029]典型的繩索是纏繞在一起以便將它們組合為更大及更強(qiáng)的形式的板層、紗線或繩股的線性集合。適合于繩索的材料包括但不限于鋼和生鐵(具有幾個(gè)百分比的碳含量)以及鐵與其它金屬的合金。此外，可以使用其它材料，只要它們可以被磁化以允許磁通量在該材料內(nèi)流動(dòng)。此外，應(yīng)考慮關(guān)于繩索的實(shí)際實(shí)現(xiàn)的要求，諸如繩索必須承受的應(yīng)變。
[0030]圖1例示說明了根據(jù)實(shí)施例的繩索的監(jiān)測(cè)裝置的總體架構(gòu)。繩索監(jiān)測(cè)裝置包括用于監(jiān)測(cè)繩索的狀況的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備106。這些設(shè)備具有在磁極之間產(chǎn)生磁通量的磁化回路。這些設(shè)備被安裝到繩索，以使得繩索可以經(jīng)受產(chǎn)生的磁通量并且繩索的該磁通量飽和。由此，繩索沿著其在極之間的長度飽和。產(chǎn)生的磁通量在極之間流動(dòng)通過繩索。這些設(shè)備包括可以測(cè)量進(jìn)入和/或離開繩索的磁通量的傳感器。此外，如圖2b所示，可以提供其它傳感器。
[0031]回頭參照?qǐng)D1，繩索可以附著到支撐結(jié)構(gòu)102，由此有效載荷和有效載荷搬運(yùn)裝備104(例如吊鉤)可以附著到繩索以被繩索所支撐以使得有效載荷可以被搬運(yùn)，例如，被繩索吊起或降下。繩索可以附著到支撐結(jié)構(gòu)，以使得它們例如通過吊起而可移動(dòng)。起重機(jī)械可以用于通過將繩索安裝到起重機(jī)械來提供吊起。
[0032]控制器108可以連接到安裝到繩索的設(shè)備?？刂破骺梢灾苯舆B接到這些設(shè)備或者經(jīng)由支撐結(jié)構(gòu)連接到這些設(shè)備。當(dāng)控制器在這些設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)時(shí)，控制器與設(shè)備之間的直接連接可以是例如通過數(shù)據(jù)總線(例如，計(jì)算機(jī)中使用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)(ISA)或外圍組件互連(PCI)總線)實(shí)現(xiàn)的電連接?？刂破骺梢岳缡怯?jì)算機(jī)或包括邏輯電路系統(tǒng)和存儲(chǔ)器的處理單元。在一個(gè)例子中，如起重機(jī)中常見的，控制器可以是可編程邏輯控制器PLC。在起重機(jī)中，PLC連接到起重機(jī)功能，例如，起重機(jī)械。工業(yè)總線(例如，Profibus (過程現(xiàn)場(chǎng)總線)和CANopen)可以用于連接PLC和起重機(jī)功能。存儲(chǔ)器可以是易失性或非易失性存儲(chǔ)器，例如，EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件、可編程邏輯等。
[0033]因此，在一個(gè)例子中，安裝到繩索的設(shè)備可以經(jīng)由與在支撐結(jié)構(gòu)處提供的工業(yè)總線的連接而連接到控制器?？梢酝ㄟ^無線或有線連接(未示出)來提供安裝到繩索的設(shè)備與支撐結(jié)構(gòu)之間的連接?？梢酝ㄟ^由發(fā)射器和接收器在射頻帶上傳送的信息來提供無線連接，所述發(fā)射器和接收器利用允許在它們之間傳遞信息的對(duì)應(yīng)的協(xié)議。在一個(gè)例子中，可以通過根據(jù)IEEE 802.11規(guī)范系列的無線局域網(wǎng)連接來實(shí)現(xiàn)無線連接。
[0034]可以通過經(jīng)由適配器連接到支撐結(jié)構(gòu)中的工業(yè)總線的電氣布線來實(shí)現(xiàn)有線連接。電氣布線和通信協(xié)議可以特定于實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)例子中，電氣布線可以實(shí)現(xiàn)為工業(yè)總線連接。
