CN102642773A - 一种适用于双吊具桥吊的摆角检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于双吊具桥吊的摆角检测装置，包括横向转轴和纵向转轴，在所述横向转轴和纵向转轴的中段均设置有轻质摆架，横向转轴的一端与第一滑动变阻器的可调电位器固定连接，纵向转轴的一端与第二滑动变阻器的可调电位器固定连接，所述第一、第二滑动变阻器的另一端均设置有接线端口，稳压检测电路通过所述接线端口与第一、第二滑动变阻器连接；所述稳压检测电路的信号输出端还连接有信号处理器和计算机。本发明的有益效果在于：结构简单，实用有效，成本低廉，使用方便，既能为双吊具桥吊自动防摇定位控制系统提供摆角信息，又能为桥吊司机的手动操作提供参考。

Description

一种适用于双吊具桥吊的摆角检测装置

技术领域

本发明涉及桥吊技术领域，特别涉及到一种适用于双吊具桥吊的摆角检测装置。 

背景技术

双起升双吊具桥吊是一种新型港口集装箱装卸机械装置，它具有两个起升吊具，可以同时工作，从而大大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，且这种新型桥吊具有两个可以单独起升（也可同步起升）的吊具，给吊具摇摆角度检测带来很大的难度。 

现有的桥吊检测装置大多上都是针对单吊具桥吊设计的，它们对吊具摆角的检测大多采用了比较复杂的检测仪器，具有造价高，维护不方便，准确性低等缺点，而且这类检测装置并不适合对双吊具桥吊进行摆角检测。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于双吊具桥吊的摆角检测装置，采用四个电位器滑动变阻器对两个吊具分别从x、y方向进行角度检测，并将检测信息经信号处理器处理然后送到计算机中，从而可以得到两个吊具的摆角。 

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现： 

一种适用于双吊具桥吊的摆角检测装置，其特征在于，包括横向转轴和纵向转轴，在所述横向转轴和纵向转轴的中段均设置有轻质摆架，横向转轴的一端与第一滑动变阻器的可调电位器固定连接，纵向转轴的一端与第二滑动变阻器的可调电位器固定连接，所述第一、第二滑动变阻器的另一端均设置有接线端口，稳压检测电路通过所述接线端口与第一、第二滑动变阻器连接；所述稳压检测电路的信号输出端还连接有信号处理器和计算机。 

在本发明的一个实施例中，所述横向转轴和纵向转轴上安装的轻质摆架为半圆形开口结构，纵向转轴上的轻质摆架的外底面与横向转轴上的轻质摆架内 底面相切，每个半圆摆架中间都有光滑开缝，吊绳从两个摆架的开缝中先后穿过。 

在本发明的一个实施例中，所述信号处理器包括依次连接的放大电路、滤波器和模数转换器，信号处理器通过串口和计算机连接。 

一种适用于双吊具桥吊的摆角检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 

1）对双吊具的两组检测装置的第一、第二滑动变阻器进行初始值设定； 

2）吊具升降电机的开始工作与小车机构的移动引起轻质摆架的角度变化，并带动可调电位器移动，进而引起第一、第二滑动变阻器阻值的变化，最终演变电流信号的变化； 

3）稳压检测电路将电流信号经过放大电路，滤波器，模数转换器处理，通过串口传输到计算中，计算单元计算出吊具的摆角变化信息。 

本发明的有益效果在于：结构简单，实用有效，成本低廉，使用方便，既能为双吊具桥吊自动防摇定位控制系统提供摆角信息，又能为桥吊司机的手动操作提供参考。 

附图说明

图1为本发明所述的摆角检测装置的结构示意图。 

图2为本发明所述的摆角检测装置的连接结构图。 

图3为本发明所述的滑动变阻器的连接结构图。 

图4为本发明所述的摆角检测装置的信号处理流程图。 

具体实施方式

为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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。 

参见图1，本发明所述的一种适用于双吊具桥吊的摆角检测装置，采用四个滑动变阻器100对两个吊具分别从x、y方向进行角度检测，并将检测信息经信号处理器处理然后送到计算机中，从而可以得到两个吊具的摆角。 

