[發明專利]基于位置傳感器的雙吊具橋吊擺角測量裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201310083218.3
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103145038A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 徐悅;徐為民
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: B66C13/00
• 分類號: B66C13/00;G01B11/26
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 徐茂泰

1.一種基于位置傳感器的雙吊具橋吊擺角測量裝置，與雙吊具橋吊的小車機構（1）連接，該小車機構（1）上設有起升電機（5），該起升電機（5）包含轉軸（21），所述雙吊具橋吊包含起重機駕駛機構（13）、一對吊具（11），起重機駕駛機構內設有計算機；其特征在于，所述擺角測量裝置包含測量模塊（7）；設置在測量模塊（7）上端的位置傳感器（15）；通過多組導線（19）與位置傳感器（15）連接的信號處理模塊（3）；所述測量模塊（7）上端與雙吊具橋吊的小車機構（1）連接。

2.如權利要求1所述的基于位置傳感器的雙吊具橋吊擺角測量裝置，其特征在于，所述測量模塊（7）包含箱體（8），該箱體（8）為矩形，其上表面設有定位圓孔（18），其下表面為搭載平臺（22）；設置在箱體（8）內并貫穿箱體（8）下表面的非金屬套筒（17），所述非金屬套筒（17）與定位圓孔（18）位置對應；依次穿過定位圓孔（18）和非金屬套筒（17）的吊繩（16），所述吊繩（16）上端與起升電機（5）的轉軸（21）連接，其下端與雙吊具橋吊的吊具（11）連接。

3.如權利要求2所述的基于位置傳感器的雙吊具橋吊擺角測量裝置，其特征在于，所述非金屬套筒（17）的外壁上設有紅外發光二極管（14）和設置在紅外發光二極管（14）正上方的光學系統（23）。

4.如權利要求2所述的基于位置傳感器的雙吊具橋吊擺角測量裝置，其特征在于，所述搭載平臺（22）上設有多組彈簧（20），各所述彈簧（20）一端分別與箱體（8）側壁的下端連接，其另一端分別與非金屬套筒（17）的外壁連接，將非金屬套筒（17）固定在搭載平臺（22）上，非金屬套筒（17）不垂直運動。

5.如權利要求1所述的基于位置傳感器的雙吊具橋吊擺角測量裝置，其特征在于，所述位置傳感器（15）包含光敏區（28），該光敏區（28）設為矩形，其尺寸與測量模塊（7）的箱體（8）側壁尺寸對應；設置在光敏區（28）各邊中心位置的x方向電極（24、25）、y方向電極（26、27）；各所述x方向電極（24、25）、y方向電極（26、27）分別通過導線（19）與信號處理模塊（3）連接。

6.如權利要求1所述的基于位置傳感器的雙吊具橋吊擺角測量裝置，其特征在于，所述信號處理模塊（3）包含CPU；分別與CPU連接的存儲器、信號處理電路；與信號處理電路連接的I/O接口。

7.一種基于位置傳感器的雙吊具橋吊擺角測量方法，用于上述的基于位置傳感器的雙吊具橋吊擺角測量裝置，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1，吊繩（16）處于靜止狀態時，紅外發光二極管（14）發出的光經過光學系統（23）聚焦后形成一個光斑成像于位置傳感器（15）上，位置傳感器（15）將光斑（29）的位置轉換為4個電流信號，并將這4個電流信號傳輸給信號處理模塊（3），信號處理模塊（3）對靜止狀態的4個電流信號進行放大和模數轉換后，將其傳輸到計算機中，將該靜止狀態作為初始參照狀態；

步驟2，雙吊具橋吊的小車機構（1）接受運行命令后開始運行，此時吊具（11）和吊繩（16）發生擺動，擺角測量裝置的非金屬套筒（17）隨著吊繩（16）擺動，設置在非金屬套筒（17）外壁上的紅外發光二極管（14）發出的光，通過光學系統（23）聚焦后，形成一個光斑（29）成像于位置傳感器（15）上，位置傳感器（15）將光斑（29）的位置轉化為4個電流信號，并將這4個電流信號傳輸給信號處理模塊（3），信號處理模塊（3）對各電流信號進行放大和模數轉換后，將其傳輸到起重機駕駛機構（13）的計算機中；

步驟3，計算機由接收到的各電流值計算得到吊繩在x、y兩個方向上的投影的二維坐標X、Y及角度θ_x、θ_y，通過公式????????????????????????????????????????????????計算得到光斑（29）的擺角θ及光斑的三維坐標。

8.如權利要求7所述的基于位置傳感器的雙吊具橋吊擺角測量方法，其特征在于，所述步驟3中吊繩（16）的擺角θ的計算過程包含以下步驟：

步驟3.1，計算機對位置傳感器（15）的4個電極的電流值進行變換得到吊繩在x、y兩個方向的投影的二維坐標，變換公式為：;；其中I₁、I₂分別為x方向電極（24、25）的輸出電流，?I₃、I₄分別為y方向電極（26、27）的輸出電流，X、Y分別為吊繩在x、y兩個方向上的投影的坐標值看，L為相對電極的距離；

步驟3.2，計算機對吊繩在x、y兩個方向的投影的二維坐標X、Y計算得到吊繩在x、y兩個方向的偏轉角度θ_x、θ_y，計算公式為：；其中X、Y為吊繩在x、y方向偏轉的距離，H為此刻吊繩的長度；

步驟3.3，計算機通過公式計算得到光斑（29）的擺角θ。