[发明专利]一种判断塔机塔身钢结构单肢损伤及损伤方位的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过塔机塔身顶端端点位姿特征判断塔身钢结构单肢损伤及损伤方位的方法，属于大型塔桅式钢结构安全监测领域。

背景技术

塔机由于其自身工作效率高、工作半径大等优点，成为现代工业和土木工程领域广泛使用的起重运输机械。然而塔机结构庞大，工作环境恶劣，工作负荷量大，容易导致塔身出现连接螺栓松动，主肢开裂、锈蚀等安全隐患，如不及时排除隐患往往会造成严重后果。

定期对塔机进行安全检查是一种消除安全隐患的方法，但塔机结构庞大，全面检查是一件费时费力的工作。目前还没有通过塔机位姿特征检测结构损伤及损伤方位的理论方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种判断塔机塔身钢结构单肢损伤及损伤方位的方法。

它的方法包括以下步骤：以倾角传感器作为塔机塔身顶端端点倾角实时测量装置，倾角传感器安装于回转塔身的任意一根主肢上；通过建立动坐标系-塔机回转部分坐标系，定坐标系-绝对坐标系完成，通过检测状态下塔机回转一周采集的各角度位置上的数据所形成的位姿特征与研究所得的塔身顶端位姿特征对比，判断塔身单肢的损伤及损伤主肢。

以定坐标系中任意一点为旋转起始点，以等间隔的角度将360度回转圈分割为多个特征点，将塔机回转部分分别在上述特征点定位一定时间，记录各自塔身顶端倾角θ；依据记录的多组倾角θ值，分别以θx为横坐标，以θy为纵坐标，画出塔机塔身单一主肢受损的的顶端端点倾角轨迹图—塔身位姿特征图。

进一步的，塔身顶端位姿特征包括塔身完好位姿特征及单肢损伤位姿特征等。

塔身顶端完好位姿特征呈现为一个四次重合的圈；而单肢损伤位姿特征呈现有内敛花瓣型的两个圈。

进一步的，在其呈现的有内敛花瓣型的两个圈中，其内敛圈的顶端对应损伤位置。

本发明所述的判断塔机钢结构损伤的方法简单易行，大大缩减了目前对塔机全面检修的程序，提高效率，便于自动诊断，并给出受损单肢的方位，对因塔身钢结构导致的事故做到防范于未然。

附图说明

图1：动、定坐标系及关系示意图；

图2：塔身主肢受损位置标识及回转初始位置标识图；

图3：正常塔机塔身顶端端点位姿示例图；

图4：塔机单主肢受损的塔身顶端端点位姿示例图。

其中，1、主肢损伤方位，2、起重臂旋转起始位置。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

设定两个坐标系，如图1，定坐标系oxyz原点O为塔身在地面固定截面的中心点，坐标轴x正方向为地面北向（x(N)），坐标轴y正方向为地面西向（y(W)），坐标轴z正方向为垂直于地面向上（z(t)）；另一个动坐标系原点Ot 为塔身顶端回转支承回转平面与过O点且垂直于地面的直线的交点，坐标轴Xt正方向为起重臂轴线远离塔身方向（幅度增大方向），坐标轴Zt正方向为垂直于地面向上，坐标轴Yt正方向为垂直于起重臂轴线与Xt、Zt轴符合右手螺旋法则。如图1所示，OOt垂直于地面。在OtXtYtZt坐标系中的OtXtYt平面，塔身顶端相对于OOt的倾角将表现为一个点，该点的坐标(θx,θy)为塔身顶端倾角θ。

以倾角传感器作为塔机塔身顶端端点倾角实时测量装置，倾角传感器安装于回转塔身的任意一根主肢1上；图2为定坐标系的xoy平面，序号2所示位置为起重臂旋转起始位置，以等间隔30度角度将360度回转圈分割为12个特征点，逆时针回转塔机，并分别在特征点停留一定时间—15秒，逆时针回转一周回到序号2的位置，并记录13个特征位置点（起点和终点为一个位置点，序号2位置记录两次）各自塔身顶端倾角θ。 

依据倾角传感器记录的12个特征点的13组倾角θ值，分别以θx为横坐标，以θy为纵坐标，画出塔机塔身单一主肢连接螺栓松动的顶端端点轨迹—单一主肢受损的塔身位姿特征，如图3、4所示，以15°为起点画出位姿图。

图3中位姿图为四次重合圈，基本重合为一个圈，即可判断塔机塔身主肢完好。 

图4 塔机顶端检测位置的检测数据所形成的位姿特征呈现有内敛花瓣的两个连续闭合圈，即可判断塔机塔身主肢发生损伤。

塔机损伤位姿的内敛花瓣顶点（图4中315度位置）对应主肢损伤方位（图2中序号1所示位置，即由序号2逆时针旋转315度位置）。