CN107826981A - 一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置，本监测系统包括主管一、主管二和一根主套管，主管一的一端与主梁长度方向的一端铰接，主管一的另一端插设并滑动连接在主套管内，主管二的一端与主梁长度方向的另一端铰接，子管的外端与主梁厚度方向的一侧边缘铰接，主管一内设置有位于铰接点处的激光发射器，主管二内设置有位于铰接点处的激光接收器一，各子管内设置有位于铰接点处的激光接收器二，每个主套管与子套管交界处设置有位于主套管内的激光反射板，激光反射板通过一短轴转动连接在主套管的内壁上；激光接收器一和激光接收器二均连接一激光测距传感器。本发明具有结构简单、监测方便、精准等优点。

Description

一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置
技术领域
本发明涉及一种监测装置，特别涉及一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置。
背景技术
起重机主梁的扰度，是主梁受重弯曲的主要参数，起重机扰度的变化，关系起重机作业安全和施工安全。
起重机主梁的扰度监测，难度系数大，因主梁弯曲变形程度较小，而微小的变化，可能导致主梁变形程度过大而造成安全隐患，使监测精度和监测实时性变得尤为关键。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置，本发明所要解决的技术问题是如何精准检测主梁实时扰度。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置，起重机包括主梁，其特征在于，本监测装置包括主管一、主管二和一根主套管，所述主管一的一端与主梁长度方向的一端铰接，所述主管一的另一端插设并滑动连接在主套管内，所述主管二的一端与主梁长度方向的另一端铰接，所述主管二的另一端插设并滑动连接在主套管内，所述主套管上设置有互通的若干子套管，所述子套管与主套管垂直，每根所述子套管内插设并活动连接有一根子管，所述子管的外端与主梁厚度方向的一侧边缘铰接，所述主管一内设置有位于铰接点处的激光发射器，所述主管二内设置有位于铰接点处的激光接收器一，各子管内设置有位于铰接点处的激光接收器二，每个主套管与子套管交界处设置有位于主套管内的激光反射板，所述激光反射板通过一短轴转动连接在主套管的内壁上；所述激光接收器一和激光接收器二均连接一激光测距传感器。
主管一、主管二、主套管、子管和子套管的设置，一方面是对激光处理设备进行保护，另一方面是保障激光发射器和激光接收器一之间同轴，激光发射轨迹与主管一和主管二的轴线叠合，保障激光发射和激光接收的有效和精准，也能够保障激光接收器二所在子管与主管一和主管二垂直，以简化监测数据的计算方式、提高监测数据的计算精度。
在上述的一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置中，所述激光接收器一可直接接收激光发射器的激光，所述接管接收器二通过对应的激光反射板折射之后接收激光发射器的激光。
所述短轴通过一控制短轴旋转的电机驱动，所述激光发射器间歇性发射激光，且间隔时间为0.03～0.05S，持续时间0.05～0.1S，在单个激光发射持续时间内，所述激光反射板旋转一周，激光反射板保持两个状态：与主套管轴线平行的状态和与主套管轴线呈45°角状态；在激光发射器发射激光时，最多只有一块激光反射板能够保持与主套管轴线呈45°角的状态，其他激光发射板均处于与主套管平行的状态。
激光发射持续时间的设定，是为了同步激光发射板，也防止激光接收器一收到激光发射板的遮闭二影响接收，在持续时间内，激光接收器一和激光接收器二在很短的时间内接收激光发射器发射的不同激光束；各激光反射板能够间隙性择一反射激光发射器发射的激光，使各激光接收器二能够逐一接收激光发射器发射的激光。
各所述激光接收二等分主管一与主梁的铰接点和主管二与主梁的铰接点之间的连线。
所述激光接收器二有9个，9个激光接收器二与主梁的铰接点至主管一的轴线的垂直线，将激光接收器一和激光发射器之间的连线均分为10段。
某一激光接收器二所在位置处主梁的扰度为：h，即为激光接收器二与主套管轴线之间的垂直距离，s为主梁在不承重的情况下激光发射器至该激光接收器二所对应的激光反射板发射点之间距离；假设主梁不承重情况下相邻激光接收器二对应的激光反射板的反射点之间的距离为d，激光接收器二的个数为m，(m+1)*d＝s，扰度计算方法如下：
首先通过激光接收器一接收到的激光，测定主梁弯曲后激光发射器和激光接收器一之间的距离L，那么，相邻激光接收板的反射点之间的间距为X＝L/(m+1)；
