專利名稱：正面吊防傾覆控制方法、裝置及正面吊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正面吊設(shè)備防傾覆技術(shù)，尤其涉及一種正面吊防傾覆控制方法、裝置
及正面吊。
背景技術(shù)：
正面吊是港口作業(yè)中調(diào)運(yùn)集裝箱的常用設(shè)備。典型的正面吊結(jié)構(gòu)如圖1所示，包 括車架體1，車架體1上固定設(shè)置有俯仰油缸2和車架支座3，俯仰油缸2鉸接在車架體1 上；正面吊中的臂架4與車架支座3和俯仰油缸2的活塞桿14分別鉸接；通常俯仰油缸2 的活塞桿14與臂架4之間的第一鉸接位置5位于臂架4的中部，臂架4與車架支座3之間 的第二鉸接位置6位于臂架4的一端，臂架4的另一端連接用于吊裝集裝箱10的吊具7 ; 在第一鉸接位置5和吊具7之間的臂架4中設(shè)有伸縮油缸8，伸縮油缸8可控制臂架4在第 一鉸接位置5與吊具7之間的伸縮長度。 正面吊的車架體1 一般都設(shè)有車輪，正面吊司機(jī)室9中的操作人員能控制正面吊 行駛來移動位置。在吊裝集裝箱10時，車架體1上靠近吊具7 —側(cè)的前車輪12將成為支 點，集裝箱10的重量在支點上形成一轉(zhuǎn)動力矩，為了避免正面吊傾覆，需要在車架體l遠(yuǎn)離 吊具7的一端設(shè)置配重ll，形成相反的轉(zhuǎn)動力矩來避免傾覆。 防傾覆控制是正面吊中的一種重要控制技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中防傾覆的解決方案之一 是設(shè)置限位裝置。但是，采用限位裝置防止傾覆的缺陷在于是否有傾覆傾向與正面吊和集 裝箱之間的距離以及集裝箱的質(zhì)量有關(guān)，限位裝置的防傾覆檢測需要反復(fù)調(diào)整、試吊才能 確定是否可以可靠吊裝，反復(fù)試吊降低了吊裝效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種正面吊防傾覆控制方法、裝置及正面吊，在可靠防止傾 覆的基礎(chǔ)上，提高正面吊對集裝箱的吊裝效率。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種正面吊防傾覆控制裝置，包括 測量模塊，用于測量正面吊當(dāng)前吊裝的集裝箱的質(zhì)量以及正面吊與集裝箱之間的
吊裝距離； 判斷模塊，用于根據(jù)所述吊裝距離判斷所述集裝箱的質(zhì)量是否超過設(shè)定門限值， 并根據(jù)判斷結(jié)果產(chǎn)生防傾覆預(yù)測結(jié)果。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種正面吊，包括車架體、俯仰油缸、臂架、伸縮
油缸和吊具，其中，還包括本發(fā)明所提供的正面吊防傾覆控制裝置。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種正面吊防傾覆控制方法，包括 測量正面吊當(dāng)前吊裝的集裝箱的質(zhì)量以及正面吊與集裝箱之間的吊裝距離； 根據(jù)所述吊裝距離判斷所述集裝箱的質(zhì)量是否超過設(shè)定門限值，并根據(jù)判斷結(jié)果
產(chǎn)生防傾覆預(yù)測結(jié)果。 采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以通過正面吊在一次試吊過程中測得集裝箱的質(zhì)量。對于配重質(zhì)量一定、結(jié)構(gòu)尺寸一定的正面吊來說，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)規(guī)定了各種規(guī)格正面吊的 吊裝能力范圍，即可吊裝的集裝箱的質(zhì)量。因此，在進(jìn)行防傾覆控制時通過一次試吊來準(zhǔn)確 獲取集裝箱的質(zhì)量后，就可以依據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)確定該集裝箱是否在吊裝能力范圍內(nèi)。本發(fā)明 利用了已有的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過一次試吊就可以確定是否會傾覆，從而能夠在防止傾覆的基 礎(chǔ)上，提高正面吊對集裝箱的吊裝效率。