起重机吊杆姿态和航向参考系统校准和初始化技术方案

本发明专利技术涉及起重机吊杆姿态和航向参考系统校准和初始化。提供了用于对起重机吊杆的姿态和航向参考系统进行校准和初始化/调准的方法和设备。在执行包括起重机吊杆回转的起重机吊杆操纵时，使用附着至起重机吊杆的磁力计来生成磁力计测量。所述磁力计测量被提供给处理器，所述处理器被配置为使用所述磁力计测量来生成磁力计校准参数并对多个滤波器进行初始化和调准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及姿态(attitude)和航向(heading)参考系统,更具体地,涉及一种对起重机的吊杆的姿态和航向参考系统进行校准和初始化的方法。
技术介绍
塔式起重机用在大量的环境中。两个较常见的环境是建筑工地和造船厂，原因在于这种类型的起重机所提供的高度和升举能力的组合。典型地，塔式起重机包括基座、桅杆和起重机吊杆。基座被固定至地面，并且还连接至桅杆。回转单元连接至桅杆，并用于旋转起重机。起重机吊杆特别包括承载部、平衡吊杆(counter jib)部和操作员驾驶室等等。典型地，起重机吊杆的承载部承载着负载。平衡吊杆部连接至承载部，并在承载部 承载负载的同时承载衡重(counter weight)以使起重机吊杆平衡。操作员驾驶室通常位于桅杆的顶部附近，并可以附着至起重机吊杆。然而，其他塔式起重机可能将操作员驾驶室安装在沿桅杆下来的中途处。无论其具体位置如何，起重机驾驶员都坐在操作员驾驶室中并且控制起重机。在一些实例中，起重机驾驶员可以从地面远程控制一个或多个塔式起重机。在一些环境中，可以相对接近地操作多个塔式起重机。因此，尽管不太可能，但是已经假设两个或更多个塔式起重机的起重机吊杆可能碰撞。因此，需要一种碰撞避免/警告系统，其能够确定起重机自身的起重机吊杆和在特定站点处工作的其他起重机吊杆的三维(3D)角定向(例如姿态和航向角)。还需要一种用于计算与塔式起重机操作环境中的磁力计测量相关联的校准参数并对在系统中实施的滤波器进行初始化/调准(align)的方法。本专利技术至少解决了这种需要。
技术实现思路
在一个实施例中，一种校准起重机吊杆的姿态和航向参考系统的方法，包括在执行一个或多个起重机吊杆操纵时，使用附着至起重机吊杆的磁力计，收集磁力计测量。将磁力计测量提供给处理器，处理器使用磁力计测量来生成磁力计校准参数。在另一实施例中，一种校准起重机吊杆的姿态和航向参考系统的方法，包括在显示设备上呈现通知操作员实施一个或多个起重机吊杆操纵的命令。在实施一个或多个起重机吊杆操纵时，使用附着至起重机吊杆的磁力计来生成磁力计测量。将磁力计测量提供给处理器，处理器使用磁力计测量来生成磁力计校准参数。在又另一实施例中，一种起重机吊杆姿态和航向参考系统，包括多个磁力计以及处理器。每个磁力计被配置为感测至少与起重机吊杆接近的局部磁场并提供表示所述局部磁场的磁力计信号。所述处理器被耦合以接收所述磁力计信号，并被配置为在接收到所述磁力计信号时生成磁力计校准参数。此外，起重机吊杆姿态和航向参考系统校准和初始化的其他期望特征和特性将通过结合附图和前述
技术介绍
做出的后续具体描述和所附权利要求而变得显而易见。附图说明下文将结合以下附图来描述本专利技术，其中，相似的数字表示相似的元素，并且其中 图I示出了塔式起重机的实施例的侧视 图2示出了可在图I的塔式起重机中使用的起重机吊杆姿态和航向参考系统(AHRS)的功能框 图3不出了由图2的起重机吊杆AHRS实施的流程图形式的过程； 图4更详细地示出了具有在执行图3的过程时在处理器内实现的各种功能的图2的起重机吊杆AHRS ； 图5示出了被实现为对图2的起重机吊杆AHRS进行校准和初始化的流程图形式的过 程；以及 图6以不同形式并利用不同细节示出了图5所示的过程的校准序列。具体实施例方式以下具体实施方式实质上仅是示例性的，并不意在限制本专利技术或者本专利技术的应用和使用。这里使用的词语“示例性”意味着“用作示例、实例或示意”。因此，这里被描述为“示例性”的任何实施例不必理解为比其他实施例优选或有利。这里描述的所有实施例是示例性实施例，其被提供以使本领域技术人员能够设计或使用本专利技术，而不限制由权利要求限定的本专利技术的范围。此外，并不意在受在前述