测定各激光接收器二与主套管轴线之间的距离：先通过激光接收器二接收到的激光检测激发发射器与各激光接收板之间的间距和各激光接收板发射点至激光接收器二之间的距离之和，激光发射器至激光接收器之间，第m个激光接收器二收到的激光检测激发发射器与各激光接收板之间的间距和各激光接收板发射点至激光接收器二之间的距离之和为am＝hm+[L/(n+1)*m]，可求得第m个激光接收器二处的主梁扰度hm的值；
通过各激光接收器二处主梁扰度值，求得主梁弯曲变形的倾角α，α＝{arctan(h1/X)+arctan(h2/2*X)+...+arctan(hm/m*X)}/m；由此可知，任意主梁位置的扰度均可估算得出，假设任意主梁位置离激光发射器之间的之间距离为F，则该处的扰度为F*sinα。
通过求平均的方式旨在减小如下几方面可能存在的误差：1、激光接收器一和激光接收器二接收到的激光的时间差、各激光接收器二接收到激光的时间差对扰度检测和计算存在的误差；2、因倾斜角度等因素，在监测周期内，主梁弯曲变形的程度发生微弱变化而引起的监测和计算误差；3、激光发射方向、接收方向、各控制激光发射和接收而设置的导向管体存在的平直度误差等。
该监测方法简单有效，能够实时监控，对起重机的运行安全起到很大的监管作用。
本系统还包括主控制处理单元模块、辅助控制处理单元模块和激光测距模块，每个激光接收器二和激光接收器一均连接一个激光测距模块，每个激光测距模块单独设置一个辅助控制处理单元模块，各辅助控制处理单元模块与主控制处理单元模块之间通过RS485通信；辅助控制处理单元模块处理激光接收、接收时间的计算和待测距离值的转换，所述主控制处理单元模块通过上述的计算方式计算出主梁扰度值，并连接报警系统，根据设定扰度范围提供显示信息和报警信号。
附图说明
图1是扰度检测装置在起重机主梁上的位置示意图。
图2是激光接收器一接收激光时的结构示意图。
图3是激光接收器二接收激光时的结构示意图。
图中，11、主管一；12、主管二；2、主套管；3、子套管；4、子管；5、激光发射器；6、激光接收器一；7、激光接收器二；8、激光反射板；a、主梁。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图2和图3所示，起重机包括主梁a，本监测装置包括主管一11、主管二12和一根主套管2，主管一11的一端与主梁a长度方向的一端铰接，主管一11的另一端插设并滑动连接在主套管2内，主管二12的一端与主梁a长度方向的另一端铰接，主管二12的另一端插设并滑动连接在主套管2内，主套管2上设置有互通的若干子套管3，子套管3与主套管2垂直，每根子套管3内插设并活动连接有一根子管4，子管4的外端与主梁a厚度方向的一侧边缘铰接，主管一11内设置有位于铰接点处的激光发射器5，主管二12内设置有位于铰接点处的激光接收器一6，各子管4内设置有位于铰接点处的激光接收器二7，每个主套管2与子套管3交界处设置有位于主套管2内的激光反射板8，激光反射板8通过一短轴转动连接在主套管2的内壁上；激光接收器一6和激光接收器二7均连接一激光测距传感器。
主管一11、主管二12、主套管2、子管4和子套管3的设置，一方面是对激光处理设备进行保护，另一方面是保障激光发射器5和激光接收器一6之间同轴，激光发射轨迹与主管一11和主管二12的轴线叠合，保障激光发射和激光接收的有效和精准，也能够保障激光接收器二7所在子管4与主管一11和主管二12垂直，以简化监测数据的计算方式、提高监测数据的计算精度。
激光接收器一6可直接接收激光发射器5的激光，接管接收器二通过对应的激光反射板8折射之后接收激光发射器5的激光；短轴通过一控制短轴旋转的电机驱动，激光发射器5间歇性发射激光，且间隔时间为0.03～0.05S，持续时间0.05～0.1S，在单个激光发射持续时间内，激光反射板8旋转一周；激光反射板保持两个状态：与主套管轴线平行的状态和与主套管轴线呈45°角状态；在激光发射器发射激光时，最多只有一块激光反射板能够保持与主套管轴线呈45°角的状态，其他激光发射板均处于与主套管平行的状态。
激光发射持续时间的设定，是为了同步激光发射板，也防止激光接收器一收到激光发射板的遮闭二影响接收，在持续时间内，激光接收器一和激光接收器二在很短的时间内接收激光发射器发射的不同激光束；各激光反射板能够间隙性择一反射激光发射器发射的激光，使各激光接收器二能够逐一接收激光发射器发射的激光。
各激光接收二等分主管一11与主梁a的铰接点和主管二12与主梁a的铰接点之间的连线。
激光接收器二7有9个，9个激光接收器二7与主梁a的铰接点至主管一11的轴线的垂直线，将激光接收器一6和激光发射器5之间的连线均分为10段。
某一激光接收器二所在位置处主梁的扰度为：h，即为激光接收器二与主套管轴线之间的垂直距离，s为主梁在不承重的情况下激光发射器至该激光接收器二所对应的激光反射板发射点之间距离；假设主梁不承重情况下相邻激光接收器二对应的激光反射板的反射点之间的距离为d，激光接收器二的个数为m，(m+1)*d＝s，扰度计算方法如下：