[0035]安裝到繩索的設(shè)備可以至少作為發(fā)射器操作以允許將測(cè)量信息傳遞到位于支撐結(jié)構(gòu)處的接收器。然而，支撐結(jié)構(gòu)與安裝到繩索的設(shè)備之間的連接可以是雙向的，并且該連接的兩端作為發(fā)射器和接收器(即，收發(fā)器)進(jìn)行操作。
[0036]因此，在一個(gè)例子中，由工業(yè)總線提供的有線連接可以用在支撐結(jié)構(gòu)(例如，起重機(jī)械)與控制器之間，無線連接可以用在支撐結(jié)構(gòu)與附著到繩索的監(jiān)測(cè)設(shè)備之間。
[0037]控制器可以通過網(wǎng)絡(luò)110連接到服務(wù)中心112。網(wǎng)絡(luò)可以是廣域網(wǎng)，包括可以提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)的有線或無線接入的一個(gè)或多個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)?？梢酝ㄟ^WLAN或由第三代合作伙伴計(jì)劃定義的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)無線接入網(wǎng)絡(luò)，所述第三代合作伙伴計(jì)劃例如是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)、陸地集群無線電接入、通用移動(dòng)電信系統(tǒng)、長期演進(jìn)和LTE升級(jí)。可以通過以太網(wǎng)連接來提供有線接入?；ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議版本4或6可以用于通信中的尋址。
[0038]控制器和服務(wù)中心可以裝備有提供連接上的通信能力的適配器。在一個(gè)例子中，用于無線通信的適配器包括根據(jù)以上提及的通信標(biāo)準(zhǔn)工作的調(diào)制解調(diào)器。用于有線連接的適配器可以包括連接到內(nèi)部總線的總線卡，從而提供與所描述的實(shí)體的硬件和/或軟件平臺(tái)的有線連接。
[0039]服務(wù)中心可以連接到存儲(chǔ)安裝的繩索的信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置114。存儲(chǔ)的信息可以包括識(shí)別繩索的信息，并且可以包括關(guān)于繩索的狀況的信息。繩索可以由例如安裝它們的起重機(jī)和/或起重機(jī)功能性來識(shí)別。狀況可以被指定為直到要執(zhí)行維護(hù)的時(shí)間段和/或狀況的水平。不同的狀況水平可以是:優(yōu)秀、良好、需要維護(hù)以及受損。每個(gè)水平可以由用于確定哪個(gè)狀況與從繩索接收的測(cè)量匹配的一個(gè)或多個(gè)閾值指定?？刂破骺梢詫?duì)來自繩索的測(cè)量信息進(jìn)行處理，并且確定狀況和/或直到應(yīng)執(zhí)行維護(hù)的時(shí)間段。服務(wù)中心還可以經(jīng)由控制器接收來自繩索的測(cè)量信息，并且服務(wù)中心確定狀況和/或直到應(yīng)執(zhí)行維護(hù)的時(shí)間段。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置可以在服務(wù)中心的內(nèi)部或者在服務(wù)中心的外部。服務(wù)中心可以實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)，包括經(jīng)由總線連接到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的內(nèi)部總線。在另一個(gè)例子中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置駐留在服務(wù)中心外部的服務(wù)器中，并且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置可以通過可以根據(jù)上述通信標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的有線或無線連接而連接。
