CN105668420A - 一种桥吊吊绳检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

一种桥吊吊绳检测装置，包含多组光电检测装置和电性连接每组光电检测装置的控制计算机，光电检测装置包含两组光电检测组件，每组光电检测组件都包含：激光发射器、光学透镜和光敏传感器，激光发射器发射的激光照射到吊具的钢丝绳上，反射光线通过光学透镜的汇聚射入光敏传感器，光敏传感器将光信号转换成电信号发送给控制计算机，控制计算机根据接收信号计算钢丝绳的绳长、绳速和运动方向。本发明采用光电检测装置，光程短，抗干扰能力强，并且结合了钢绳表面纹理呈均匀排布的螺旋线的特性，能够以较高的精度检测出绳长和绳子运动速度和方向，并将它们反馈给桥吊控制器，实时性好，适用性好，能够为桥吊司机作业提供可靠帮助，提高生产效率。

Description

一种桥吊吊绳检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种桥吊吊绳检测装置及其检测方法。

背景技术

桥吊是港口集装箱装卸的关键设备，它的工作能力决定了码头的货物吞吐能力，在实际生产过程中，设计者需要同时考虑桥吊的工作效率和安全性。

现在生产过程中使用的桥吊大部分都没有安装定位防摇装置，摆角和绳长的测量基本靠桥吊司机目测，对桥吊司机的操作技能和精神状态有很高的要求。在一些大型集装箱桥吊系统中，为了达到更好的操作效果，安装了一些电子防摇和机械防摇装置，但是装置复杂，防摇效果不理想，维护保养困难。

现有技术中绳长的测量基本通过计算与起升电机同轴连接的光电编码器的脉冲数，由于起升电机存在摩擦，传动装置老化等原因，电机转速可能与绳长严重不一致。

在集装箱吊入舱内时，如遇格槽变形处因集装箱受阻，桥吊重量检测信号突然变弱，因为起升电机输出功率恒定，放绳速度可能会瞬间加快，司机来不及反应，极有可能引发安全事故。

发明内容

本发明提供一种桥吊吊绳检测装置及其检测方法，采用光电检测装置，光程短，抗干扰能力强，并且结合了钢绳表面纹理呈均匀排布的螺旋线的特性，能够以较高的精度检测出绳长和绳子运动速度和方向，并将它们反馈给桥吊控制器，实时性好，适用性好，能够为桥吊司机作业提供可靠帮助，提高生产效率。

为了达到上述目的，本发明提供一种桥吊吊绳检测装置，包含多组光电检测装置和电性连接每组光电检测装置的控制计算机，每组光电检测装置分别对应检测一组吊具；

所述的光电检测装置设置在小车上的定位孔一侧，所述的光电检测装置包含两组光电检测组件，每组光电检测组件都包含：激光发射器、光学透镜和光敏传感器，所述的激光发射器和光敏传感器电性连接控制计算机；

激光发射器发射的激光照射到吊具的钢丝绳上，反射光线通过光学透镜的汇聚射入光敏传感器，光敏传感器将光强信号转换成电信号发送给控制计算机，控制计算机根据接收信号计算钢丝绳的绳长、绳速和运动方向。

所述的桥吊吊绳检测装置还包含分别设置在定位孔下方的接触式传感器，接触式传感器电性连接控制计算机，当接触式传感器与吊具对位接触时，向控制计算机发出信号。

所述的两组光电检测组件中的激光照射点之间的距离小于钢丝绳的一个螺距。

本发明还提供一种桥吊吊绳检测方法，包含以下步骤：

步骤S1、初始化桥吊吊绳检测装置，获得初始化时的钢丝绳长度，并确保光电检测装置可以正常工作；

步骤S2、当桥吊开始运行后，桥吊吊绳检测装置开始检测吊具钢丝绳的绳长、绳速和运动方向；

步骤S3、当绳速超过设定的阈值时，控制计算机6将报警信号发送到桥吊司机驾驶室，供桥吊司机参考。

所述的步骤S1中，获得初始化时的钢丝绳长度的步骤包含：当桥吊开始工作前，使吊具静止，吊具紧靠定位孔下方，吊具的钢丝绳自然下垂，此时接触式传感器与吊具对位接触，接触式传感器测得钢丝绳长度为l₀，并将初始化时的钢丝绳长度l₀发送给控制计算机。