首先通过激光接收器一接收到的激光，测定主梁弯曲后激光发射器和激光接收器一之间的距离L，那么，相邻激光接收板的反射点之间的间距为X＝L/(m+1)；
测定各激光接收器二与主套管轴线之间的距离：先通过激光接收器二接收到的激光检测激发发射器与各激光接收板之间的间距和各激光接收板发射点至激光接收器二之间的距离之和，激光发射器至激光接收器之间，第m个激光接收器二收到的激光检测激发发射器与各激光接收板之间的间距和各激光接收板发射点至激光接收器二之间的距离之和为am＝hm+[L/(n+1)*m]，可求得第m个激光接收器二处的主梁扰度hm的值；
通过各激光接收器二处主梁扰度值，求得主梁弯曲变形的倾角α，α＝{arctan(h1/X)+arctan(h2/2*X)+...+arctan(hm/m*X)}/m；由此可知，任意主梁位置的扰度均可估算得出，假设任意主梁位置离激光发射器之间的之间距离为F，则该处的扰度为F*sinα。
通过求平均的方式旨在减小如下几方面可能存在的误差：1、激光接收器一6和激光接收器二7接收到的激光的时间差、各激光接收器二7接收到激光的时间差对扰度检测和计算存在的误差；2、因倾斜角度等因素，在监测周期内，主梁a弯曲变形的程度发生微弱变化而引起的监测和计算误差；3、激光发射方向、接收方向、各控制激光发射和接收而设置的导向管体存在的平直度误差等。
该监测方法简单有效，能够实时监控，对起重机的运行安全起到很大的监管作用。
本系统还包括主控制处理单元模块、辅助控制处理单元模块和激光测距模块，每个激光接收器二7和激光接收器一6均连接一个激光测距模块，每个激光测距模块单独设置一个辅助控制处理单元模块，各辅助控制处理单元模块与主控制处理单元模块之间通过RS485通信；辅助控制处理单元模块处理激光接收、接收时间的计算和待测距离值的转换，主控制处理单元模块通过上述的计算方式计算出主梁的扰度值，并连接报警系统，根据设定扰度范围提供显示信息和报警信号。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置，起重机包括主梁(a)，其特征在于，本监测装置包括主管一(11)、主管二(12)和一根主套管(2)，所述主管一(11)的一端与主梁(a)长度方向的一端铰接，所述主管一(11)的另一端插设并滑动连接在主套管(2)内，所述主管二(12)的一端与主梁(a)长度方向的另一端铰接，所述主管二(12)的另一端插设并滑动连接在主套管(2)内，所述主套管(2)上设置有互通的若干子套管(3)，所述子套管(3)与主套管(2)垂直，每根所述子套管(3)内插设并活动连接有一根子管(4)，所述子管(4)的外端与主梁(a)厚度方向的一侧边缘铰接，所述主管一(11)内设置有位于铰接点处的激光发射器(5)，所述主管二(12)内设置有位于铰接点处的激光接收器一(6)，各子管(4)内设置有位于铰接点处的激光接收器二(7)，每个主套管(2)与子套管(3)交界处设置有位于主套管(2)内的激光反射板(8)，所述激光反射板(8)通过一短轴转动连接在主套管(2)的内壁上；所述激光接收器一(6)和激光接收器二(7)均连接一激光测距传感器。
2.根据权利要求1所述一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置，其特征在于，所述激光接收器一(6)可直接接收激光发射器(5)的激光，所述接管接收器二通过对应的激光反射板(8)折射之后接收激光发射器(5)的激光。
3.根据权利要求2所述一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置，其特征在于，各所述激光接收二等分主管一(11)与主梁(a)的铰接点和主管二(12)与主梁(a)的铰接点之间的连线。
4.根据权利要求3所述一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置，其特征在于，所述激光接收器二(7)有9个，9个激光接收器二(7)与主梁(a)的铰接点至主管一(11)的轴线的垂直线，将激光接收器一(6)和激光发射器(5)之间的连线均分为10段。
5.根据权利要求1或2或3或4所述一种通用门桥式起重机主梁扰度监测装置，其特征在于，本系统还包括主控制处理单元模块、辅助控制处理单元模块和激光测距模块，每个激光接收器二(7)和激光接收器一(6)均连接一个激光测距模块，每个激光测距模块单独设置一个辅助控制处理单元模块，各辅助控制处理单元模块与主控制处理单元模块之间通过RS485通信；辅助控制处理单元模块处理激光接收、接收时间的计算和待测距离值的转换，所述主控制处理单元模块通过上述的计算方式计算出主梁(a)扰度值，并连接报警系统，根据设定扰度范围提供显示信息和报警信号。
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