[0040]優(yōu)選地，安裝到繩索的設(shè)備允許繩索隨著它們被吊起而移動(dòng)。在一個(gè)例子中，設(shè)備圍繞該設(shè)備監(jiān)測(cè)的繩索安裝。因此，隨著繩索被吊起，它移動(dòng)通過圍繞繩索安裝的設(shè)備。以這種方式，設(shè)備可以隨著繩索被吊起，在繩索的整個(gè)長度上對(duì)繩索進(jìn)行測(cè)量。為了允許移動(dòng)，設(shè)備具有允許繩索在吊起方向上移動(dòng)的通路。在繩索在垂直方向上被吊起的典型部署情況下，例如，在提升有效載荷或者將有效載荷下降到地面時(shí)，安裝到繩索的設(shè)備可以通過線纜而被支撐到支撐結(jié)構(gòu)以使它們懸掛在相對(duì)于繩索合適的位置處。由于實(shí)際的原因，例如，抑制設(shè)備滑向吊鉤可能是可取的。另一方面，設(shè)備可以集成到吊鉤或者繩索穿過的其它結(jié)構(gòu)，并且不需要線纜來支撐設(shè)備。然而，是否需要支撐以及如何實(shí)現(xiàn)支撐與在本文中不需要對(duì)其進(jìn)行討論以避免使描述因太多細(xì)節(jié)而模糊的細(xì)節(jié)有關(guān)。
[0041]圖2a例示說明了根據(jù)實(shí)施例的由包括磁化回路的設(shè)備200監(jiān)測(cè)繩索202的狀況。磁化回路在它們圍繞繩索的閉合位置上被示出。在閉合位置上，磁化回路形成供繩索在磁化回路之間行進(jìn)的通路。因此，該通路的直徑大于繩索的直徑。所述設(shè)備可以用于實(shí)現(xiàn)在圖1的繩索監(jiān)測(cè)裝置中描述的圍繞繩索安裝的設(shè)備。在圖2a中，兩個(gè)磁化回路圍繞繩索布置。磁化回路中每個(gè)包括沿著繩索的縱軸布置的兩個(gè)極204a、204b。極使繩索磁飽和，由此磁通量在繩索中沿著繩索的長度在兩個(gè)磁化回路的極之間流動(dòng)?？梢酝ㄟ^永久磁體或電磁體來提供磁極，以使得如技術(shù)人員公知的那樣產(chǎn)生磁通量，因此，在本文中不需要對(duì)這進(jìn)行進(jìn)一步的討論。
[0042]每個(gè)磁化回路的極由在極之間引導(dǎo)磁通量的磁通量導(dǎo)向件208a、208b連接。因此，磁通量導(dǎo)向件在繩索外部在極之間引導(dǎo)磁通量。圖2b例示說明了圖2a的磁化回路之一的極之間的磁通量的側(cè)視圖和示例性流動(dòng)路徑211。優(yōu)選地，由兩個(gè)磁化回路引入到繩索的磁通量基本上相同。
[0043]極靴206a、206b布置在極與繩索之間。極靴在極中的每一個(gè)與繩索之間引導(dǎo)磁通量。以這種方式，離開極的磁通量可以集中到繩索，并且離開繩索的磁通量可以集中到極。
[0044]磁化回路布置在繩索的相對(duì)側(cè)。極靴布置在距離繩索一定距離處，以使得磁通量可以在繩索與極靴中的每一個(gè)之間流動(dòng)。因此，極靴限定隨著繩索移動(dòng)通過磁化回路時(shí)用于繩索的通路。優(yōu)選地，極靴被設(shè)計(jì)為距離繩索恒定距離，從而遵循繩索通過磁化回路的形狀。因此，當(dāng)磁化回路圍繞繩索閉合時(shí)，所述設(shè)備的截面在磁化回路面對(duì)繩索的側(cè)面處基本上與繩索的截面匹配。
[0045]圍繞繩索布置的磁化回路可以相同，并且由含鐵材料制成。磁化回路可以實(shí)現(xiàn)為結(jié)構(gòu)的相對(duì)的兩半(例如，為多件容納磁化回路的合金主體或任何非含鐵材料)。還可以在沒有分離的殼體結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)磁化回路，由此磁化回路周圍的空氣可以通過使磁化回路磁隔離來起到殼體的作用。
