[發明專利]基于面形CCD圖像檢測的雙吊具橋吊擺角測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201810427485.0
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108750959B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 張萬鵬;徐為民;顧秀濤;王永爽;張明明
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: B66C19/00
• 分類號: B66C19/00;B66C13/16;G01B11/26
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 余毅勤

1.一種基于面形CCD圖像檢測的雙吊具橋吊擺角測量裝置，設置在小車機構上，所述小車機構設置在大車機構上，所述大車機構上設有橋吊駕駛室，所述小車機構上設有一對起升電機，每個起升電機包含一轉軸，每一起升電機的轉軸通過吊繩連接一個吊具，其特征在于，該擺角測量裝置包含：一對信號處理裝置、擺角合成計算機、一對擺角檢測裝置；信號處理裝置對稱設置在所述的小車機構頂部，所述的信號處理裝置包括電壓放大器、整流濾波器、A/D轉換器，電壓放大器的輸入端與面形CCD圖像傳感器相連，電壓放大器的輸出端依次連接整流濾波器、A/D轉換器，之后輸出給擺角合成計算機；擺角合成計算機，設置在所述小車機構的頂部，位于兩個信號處理裝置之間，分別與一對信號處理裝置連接；一對擺角檢測裝置，對稱設置在小車的底部，每一所述擺角檢測裝置與對應的信號處理裝置連接，每一吊繩穿過對應的擺角測量裝置與對應的吊具連接；用于顯示擺角信息的顯示模塊設置在橋吊駕駛室內，與擺角合成計算機連接；所述的擺角檢測裝置內包括兩個輕質擺架、黑盒子；兩個輕質擺架分別沿著x軸和y軸互相垂直安裝，且兩個半圓形輕質擺架相切；每個輕質擺架沿著圓周方向設有光滑開縫，吊繩先后從兩個輕質擺架的開縫中穿過；每個輕質擺架上均連接遮光板；黑盒子內有面形CCD圖像傳感器、遮光板、LED發光板三部分；所述的LED發光板固定在黑盒子的內壁上；所述的遮光板與LED發光板的面積、形狀一樣，靜止時候可以完全遮蓋住LED發光板；遮光板隨著輕質擺架的轉動而轉動；面形CCD圖像傳感器與對應的信號處理裝置電性相連。

2.一種基于面形CCD圖像檢測雙吊具橋吊擺角測量方法，使用如權利要求1所述的基于面形CCD圖像檢測的雙吊具橋吊擺角測量裝置，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：雙吊具擺角檢測裝置在安裝時，需要對各個部件進行初始位置信息設定，以此為初始參考位置，設定過程如下：在小車尚未運動的情況下，雙吊具橋吊的兩個吊具自然下垂，此時吊繩無任何擺角，輕質擺架、遮光板均無任何轉動，此時LED發光板與遮光板完全重合；記錄上述的初始位置的各個信息，兩組擺角檢測裝置得到的信號作為擺角計算的初始參考值，此時面形CCD傳感器接收到的信息作為初始信息，此時的擺角為0；

步驟二：駕駛室向雙吊具橋吊發出運行指令，橋吊根據不同運行指令控制吊具的運行，由于小車的運動帶動各自的吊繩發生擺動；當吊繩擺動時，輕質擺架的擺動帶動遮光板轉動，引起面形CCD圖像傳感器板接收的光變化，并得出光源的面積；雙吊具的擺角檢測在上述的基礎上檢測兩根吊繩的信息，每根吊繩需要兩套同樣結構，每套結構包括一個面形CCD圖像傳感器，一個遮光板，一個LED發光板，一個黑盒子，用于檢測其中一個方向的角度；

步驟三：信號處理器接受到來自x,y方向上的電信號加以處理，經過放大，濾波，A/D轉換后通過計算機串口送到擺角合成計算機進行擺角合成處理，根據得到的信號得出發光板漏出部分光源面積S₁，而整個LED發光板的面積為S，可以計算得出x方向上的輕質擺架轉動的角度θ＝(S₁/S)*π，同時得到的視頻圖像可以得出其擺動方向的正負；同樣的方法得到y方向上的角度，進而將兩個方向上的角度合成，得到擺繩的擺角值

步驟四：步驟一到步驟三為第一吊具獲取一組擺角值的操作流程，同理，第二吊具根據步驟一到步驟三得到另一組擺角值；將第一吊具與第二吊具的擺角信息傳送給駕駛室的顯示器上供橋吊駕駛員參考，或者作為反饋信息送入防搖/同步控制裝置中；在雙起升雙吊具橋吊的實際工況中，第一吊具和第二吊具可相互獨立工作也可互鎖同步工作，在獨立工作模式時，兩個吊具互不影響，分別得到兩個角度值，在互鎖工作模式時，計算處理得到的兩個吊具的擺角值理論上應該相同，如果不同，將得到的信號通過擺角合成計算機進行相應處理，使兩個擺角值相互對照進行修正，以保證更好的同步效果。