参见图2和图3，在每个吊具系统上沿x方向（y方向与此完全相同）最左 边是滑动变阻器100，滑动变阻器左侧是接线端110，接稳压检测电路400，反应滑动变阻器阻值变化的电流信号通过稳压检测电路得到；滑动变阻器右侧是可滑动的电位器120，电位器与转轴200固定连接，滑动变阻器整体固定不动，只有右侧电位器可滑动，这样滑动变阻器就可以通过电位器的转动检测转轴的转动；转轴的右侧是轻质摆架300，摆架和转轴固定。 

两个半圆形轻质摆架互相垂直安装，分别沿x、y方向，要求两个半圆形轻质摆架光滑无糙面，且二者刚好相切，即大的半圆形摆架刚好包围小的半圆形摆架，每个半圆摆架中间都有光滑开缝，将吊绳从两个摆架的开缝中先后穿过，这样吊绳的摆动就会带动两个轻质摆架转动，而摆架的转动会带动转轴和滑动变阻器电位器的转动，从而通过检测滑动变阻器稳压检测电路的电流的变化就可以得到吊绳的摆角变化信息。 

这样桥吊在工作时，吊具和负载的摆动通过吊绳传递给沿x、y方向的轻质摆架，摆架的转动又通过转轴带动滑动变阻器电位器的转动（即阻值的变化），阻值的变化又使稳压检测电路的电流发生变化，即电流信号就可以完全表征吊具和负载的摆角信息。在安装该摆角检测装置时需先对滑动变阻器电位器的位置进行合理设定（即初始电阻值的设定），初始电阻R0的设定遵循以下原则（只介绍其中一个吊具的电阻设定，另一吊具的设定方法与此完全形同）；由于吊具的摆角一般不会超过 故初始电阻R₀选定时要保证滑动变阻器沿顺时针、逆时针两个方向都有 

的滑动余量，从而可在吊绳自然下垂无任何摆角时通过调节电位器的位置选择一个合适的初始电阻值R₀，初始电阻的设定要保证四个滑动变阻器的初始电阻值都是R₀，且四个滑动变阻器上各自所加的稳压电源的电压值U要相等。然后以此为基准安装该摆角检测装置。装置安装妥当后进行摆角的检测，当吊绳只在x方向摆动时：当吊绳从初始竖直位置（吊具无任何摆角时）向右摆动时，吊绳带动y方向的摆架向右摆动（此时x方向的摆架保持不动），摆架的摆动带动转轴和滑动变阻器电位器的逆时针转动，现统一假设滑动变阻器电位器顺时针旋转阻值减小，逆时针旋转阻值变大，如此电位器的逆时针转动使得阻值变大，稳压检测电路的电流I减小；同理当吊绳向左摆时，阻 值R减小，电流I增大，这样通过稳压检测电路的电流输出值I与电阻初始设定值对应的I₀的大小关系比较就可以知道摆角的方向，由电流输出的具体值就可以知道摆角的大小，具体由电流信号到摆角信号的转化则由信号处理器和计算机来完成。当吊绳只沿y方向摆动时：吊绳右摆，摆架右摆，滑动变阻器电位器逆时针旋转，阻值增大，电流减小；吊绳左摆，电位器顺时针旋转，阻值减小，电流增大，同理稳压检测电路的电流与初始电流的大小比较可以得知摆角的方向，检测电路电流的具体值可以算出摆角的大小。当吊绳沿任意方向摆动时（即不只沿坐标轴方向摆动），吊绳的摆动会同时带动x方向摆架和y方向摆架产生摆动量，同样x方向的滑动变阻器和y方向的滑动变阻器的阻值都会改变，它们各自的稳压检测电路的电流也会发生改变，它们各自方向的合成即为吊绳摆角的方向，它们各自摆角值的合成即为吊绳摆角的大小。 

摆角的计算如下：从初始竖直无摆角位置开始吊绳只沿x或y坐标轴摆动，摆角摆动 时，滑动变阻器阻值由R₀滑动到R₁，稳压检测电路的电流由I₀变为I₁，可得阻值变化与角度的关系： 

摆角滑动角度为θ时（阻值变为R）有关系式： 

将（1）代入（2）中有： 

将（3）式表为已知量U和检测量I的形式： 

化简可得 

$\frac{|I_{1}I-I_0{I}_1|}{|I_{1}I-I_{0}I|}\frac{\mathrm{\π}}{2}=\mathrm{\θ}---\left(4\right)$

