CN102607469A - 一种双起升双吊具桥吊实验装置 - Google Patents

Abstract

一种双起升双吊具桥吊实验装置，包括固定于大车支架上的小车，所述小车通过驱动装置连接大车，小车两侧分别设置有控制升降的电机，与电机相连的卷轴通过摆线连接有吊具，所述小车下端设置有摆角测量装置，小车上端设置有信号处理装置；所述摆角测量装置包括设置于内部的旋转摆架组，所述旋转摆架组由两个相互交叉的大半圆摆架和小半圆摆架构成，所述光栅测量装置分别设置于大半圆摆架和小半圆摆架一侧；所述光栅测量装置包括有光栅圆盘，所述光栅圆盘两侧设置有透镜和指示光栅，所述透镜一侧设置LED点光源，指示光栅一侧设置有光电元件，光电元件通过信号线连接信号处理装置，不需要额外的传感器或检测装置，成本低廉，结构简单，使用方便。

Description

一种双起升双吊具桥吊实验装置

技术领域

本发明涉及桥吊实验装置，具体涉及一种双起升双吊具桥吊实验装置。 

背景技术

目前使用中的桥式吊车大部分都是单起升单吊具系统，以手工操作为主，几乎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，使操作员更方便的进行抑制摆动的操作；只是在一些大型集装箱桥式吊车系统中，为了达到更好的操作效果，提高装卸安全与效率，安装了一些机械防摇装置和电子防摇装置。这些装置都属于被动防摇，要真正实现桥式吊车的自动控制，必须采取主动防摇方式，即根据实时的摆角信息采取适当的操作进行摆动的抑制。桥吊控制系统中普遍采用了比较复杂的角度传感器，激光角度仪等检测装置，实现负载摆角的检测。这些装置结构复杂，成本高昂，稳定性低，精确性低，抗干扰能力差，不方便维护，对工作环境要求苛刻，这些缺陷都限制了检测装置的应用。 

双起升双吊具桥式吊车是一种具有两个吊具的桥式吊车，它们可以同时工作，从而提升了吊车的装卸效率。但是由于这种桥式吊车系统结构复杂，并且具有两个可以单独起升的吊具，给相应摆角的测量带来诸多不便。目前桥式吊车检测摆角的装置大部分结构复杂，成本 高昂，稳定性低，精确性低。并且这些装置大多不适合针对双吊具桥式吊车摆角的检测，甚至现场的集装箱起重机操作人员往往根据目测吊具和负载的运动来判断摆角的大小，这样不但测量不准确，还使工作人员更加疲惫，带来工作安全，工作质量和工作效率的降低。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双起升双吊具桥吊实验装置，利用光栅对吊具摆角进行检测和显示，解决了双起升双吊具桥式吊车的摆动角度的检测，摆角信息处理和显示问题；成本低廉，结构简单，使用方便，不仅可用于集装箱操作员摆角的参考，而且可提供单吊具和双吊具桥式吊车自动控制系统的摆角信息。 

为达到上述目的，本发明的技术方案如下： 

一种双起升双吊具桥吊实验装置，包括固定于大车支架上的小车，所述小车通过驱动装置连接大车，小车两侧分别设置有控制升降的电机，与电机相连的卷轴通过摆线连接有吊具，所述小车下端设置有摆角测量装置，小车上端设置有信号处理装置； 

所述大车支架上一侧还设置有驾驶室。 

所述摆角测量装置包括设置于内部的旋转摆架组，所述旋转摆架组由两个相互交叉的大半圆摆架和小半圆摆架构成，所述光栅测量装置分别设置于大半圆摆架和小半圆摆架一侧； 

所述小半圆摆架的外径等于大半圆摆架的内径。 

所述光栅测量装置包括有光栅圆盘，所述光栅圆盘两侧设置有透镜和指示光栅，所述透镜一侧设置LED点光源，指示光栅一侧设置有 光电元件，光电元件通过信号线连接信号处理装置，所述光栅圆盘下部设置有半圆形光栅。 

所述LED点光源设置于透镜焦点处。 

本发明的有益效果是： 

本发明不需要额外的传感器或检测装置，只用安装在两个方向上的旋转摆架上的LED点光源提供光源，摆绳的移动带动旋转摆架，使光源在半圆形光栅上产生一段弧度位移，利用光电元件将半圆形光栅上的弧度位移量转化为电压脉冲量，经过信号放大器将电压脉冲放大和计算机的计数及计算，得到摆角信息，最后显示在集装箱操作员的驾驶室，以便驾驶员抑制吊具和负载的摆动；不仅适用于双起升双吊具桥吊摆角的检测，还适用于单起升单吊具桥吊摆角的检测。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

图2是本发明的摆角测量装置的结构示意图。 

图3是本发明的旋转摆架组的结构示意图。 

图4是本发明的光栅测量装置的结构图。 

图5是本发明的半圆形光栅的结构放大图。 

图6是本发明的工作原理图。 

图7是本发明的吊绳的摆角示意图。 

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，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。 