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中正面吊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例一提供的正面吊防傾覆控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例二提供的正面吊防傾覆控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明實施例二所適用的正面吊的力學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明實施例三提供的正面吊防傾覆控制裝置中第二距離獲取單元的結(jié) 構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明實施例四提供的正面吊防傾覆控制裝置中頂升力獲取單元的結(jié)構(gòu) 示意圖； 圖7為本發(fā)明實施例五提供的正面吊防傾覆控制裝置中頂升力獲取單元的結(jié)構(gòu) 示意圖； 圖8為本發(fā)明實施例七提供的正面吊防傾覆控制方法的流程圖。
具體實施例方式
下面通過具體實施例詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。
實施例一 圖2為本發(fā)明實施例一提供的正面吊防傾覆控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置可以 采用軟硬件結(jié)合實現(xiàn)，可以集成于正面吊的控制系統(tǒng)中。該裝置具體包括測量模塊100和 判斷模塊200。其中，測量模塊100用于測量正面吊當(dāng)前吊裝的集裝箱的質(zhì)量以及正面吊與 集裝箱之間的吊裝距離；判斷模塊200用于根據(jù)吊裝距離判斷集裝箱的質(zhì)量是否超過設(shè)定 門限值，并根據(jù)判斷結(jié)果產(chǎn)生防傾覆預(yù)測結(jié)果。 本實施例基于已有技術(shù)公開的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中一般規(guī)定了在正面吊 與集裝箱之間一定的吊裝距離下，設(shè)定規(guī)格的正面吊可吊裝的集裝箱的質(zhì)量，通常是吊裝 距離越遠(yuǎn)，可吊裝的質(zhì)量就越小。 測量模塊100可以具體包括質(zhì)量測量子模塊110和距離測量子模塊120。測量子 模塊110用于測量正面吊當(dāng)前吊裝的集裝箱的質(zhì)量，距離測量子模塊120用于測量正面吊 與集裝箱之間的吊裝距離。 實際應(yīng)用中，集裝箱與正面吊之間的吊裝距離一般是指吊具和臂架的鉸接點與前 車輪中心的距離，可以通過多種形式獲得，例如通過在現(xiàn)場劃定距離線、計算正面吊走行距 離、通過臂架當(dāng)前長度與角度換算等。本發(fā)明各實施例的技術(shù)方案主要涉及對集裝箱質(zhì)量 的測量。 本發(fā)明基于已公開的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過測量集裝箱的質(zhì)量和吊裝距離來預(yù)測傾覆趨 勢，例如，若測得某個集裝箱的質(zhì)量為45噸，而標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)規(guī)定當(dāng)前吊裝距離下只能吊裝36噸的集裝箱，則產(chǎn)生的防傾覆預(yù)測結(jié)果是會產(chǎn)生傾覆，應(yīng)調(diào)整吊裝距離或采用其他適當(dāng)規(guī)格的正面吊。司機(jī)可以控制正面吊移動至對應(yīng)45噸集裝箱可調(diào)整的適當(dāng)?shù)跹b距離，而后即可以可靠進(jìn)行吊裝。相比于現(xiàn)有技術(shù)，無須反復(fù)的定性識別傾覆傾向，僅需至多一次試吊就可以確定傾覆狀態(tài)，因此提高了吊裝效率。