[0046]磁化回路可以包括用于測(cè)量磁通量的一個(gè)或多個(gè)傳感器207a、207b、209。傳感器可以安裝到極中的每一個(gè)以測(cè)量朝向繩索離開一個(gè)極的磁通量并且測(cè)量在另一個(gè)極處從繩索接收的磁通量。以這種方式，可以測(cè)量繩索的磁化。繩索的測(cè)量的磁化可以用于確定繩索的狀況。磁化的變化可以指示有故障的繩索、一個(gè)或多個(gè)異物附著到繩索和/或測(cè)量裝備中出現(xiàn)故障。有故障的繩索可以包括如上所述的直徑增大和/或直徑減小的繩索。即使有故障的繩索的直徑?jīng)]有減小或增大，也可以檢測(cè)它們。
[0047]一個(gè)或多個(gè)傳感器209可以在繩索的縱向方向上安裝在極之間?？v向方向可以由繩索的縱軸限定。優(yōu)選地，傳感器在縱向方向上平行于繩索安裝。以這種方式，可以測(cè)量已經(jīng)泄漏到繩索外部的磁通量。當(dāng)繩索有故障時(shí)，這可能發(fā)生。
[0048]磁通量可以用其幅值來測(cè)量。幅值可以用模擬或數(shù)字信號(hào)來指示。這些信號(hào)可以是具有與磁通量的測(cè)量的幅值對(duì)應(yīng)的電壓的電信號(hào)。
[0049]圖3例示說明了根據(jù)實(shí)施例的磁化回路的極靴306的截面圖。極靴包括在繩索302與磁極之間的開口。開口316a、316b遠(yuǎn)離磁通量320在極與繩索的黑點(diǎn)所示的中心之間的直接路徑321安置。磁極靴可以例如是圖2a或2b中所示的磁極靴。極靴的形狀和磁極的強(qiáng)度優(yōu)選地被設(shè)計(jì)為使得當(dāng)磁化回路圍繞繩索并且由磁化回路產(chǎn)生到繩索的磁通量時(shí)繩索飽和。在圖3中，由單個(gè)開口 316a、316b、316c提供開口，所述開口具有在垂直于繩索的縱向方向的方向W上被中間部分316c間隔開的兩個(gè)端部316a、316b。開口提供了極與繩索之間的磁通量可以被集中并且在測(cè)量點(diǎn)處基本上均勻，由此可以在不損失測(cè)量準(zhǔn)確度的情況下在繩索和極靴之間允許有更大的間隙。更大的間隙提供了磁化回路允許被監(jiān)測(cè)繩索的移動(dòng)，由此在繩索的操作使用(例如，有效載荷搬運(yùn))期間，磁化回路可以圍繞繩索附著。此外，因?yàn)殚_口提供了在繩索與極之間磁通量的高效率流動(dòng)，所以有利于例如由于磨損而導(dǎo)致直徑減小的繩索的可靠監(jiān)測(cè)。
[0050]中間部分限定比端部小的開口，由此被引導(dǎo)通過極靴的磁通量行進(jìn)通過端部處的開口的磁阻大于行進(jìn)通過中間部分的磁阻。優(yōu)選地，由中間部分限定的開口至少在高度H方向上更小。以這種方式，磁通量被集中，并且在中間部分處基本上均勻，并且磁通量密度在中間部分處比在中間部分周圍的開口中更大。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，通過極靴的磁通量也可以圍繞開口行進(jìn)，同時(shí)仍在極靴內(nèi)行進(jìn)。以這種方式，可以提供磁通量在極與繩索之間以及在極靴覆蓋繩索的繩索的側(cè)面處行進(jìn)。開口的準(zhǔn)確位置和大小可以設(shè)計(jì)為避免磁通量從極靴泄漏，同時(shí)允許磁通量在極與繩索之間行進(jìn)。
[0051 ]中間部分包括測(cè)量通過極與繩索之間的磁通量的磁通量傳感器307。在中間部分的中間測(cè)量的得到的磁流量基本上是均勻的。因此，可以準(zhǔn)確地測(cè)量進(jìn)入和離開繩索的磁流量。中間部分優(yōu)選地位于繩索和極的正中間。圖3的截面中的中間部分的位置可以被限定為在其寬度方向W上居中于磁通量在極和繩索的中心之間的直接路徑。寬度方向可以垂直于高度H方向。開口的所示的截面可以具有各種形狀，例如圓形或橢圓形形狀。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，截面圖中所示的開口在實(shí)踐中在極靴中沿著繩索的長度延伸。
