布料臂架振動位移檢測方法、檢測系統(tǒng)、控制器及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】布料臂架振動位移檢測方法，其中，包括如下步驟：檢測步驟，在布料臂架的物料輸送管道處于物料輸送作業(yè)的狀態(tài)下，檢測布料臂架的第一臂節(jié)至第n節(jié)臂節(jié)相對于水平面的傾角θ1，θ2…θn、布料臂架上的檢測設(shè)定位置D0的應(yīng)變ε以及布料臂架的末節(jié)臂節(jié)末端端部相對于水平面的傾角θ(l)，其中所述第n節(jié)臂節(jié)為所述末節(jié)臂節(jié)；以及振動位移確定步驟，根據(jù)布料臂架的各個臂節(jié)的所述傾角θ1，θ2…θn、應(yīng)變ε以及末節(jié)臂節(jié)末端端部的傾角θ(l)，確定檢測設(shè)定位置D0的振動位移。此外，本發(fā)明還提供一種布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)、控制器和布料設(shè)備。本發(fā)明能夠相對優(yōu)化程度地檢測布料臂架的彎曲振動位移，具有良好的實用性和可靠性，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】布料臂架振動位移檢測方法、檢測系統(tǒng)、控制器及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種布料臂架振動檢測方法，具體地，涉及一種布料臂架振動位移檢測方法。進一步地，本發(fā)明涉及一種布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)和用于該布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)的控制器。此外，本發(fā)明還涉及一種包括所述布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)的布料設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]布料設(shè)備，例如混凝土泵車、混凝土布料機、砂漿機等公知地具有布料臂架，其通過安裝在布料臂架上的物料輸送管道將粘稠物料輸送到要求的施工位置。例如，混凝土泵車就是一種利用壓力將混凝土沿混凝土輸送管道連續(xù)輸送的工程機械，其廣泛應(yīng)用于道路工程、橋梁工程、地下工程、工業(yè)與民用建筑施工等各個領(lǐng)域。
[0003]隨著布料設(shè)備的布料臂架輕量化、超長化等發(fā)展趨勢，布料臂架的振動性能成為考核臂架設(shè)計的一項重要指標(biāo)，如何相對準(zhǔn)確的測量到布料臂架的振動位移，成為布料設(shè)備(例如混凝土泵車)振動測試中亟待解決的問題。
[0004]在一般的機械結(jié)構(gòu)振動測量中，通常直接測量振動的加速度信號，而振動位移的測量通常較困難或較復(fù)雜。振動的位移通常是采用各種慣性式位移傳感器進行測量，但使用位移傳感器時，都需要一個安裝傳感器的參考點，即在被測點附近確定一相對靜止的參考點，這對于布料臂架等大型、活動結(jié)構(gòu)，幾乎是不可能的?，F(xiàn)有的混凝土泵車布料臂架等大型結(jié)構(gòu)一般采用位移式拉線傳感器進行測量，但是拉線式傳感器在工程作業(yè)中很難固定，即使通過安裝的這種位移傳感器進行檢測，其檢測的振動位移也非常不準(zhǔn)確，例如參見圖3檢測的振動位移波形圖，這種檢測的振動位移一般疊加在布料臂架的運動位移基礎(chǔ)上，非常不穩(wěn)定，而且也很不準(zhǔn)確。另外，通過檢測加速度并進行積分而檢測振動位移的方法主要是針對加速度信號比較單一的信號，但是布料臂架振動過程中加速度信號過于復(fù)雜，有時無法進行濾波，而對于超低頻信號，加速度轉(zhuǎn)位移無法進行，因為超低頻信號與需要濾除的直流分量頻率相差太近而無法分離。
[0005]但是，如上所述，在振動系統(tǒng)分析評價以及振動控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，布料臂架在使用時的振動位移幅度等振動信息，常常是設(shè)計者非常關(guān)心的重要參數(shù)，需要找到有效的方法進行測量。
[0006]中國發(fā)明專利申請CN101870110A中公開了一種機械鉸接臂的控制方法，這種控制方法主要是根據(jù)鉸接臂發(fā)生彈性變形后的長度參數(shù)和角度參數(shù)對鉸接臂進行控制，以增強鉸接臂的姿態(tài)的可測性和可控性，提高控制精度，但是其并未提供相對可靠的彈性振動位移的檢測方法。
[0007]另外，《長沙鐵道學(xué)院學(xué)報》2003年9月第21卷第3期公開了一種“梁的位移測試”(作者:李豐良、李敏)，其研究了如何應(yīng)用應(yīng)變片代替位移傳感器進行梁的位移測試.在建立連續(xù)梁的運動微分方程的基礎(chǔ)上，經(jīng)過比較梁上測點的位移與應(yīng)變的數(shù)學(xué)表達(dá)式，證明了連續(xù)梁以一階模態(tài)振動時的動應(yīng)變與動撓度具有正比關(guān)系，故只要測得連續(xù)梁的應(yīng)變，即可得到連續(xù)梁的撓度(即垂直于梁的線位移，也就是本發(fā)明所稱的“振動位移”)。但是， 這種理論研究與在布料臂架應(yīng)用的實用性仍然相差很遠(yuǎn)，布料臂架存在多節(jié)臂節(jié)，布料臂架的各節(jié)臂節(jié)在運動中存在變化的傾角，而且懸臂梁的振型函數(shù)中存在多個需要確定的參數(shù),這在振動位移的檢測中無法回避。
