[發明專利]基于光柵的橋吊吊具擺角檢測裝置

在審

• 申請號: 202110395985.2
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113086856A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 劉素琪;徐為民;宋賢廣;劉建國;唐輝騰
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: B66C17/00
• 分類號: B66C17/00;B66C13/06;B66C13/16
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張靜潔;曹媛

1.一種基于光柵的橋吊吊具擺角檢測裝置，設置在橋吊小車上，其特征在于，包括暗箱以及容置其內的輕質擺架、點光源、第一凸透鏡、平面反光鏡、光柵組件、第二凸透鏡和光敏二極管PN結陣列；

橋吊吊具的吊繩上固定有所述輕質擺架，所述輕質擺架與所述平面反光鏡固定連接，吊繩擺動帶動所述輕質擺架和所述平面反光鏡等角度擺動；

所述點光源發出的光線透過所述第一凸透鏡后轉變成平行光，所述平行光經所述平面反光鏡反射后透過所述光柵組件發生衍射，又通過所述第二凸透鏡匯聚到所述光敏二極管PN結陣列上；

所述光敏二極管PN結陣列與設置在橋吊上的信號處理裝置連接，所述信號處理裝置連接用于根據所述光敏二極管PN結陣列產生的電信號檢測衍射圖樣的相對位置變化和明條紋級數，并通過所述相對位置變化和明條紋級數得出所述吊繩的擺動方向和擺動角度。

2.如權利要求1所述的基于光柵的橋吊吊具擺角檢測裝置，其特征在于，所述光敏二極管PN結陣列包含多個光敏二極管PN結列和多個光敏二極管PN結排，每一列光敏二極管PN結列和每一排光敏二極管PN結排都包含多個光敏二極管PN結；還包括多個陣列PN結電壓模數轉換器，其分別與每一個光敏二極管PN結列和每一個光敏二極管PN結排電路連接，用于檢測光敏二極管PN結陣列中每一列和每一排的電壓大小。

3.如權利要求2所述的基于光柵的橋吊吊具擺角檢測裝置，其特征在于，所述多個陣列PN結電壓模數轉換器用于與所述信號處理裝置通過電路相連，所述信號處理裝置用于根據所述光敏二極管PN結陣列中每一列和每一排的電壓大小計算衍射圖樣的相對位置變化和明條紋級數，并進一步計算所述吊繩的擺動方向和擺動角度。

4.如權利要求2所述的基于光柵的橋吊吊具擺角檢測裝置，其特征在于，所述光敏二極管PN結陣列還包括：放大器，所述放大器位于所述光敏二極管PN結陣列和所述多個陣列PN結電壓模數轉換器之間。

5.如權利要求1所述的基于光柵的橋吊吊具擺角檢測裝置，其特征在于，所述吊繩的擺動方向通過衍射圖樣的中央明條紋的相對位置變化得出：所述中央明條紋向上方移動時，所述吊繩朝靠近所述光敏二極管PN結陣列擺動；所述中央明條紋向下方移動時，所述吊繩朝遠離所述光敏二極管PN結陣列擺動。

6.如權利要求1所述的基于光柵的橋吊吊具擺角檢測裝置，其特征在于，所述吊繩靜止時所述平行光垂直入射所述光柵組件，并且所述光柵組件、所述第二凸透鏡和所述光敏二極管PN結陣列平行設置。

7.如權利要求6所述的基于光柵的橋吊吊具擺角檢測裝置，其特征在于，通過所述明條紋級數計算所述吊繩的擺動角度，計算公式為：

其中，表示所述吊繩的擺動角度，θ表示所述吊繩靜止時光線的衍射角，表示檢測到的所述明條紋級數，d表示光柵常量，λ表示平行光波長。

8.如權利要求1所述的基于光柵的橋吊吊具擺角檢測裝置，其特征在于，所述信號處理裝置與橋吊主控系統的防搖或同步系統通訊連接。