CN105000486B - 两维度塔吊垂直度测量装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

两维度塔吊垂直度测量装置及其测试方法，所述装置包括主安装板、双轴倾角传感器、连接角件、直角固定件、调节折板。所述主安装板具有两条垂直相邻边，所述双轴倾角传感器的主面与主安装板的主面贴合安装，所述调节折板为L形直角折板，采用调节螺栓穿过调节通槽可将侧板固定于主安装板的主面上，双轴倾角传感器与调节折板与主安装板的连接位置分别接近两个垂直相邻边中的一条；所述测试方法进行测试时连接角件的棱边嵌入主安装板的豁角中，连接角件的侧板为C形平板，连接角件的侧板接近两端部的外边缘向外弯折形成翅板，所述位于侧板同一端部侧的两翅板可以通过连接角扣件将连接角件套装在塔吊标准节的主弦杆上。

Description

两维度塔吊垂直度测量装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种可用于垂直度测量的装置及其数据处理方法，尤其是一种塔吊垂直度测量装置及其数据处理方法。

背景技术

塔式吊车(塔吊)具有起升高度大、工作效率高、幅度变化范围广、适合高空作业使用等特点，在施工工程中起着重要的作用。为保证塔吊安全性能符合国家标准，要严格监控塔吊安装及操作过程中的各项安全指标尤其是塔吊垂直度。

根据《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》(GJ196-2010)塔吊垂直度要求规定如下：独立状态或附着状态下最高附着点以上塔身轴线对支承面垂直度不得大于4/1000，最高附着点下塔身轴线对支承面垂直度不得大于相应高度的2/1000。由此标准可见对塔吊垂直度的要求很高。

目前，塔吊垂直度测量主要有两种方法：一种是利用经纬仪和标靶配合测量方法，另一种是基于PSD(Position Sensitive Detectors)位置传感器的测量方法。这两种方法操作复杂，测量出来的结果精度低，无法实现实时测量，并且测量时存在一定的危险性。同时后者大面积PSD位置传感器设计、制造困难，价格昂贵，并且塔吊工作环境是恶劣多变的，使得背景光、激光的准直度难以保证。

现有技术中已经有多种倾角传感器，但在应用于塔吊垂直度测量时，存在着以下困难：

1)塔吊高度较高时采用数据传输稳定性要求高，若采用无线数据传输易受到环境干扰；

2)位于不同塔节的传感器在垂直方向的同轴度难以保证，传感器不同轴引入的误差会造成数据处理误差增大，测量精度降低，数据处理方法复杂化，难以实现对垂直度变化的实时报警。

塔吊垂直度的测量需要考虑多方面的影响因素，测量方法必须快速、精确、操作方便且能实现对垂直度变化的实时监控与报警。目前的测量方法无法满足上述要求，所以设计一套安装简单，使用方便，可以实时的、更准确的测量塔吊垂直度的装置很有必要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、使用方便的两维度塔吊垂直度测量装置，该装置采用双轴倾角传感器，并利用其可测得两个维度的倾斜值的特点，实时的从两个维度监测塔吊倾斜状态，使塔吊垂直度的检测更全面、更准确，解决了现有测量方式测量复杂，测量精度差的问题，另外还提供了一种对上述装置测量得到的多倾角数据的处理方法，通过该方法可定点到那个塔吊标准节出现问题，便于塔吊维护和调整，提高测量精度。

本发明的技术方案是：

提供一种两维度塔吊垂直度测量装置，其特征在于所述装置包括主安装板、双轴倾角传感器、连接角件、直角固定件、调节折板；

所述主安装板具有两条垂直相邻边，所述垂直相邻边延长线相交处形成朝向主安装板内部的直角豁角，所述双轴倾角传感器的主面与主安装板的主面贴合安装，所述调节折板为L形直角折板，所述调节折板的一侧板上具有与棱边垂直的调节通槽，采用调节螺栓穿过调节通槽可将侧板固定于主安装板的主面上，固定好的调节折板的棱边位于主安装板外部且调节折板的另一侧板直立，双轴倾角传感器与调节折板与主安装板的连接位置分别接近两个垂直相邻边中的一条；

所述连接角件也为L型直角折板,连接角件的棱边嵌入主安装板的豁角中，并同通过直角固定件将连接角件与主安装板相互垂直固定，所述连接角件的侧板为C形平板，连接角件的侧板接近两端部的外边缘向外弯折形成翅板，翅板上具有通孔且翅板与侧板成120～150°夹角，所述位于侧板同一端部侧的两翅板可以通过连接角扣件将连接角件套装在塔吊标准节的主弦杆上。