由（4）可知 ${\mathrm{\θ}}_x=\frac{|I_{y1}{I}_y-I_{y0}{I}_{y1}|}{|I_{y1}{I}_y-I_{y0}{I}_y|}\frac{\mathrm{\π}}{2},$ ${\mathrm{\θ}}_y=\frac{|I_{x1}{I}_x-I_{x0}{I}_{x1}|}{|I_{x1}{I}_x-I_{x0}{I}_x|}\frac{\mathrm{\π}}{2}---\left(5\right)$ （x方向的摆动只带动y方向的摆架转动，θ_x由y方向的稳压检测电路得到；y方向的摆动只带动x方向的摆架转动，θ_y由x方向的稳压检测电路得到。） 

由公式（5）的摆角合成原理可得吊绳沿任意方向摆动的摆角为： （θ_x、θ_y如公式（5）所示。） 

电流信号的判断处理、标度转换和合成计算处理等都是在信号处理器和计算机中完成。 

图4描述了由滑动变阻器稳压检测电路的电流信号输出到摆角信息的流程结构。如图中所述，由摆架摆动带动滑动变阻器阻值的改变，反应阻值变化的电流信号先进入到信号处理器中，信号处理器和计算机通过串口进行通讯。信号处理器内包含放大电路、滤波器和模数转换器。电流信号先在放大电路中进行信号放大，接着对信号进行滤波处理，经放大滤波的信号经过模数转换器转化为数字信号，该数字信号通过计算机串口传送到计算机（计算单元）中进行标度变换和合成运算，在计算单元中，送来的反映电流信号I_x、I_y的数字信号首先要用合适的算法进行标度变换，转换为角度信号θ_x、θ_y，再根据角度合成原理得到吊具的摆角 所述计算单元输出摆角信号，该摆角信号送到桥吊防摇控制系统中进行桥吊的自动防摇操作，同时该信号也可以送到桥吊驾驶室供驾驶员参考。 

该摆角检测装置无论是两个吊具同步工作时，或两个吊具独立工作时都能准确地将电流信号送入到信号处理器和计算单元中，从而进行桥吊的自动防摇控制。当两个吊具同步起升（互锁模式）时，该两套检测装置检测到的两组信号将互相参照对比一同送入到信号处理器和计算单元中；当两个吊具分别独立工作时，该两套检测装置将独立地把两组检测信号送到信号处理器和计算单元完成桥吊的摆角检测；当两个吊具其中一个工作，另一个不工作时，该两套检测装置将只送工作中的那一组的检测信号到信号处理器和计算单元中。 

以上显示和描述了本发明的基本原理和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效物界定。 

Claims (4)

1.一种适用于双吊具桥吊的摆角检测装置，其特征在于，包括横向转轴和纵向转轴，在所述横向转轴和纵向转轴的中段均设置有轻质摆架，横向转轴的一端与第一滑动变阻器的可调电位器固定连接，纵向转轴的一端与第二滑动变阻器的可调电位器固定连接，所述第一、第二滑动变阻器的另一端均设置有接线端口，稳压检测电路通过所述接线端口与第一、第二滑动变阻器连接；所述稳压检测电路的信号输出端还连接有信号处理器和计算机。

2.根据权利要求1所述的一种适用于双吊具桥吊的摆角检测装置，其特征在于，所述横向转轴和纵向转轴上安装的轻质摆架为半圆形开口结构，纵向转轴上的轻质摆架的外底面与横向转轴上的轻质摆架内底面相切，每个半圆摆架中间都有光滑开缝，吊绳从两个摆架的开缝中先后穿过。

3.根据权利要求1所述的一种适用于双吊具桥吊的摆角检测装置，其特征在于，所述信号处理器包括依次连接的放大电路、滤波器和模数转换器，信号处理器通过串口和计算机连接。

4.一种适用于双吊具桥吊的摆角检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)对双吊具的两组检测装置的第一、第二滑动变阻器进行初始值设定；

2)吊具升降电机的开始工作与小车机构的移动引起轻质摆架的角度变化，并带动可调电位器移动，进而引起第一、第二滑动变阻器阻值的变化，最终演变电流信号的变化；

3)稳压检测电路将电流信号经过放大电路，滤波器，模数转换器处理，通过串口传输到计算中，计算单元计算出吊具的摆角变化信息。

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