CN102275822A - 一种双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置 - Google Patents

Abstract

一种双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置，包括有搭载平台，所述搭载平台设置于小车底部，搭载平台内有竖直设置的套筒，小车的吊绳从套筒中穿过，套筒随吊绳的摆动而摆动，套筒外壁通过弹簧组与搭载平台连接，搭载平台内还设有两个磁极组，各磁极组的磁场方向位于水平面，两个磁极组的磁场方向互相垂直，套筒上沿竖直方向设有一对导体棒，导体棒随套筒的摆动在磁极组的磁场中切割磁感线，各导体棒两端通过导线连接至信号处理装置，信号处理装置包括有顺次连接的电压放大器、滤波器、模拟/数字转换器和计算机，计算机连接至起重机驾驶室内的显示装置。采用电磁感应原理进行吊具摆角的检测及显示，成本低，使用可靠，维护简单。

Description

一种双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置

技术领域

本发明涉及一种双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置。 

背景技术

由于双起升双吊具桥吊具有两个起升吊具，可以同时工作，因而提高了集装箱的装卸效率。但是，这种双起升双吊具桥吊系统结构复杂，工作方式多样。由于这种新型桥吊具有两个可以单独起升的吊具，给吊具摆角检测带来很大的难度。 

现有的桥吊检测装置都是针对单吊具桥吊设计的，它们对吊具摆角的检测均采用了比较复杂的检测仪器，造价高，维护不方便，准确性低。而且这类检测装置不适合对双吊具桥吊进行摆角检测。同时，现有的集装箱起重机操作员往往通过目视吊具及负载来获得其摆动情况，这种方法不但准确性低而且极易造成工作疲劳，影响工作效率及工作质量。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置， 

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是， 

一种双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置，包括有搭载平台，所述搭载平台设置于小车底部，搭载平台内有竖直设置的套筒，所述套筒为非金属套筒，小车的吊绳从套筒中穿过，套筒随吊绳的摆动而摆动，套筒外壁通过弹簧组与搭载平台连接，搭载平台内还设有两个磁极组，各磁极组的磁场方向位于水平面，两个磁极组的磁场方向互相垂直，套筒上沿竖直方向设有一对导体棒，导体棒随套筒的摆动在磁极组的磁场中切割磁感线，各导体棒两端通过导线连接至信号处理装置，信号处理装置包括有顺次连接的电压放大器、滤波器、模拟/数字转换器和计算机，计算机连接至起重机驾驶室内的显 示装置，所述计算机还连接有防摇控制装置。 

所述弹簧组包括有四根对称设置的弹簧，弹簧一端连接在套管外壁的上端，另一端连接在搭载平台内壁的上端。 

现在使用中的桥吊大部分都是单起升桥吊系统，以手工操作为主，没有使用摆角测量装置，也没有将吊具及负载的摆动情况直观地显示给集装箱操作员；只是在一些大型集装箱桥吊系统中为了达到更好的操作效果，提高装卸效率，安装了一些机械防摇装置和电子防摇装置，但这些都不是自动化桥吊系统，即都没有从根本上实现桥吊操作的自动控制(即自动防摇控制和定位控制)。在新近的一些报道中，一些机构开展了针对单起升桥吊负载防摇和负载定位控制的研究和应用，在这些桥吊控制系统中普遍采用了比较复杂的激光角度仪、角度传感器等检测装置实现负载摆角的检测，这些检测装置价格昂贵，使用复杂，抗干扰能力差，维护也不方便，有的还对使用环境有特殊要求(比如采用激光仪进行角度识别就要求工作环境状况良好，无尘无雨无遮挡等自然条件)，这些都限制了角度检测装置的应用。 

本发明采用电磁感应原理进行吊具摆角的检测及显示，成本低，使用可靠，维护简单，对工作环境要求不高，完全克服了上述问题。更为重要的是，现有的桥吊摆角检测装置无论从结构上还是从功能上来讲，都是针对具有一个吊具的桥吊设计的，现有的单吊具桥吊摆角检测装置很多不适合解决双吊具桥吊的摆角检测问题。 