所述连接角扣件与翅板的连接方式为采用蝶形螺栓连接。

所述双轴倾角传感器边缘与主安装板的边缘对齐。

所述测量装置的双轴倾角传感器的测量数据通过数据线传输。

优选在主安装板的主面上安装把手。

本发明还提供了一种采用所述两维度塔吊垂直度测量装置的测试方法，其特征在于将所述测量装置的连接角件的翅板与连接角扣件在主弦杆上的套装位置为主弦杆与水平腹杆的相交处，位于连接角件侧板上下端部的翅板在主弦杆上的套装位置分别位于水平腹杆的上、下方，所述测量装置的竖直安装位置，可以使调节折板的直立侧板的外侧面与腹杆内侧接触；

测量装置在塔吊标准节上的安装位置能够确保当塔吊标准节组装成塔吊时，不同塔吊标准节上的测量装置在竖直方向基本同轴，并可通过调节螺栓及调节通槽调整调节折板与主安装板相对位置进而调整双轴倾角传感器的水平位置，使不同塔吊标准节上的双轴倾角传感器距水平腹杆的距离相等。

所述的测试方法，其特征在于当所述装置工作时包括以下步骤，

1)数据采集

采集塔吊上不同塔吊标准节上的测量装置中双轴倾角传感器的发出的模拟信号倾角数据；

2)A/D转换

将步骤1)的模拟信号倾角数据通过A/D转换器变成数字信号倾角数据；

3)数据处理

将步骤2)得到的数字信号倾角数据及依据该倾角数据计算得到的每节塔吊标准节的垂直度数据记录并显示于人际交互界面，并按照从最低到最高的顺序依次将每节塔吊标准节的垂直度与预制的塔吊垂直度标准进行对比，当垂直度不符合垂直度标准时报警并显示于人机交互界面上。

所述步骤3)数据处理的具体方法为：

先将最低位塔吊标准节的垂直度与塔吊垂直度标准进行对比，若不符合标准则报警，若符合标准则再将临近的高位塔吊标准节的垂直度数据与塔吊垂直度标准进行对比，依次类推直至将最高位的塔吊标准节的垂直度也和塔吊垂直度标准进行对比。最后将各塔吊标准节上的双轴倾角传感器的测量得的两维倾角数据转化为矢量后叠加求出总的塔吊垂直度。

本发明提供的测量装置中采用数据线传输测量数据，可以提高数据传输稳定性，避免了无线数据传输时易于受到干扰和传输距离有线的缺陷。

本发明采用双轴倾角传感器作为检测元件，每个传感器测得两维的倾斜值，即可以同时监测一个平面内的两个垂直方向上的塔吊倾斜情况，可以对每节塔吊的倾斜情况有一个更全面的了解，提高塔吊垂直度的测量精度。

本发明提供的测量装置，采用了双轴倾角传感器，并且优化设计测量装置的结构，通过调节折边与连接角件的配合，使不同塔吊标准节上的双轴倾角传感器易于校正在同一水平安装位置上，从而在后续数据处理时可以认为安装好的塔吊上的传感器处于同一纵轴线上，进而大大简化了数据处理方法，提高了数据处理速度和准确度，便于在安装时对塔吊的垂直度进行实时监控并根据监控数据随时调整，还可以用于安装完成后塔吊的长期监控。克服了采用单轴倾角传感器时，不同塔节的传感器的水平安装位置难于校正在同一纵轴线上从而带来测量误差较高、数据处理方式复杂，以及难以用于塔吊垂直度长期监控的缺陷，在进行总的塔吊垂直度监控时，在计算时将每个传感器的初始状态均视为水平安装，仅需将各传感器测得的倾斜值矢量叠加即可转化得到总垂直度数据，可以在满足测量要求的基础上进一步简化数据处理过程，降低对硬件的要求，提高整个设备在用于塔吊长期监控时的可靠性。且每节塔吊标准节的垂直度超过标准值时均可报警，从而更加便于监控所有塔节的垂直度，且一旦出现垂直度超标的情况也便于即使定位问题塔节，为后续的维修工作提供便利。

附图说明

图1是本发明实施例的两维度塔吊垂直度测量装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的两维度塔吊垂直度测量装置与塔吊标准节连接局部示意图；