實施例二 圖3為本發(fā)明實施例二提供的正面吊防傾覆控制裝置中質(zhì)量測量子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例以實施例一為基礎(chǔ)，具體介紹一種測量集裝箱質(zhì)量的優(yōu)選實施方式。本實施例的控制裝置所適用的正面吊可參見圖1所示，圖1所示的正面吊可以簡化為圖4所示的力學(xué)結(jié)構(gòu)，本實施例的技術(shù)方案可以普遍適用于具有圖4所示力學(xué)結(jié)構(gòu)的正面吊。
如圖4所示，該正面吊的車架體1和車架支座3以及前車輪12和后車輪13在測量質(zhì)量時是一個整體，可以簡化為固定設(shè)置的第一支座15和第二支座16。俯仰油缸2與第一支座15鉸接。臂架4的一端與第二支座16的鉸接點稱為第二鉸接位置6，俯仰油缸2的活塞桿14與臂架4中部的鉸接點稱為第一鉸接位置5。臂架4的另一端可采用鉸接方式連接吊具7，吊具7始終在重力作用下處于豎直懸吊的狀態(tài)，集裝箱10連接在吊具7上。
基于上述正面吊的結(jié)構(gòu)，本實施例的質(zhì)量測量子模塊120具體包括第一距離獲取單元121、第二距離獲取單元122、第一夾角測量單元123、頂升力獲取單元124、第二夾角余弦值計算單元125和質(zhì)量計算單元126。 其中，第一距離獲取單元121用于獲取正面吊中第一鉸接位置5和第二鉸接位置6之間的第一距離Ll，臂架4上第一鉸接位置5和第二鉸接位置6之間的第一距離Ll是固定的，可以預(yù)先進(jìn)行存儲，以備查詢獲取。第二距離獲取單元122用于獲取吊具7所吊裝集裝箱10的重心所在豎直面與第二鉸接位置6之間的第二距離L2。第一夾角測量單元123與臂架4連接，用于測量臂架4與水平面之間的第一夾角13 ;頂升力獲取單元124用于獲取俯仰油缸2對臂架4的頂升力Fl ;第二夾角余弦值計算單元125用于根據(jù)第一夾角13的大小，按照如下公式(1)計算豎直平面內(nèi)臂架4的垂線與俯仰油缸2活塞桿14之間的第二夾角a的余弦值 cos a = a0 P 。+a1 P 4......+an P n (1) 其中，a、a1......an為實數(shù)，n為自然數(shù)，公式(1)可以為預(yù)先設(shè)定的計算公式，系
數(shù)和指數(shù)可以通過曲線擬和方式獲得。 質(zhì)量計算單元126用于根據(jù)第一距離Ll、第二距離L2、頂升力Fl和第二夾角a的余弦值cos a按照如下公式(2)計算集裝箱10的重力G :
G = Fl cos a L1/L2 (2) 本實施例的技術(shù)方案基于力矩平衡原理來求得集裝箱的質(zhì)量。以第二支座為原點時，集裝箱重力G產(chǎn)生的力矩與頂升力Fl產(chǎn)生的力矩應(yīng)該方向相反、大小相等。集裝箱重力G的力臂為L2，頂升力Fl的力臂為Ll cos a ，所以基于力矩平衡原理G L2 =Fl'Ll'cosa，經(jīng)換算可得上述公式(2)。獲得了集裝箱的重力也即相當(dāng)于獲得了集裝箱的質(zhì)量，經(jīng)過簡單換算即可。 基于力矩平衡原理來計算集裝箱重力的方案應(yīng)用于工程實踐時存在諸多困難。例如，對于第二夾角a ，由于臂架和俯仰油缸活塞的位置均不固定，所以很難通過設(shè)置角度測量傳感器來直接測量，即使測量之后，要計算cos a也需要占用控制裝置中大量的計算資源，會提高硬件和軟件成本。本實施例采用通過第一夾角P來間接獲得cosa值的手段解決了上述問題。首先，第一夾角P是臂架和水平面之間的夾角，水平面是固定的，所以很容易在臂架上設(shè)置角度測量傳感器來測得第一夾角13 。其次，為減少占用的計算資源，通過曲線擬和公式來計算cos a ，經(jīng)實踐驗證既能夠滿足精度要求，又可減少實時所需的計算量。
實施例三 圖5為本發(fā)明實施例三提供的正面吊防傾覆控制裝置中第二距離獲取單元的結(jié)構(gòu)示意圖，在上述本實施例二的基礎(chǔ)上，本實施例區(qū)別在于，第二距離獲取單元122具體包括臂架總長獲取子單元122a和第二距離計算子單元122b。其中，臂架總長獲取子單元122a用于獲取臂架的長度L3與臂架中伸縮油缸的伸縮長度L4之和，作為臂架總長；第二距離計算子單元122b用于根據(jù)臂架總長和第一夾角13 ，按照如下公式(3)計算獲取第二距