本发明的有益效果是，该装置根据电磁感应原理，通过对切割磁力线的吊具吊绳两端的电压信息的检测和处理，经过相应的计算获得吊具及集装箱的摆角信息，该摆角信息可以显示在起重机驾驶室的显示装置上，供集装箱起重机操作员的参考，从而提高操作员的工作质量和工作效率并且减轻工作负担。具有结构简单，准确性高，维护方便，造价低廉等优点。 

附图说明

图1是双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置的安装位置示意图； 

图2是双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置的结构示意图； 

图3是双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置的俯视图； 

图4是导体棒切割磁场示意图； 

图5是信号处理装置的结构示意图； 

图6是导体棒26的运动示意图； 

图7是导体棒27的运动示意图。 

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。 

在图1中，小车1作为本发明提出的双起升双吊具摆角测量及显示装置和起升电机的搭载平台，驱动机构3驱动小车1动作，驱动机构8驱动大车4动作，起升电机2、12负责吊具及负载的升降运动，桥吊的两个独立的吊具5、11可以同时工作，也可以分别工作，一次可以同时装卸两个40英尺集装箱或4个20英尺集装箱，集装箱6、10为吊具的负载，卡车7、9运输集装箱，摆角测量装置13位于小车1的下端，吊绳14将吊具5、11吊起，信号处理装置28位于小车1的顶部，起重机驾驶室15位于大车4内，摆角测量及显示装置13的放大结构图见图2。 

在图2、图3中，套筒18为非金属套筒，吊绳14从中穿过，要求吊绳14与套筒18之间的间隙很小，使得吊绳14在套筒18中刚刚能够自由上下运动，当吊绳14摆动时会带动套筒18一起摆动，搭载平台23的上端固定在小车1底部，弹簧19用来将套筒18固定在搭载平台23上，使得套筒18不会在垂直方向运动，磁极组21、22大小相同，要求磁极组21与磁极组22不在同一水平面内，且在垂直方向上有一定距离使得他们之间的磁场干扰尽量小，导体棒26、27粘附在套筒18上，并且二者型号相同，随着套筒18在磁场中切割磁力线，两者之间互相绝缘，导体棒26负责测量平行与纸面方向上的摆角，导体棒27负责测量垂直与纸面方向上的摆角，导线20负责将切割磁场的导体棒两端的电压信号引入信号处理装置28中。 

大车或是小车的启动、加速、减速以及外界干扰(如风吹)等因素会使得集装箱产生摆动，同时也使得吊绳随同集装箱一起摆动，吊绳的摆动会带动套筒一起摆动，由于套筒被弹簧固定在搭载平台上面，所以套筒将在水平 面内带动导体棒切割磁极组产生的磁力线。由电磁感应原理可知，导体26、27两端分别会产生电压差。通过导线20将电压信号引入信号处理装置28中。要求信号处理装置28具有同时处理两路信号的能力。 

导体26、27在磁场中的运动过程如下： 

如图4所示，假定磁铁组21产生的磁场的磁感应强度为B，导体棒26的长度为l，由导体棒下端到吊绳摆点的距离为L，图示时刻吊绳的最大摆角为θ，重力加速度为g，测得的导体两端的电压信号为ε，那么由电磁感应定律可得如下公式： 

$\sin \mathrm{\&theta;}=\frac{\mathrm{\&epsiv;}}{B^2{\mathrm{gl}}^3}\sqrt{2B^2{\mathrm{gl}}^3-{\mathrm{\&epsiv;}}^2}$ $(0<\mathrm{\&theta;}<\frac{1}{2}\mathrm{\&pi;})$ (1) 