所述的步骤S1中，确保光电检测装置可以正常工作的步骤包含：激光发射器向钢丝绳发出测试激光脉冲，如果光敏传感器可以检测到测试脉冲，则表示光电检测装置工作正常。

所述的步骤S2具体包含以下步骤：

步骤S2.1、控制计算机控制两组光电检测组件中的激光发射器发出激光照射钢丝绳，反射光线分别经过光学透镜的汇聚后进入光敏传感器，光敏传感器将光强信号转换为光强电流，并将光强电流放大整形滤波后送至控制计算机；

步骤S2.2、控制计算机对光强电流信号进行处理，当光强电流信号I低于电流阈值I_m时产生信号波谷，如果有信号波谷产生，则随之生成一个计数脉冲，记录计数脉冲的个数k；

步骤S2.3、根据计数脉冲的个数计算钢丝绳的绳长：L＝kd+l₀，其中，k是计数脉冲个数，d是钢丝绳螺距，l₀是初始化时的钢丝绳长度；

根据通过单个螺距的时间，计算钢丝绳的平均速度：其中，t_m为经过一个螺距的时间；

根据两组光电检测组件之间的光强电流波形相位差，判断钢丝绳的运动方向。

本发明采用光电检测装置，光程短，抗干扰能力强，并且结合了钢绳表面纹理呈均匀排布的螺旋线的特性，能够以较高的精度检测出绳长和绳子运动速度和方向，并将它们反馈给桥吊控制器，实时性好，适用性好，能够为桥吊司机作业提供可靠帮助，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明一个具体实施例中桥吊吊绳检测装置的结构示意图。

图2是桥吊吊绳检测装置中光电检测装置的结构示意图。

图3是光电检测装置的信号处理流程图。

图4是处理后的光强电流示意图。

具体实施方式

以下根据图1～图4，具体说明本发明的较佳实施例。

如图1所示，是本发明提供的一种桥吊吊绳检测装置用于双起升双吊具桥吊的吊绳检测。双起升双吊具桥吊装置包含：大车4、设置在大车4上的小车3、以及设置在小车3上的两个起升电机和分别连接起升电机的两个吊具。大车4具有设置在大车4支架上的桥吊司机驾驶室5，能够发出控制命令，控制大车驱动装置14带动大车运动，桥吊司机驾驶室5设有显示器，能够显示控制计算机6发来的绳长信息，供桥吊驾驶员参考，并设有报警灯。小车3通过驱动装置13在大车4上运动，小车3上设置第一起升电机7和第二起升电机8，第一吊具1通过钢丝绳连接第一起升电机7，第二吊具2通过钢丝绳连接第二起升电机8，第一吊具1和第二吊具2将集装箱装卸到集装箱卡车15上，小车3上具有定位孔，能够抑制吊绳摆动，起升电机与定位孔之间的吊绳摆动几乎为0，第一定位孔11位于第一起升电机7侧，第二定位孔12位于第二起升电机8侧。

如图1所示，所述的桥吊吊绳检测装置包含分别对应两组吊具设置的两组光电检测装置，以及分别电性连接每个光电检测装置的控制计算机6。所述的光电检测装置设置在定位孔一侧，位于起升电机和小车底板之间，第一光电检测装置9设置在第一定位孔11一侧，对应第一吊具1，第二光电检测装置10设置在第二定位孔12一侧，对应第二吊具2。所述的桥吊吊绳检测装置还包含分别设置在定位孔下方的接触式传感器22，当接触式传感器22与吊具对位接触时，会向控制计算机6发出信号，接触式传感器22与控制计算机6通过串行总线连接。

如图2所示，以第一光电检测装置9为例，说明光电检测装置的具体结构。所述的光电检测装置包含两组光电检测组件，每组光电检测组件都包含：激光发射器、光学透镜和光敏传感器，如图3所示，所述的激光发射器和光敏传感器通过串行总线连接控制计算机6，激光发射器发射的激光照射到吊具的钢丝绳上，反射光线通过光学透镜的汇聚射入光敏传感器，光敏传感器将光强信号转换成电信号发送给控制计算机6，控制计算机6根据接收信号计算钢丝绳的绳长、绳速和运动方向。所述的两组光电检测组件中的激光照射点之间的距离小于钢丝绳的一个螺距。