離L2 : L2 = (L3+L4) cos P (3) 本實施例中，臂架的長度L3是指臂架在未伸縮狀態(tài)下吊具與第二鉸接位置之間的長度，伸縮長度是指伸縮油缸活塞的伸縮長度，兩者相加即為臂架在實際操作狀態(tài)下的總長度?；诠?3)即可計算獲取第二距離L2。為降低計算量，cosP也可以采用曲線擬和的方式計算。 本實施例的技術(shù)方案有效的結(jié)合了工程實踐的具體需求。臂架的長度L3是固定的，可以預(yù)先存儲以備查詢。伸縮油缸活塞的伸縮長度是由正面吊的操作控制系統(tǒng)輸出的控制參數(shù)，因此可通過控制系統(tǒng)內(nèi)部獲得此參數(shù)，或者可以通過設(shè)置長度測量傳感器來進(jìn)行測量。第一夾角P是已經(jīng)測得的參數(shù)值。所以本實施例的技術(shù)方案充分利用了已有的測量和控制參數(shù)，盡量減少了需要測量的參數(shù)值，從而減少了傳感器的設(shè)置，降低了硬件成本。 實施例四 圖6為本發(fā)明實施例四提供的正面吊防傾覆控制裝置中頂升力獲取單元的結(jié)構(gòu)示意圖，在本實施例中具體提供頂升力的獲取方案，該頂升力獲取單元124具體包括第一空載壓強(qiáng)查詢子單元1241、第一壓強(qiáng)采集子單元1242、第一面積查詢子單元1243和第一頂升力計算子單元1244。其中，第一空載壓強(qiáng)查詢子單元1241用于根據(jù)第二距離L2和第一夾角13 ，在預(yù)存的數(shù)據(jù)表中查詢對應(yīng)的俯仰油缸中空載無桿腔壓強(qiáng)P^其中，空載無桿腔壓強(qiáng)P^為吊具空載時對應(yīng)第二距離L2和第一夾角13測得無桿腔中的壓強(qiáng)；第一壓強(qiáng)采集子單元1242與無桿腔壓強(qiáng)傳感器相連，用于采集俯仰油缸中當(dāng)前的無桿腔壓強(qiáng);第一面積查詢子單元1243用于查詢獲取有桿腔和無桿腔之間的活塞朝向無桿腔的面積A^ ;第一頂升力計算子單元1244用于根據(jù)無桿腔的面積A^、無桿腔壓強(qiáng)P^和空載無桿腔壓強(qiáng)P°無，按照如下公式(4)計算獲取頂升力Fl :
Fl = (P無—po無)A無 (4) 本實施例具體提供獲取頂升力Fl的技術(shù)方案，通過俯仰油缸中的壓強(qiáng)和活塞面積來計算。在工程實踐過程中，吊具也具有一定的質(zhì)量，所以頂升力理論上是支撐集裝箱的質(zhì)量，實際上是支撐集裝箱和吊具的質(zhì)量，為實現(xiàn)精確計算，需要減去空載狀態(tài)所所測得的吊具質(zhì)量。當(dāng)然可以通過預(yù)先存儲吊具的質(zhì)量來從測得的有載質(zhì)量中減去，也可以在頂升力中減去為吊具提供的支撐力。
可以在未吊裝集裝箱的空載狀態(tài)下，變化第二距離L2和第一夾角13 ，而后分別測
量俯仰油缸中無桿腔中的壓強(qiáng)，而后在實際計算時查表獲取該空載無桿腔壓強(qiáng)P、。上述公
式(4)中，無桿腔壓強(qiáng)P^是實時測得的，無桿腔的面積A^是固定的，可預(yù)先存儲。 采用本實施例的技術(shù)方案，使得獲取的質(zhì)量更加準(zhǔn)確，通過查表方式也能夠減少
實時的計算量，提高工作效率。 實施例五 圖7為本發(fā)明實施例五提供的正面吊防傾覆控制裝置中頂升力獲取單元的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例與實施例四的區(qū)別在于，頂升力獲取單元124具體包括第二空載壓強(qiáng)查詢子單元1245、第二壓強(qiáng)采集子單元1246、第二面積查詢子單元1247和第二頂升力計算子單元1248。其中，第二空載壓強(qiáng)查詢子單元1245用于根據(jù)第二距離L2和第一夾角P ，在預(yù)存的數(shù)據(jù)表中查詢對應(yīng)的俯仰油缸中空載無桿腔壓強(qiáng)P、和空載有桿腔壓強(qiáng)"*，其中，空載無桿腔壓強(qiáng)P、和空載有桿腔壓強(qiáng)P、分別為吊具空載時對應(yīng)所述第二距離L2和第一夾角P測得無桿腔和有桿腔中的壓強(qiáng)；第二壓強(qiáng)采集子單元1246與無桿腔和有桿腔的壓強(qiáng)傳感器分別相連，采集俯仰油缸當(dāng)前的無桿腔壓強(qiáng)P^和有桿腔壓強(qiáng)P,;第二面積查詢子單元1247用于查詢獲取有桿腔和無桿腔之間的活塞朝向無桿腔的面積A^和朝向有桿腔的面積;第二頂升力計算子單元1248用于根據(jù)有桿腔的面積A,、無桿腔壓強(qiáng)Pp有桿腔壓強(qiáng)P,、空載無桿腔壓強(qiáng)po^和空載有桿腔壓強(qiáng)po^按照如下公式(5)計算獲取頂升力F1 :