图3是本发明实施例的两维度塔吊垂直度测量装置与塔吊标准节连接全局示意图；

图4是本发明实施例的两维度塔吊垂直度测量装置数据处理流程图。

图中：1、主安装板，2、把手，3、双轴倾角传感器，4、连接角件，41翅板，5、直角固定件，6、调节螺栓，7、调节折板，71、调节通槽，8、连接角扣件，9、蝶形螺栓，10、塔吊标准节，101主弦杆，102水平腹杆。

具体实施方式

实施例

本实施例提供的两维度塔吊垂直度测量装置，包括主安装板1、双轴倾角传感器3、连接角件4、直角固定件5、调节折板7。

主安装板具有两条垂直相邻边，所述垂直相邻边延长线相交处形成朝向主安装板内部的直角豁角，所述双轴倾角传感器的主面与主安装板的主面贴合安装，所述调节折板为L形直角折板，所述调节折板的一侧板上具有与棱边垂直的调节通槽71，采用调节螺栓6穿过调节通槽可将侧板固定于主安装板的主面上，固定好的调节折板的棱边位于主安装板外部且调节折板的另一侧板直立，双轴倾角传感器与调节折板与主安装板的连接位置分别接近两个垂直相邻边中的一条，本实施例中主安装的主面为其上表面，双轴倾角传感器的主面为其底面；

所述连接角件也为L型直角折板,连接角件的棱边嵌入主安装板的豁角中，并同通过直角固定件将连接角件与主安装板相互垂直固定，所述连接角件的侧板接近两端部的外边缘向外弯折形成翅板41，翅板上具有通孔且翅板与侧板成120～150°夹角，所述位于侧板同一端部侧的两翅板可以通过连接角扣件8将连接角件套装在塔吊标准节10的主弦杆101上，连接角件的侧板为只在接近两端部的边缘部位和接近棱边的区域具有条状板体的C形板。

连接角扣件与翅板采用蝶形螺栓连接。双轴倾角传感器边缘与主安装板的边缘对齐。所述测量装置的双轴倾角传感器的测量数据通过数据线传输。

在主安装板的主面上安装把手2。

所述测量装置的整体结构示意图如图1所示。

采用实施例提供的两维度塔吊垂直度测量装置的测试方法为：

测量装置的连接角件的翅板与连接角扣件在主弦杆上的套装位置为主弦杆101与水平腹杆102的相交处，位于连接角件侧板上下端部的翅板在主弦杆上的套装位置分别位于水平腹杆的上、下方，测量装置的竖直安装位置，可以使调节折板的直立侧板的外侧面可以与腹杆内侧接触；

每个塔吊标准节上均以上述方式安装所述测量装置，测量装置在塔吊标准节上的安装位置能够确保当塔吊标准节组装成塔吊时，不同塔吊标准节上的测量装置在竖直方向基本同轴，并可通过调节螺栓及调节通槽调整调节折板与主安装板相对位置进而调整双轴倾角传感器的水平位置，使每个塔吊标准节上的双轴倾角传感器距水平腹杆的距离相等。

所述测量装置与塔吊标准节连接局部及全局示意图分别如图2、3所示。

所述测量装置工作时包括以下步骤，

1)数据采集

采用信号采集卡通过数据线采集塔吊上不同塔吊标准节上的测量装置中双轴倾角传感器的发出的模拟信号倾角数据；

2)A/D转换

将步骤1)的模拟信号数据通过A/D转换器变成数字信号数据；

3)数据处理

数据处理采用LabVIEW系统

将步骤2)得到的倾角测量数据及依据该倾角测量数据计算得到的每节塔吊标准节的垂直度数据记录并显示于人际交互界面，并按照从最低到最高的顺序依次将每节塔吊标准节的垂直度与预制的塔吊垂直度标准进行对比，当垂直度不符合垂直度标准时报警并显示于人机交互界面上。

所述步骤3)数据处理的具体方法为：

(1)将第一个(即最低位塔吊标准节上安装的)双轴倾角传感器的测量数据经过记录并显示后处理得到垂直度数据后与塔吊垂直度标准进行对比，若不符合标准则报警并暂停处理，待调整塔吊标准节后重新输入该双轴倾角传感器侧测量数据并重复上述处理过程；

(2)若最低位塔吊标准节的垂直度符合标准则再将临近的高位塔吊标准节的垂直度数据按步骤1)的处理方法进行处理并塔吊垂直度标准进行对比，依次类推直至将最高位的塔吊标准节的垂直度也和塔吊垂直度标准进行对比；