如图2所示，第一组光电检测组件包含第一激光发射器16、第一光学透镜18和第一光敏传感器20，第二光电检测组件包含第二激光发射器17、第二光学透镜19和第二光敏传感器21。

如图1所示，所述的控制计算机6可以设置在小车3上，该控制计算机6具有多通道，可以分别处理4个光敏传感器发来的数据，并计算钢丝绳长度、钢丝绳运动速度，辨别钢丝绳运动方向，当钢丝绳的运动速度超过上限时，控制计算机6控制伺服放大器，降低伺服电机功率。

如图2所示，光电检测装置的检测原理如下：

绳长、绳速计算：AB、CD为钢丝绳螺纹，螺距为d，第一激光发射器16和第二激光发射器17分别照射在钢丝绳上P、Q两点，P、Q两点间距离小于一个螺距，P、Q两点的反射光线经汇聚后到达第一光敏传感器20和第二光敏传感器21，两个光敏传感器分别将获得的光强信号转换成光强电流，光敏传感器内嵌有放大整形滤波电路，能将处理后的光强电流I通过串行总线送到控制计算机6。

如图4所示是经过处理后的光强电流I的示意图，信号波峰是钢丝绳螺距间的光滑区域，波谷是钢丝绳的螺纹处，控制计算机6设置一个电流阈值I_m，当信号出现一个波谷时，产生一个计数脉冲，当产生k个脉冲时，绳长L＝kd+l₀，l₀为初始化时的钢丝绳长度，此时钢丝绳的运动速度t_m为经过一个螺距的时间。

运动方向辨别：当钢丝绳运动时，第一激光发射器16和第二激光发射器17照射到钢丝绳上的螺纹有先后次序，第一光敏传感器20和第二光敏传感器21产生的光强电流波形存在相位差，能够判断钢绳的运动方向。

利用本发明提供的一种桥吊吊绳检测装置进行检测的方法包含以下步骤：

步骤S1、初始化桥吊吊绳检测装置，获得初始化时的钢丝绳长度，并确保光电检测装置可以正常工作；

以吊具1为例，获得初始化时的钢丝绳长度的步骤包含：当桥吊开始工作前，使吊具1静止，吊具1紧靠定位孔11下方，吊具1的钢丝绳自然下垂，此时接触式传感器22与吊具1对位接触，接触式传感器22测得钢丝绳长度为l₀，并将初始化时的钢丝绳长度l₀发送给控制计算机6；

以第一光电检测装置9为例，确保光电检测装置可以正常工作的步骤包含：第一激光发射器16和第二激光发射器17向钢丝绳发出测试激光脉冲，如果第一光敏传感器20和第二光敏传感器21可以检测到测试脉冲，则表示光电检测装置工作正常；

步骤S2、当桥吊开始运行后，桥吊吊绳检测装置开始检测吊具钢丝绳的绳长、绳速和运动方向；

以第一光电检测装置9为例，所述的步骤S2具体包含以下步骤：

步骤S2.1、控制计算机6控制第一激光发射器16和第二激光发射器17发出激光照射钢丝绳，反射光线分别经过第一光学透镜18和第二光学透镜19的汇聚后进入第一光敏传感器20和第二光敏传感器21，光敏传感器将光强信号转换为电流信号，并将电流信号放大整形滤波后送至控制计算机6；

步骤S2.2、控制计算机6对光强电流信号进行处理，当光强电流信号I低于电流阈值I_m时产生信号波谷，如果有信号波谷产生，则随之生成一个计数脉冲，记录计数脉冲的个数k；