Fl= (P無-P。無)A無-(P有-po有)A有 (5) 本實施例的技術(shù)方案進(jìn)一步考慮了俯仰油缸中有桿腔和無桿腔之間壓力差的問題，除去有桿腔的壓強(qiáng)可以使頂升力的計算結(jié)果更加精確。 本發(fā)明正面吊防傾覆控制裝置可以采用硬件和/或軟件結(jié)合的方式實現(xiàn)，通過一
次吊裝測量集裝箱質(zhì)量可以便捷的獲知傾覆可能，在防止傾覆的前提下提高了吊裝效率。
另外，本發(fā)明還充分考慮了工程實踐方面關(guān)于傳感器設(shè)置的難易、計算成本和計算效率等
多方面的問題，易于實現(xiàn)，且成本低。 實施例六 本發(fā)明實施例六提供了一種正面吊，該正面吊可參考圖l所示，包括車架體1、俯仰油缸2、臂架4、伸縮油缸8和吊具7等部件，還包括本發(fā)明任意實施例所提供的正面吊防傾覆控制裝置。 在本實施例的正面吊中，可以設(shè)置如下傳感器硬件 角度測量傳感器，可設(shè)置在臂架4上，用于測量臂架4與水平面之間的第一夾角P ; 存儲器，集成在控制系統(tǒng)中，用于預(yù)存第一鉸接位置5和第二鉸接位置6之間的第一距離L1、臂架4的長度L3、以及俯仰油缸2的有桿腔面積A,和無桿腔面積A^或者其他預(yù)先可獲知的參數(shù)； 兩個壓強(qiáng)傳感器，分別設(shè)置在俯仰油缸2的有桿腔和無桿腔，用于分別測量俯仰油缸2中的有桿腔壓強(qiáng)P,和無桿腔壓強(qiáng)P^ ;當(dāng)俯仰油缸2的數(shù)量為多個時，壓強(qiáng)傳感器的數(shù)量也相應(yīng)增加，每個俯仰油缸2配置兩個壓強(qiáng)傳感器。 長度測量傳感器，設(shè)置在伸縮油缸8的活塞上，用于測量伸縮油缸8活塞的伸縮長度L4。
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本發(fā)明的正面吊可以通過一次吊裝測量集裝箱質(zhì)量便捷地獲知傾覆可能，在防止傾覆的前提下提高了吊裝效率。
實施例七 圖8為本發(fā)明實施例七提供的正面吊防傾覆控制方法的流程圖，本實施例的技術(shù)方案可以采用本發(fā)明實施例所提供的正面吊防傾覆控制裝置來執(zhí)行，具體包括如下步驟
步驟801、測量正面吊當(dāng)前吊裝的集裝箱的質(zhì)量以及正面吊與集裝箱之間的吊裝
距離； 步驟802、根據(jù)吊裝距離判斷集裝箱的質(zhì)量是否超過設(shè)定門限值，并根據(jù)判斷結(jié)果產(chǎn)生防傾覆預(yù)測結(jié)果。 在本實施例的基礎(chǔ)上，測量正面吊當(dāng)前吊裝的集裝箱的質(zhì)量具體可以包括
基于轉(zhuǎn)矩平衡原理，根據(jù)測量獲取到的正面吊中俯仰油缸的頂升力及其力臂，并根據(jù)測量獲取的集裝箱的力臂，計算集裝箱的質(zhì)量。 為適用于工程實踐，具體測量和計算過程的優(yōu)選實施方案如下 獲取正面吊中第一鉸接位置和第二鉸接位置之間的第一距離Ll，吊具所吊裝集裝
箱的重心所在豎直面與第二鉸接位置之間的第二距離L2，臂架與水平面之間的第一夾角
P ，以及俯仰油缸對所述臂架的頂升力Fl ;其中，第一鉸接位置為俯仰油缸的活塞桿與臂
架之間的鉸接點，第二鉸接位置為臂架與車架體之間的鉸接點； 根據(jù)第一夾角13的大小，按照如下公式計算豎直平面內(nèi)臂架的垂線與活塞桿之間的第二夾角a的余弦值 cos a = a° p 。+a1 p 4......+anP n，其中，a°、 a1......an為實數(shù)，n為自然數(shù)； 根據(jù)第一距離Ll、第二距離L2、頂升力Fl和第二夾角的余弦值cos a按照如下公
式計算集裝箱的重力G : G = Fl cosa Ll/L2。 上述作為公式計算參數(shù)的數(shù)值可以采用多種方式獲得。例如 獲取第二距離L2的方式可以具體為根據(jù)臂架的長度L3與臂架中伸縮油缸的伸