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技术介绍
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技术实现思路
或以下具体实施方式中提出的任何所表达的或所隐含的理论约束。在这一点上，尽管这里将姿态和航向参考系统描述为实施用于塔式起重机，但是将认识到，该系统可以实施用于其他类型的起重机(例如俯仰式起重机)。首先参照图I，示出了塔式起重机100的一个实施例的侧视图。所示的起重机100是塔式起重机，不过也可以使用多种其他类型的起重机中的任一种。所示的起重机100包括基座102、桅杆104和回转单元106。基座附贴至表面108 (例如地面)，并用于支撑构成塔式起重机100的组件的其余部分。可被实现为可调整高度桅杆的桅杆104在一端耦合至基座102。回转单元106旋转耦合至桅杆104的相对端，并且还耦合至起重机吊杆结构110，所述起重机吊杆结构110包括承载部112、平衡吊杆部114和操作员驾驶室116。在进一步继续下去之前，需要注意，当这里使用术语“起重机吊杆”时，其涵盖了 整个起重机吊杆结构110、承载部112和平衡吊杆部114、仅承载部112、或者仅平衡吊杆部114。承载部112 (在所示的实施例中包括多个格子结构元件)在一端耦合至回转单元106并从回转单元106延伸至第二端。线缆吊运车(cable trolley) 118可以安装在承载部112上，并可以可控制地移动至承载部112的末端之间的多个位置。平衡吊杆部114在与承载部112相对的一侧耦合至回转单元106，并具有与之耦合的衡重122。操作员驾驶室116稱合至回转单元106,并至少在所示的实施例中位于承载部112之下。被安置在操作员驾驶室116内的操作员控制塔式起重机100。具体地，经由多个未示意的发动机和齿轮组，操作员可以旋转回转单元106，从而绕着第一正交轴124、相对于桅杆104旋转起重机吊杆。起重机吊杆在操作期间的动态(dynamics)以及环境条件另外会使起重机吊杆绕着第二正交轴126 (被示作点以表示进入纸平面和从纸平面出来的轴)和第三正交轴128旋转。如这里所使用，绕第一正交轴124的旋转改变了起重机吊杆的航向角，绕第二正交轴126的旋转改变了起重机吊杆的螺旋角，并且绕第三正交轴128的旋转改变了起重机吊杆的横摇角。在一些实例中，可以与一个或多个其他未示出的塔式起重机相对接近地操作塔式起重机100。因此，为了甚至进一步降低起重机吊杆110将与另一塔式起重机的吊杆碰撞的可能性，所示的塔式起重机100还配备有起重机吊杆姿态和航向参考系统(AHRS)。在图2中示出并且现在将参照图2来描述起重机吊杆AHRS 200的示例性实施例。所示的起重机吊杆AHRS 200包括多个起重机吊杆角速度传感器202 (202-1,202-2、202-3)、多个磁力计 204 (204-1、204_2、204_3)、多个加速计 206 (206-1、206-2、206-3)、倾角计208、处理器210和显示设备212。起重机吊杆角速度传感器202中的每一个被配置为感测起重机吊杆的角速度并提供表示角速度的角速度信号。磁力计204中的每一个被配置为感测至少与起重机吊杆接近的局部磁场并提供表示该局部磁场的磁力计信 号。更具体地，磁力计204提供了对沿测量轴的定向分解的局部磁场向量的测量。由于磁力计204附着至起重机吊杆110，所以磁力计204和起重机吊杆110具有固定的相对定向。因此，磁力计204的定向与起重机吊杆110的定向直接关联。加速计206中的每一个被配置为感测作用于检测质量(未示出)上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对起重机吊杆的姿态和航向参考系统进行校准的方法，包括以下步骤：在执行一个或多个起重机吊杆操纵时，使用附着至所述起重机吊杆的磁力计来收集磁力计测量；将所述磁力计测量提供给处理器；以及在所述处理器中，使用所述磁力计测量来生成磁力计校准参数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：VL巴格什瓦，MR埃尔格斯马，B马哈德夫，BE弗利，SP切恩奇瓦，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：