[0052]開口的中間部分優(yōu)選地足夠?qū)捯匀菁{傳感器。在高度方向H上，S卩，在磁通量的直接路徑的方向上，中間部分優(yōu)選地通過低于端部來限定更小的開口。中間部分進(jìn)一步相對(duì)于開口的端部對(duì)稱地定位，以使得中間部分在高度方向上居于端部的中心。以這種方式，進(jìn)入和離開中間部分的磁通量由被示為磁通量的阻力的端部引導(dǎo)。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，端部優(yōu)選地具有比周圍的極靴更低磁導(dǎo)率以促進(jìn)磁通量的引導(dǎo)。因此，在一個(gè)例子中，極靴是含鐵材料，并且開口可以是空氣或者具有與極靴相比較低的磁導(dǎo)率的任何其它材料。
[0053]磁通量在圖3中用通過極靴進(jìn)入繩索并進(jìn)入繩索的通量線320示出，其中，如磁通量的常規(guī)指示方向那樣，磁通量如十字所表示的那樣遠(yuǎn)離觀看者傳播。在圖示中，繩索的磁通量飽和以通過測(cè)量繩索所運(yùn)載的磁通量以及泄漏到飽和的繩索外部的磁通量來監(jiān)測(cè)繩索。根據(jù)圖2b，可以由極靴處的傳感器測(cè)量繩索所運(yùn)載的磁通量。如圖4所示，可以由極之間并且緊挨著被監(jiān)測(cè)的繩索的傳感器測(cè)量泄漏到飽和的繩索之外的磁通量。
[0054]參照?qǐng)D3，極靴中的開口提供將磁通量集中到磁場(chǎng)傳感器和被監(jiān)測(cè)的繩索。以這種方式，可以準(zhǔn)確地測(cè)量被監(jiān)測(cè)的繩索經(jīng)受的磁場(chǎng)。圖3的極靴可以安裝到圖2a和2b的磁化回路的極。以這種方式，可以通過磁化回路使繩索飽和，以使得磁流量集中到極靴中的傳感器。圖4例示說明了根據(jù)實(shí)施例的監(jiān)測(cè)設(shè)備的在磁化回路的磁極406之間并且緊挨著被監(jiān)測(cè)的繩索402的磁場(chǎng)傳感器409的定位。磁極可以包括如圖3中所描述的極靴。磁化回路可以根據(jù)圖2a或2b。磁場(chǎng)傳感器包括用于測(cè)量磁通量的傳感器元件419。傳感器元件可以具有靈敏度方向，在靈敏度方向上，磁通量420可以被高效率地接收。磁場(chǎng)傳感器定位在極之間、緊挨著繩索，以使得傳感器元件使其靈敏度方向朝向平行于正被監(jiān)測(cè)的繩索的縱軸方向。鐵氧體塊429 (例如，鐵氧體磁珠)布置在磁場(chǎng)傳感器與磁極中的至少一個(gè)之間。鐵氧體磁珠通常用在電子器件中，例如用在電磁兼容性(EMC)和射頻干涉(RFI)保護(hù)中。鐵氧體塊使被監(jiān)測(cè)的繩索外部的磁通量集中到磁場(chǎng)傳感器。以這種方式，可以準(zhǔn)確地測(cè)量繩索外部的磁場(chǎng)以及極之間的磁場(chǎng)。另一方面，它通過改進(jìn)引導(dǎo)磁通量通過磁場(chǎng)傳感器的效率來為被監(jiān)測(cè)的繩索提供更大的間隙，這再次促使傳感器中的信號(hào)振幅更高。
[0055]因?yàn)殍F氧體磁珠的鐵磁性很強(qiáng)，所以它通過將來自繩索的磁通量收集到目標(biāo)位置來作為磁通量的“透鏡”操作。傳感器元件優(yōu)選地被定位到目標(biāo)位置或者至少靠近目標(biāo)位置以用于高效率地測(cè)量磁通量。傳感器元件409和鐵氧體塊可以布置在電路板439上。電路板使鐵氧體塊和磁場(chǎng)傳感器相對(duì)于彼此定位，以使得磁通量被鐵氧體塊引導(dǎo)到磁場(chǎng)傳感器的靈敏度方向。電路板還提供與傳感器的電連接，以使得磁場(chǎng)的測(cè)量可以被傳送以被例如計(jì)算機(jī)或者通常包括電互連的處理器和存儲(chǔ)器的其它處理裝置進(jìn)行進(jìn)一步處理。
[0056]圖4的磁場(chǎng)傳感器可以安裝到圖2a和2b的磁化回路或者容納磁化回路的主體。當(dāng)有故障的繩索被磁化回路磁化時(shí)，該繩索使該繩索內(nèi)的磁通量減少。繩索外部的磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)地增大，并且該場(chǎng)可以用定位在極之間的磁場(chǎng)傳感器測(cè)量。鐵氧體塊使繩索外部的磁場(chǎng)集中到磁場(chǎng)傳感器以用于準(zhǔn)確地測(cè)量繩索外部的磁場(chǎng)。