(3)最后将各塔吊标准节上的双轴倾角传感器的测量得到的两维倾角数据转化为矢量后叠加求出总的塔吊垂直度，具体方法为先将同一传感器的两维倾角数据各自转化为矢量后叠加，再将各传感器的叠加矢量进一步进行叠加即可求出总的塔吊垂直度。

求出总的塔吊垂直度后判断塔吊整体倾斜是否符合标准，若不符合标准则报警，待调整塔吊标准节后从步骤2)开始继续测试，若符合标准则测量结束。

所述数据处理流程图如图4所示。

Claims (7)

1.一种两维度塔吊垂直度测量装置，其特征在于所述装置包括主安装板、双轴倾角传感器、连接角件、直角固定件、调节折板；

所述主安装板具有两条垂直相邻边，所述垂直相邻边延长线相交处形成朝向主安装板内部的直角豁角，所述双轴倾角传感器的主面与主安装板的主面贴合安装，所述调节折板为L形直角折板，所述调节折板的一侧板上具有与棱边垂直的调节通槽，采用调节螺栓穿过调节通槽可将侧板固定于主安装板的主面上，固定好的调节折板的棱边位于主安装板外部且调节折板的另一侧板直立，双轴倾角传感器与调节折板与主安装板的连接位置分别接近两个垂直相邻边中的一条；

所述连接角件也为L型直角折板,连接角件的棱边嵌入主安装板的豁角中，并同通过直角固定件将连接角件与主安装板相互垂直固定，所述连接角件的侧板为C形平板，连接角件的侧板接近两端部的外边缘向外弯折形成翅板，翅板上具有通孔且翅板与侧板成120～150°夹角，所述位于侧板同一端部侧的两翅板可以通过连接角扣件将连接角件套装在塔吊标准节的主弦杆上。

2.如权利要求1所述的两维度塔吊垂直度测量装置，其特征是所述连接角扣件与翅板的连接方式为采用蝶形螺栓连接。

3.如权利要求1所述的两维度塔吊垂直度测量装置，其特征是所述双轴倾角传感器边缘与主安装板的边缘对齐。

4.如权利要求1所述的两维度塔吊垂直度测量装置，其特征是所述测量装置的双轴倾角传感器的测量数据通过数据线传输。

5.如权利要求1所述的两维度塔吊垂直度测量装置，其特征是在主安装板的主面上安装把手。

6.一种采用如权利要求1～5任一所述的两维度塔吊垂直度测量装置的测试方法，其特征在于将所述测量装置的连接角件的翅板与连接角扣件在主弦杆上的套装位置为主弦杆与水平腹杆的相交处，位于连接角件侧板上下端部的翅板在主弦杆上的套装位置分别位于水平腹杆的上、下方，所述测量装置的竖直安装位置，使调节折板的直立侧板的外侧面与腹杆内侧接触；

所述两维度塔吊垂直度测量装置在塔吊标准节上的安装位置能够确保当塔吊标准节组装成塔吊时，不同塔吊标准节上的测量装置在竖直方向基本同轴，并可通过调节螺栓及调节通槽调整调节折板与主安装板相对位置，进而调整双轴倾角传感器的水平位置，使不同塔吊标准节上的双轴倾角传感器距水平腹杆的距离相等；

所述两维度塔吊垂直度测量装置工作时包括以下步骤：

1)数据采集

采集塔吊上不同塔吊标准节上的测量装置中双轴倾角传感器的发出的模拟信号倾角数据；

2)A/D转换

将步骤1)的模拟信号倾角数据通过A/D转换器变成数字信号倾角数据；

3)数据处理

将步骤3)得到的数字信号倾角数据及依据该倾角数据计算得到的每节塔吊标准节的垂直度数据记录并显示于人际交互界面，并按照从最低到最高的顺序依次将每节塔吊标准节的垂直度与预制的塔吊垂直度标准进行对比，当垂直度不符合垂直度标准时报警并显示于人机交互界面上。

7.如权利要求6所述的测试方法，其特征是所述步骤3)数据处理的具体方法为：

先将最低位塔吊标准节的垂直度与塔吊垂直度标准进行对比，若不符合标准则报警，若符合标准则再将临近的高位塔吊标准节的垂直度数据与塔吊垂直度标准进行对比，依次类推直至将最高位的塔吊标准节的垂直度也和塔吊垂直度标准进行对比，最后将各塔吊标准节上的双轴倾角传感器的测量得到的两维倾角数据转化为矢量后叠加求出总的塔吊垂直度。