縮長度L4之和，以及根據(jù)第一夾角13 ，按照如下公式計算獲取第二距離L2 : L2 = (L3+L4) cos P 。 獲取頂升力Fl的方式之一可以具體包括 根據(jù)第二距離L2和第一夾角13 ，在預(yù)存的數(shù)據(jù)表中查詢對應(yīng)的俯仰油缸中空載無桿腔壓強(qiáng)P、，其中，空載無桿腔壓強(qiáng)P、為吊具空載時對應(yīng)所述第二距離L2和第一夾角P測得無桿腔中的壓強(qiáng)； 采集俯仰油缸當(dāng)前的無桿腔壓強(qiáng)P無； 根據(jù)有桿腔和無桿腔之間的活塞朝向所述無桿腔的面積以及根據(jù)所述無桿腔壓強(qiáng)P^和所述空載無桿腔壓強(qiáng)P°5￡，按照如下公式計算獲取所述頂升力Fl :
Fl = (P無卞無)A無。 或者，獲取頂升力Fl的另一方式具體包括 根據(jù)第二距離L2和第一夾角13 ，在預(yù)存的數(shù)據(jù)表中查詢對應(yīng)的俯仰油缸中空載無桿腔壓強(qiáng)P、和空載有桿腔壓強(qiáng)P、，其中，所述空載無桿腔壓強(qiáng)P、和空載有桿腔壓強(qiáng)P°,分別為吊具空載時對應(yīng)所述第二距離L2和第一夾角13測得無桿腔和有桿腔中的壓強(qiáng)；
采集所述俯仰油缸當(dāng)前的無桿腔壓強(qiáng)P^和有桿腔壓強(qiáng); 根據(jù)所述有桿腔和無桿腔之間的活塞朝向所述無桿腔的面積A^和朝向所述有桿腔的面積Aw，以及根據(jù)所述無桿腔壓強(qiáng)P^、有桿腔壓強(qiáng)P,、空載無桿腔壓強(qiáng)P、和空載有桿腔壓強(qiáng)^,，按照如下公式計算獲取所述頂升力Fl :
Fl = (P無-P0無)A無-(P有-PQ有)A有。 本發(fā)明正面吊防傾覆控制方法可以由本發(fā)明提供的正面吊防傾覆控制裝置來執(zhí)行，可以采用硬件和/或軟件結(jié)合的方式實現(xiàn)，通過一次吊裝測量集裝箱質(zhì)量可以便捷的獲知傾覆可能，在防止傾覆的前提下提高了吊裝效率。另外，本發(fā)明還充分考慮了工程實踐方面關(guān)于傳感器設(shè)置的難易、計算成本和計算效率等多方面的問題，易于實現(xiàn)，且成本低。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括R0M、 RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。 最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種正面吊防傾覆控制裝置，其特征在于，包括測量模塊，用于測量正面吊當(dāng)前吊裝的集裝箱的質(zhì)量以及正面吊與集裝箱之間的吊裝距離；判斷模塊，用于根據(jù)所述吊裝距離判斷所述集裝箱的質(zhì)量是否超過設(shè)定門限值，并根據(jù)判斷結(jié)果產(chǎn)生防傾覆預(yù)測結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述測量模塊包括用于測量正面吊當(dāng)前吊裝的集裝箱的質(zhì)量的質(zhì)量測量子模塊，并包括用于測量正面吊與集裝箱之間的吊裝距離的距離測量子模塊，且所述質(zhì)量測量子模塊包括第一距離獲取單元，用于獲取正面吊中第一鉸接位置和第二鉸接位置之間的第一距離 Ll，其中，所述第一鉸接位置為所述俯仰油缸的活塞桿與所述臂架之間的鉸接點，所述第二 鉸接位置為所述臂架與車架體之間的鉸接點；第二距離獲取單元，用于獲取吊具所吊裝集裝箱的重心所在豎直面與所述第二鉸接位 置之間的第二距離L2 ;第一夾角測量單元，與所述臂架連接，用于測量臂架與水平面之間的第一夾角P ;頂升力獲取單元，用于獲取俯仰油缸對所述臂架的頂升力Fl ;第二夾角余弦值計算單元，用于根據(jù)所述第一夾角e的大小，按照如下公式計算豎直平面內(nèi)所述臂架的垂線與所述俯仰油缸活塞桿之間的第二夾角a的余弦值cos a = a^Q+a10 4......+anP 其中，a°、 a1......an為實數(shù)，n為自然數(shù)；質(zhì)量計算單元，用于根據(jù)所述第一距離Ll、第二距離L2、頂升力Fl和所述第二夾角的余弦值cosa按照如下公式計算所述集裝箱的重力G : G = Fl cosa U/12。