参照图1，一种双起升双吊具桥吊实验装置，包括固定于大车2支架上的小车1，所述小车1通过驱动装置9连接大车2，小车1两侧分别设置有控制升降的电机(5，6)，与电机(5，6)相连的卷轴通过摆线10连接有吊具11，所述小车1下端设置有摆角测量装置(7，8)，小车1上端设置有信号处理装置(3，4)，大车2还配置有驱动轮12，所述大车2支架上一侧还设置有驾驶室13。 

参照图2，所述摆角测量装置包括设置于内部的旋转摆架组18，所述旋转摆架组18由两个相互交叉的大半圆摆架和小半圆摆架构成，所述光栅测量装置16分别设置于大半圆摆架和小半圆摆架一侧；所述吊绳10穿过定位孔17并固定于电机5的转轴14上。 

所述电机(5，6)驱动转轴14，实现负载或者吊具的升降；定位孔17，使摆角顶点位置固定； 

旋转摆架组18将吊具和负载的摆角转化为轴向的转动；光栅测量装置16固定在摆角测量装置(7，8)的内部，它将轴向的转动转化为电压信号，送给信号处理装置(3，4)，得出摆角大小和方向。 

参照图3，所述小半圆摆架的外径等于大半圆摆架的内径。 

参照图4，所述光栅测量装置16包括有光栅圆盘19，所述光栅圆盘19两侧设置有透镜20和指示光栅21，所述透镜20一侧设置LED点光源22，指示光栅21一侧设置有光电元件23，光电元件13通过信号线24连接信号处理装置(3，4)，所述光栅圆盘19下部设置有半圆形光栅25。 

所述指示光栅21，含有两个狭缝，互相平行，两个狭缝相隔 

元件上含有两个互相平行竖直安放的光电元件23，同样相隔 

分别与指示光栅21的两个狭缝在同一直线上，此光电元件23可以将光信号转化为模拟量的电压信号；信号线24将得到的两路电压信号传输给信号处理装置(3，4)进行处理，所述a＝b＝1×10^-5(米)。 

参照图5，光栅圆盘19底部的半圆形光栅25，其中弧AB与弧CD分别属于一个大圆和一个小圆，大圆和小圆为同心圆，即拥有同一个圆心。白色部分透光部分，黑色部分为不透光部分；所述透光部分间隔记录为a，所述黑色部分间隔记录为b，所述a＝b＝1×10^-5(米)； 

图6为信号处理电路方框图；它将经过光栅的光信号转化为两路模拟电压信号；此模拟的电压信号放大之后，经过整形和滤波之后得到方波，将两条方波信号同时输入给可逆计数器和辨向电路，辨向电路可以控制可逆计数器执行递增或递减。 

参照图7，根据圆中弦和半径的关系得到如下公式： 

$\sin \mathrm{\θ}=\frac{\frac{1}{2}N(a+b)}{R}$

其中，θ为吊绳的摆角，a+b为半圆形光栅的栅距，R为半圆光栅小圆弧的半径，N为可逆计数器的计数。 

辨向电路将方向信息发送给可逆计数器，并决定计数器递增还是递减。计数器的计数N(有正负)送入计算机计算得出摆角值。 

同一个吊具上另外一个摆角测量装置上做同样的工作，同样得到一个摆角值。将此两个摆角合成，得到三维的摆角信息。另外一个吊具也做同样的工作，同样得到一个三维的摆角信息，两个吊具的摆角 信息送入集装箱操作员驾驶室的显示屏上。将信号作为反馈信号送入桥式吊车自动控制系统中，自动控制系统可以利用此反馈信号进行吊具的自动防摇控制。或者，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。 

Claims (6)

1.一种双起升双吊具桥吊实验装置，其特征在于，包括固定于大车支架上的小车，所述小车通过驱动装置连接大车，小车两侧分别设置有控制升降的电机，与电机相连的卷轴通过摆线连接有吊具，所述小车下端设置有摆角测量装置，小车上端设置有信号处理装置。

2.根据权利要求1所述一种双起升双吊具桥吊实验装置，其特征在于，所述大车支架上一侧还设置有驾驶室。

3.根据权利要求1所述一种双起升双吊具桥吊实验装置，其特征在于，所述摆角测量装置包括设置于内部的旋转摆架组，所述旋转摆架组由两个相互交叉的大半圆摆架和小半圆摆架构成，所述光栅测量装置分别设置于大半圆摆架和小半圆摆架一侧。

4.根据权利要求1所述一种双起升双吊具桥吊实验装置，其特征在于，所述小半圆摆架的外径等于大半圆摆架的内径。

5.根据权利要求1所述一种双起升双吊具桥吊实验装置，其特征在于，所述光栅测量装置包括有光栅圆盘，所述光栅圆盘两侧设置有透镜和指示光栅，所述透镜一侧设置LED点光源，指示光栅一侧设置有光电元件，光电元件通过信号线连接信号处理装置，所述光栅圆盘下部设置有半圆形光栅。

6.根据权利要求1所述一种双起升双吊具桥吊实验装置，其特征在于，所述LED点光源设置于透镜焦点处。

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