[0008]有鑒于此，需要提供一種新型的布料臂架振動位移檢測方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明首先所要解決的技術(shù)問題是提供一種布料臂架振動位移檢測方法，該布料臂架振動位移檢測方法能夠相對優(yōu)化程度地檢測布料臂架的彎曲振動位移，具有良好的實用性和可靠性。
[0010]進一步地，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)， 該布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)能夠相對優(yōu)化程度地檢測布料臂架的彎曲振動位移，具有良好的實用性和可靠性。
[0011]對應(yīng)地，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種控制器，該控制器能夠用于布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)，以相對優(yōu)化程度地檢測布料臂架的彎曲振動位移。
[0012]此外，本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供一種布料設(shè)備，該布料設(shè)備能夠相對優(yōu)化程度地檢測布料臂架的彎曲振動位移，具有良好的實用性和可靠性。
[0013]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種布料臂架振動位移檢測方法，其中，包括如下步驟:檢測步驟:在所述布料臂架的物料輸送管道處于物料輸送作業(yè)的狀態(tài)下，檢測所述布料臂架的第一臂節(jié)至第n節(jié)臂節(jié)相對于水平面的傾角0i，e ^en、所述布料臂架上的檢測設(shè)定位置的應(yīng)變e以及所述布料臂架的末節(jié)臂節(jié)末端端部相對于水平面的傾角 0 (I)，其中所述第n節(jié)臂節(jié)為所述末節(jié)臂節(jié)；以及振動位移確定步驟:根據(jù)所述布料臂架的各個臂節(jié)的所述傾角G1, 0n、所述應(yīng)變e以及所述末節(jié)臂節(jié)末端端部的所述傾角
0(I)，確定所述檢測設(shè)定位置的振動位移。
[0014]優(yōu)選地，其中`，在所述振動位移確定步驟中，以所述第一臂節(jié)(2)與支承基礎(chǔ)的鉸接點為原點0，豎直方向的軸線為Y軸，沿各個所述臂節(jié)在水平面上的俯視投影的縱向延伸方向的軸線為X軸，所述檢測設(shè)定位置在所述布料臂架的各個臂節(jié)伸展為平行于所述X軸的狀態(tài)下沿所述布料臂架長度方向的位置為X = Itl，根據(jù)如下公式計算所述檢測設(shè)定位置的所述振動位移y (Itl):
[0015]
【權(quán)利要求】
1.布料臂架振動位移檢測方法，其中，包括如下步驟: 檢測步驟:在所述布料臂架的物料輸送管道處于物料輸送作業(yè)的狀態(tài)下，檢測所述布料臂架的第一臂節(jié)至第η節(jié)臂節(jié)相對于水平面的傾角θρ Θ ^ θη、所述布料臂架上的檢測設(shè)定位置的應(yīng)變ε以及所述布料臂架的末節(jié)臂節(jié)末端端部相對于水平面的傾角Θ (I),其中所述第η節(jié)臂節(jié)為所述末節(jié)臂節(jié)；以及 振動位移確定步驟:根據(jù)所述布料臂架的各個臂節(jié)的所述傾角G1, θ^..θη、所述應(yīng)變ε以及所述末節(jié)臂節(jié)末端端部的所述傾角Θ (I)，確定所述檢測設(shè)定位置的振動位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布料臂架振動位移檢測方法，其中，在所述振動位移確定步驟中，以所述第一臂節(jié)(2)與支承基礎(chǔ)的鉸接點為原點O，豎直方向的軸線為Y軸，沿各個所述臂節(jié)在水平面上的俯視投影的縱向延伸方向的軸線為X軸，所述檢測設(shè)定位置在所述布料臂架的各個臂節(jié)伸展為平行于所述X軸的狀態(tài)下沿所述布料臂架長度方向的位置為X=lo，根據(jù)如下公式計算所述檢測設(shè)定位置的所述振動位移y (I。):
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布料臂架振動位移檢測方法，其中，在所述檢測步驟中，通過分別設(shè)置在所述布料臂架的第一至第n節(jié)臂節(jié)上的傾角傳感器檢測各個臂節(jié)的所述傾角O1,en，通過設(shè)置在所述布料臂架上的所述檢測設(shè)定位置處的應(yīng)變片檢測所述應(yīng)變 ￡，以及通過設(shè)置在所述末節(jié)臂節(jié)的末端端部的傾角傳感器檢測所述末節(jié)臂節(jié)末端端部的所述傾角e (I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的布料臂架振動位移檢測方法，其中，所述檢測設(shè)定位置處的應(yīng)變片包括相互垂直設(shè)置的第一應(yīng)變片和第二應(yīng)變片，所述應(yīng)變e為該第一應(yīng)變片和第二應(yīng)變片檢測的最大應(yīng)變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的布料臂架振動位移檢測方法，其中，所述布料臂架振動位移檢測方法還包括在所述檢測步驟之前進行的監(jiān)測步驟，在該監(jiān)測步驟中，監(jiān)測并確定所述布料臂架的物料輸送管道處于物料輸送作業(yè)狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的布料臂架振動位移檢測方法，其中，在所述檢測步驟中，對檢測的所述應(yīng)變e的信號和所述末節(jié)臂節(jié)末端端部的所述傾角e (I)信號進行濾波處理。