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，所述第二距離獲取單元包括 臂架總長獲取子單元，用于獲取所述臂架的長度L3與臂架中伸縮油缸的伸縮長度L4之和，作為臂架總長；第二距離計算子單元，用于根據(jù)所述臂架總長和所述第一夾角13 ，按照如下公式計算 獲取所述第二距離L2 :L2 = (L3+L4) cos P 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，所述頂升力獲取單元包括 第一空載壓強(qiáng)查詢子單元，用于根據(jù)所述第二距離L2和第一夾角13 ，在預(yù)存的數(shù)據(jù)表中查詢對應(yīng)的俯仰油缸中空載無桿腔壓強(qiáng)P、，其中，所述空載無桿腔壓強(qiáng)P^為吊具空載 時對應(yīng)所述第二距離L2和第一夾角13測得無桿腔中的壓強(qiáng)；第一壓強(qiáng)采集子單元，與無桿腔壓強(qiáng)傳感器相連，用于采集所述俯仰油缸中當(dāng)前的無 桿腔壓強(qiáng)P無；第一面積查詢子單元，用于查詢獲取所述有桿腔和無桿腔之間的活塞朝向所述無桿腔 的面積A無；第一頂升力計算子單元，用于根據(jù)所述無桿腔的面積Ap無桿腔壓強(qiáng)P^和空載無桿腔 壓強(qiáng)Pp按照如下公式計算獲取所述頂升力Fl : Fl = (P無-PO無)A無。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，所述頂升力獲取單元包括第二空載壓強(qiáng)查詢子單元，用于根據(jù)所述第二距離L2和第一夾角13 ，在預(yù)存的數(shù)據(jù)表 中查詢對應(yīng)的俯仰油缸中空載無桿腔壓強(qiáng)P、和空載有桿腔壓強(qiáng)P,，其中，所述空載無桿 腔壓強(qiáng)P、和空載有桿腔壓強(qiáng)W,分別為吊具空載時對應(yīng)所述第二距離L2和第一夾角13 測得無桿腔和有桿腔中的壓強(qiáng)；第二壓強(qiáng)采集子單元，與無桿腔和有桿腔的壓強(qiáng)傳感器分別相連，采集所述俯仰油缸 當(dāng)前的無桿腔壓強(qiáng)P^和有桿腔壓強(qiáng);第二面積查詢子單元，用于查詢獲取所述有桿腔和無桿腔之間的活塞朝向所述無桿腔 的面積A^和朝向所述有桿腔的面積A,;第二頂升力計算子單元，用于根據(jù)所述有桿腔的面積A《、無桿腔壓強(qiáng)P^、有桿腔壓強(qiáng) P,、空載無桿腔壓強(qiáng)P0 55和空載有桿腔壓強(qiáng)P0,，按照如下公式計算獲取所述頂升力F1 :Fl = (P無-P0無)A無-(P有-PQ有)A有。
6. —種正面吊，包括車架體、俯仰油缸、臂架、伸縮油缸和吊具，其特征在于，還包括權(quán) 利要求1 5任一所述的正面吊防傾覆控制裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的正面吊，其特征在于，還包括 角度測量傳感器，用于測量臂架與水平面之間的第一夾角P ;存儲器，用于預(yù)存第一鉸接位置和第二鉸接位置之間的第一距離L1、所述臂架的長度 L3、以及俯仰油缸的有桿腔面積A,和無桿腔面積;兩個壓強(qiáng)傳感器，用于分別測量俯仰油缸中的有桿腔壓強(qiáng)P,和無桿腔壓強(qiáng); 長度測量傳感器，用于測量所述伸縮油缸活塞的伸縮長度L4。
8. —種正面吊防傾覆控制方法，其特征在于，包括測量正面吊當(dāng)前吊裝的集裝箱的質(zhì)量以及正面吊與集裝箱之間的吊裝距離； 根據(jù)所述吊裝距離判斷所述集裝箱的質(zhì)量是否超過設(shè)定門限值，并根據(jù)判斷結(jié)果產(chǎn)生 防傾覆預(yù)測結(jié)果。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述測量正面吊當(dāng)前吊裝的集裝箱 的質(zhì)量包括基于轉(zhuǎn)矩平衡原理，根據(jù)測量獲取到的所述正面吊中俯仰油缸的頂升力及其力臂，并 根據(jù)測量獲取的所述集裝箱的力臂，計算所述集裝箱的質(zhì)量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述基于轉(zhuǎn)矩平衡原理，根據(jù)測量 獲取到的所述正面吊中俯仰油缸的頂升力及其力臂，并根據(jù)測量獲取的所述集裝箱的力 臂，計算所述集裝箱的質(zhì)量包括獲取正面吊中第一鉸接位置和第二鉸接位置之間的第一距離Ll，吊具所吊裝集裝箱 的重心所在豎直面與所述第二鉸接位置之間的第二距離L2，臂架與水平面之間的第一夾角P ，以及俯仰油缸對所述臂架的頂升力Fl ;其中，所述第一鉸接位置為所述俯仰油缸的活塞桿與所述臂架之間的鉸接點，所述第二鉸接位置為所述臂架與車架體之間的鉸接點；根據(jù)所述第一夾角P的大小，按照如下公式計算豎直平面內(nèi)所述臂架的垂線與所述活塞桿之間的第二夾角a的余弦值cos a = ^pQ+a^^......