步骤S2.3、根据计数脉冲的个数计算钢丝绳的绳长：L＝kd+l₀，其中，k是计数脉冲个数，d是钢丝绳螺距，l₀是初始化时的钢丝绳长度；

根据通过单个螺距的时间，计算钢丝绳的平均速度：其中，t_m为经过一个螺距的时间；

根据两组光电检测组件之间的光强电流波形相位差，判断钢丝绳的运动方向。

步骤S3、当绳速超过设定的阈值时，控制计算机6将报警信号发送到桥吊司机驾驶室，供桥吊司机参考。

本发明提供的桥吊吊绳检测装置也适用于单吊具桥吊，在用于单吊具桥吊时，只设置一组光电检测装置即可，检测方法与双吊具桥吊相同。

本发明采用了先进的光电检测技术，解决了桥吊工作过程中吊具钢丝绳绳长、绳速和运动方向的检测，是一种非接触式测量，精度高。本发明装置功能多样，结构简单，实时性好，成本低廉，使用方便，维护简便，可靠性高，抗干扰能力强。既能用于桥吊防摇定位控制系统的吊绳长度信息反馈，又能用于桥吊司机的手动操作参考，为复杂工况提供了报警信息。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种桥吊吊绳检测装置，其特征在于，包含多组光电检测装置和电性连接每组光电检测装置的控制计算机，每组光电检测装置分别对应检测一组吊具；

所述的光电检测装置设置在小车上的定位孔一侧，所述的光电检测装置包含两组光电检测组件，每组光电检测组件都包含：激光发射器、光学透镜和光敏传感器，所述的激光发射器和光敏传感器电性连接控制计算机；

激光发射器发射的激光照射到吊具的钢丝绳上，反射光线通过光学透镜的汇聚射入光敏传感器，光敏传感器将光强信号转换成电信号发送给控制计算机，控制计算机根据接收信号计算钢丝绳的绳长、绳速和运动方向。

2.如权利要求1所述的桥吊吊绳检测装置，其特征在于，所述的桥吊吊绳检测装置还包含分别设置在定位孔下方的接触式传感器，接触式传感器电性连接控制计算机，当接触式传感器与吊具对位接触时，向控制计算机发出信号。

3.如权利要求1所述的桥吊吊绳检测装置，其特征在于，所述的两组光电检测组件中的激光照射点之间的距离小于钢丝绳的一个螺距。

4.利用如权利要求1-3中任意一项所述的桥吊吊绳检测装置进行吊绳检测的方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤S1、初始化桥吊吊绳检测装置，获得初始化时的钢丝绳长度，并确保光电检测装置可以正常工作；

步骤S2、当桥吊开始运行后，桥吊吊绳检测装置开始检测吊具钢丝绳的绳长、绳速和运动方向；

步骤S3、当绳速超过设定的阈值时，控制计算机6将报警信号发送到桥吊司机驾驶室，供桥吊司机参考。

5.如权利要求4所述的桥吊吊绳检测方法，其特征在于，所述的步骤S1中，获得初始化时的钢丝绳长度的步骤包含：当桥吊开始工作前，使吊具静止，吊具紧靠定位孔下方，吊具的钢丝绳自然下垂，此时接触式传感器与吊具对位接触，接触式传感器测得钢丝绳长度为l₀，并将初始化时的钢丝绳长度l₀发送给控制计算机。

6.如权利要求4所述的桥吊吊绳检测方法，其特征在于，所述的步骤S1中，确保光电检测装置可以正常工作的步骤包含：激光发射器向钢丝绳发出测试激光脉冲，如果光敏传感器可以检测到测试脉冲，则表示光电检测装置工作正常。

7.如权利要求5或6所述的桥吊吊绳检测方法，其特征在于，所述的步骤S2具体包含以下步骤：

步骤S2.1、控制计算机控制两组光电检测组件中的激光发射器发出激光照射钢丝绳，反射光线分别经过光学透镜的汇聚后进入光敏传感器，光敏传感器将光强信号转换为光强电流，并将光强电流放大整形滤波后送至控制计算机；

步骤S2.2、控制计算机对光强电流信号进行处理，当光强电流信号I低于电流阈值I_m时产生信号波谷，如果有信号波谷产生，则随之生成一个计数脉冲，记录计数脉冲的个数k；

步骤S2.3、根据计数脉冲的个数计算钢丝绳的绳长：L＝kd+l₀，其中，k是计数脉冲个数，d是钢丝绳螺距，l₀是初始化时的钢丝绳长度；

根据通过单个螺距的时间，计算钢丝绳的平均速度：其中，t_m为经过一个螺距的时间；

根据两组光电检测组件之间的光强电流波形相位差，判断钢丝绳的运动方向。