7.布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)，其中，包括:應(yīng)變信號采集單元，用于檢測所述布料臂架的檢測設(shè)定位置處的應(yīng)變e ;臂架姿態(tài)監(jiān)測單元，用于檢測所述布料臂架的各個臂節(jié)相對于水平面的傾角Q1, 02-0n；末節(jié)臂節(jié)末端端部傾角檢測單元，用于檢測所述布料臂架的末節(jié)臂節(jié)的末端端部相對于水平面的傾角；以及控制器，該控制器電連接于所述應(yīng)變信號采集單元、臂架姿態(tài)監(jiān)測單元和末節(jié)臂節(jié)末端端部傾角檢測單元，該控制器根據(jù)接收的所述布料臂架的各個臂節(jié)的傾角信號、所述應(yīng)變信號以及所述末節(jié)臂節(jié)末端端部的傾角信號，確定所述檢測設(shè)定位置的振動位移。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)，其中，所述應(yīng)變信號采集單元為設(shè)置在所述布料臂架的檢測設(shè)定位置處的應(yīng)變片，所述臂架姿態(tài)監(jiān)測單元為設(shè)置在所述布料臂架的各個臂節(jié)上的傾角傳感器，所述末節(jié)臂節(jié)末端端部傾角檢測單元為設(shè)置在所述布料臂架的末節(jié)臂節(jié)末端端部的傾角傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)，其中，所述應(yīng)變片包括設(shè)置在所述布料臂架的檢測設(shè)定位置處的相互垂直的第一應(yīng)變片和第二應(yīng)變片。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)，其中，所述控制器包括信號濾波單元，所述應(yīng)變信號采集單元和所述末節(jié)臂節(jié)末端端部傾角檢測單元經(jīng)由所述信號濾波單元電連接于所述控制器的信號處理單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)，其中，所述布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)還包括用于監(jiān)測所述布料臂架上的物料輸送管道是否處于物料輸送作業(yè)狀態(tài)的泵送作業(yè)監(jiān)測單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)，其中，所述布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)還包括用于顯示所述檢測設(shè)定位置的振動位移的顯示裝置，該顯示裝置電連接于所述控制器。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項所述的布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)，其中，所述控制器以所述布料臂架的第一臂節(jié)(2)與支承基礎(chǔ)的鉸接點為原點O，豎直方向的軸線為Y軸， 沿各個所述臂節(jié)在水平面上的俯視投影的縱向延伸方向的軸線為X軸，所述檢測設(shè)定位置在所述布料臂架的各個臂節(jié)伸展為平行于所述X軸的狀態(tài)下沿所述布料臂架長度方向上的位置為X = Itl,將臂架回轉(zhuǎn)對應(yīng)傾斜角度使臂架處于與X軸重合位置，根據(jù)如下公式計算所述檢測設(shè)定位置的所述振動位移Y(Itl):
14.控制器，其中，包括: 信號接收單元，用于接收檢測的所述布料臂架的檢測設(shè)定位置處的應(yīng)變信號、所述布料臂架的各個臂節(jié)相對于水平面的傾角信號以及所述布料臂架的末節(jié)臂節(jié)的末端端部相對于水平面的傾角信號；以及 信號處理單元，用于根據(jù)接收的所述布料臂架的各個臂節(jié)的傾角信號、所述應(yīng)變信號以及所述末節(jié)臂節(jié)末端端部的所述傾角信號，確定所述檢測設(shè)定位置的振動位移。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制器，其中，所述控制器還包括信號濾波單元，該信號濾波單元用于在所述信號接收單元之前至少對所述應(yīng)變信號和所述末節(jié)臂節(jié)的末端端部的傾角信號進行濾波處理。
16.根據(jù)權(quán)利14或15所述的控制器，其中，所述信號處理單元以所述布料臂架的第一臂節(jié)(2)與支承基礎(chǔ)的鉸接點為原點O，豎直方向的軸線為Y軸，沿各個所述臂節(jié)在水平面上的俯視投影的縱向延伸方向的軸線為X軸，所述檢測設(shè)定位置在所述布料臂架的各個臂節(jié)伸展為平行于所述X軸的狀態(tài)下沿所述布料臂架長度方向上的位置為X = Itl，根據(jù)如下公式計算所述檢測設(shè)定位置的所述振動位移Y(Itl):
17.布料設(shè)備，包括布料臂架，其中，所述布料設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項所述的布料臂架振動位移檢測系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的布料設(shè)備，其中，所述布料設(shè)備為混凝土泵車、混凝土布料機或砂漿布料機。
【文檔編號】G01B7/16GK103557823SQ201310506726
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】公平, 楊文 , 黃毅 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司