通过上式可以得到摆角θ和电压ε的关系。利用此关系式，通过计算机的处理可以得到吊绳摆角的精确值。 

图5中，电压放大器接受导线20送来的电压信号ε，将此电压信号放大后引入滤波器中进行滤波处理，经过放大滤波后电压信号送入ADC(模拟/数字转换器)中转换成数字信号送入计算机中处理，经过处理后的信号可以送到驾驶室显示装置上供操作员参考，也可以作为反馈信号送入防摇控制装置中。 

当双吊具桥吊的两个吊具工作在互锁模式下时，从两个吊具得到的电压信号将互相作为参照一起进入信号处理装置中处理；当双吊具桥吊的两个吊具工作在独立模式下时，将从两个吊具得到的两路电压信号，这两路信号送入信号处理装置中分别处理，得到两个吊具各自的摆角大小。 

具体工作过程如下： 

在磁极组21产生的磁场中，假设导体棒26的运动方向如图6所示，并设此时的方向为正方向，那么由(1)式求得的摆角为吊绳摆角在平行与纸面方向的角度分量，并记此时的摆角为正，当吊绳沿图6所示方向的反方向时求的得摆角为负。在磁极组22产生的磁场中，假设导体棒27的运动方向如图7所示，并设此时的方向为正方向，那么由(1)式求得的摆角为吊绳摆角在垂直与纸面方向的角度分量，同样记此时摆角为正，当吊绳沿图7所示方向的反方向时求的得摆角为负。将两个方向上的分量值分别送入信号处理装 置中去，经过合成运算后将得到最终的摆角值。与此同时，在另外一个吊具上将进行同样的过程，得到另一个吊具的摆角值。 

当两个吊具工作在互锁模式时，得到的两个摆角值理论上应该相同；如果不同，那么将互相做为对照进行摆角的修订，此工作在计算机中进行。当两个吊具工作在独立模式下时，两个吊具的摆角互不影响，分别得到两个角度。 

两个吊具的信号经过计算机处理后送入起重机驾驶室中的显示屏上，进行动态立体显示。起重机操作员可以根据此画面直观地判断出当前时刻两个吊具的摆动情况，进而做出相应的调节。或者将信号作为反馈信号送入防摇控制装置中，防摇控制装置可以利用此反馈信号进行吊具的自动防摇控制。 

本发明提供的双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置采用电磁感应原理，解决了双起升桥吊双吊具的摆动角度的检测、双吊具的摆角信息处理和显示问题。不需要额外的其它传感器或检测装置，只用两对磁铁来产生磁场，两根导体分别切割磁场并产生电压信号，信号放大器将电压信号放大，计算机处理获得的电压信号，最后显示单元将获得的摆角信息显示给起重机操作员。 

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。 

Claims (4)

1.一种双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置，包括有搭载平台，所述搭载平台设置于小车底部，其特征在于，搭载平台内有竖直设置的套筒，小车的吊绳从套筒中穿过，套筒随吊绳的摆动而摆动，套筒外壁通过弹簧组与搭载平台连接，搭载平台内还设有两个磁极组，各磁极组的磁场方向位于水平面，两个磁极组的磁场方向互相垂直，套筒上沿竖直方向设有一对导体棒，导体棒随套筒的摆动在磁极组的磁场中切割磁感线，各导体棒两端通过导线连接至信号处理装置，信号处理装置包括有顺次连接的电压放大器、滤波器、模拟/数字转换器和计算机，计算机连接至起重机驾驶室内的显示装置。

2.根据权利要求1所述的一种双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置，其特征在于，所述套筒为非金属套筒。

3.根据权利要求1所述的一种双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置，其特征在于，所述弹簧组包括有四根对称设置的弹簧，弹簧一端连接在套管外壁的上端，另一端连接在搭载平台内壁的上端。

4.根据权利要求1所述的一种双起升双吊具桥吊摆角测量及显示装置，其特征在于，所述计算机还连接有防摇控制装置。

Images