+&11"，其中，a。、a1......an為實數(shù)，n為自然數(shù)；根據(jù)所述第一距離Ll、第二距離L2、頂升力Fl和所述第二夾角的余弦值cos a按照如下公式計算所述集裝箱的重力G :<formula>formula see original document page 4</formula>
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在于，獲取所述第二距離L2具體包括 根據(jù)所述臂架的長度L3與臂架中伸縮油缸的伸縮長度L4之和，以及根據(jù)所述第一夾角P ，按照如下公式計算獲取所述第二距離L2 : L2 = (L3+L4) cos P 。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在于，獲取所述頂升力Fl具體包括 根據(jù)所述第二距離L2和第一夾角13 ，在預(yù)存的數(shù)據(jù)表中查詢對應(yīng)的俯仰油缸中空載無桿腔壓強(qiáng)P、，其中，所述空載無桿腔壓強(qiáng)P、為吊具空載時對應(yīng)所述第二距離L2和第一 夾角P測得無桿腔中的壓強(qiáng)；采集所述俯仰油缸當(dāng)前的無桿腔壓強(qiáng);根據(jù)所述有桿腔和無桿腔之間的活塞朝向所述無桿腔的面積以及根據(jù)所述無桿 腔壓強(qiáng)P^和所述空載無桿腔壓強(qiáng)P°5￡，按照如下公式計算獲取所述頂升力Fl : Fl = (P無-PO無)A無。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在于，獲取所述頂升力Fl具體包括 根據(jù)所述第二距離L2和第一夾角13 ，在預(yù)存的數(shù)據(jù)表中查詢對應(yīng)的俯仰油缸中空載無桿腔壓強(qiáng)P、和空載有桿腔壓強(qiáng)P、，其中，所述空載無桿腔壓強(qiáng)P、和空載有桿腔壓強(qiáng)P° ,分別為吊具空載時對應(yīng)所述第二距離L2和第一夾角13測得無桿腔和有桿腔中的壓強(qiáng)； 采集所述俯仰油缸當(dāng)前的無桿腔壓強(qiáng)P^和有桿腔壓強(qiáng);根據(jù)所述有桿腔和無桿腔之間的活塞朝向所述無桿腔的面積A^和朝向所述有桿腔的 面積Aw，以及根據(jù)所述無桿腔壓強(qiáng)P^、有桿腔壓強(qiáng)P,、空載無桿腔壓強(qiáng)P、和空載有桿腔 壓強(qiáng)P^按照如下公式計算獲取所述頂升力Fl :Fl = (P無-P0無)A無-(P有-PQ有)A有。
全文摘要
本發(fā)明提供一種正面吊防傾覆控制方法、裝置及正面吊。該裝置包括測量模塊，用于測量正面吊當(dāng)前吊裝的集裝箱的質(zhì)量以及正面吊與集裝箱之間的吊裝距離；判斷模塊，用于根據(jù)所述吊裝距離判斷所述集裝箱的質(zhì)量是否超過設(shè)定門限值，并根據(jù)判斷結(jié)果產(chǎn)生防傾覆預(yù)測結(jié)果。該正面吊包括車架體、俯仰油缸、臂架、伸縮油缸和吊具，其中，還包括本發(fā)明所提供的正面吊防傾覆控制裝置。本發(fā)明在進(jìn)行防傾覆控制時通過一次試吊來準(zhǔn)確獲取集裝箱的質(zhì)量后，就可以依據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)確定該集裝箱是否在吊裝能力范圍內(nèi)，提高了正面吊對集裝箱的吊裝效率。
文檔編號B66C23/74GK101746683SQ20101010877
公開日2010年6月23日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者劉晉川, 李海波, 蘇國萃, 賈志平 申請人:交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所