工程機械臂架在線監測方法、設備以及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及工程機械，具體地，設及一種工程機械臂架在線監測方法、設備W及系 統。
【背景技術】
[0002] 在例如混凝±累車、噴射機、高空作業車之類的工程機械中，大量使用折疊臂架。 隨著折疊臂架技術的發展，折疊臂架的節臂數量越來越多，折疊臂架系統的質量越來越輕， 并且折疊臂架也越來越細長。隨著折疊臂架在節臂數量、質量W及長度上的變化，臂架柔性 成為折疊臂架系統不可避免的問題，例如在自重、啟停時慣性力作用和負載變化的情況下 折疊臂架會發生變形和振動，在折疊臂架姿態、運動方式、W及負載變化頻率不同時，折疊 臂架受力情況發生變化，導致各節臂變形量和振動頻率隨之變化，折疊系統形狀位置難W 準確監控，給施工作業帶來了難度和安全隱患。
[0003] 為了解決上述的問題，現有技術采用視頻記錄和圖像處理來獲得臂架形狀和位置 的動態數據，或者采用傾角傳感器來檢測各節臂的傾角數據，從而計算出臂架的形狀和位 置。在采用視頻記錄和圖像處理方案時，需要在作業現場安裝視頻設備，并要對視頻記錄的 數據進行后期處理，實時性差。在采用傾角傳感器檢測節臂傾角數據的方案時，需要預先建 立臂架不同姿態不同工況的動力學參數數據庫，前期測試工作量非常大，且難W保證準確 性。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是提供一種工程機械臂架在線監測方法、設備W及系統，W便快速 和實時地監測臂架的形狀。
[0005] 本發明提供了一種工程機械臂架在線監測方法，該方法包括：接收臂架的各節臂 上多個離散點的曲率半徑W及一個離散點所在圓弧的切線相對于水平面的夾角；根據所述 多個離散點的曲率半徑W及所述一個離散點所在圓弧的切線相對于水平面的夾角監測臂 架的形狀。
[0006] 相應地，本發明提供了一種工程機械臂架在線監測設備，該設備包括；接收器，用 于接收臂架的各節臂上多個離散點的曲率半徑W及一個離散點所在圓弧的切線相對于水 平面的夾角；監測裝置，用于根據所述多個離散點的曲率半徑W及所述一個離散點所在圓 弧的切線相對于水平面的夾角監測臂架的形狀。
[0007] 相應地，本發明提供了一種工程機械臂架在線監測系統，該系統包括所述的設備； 該系統還包括：應變傳感器，設置在所述多個離散點上，用于檢測所述多個離散點的曲率半 徑；角度傳感器，設置在所述多個離散點中的一個離散點上，用于檢測所述一個離散點所在 圓弧的切線相對于水平面的夾角。應變傳感器，設置在對應于選擇的模態振型的多個離散 點上；角度傳感器，設置在多個離散點中的一個離散點上。
[000引本發明可W實時地監測臂架的形狀，并可W利用遞推和插值的方法快速地重現臂 架的形狀。本發明使用的應變傳感器和角度傳感器安裝方便，不占用空間，并且抗干擾性能 優良，壽命較長，可W適應復雜施工環境。
[0009] 本發明的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予W詳細說明。
【附圖說明】
[0010] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0011] 圖1是本發明提供的工程機械臂架在線監測設備示意圖；
[0012] 圖2是本發明提供的方法示意圖；
[0013] 圖3a-圖3c是本發明提供的單節臂典型模態振型示意圖；
[0014] 圖4是應變傳感器粘貼示意圖；
[0015] 圖5是曲線上離散點幾何關系圖；
[0016] 圖6是本發明提供的確定模態振型的流程圖；
[0017] 圖7是本發明提供的工程機械臂架在線監測系統示意圖。
[001引附圖標記說明
[0019] 100 接收器 200 監測裝置
[0020] 300 應變傳感器 400 角度傳感器
[0021] 500 仿真裝置 600 比較裝置
[002引 1-7 離散點
【具體實施方式】
[0023] W下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0024] 為了實時和快速地監測臂架的形狀，本發明提供了一種工程機械臂架在線監測設 備，如圖1所示，該設備包括；接收器100,用于接收臂架的各節臂上多個離散點的曲率半徑 W及一個離散點所在圓弧的切線相對于水平面的夾角；監測裝置200,用于根據所述多個 離散點的曲率半徑W及所述一個離散點所在圓弧的切線相對于水平面的夾角監測臂架的 形狀。
[0025] 相應地，本發明提供了一種工程機械臂架在線監測方法，如圖2所示，該方法包 括：接收臂架的各節臂上多個離散點的曲率半徑W及一個離散點所在圓弧的切線相對于水 平面的夾角（步驟201);根據所述多個離散點的曲率半徑W及所述一個離散點所在圓弧的 切線相對于水平面的夾角監測臂架的形狀（步驟203)。
[0026] 累車臂架在自重W及累送沖擊載荷作用下會使得臂架變形，其主要的變形形態如 圖3a-圖3c所示。圖3a顯示的為一階模態振型，圖3b顯示的為二階模態振型，圖3a顯示 的為=階模態振型。離散點1-7上可W設置應變傳感器，并且每節臂可W設置一個角度觸 感器。優選地，角度傳感器可W粘貼在形變最大的離散點處，一般可W選擇節臂上居中的離 散點處。
[0027] 為了根據所述多個離散點的曲率半徑W及所述一個離散點所在圓弧的切線相對 于水平面的夾角監測臂架的形狀，可W執行W下步驟；根據多個離散點的曲率半徑W及相 鄰離散點之間的弧長計算弧長所對應的角度；根據所述弧長所對應的角度w及所述一個離 散點所在圓弧的切線相對于水平面的夾角計算除所述一個離散點之外的各個離散點所在 圓弧的切線相對于水平面的夾角；在各個離散點處建立動坐標系，其中該動坐標系W離散 點為原點，W離散點所在圓弧的切線方向為X軸，W離散點所在圓弧的法線方向為y軸；計 算各個離散點在前一離散點所處的動坐標系中的坐標值；將所述在前一離散點所處的動坐 標系中的坐標值變換到W臂架根部為原點建立的固定坐標系中，其中所述固定坐標系W水 平方向為y軸，W豎直方向為X軸；根據所述各個離散點在所述固定坐標系中的坐標值得到 臂架的形狀，從而監測臂架的形狀。
[002引圖5示出了曲線上離散點幾何關系圖。應變傳感器，例如光纖光柵應變傳感器或 光纖曲率傳感器，粘貼在M點，e為M點檢測到的應變值，t為應變傳感器粘貼處到臂架中