[0057]圖5例示說明了在繩索502進(jìn)入由磁化回路508a、508b形成的通路的方向上磁化回路的極之間的截面。在所示的截面中，傳感器在繩索的縱向方向上布置在同一水平上。所述設(shè)備包括定位在極之間并且圍繞被監(jiān)測(cè)的繩索的周邊的多個(gè)磁場(chǎng)傳感器509。根據(jù)圖4中的圖示，磁場(chǎng)傳感器可以定位在磁極之間。圖2a和2b例示說明了圖5的磁化回路的例子。在圖5中，與圖2a的磁化回路類似，磁化回路圍繞繩索。
[0058]應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，圍繞繩索的周邊的所述多個(gè)磁場(chǎng)傳感器可以至少部分定位在沿著被監(jiān)測(cè)的物體的長度的不同位置處。因此，傳感器可以在被監(jiān)測(cè)的物體的長度的方向上圍繞周邊交錯(cuò)，以使得它們部分地彼此平行。例如奇數(shù)傳感器可以基本上僅與其它奇數(shù)傳感器平行，而偶數(shù)傳感器可以基本上僅與其它偶數(shù)傳感器平行。所述多個(gè)磁場(chǎng)傳感器還可以全都在不同的位置處?？梢岳缤ㄟ^圍繞周邊將傳感器布置為圓柱螺旋線的形式來提供不同的位置。不同位置的使用有利于當(dāng)沒有太多空間用于圍繞繩索的周邊的傳感器時(shí)(例如，當(dāng)直徑小的繩索被測(cè)量時(shí))，圍繞繩索均勻定位磁場(chǎng)傳感器。對(duì)應(yīng)地，還可以將傳感器定位到繩索的特定標(biāo)稱距離，以使得可以從不同的角度檢查被監(jiān)測(cè)的繩索中的故障。在這樣的情況下，預(yù)先通過圍繞繩索的傳感器的布置(例如，通過磁化回路中或者容納圍繞繩索的磁化回路的主體中的傳感器的布置)已知傳感器的位置和測(cè)量角度。當(dāng)故障在每個(gè)傳感器的位置上時(shí)，信號(hào)處理注意來自傳感器的測(cè)量的信號(hào)的握手和對(duì)應(yīng)關(guān)系。以這種方式，可以從不同方向檢查故障，并且可以改進(jìn)確定故障的嚴(yán)重性的準(zhǔn)確度。
[0059]在實(shí)施例中，現(xiàn)在參照?qǐng)D1和圖5，支撐結(jié)構(gòu)102和/或控制器108可以提供移動(dòng)繩索的速率的信息。一旦已知傳感器509的機(jī)械距離和圍繞繩索的角度位置，就可以在時(shí)間線上連接多個(gè)傳感器的檢測(cè)的信號(hào)，然后指出每個(gè)故障及其來自圍繞繩索的各個(gè)角度的信號(hào)。
[0060]本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，隨著技術(shù)發(fā)展，本發(fā)明構(gòu)思可以以各種方式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明及其實(shí)施例不限于以上描述的例子，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于監(jiān)測(cè)具有縱軸的細(xì)長含鐵物體(302)的狀況的設(shè)備，所述設(shè)備包括包含沿著所述縱軸間隔開的磁極的至少一個(gè)磁化回路，以及布置在所述極處的磁場(chǎng)傳感器(307)，所述極包括用于在所述極(306)與被監(jiān)測(cè)的物體(302)之間引導(dǎo)磁通量的極靴(306)，其特征在于: 所述極靴(306)包括所述被監(jiān)測(cè)的物體(302)與所述極之間的開口(316a、316b、316c)，開口包括在垂直于所述縱軸的方向上被中間部分間隔開的兩個(gè)端部(316a、316b)，所述中間部分限定比所述端部更小的開口(316c)以使所述磁通量集中于所述中間部分處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述磁場(chǎng)傳感器(307)被布置到每個(gè)極靴(306)中的所述中間部分。3.根據(jù)前面的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的設(shè)備，其中，通過測(cè)量通過所述極靴(306)的磁通量來監(jiān)測(cè)所述物體(302)的狀況。4.根據(jù)前面的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的設(shè)備，包括:定位在所述極之間、緊挨著縱向物體(302)的至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器(307)，所述至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器(307)具有朝向平行于所述縱軸的靈敏度方向。5.根據(jù)前面的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的設(shè)備，包括:定位在所述極之間、緊挨著所述縱向物體(302)的至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器(307)，所述至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器(307)具有朝向平行于所述縱軸的靈敏度方向；以及鐵氧體塊，所述鐵氧體塊布置在定位在所述極之間的磁場(chǎng)傳感器(307)與所述磁極中的至少一個(gè)之間，所述鐵氧體塊例如是鐵氧體磁珠。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述縱向物體(302)外部的磁通量被晶體磁珠收集到目標(biāo)位置，并且所述至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器被定位到所述目標(biāo)位置或者至少靠近所述目標(biāo)位置。7.根據(jù)前面的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的設(shè)備，包括定位在所述極之間、圍繞所述被監(jiān)測(cè)的縱向物體(302)的周邊的多個(gè)磁場(chǎng)傳感器(307)。8.根據(jù)前面的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的設(shè)備，其中，所述中間部分在所述極與所述被監(jiān)測(cè)的細(xì)長含鐵物體(302)之間的磁通量的直接路徑的方向上低于所述端部，并且所述中間部分相對(duì)于所述開口的端部對(duì)稱地定位，以使得所述中間部分在所述極與所述被監(jiān)測(cè)的細(xì)長含鐵物體(302)之間的磁通量的所述直接路徑的方向上居于所述端部的中心。9.根據(jù)前面的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的設(shè)備，其中，所述細(xì)長含鐵物體(302)包括起重機(jī)械的繩索，所述起重機(jī)械例如是諸如門式起重機(jī)或橋式起重機(jī)的起重機(jī)、索道、電梯、滑雪纜車或礦井中的輸送機(jī)中的起重機(jī)械。10.—種包括用于吊起有效載荷的一個(gè)或多個(gè)細(xì)長物體(302)以及根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任何一個(gè)所述的設(shè)備的裝置，當(dāng)有效載荷被所述細(xì)長含鐵物體(302)搬運(yùn)時(shí)，所述設(shè)備附著到所述細(xì)長物體(302)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述裝置包括在諸如門式起重機(jī)或橋式起重機(jī)的起重機(jī)、索道、電梯、滑雪纜車或礦井中的輸送機(jī)中的起重機(jī)械。
【文檔編號(hào)】G01N27/83GK105917222SQ201480071525
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2014年11月11日
【發(fā)明人】J·西爾維奧, A·坦西凱恩
【申請(qǐng)人】科尼全球公司