CN108128702B - 一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统 - Google Patents

一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统 Download PDF

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Abstract

一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统,包括固定在塔式起重机起重臂的末端下部的旋转扫描装置,旋转扫描装置前端安装有定角激光发生装置,定角激光发生装置放出的激光束由光电点阵接收装置接收,光电点阵接收装置安装在塔式起重机起重臂下靠近塔式起重机塔身处;在驱动旋转扫描装置的驱动下按照从左到右扫描到终点,在向下移一段距离再从左到右扫描,直至定角激光发生装置发出的3束激光束光斑都同时被光电点阵接收装置检测到,光电点阵接收装置接收激光束转换为数字信号,方便水平距离偏移量的计算,本发明能够实现起重臂旁弯偏移量的实时监测,具有响应灵敏、操作简便,准确性高等优点。

Description

一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统
技术领域
本发明涉及塔式起重机技术领域,具体涉及一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统。
背景技术
塔式起重机简称塔机,亦称塔吊,是一种利用装在高耸塔身上部的起重臂来实施操作的旋转起重机,该设备具有作业空间大、作业效率高等特点,被广泛应用于建筑施工中,作为物料的垂直水平输运、建筑构件安装等操作过程主要实施设备。塔式起重机常年工作在室外,而在这种作业环境下,利用塔式起重机吊载时,由于制造和装配误差,单侧日照,侧面风载等各种因素,会引起起重臂在水平方向发生旁弯,而当起重臂旁弯超过额定偏移量时,就有可能发生严重的安全事故。
为了避免安全事故的发生,施工方需要实时的知晓起重臂旁弯偏移量,并根据偏移量来制定施工方案。目前,施工方获得起重臂旁弯偏移量主要采用人工测量的方法,该方法操作繁琐,准确性不佳,且不能实现起重臂旁弯偏移量的实时监测。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供了一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统,实现起重臂旁弯偏移量的实时监测,具有响应灵敏、操作简便,准确性高等优点。
为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统,包括固定在塔式起重机起重臂6的末端2下部的旋转扫描装置1,旋转扫描装置1前端安装有定角激光发生装置7,定角激光发生装置7放出的激光束由光电点阵接收装置3接收,光电点阵接收装置3连接在塔式起重机起重臂6下靠近起重机塔身4处。
所述的定角激光发生装置7包括第一激光束发生装置7-1、第二激光束发生装置7-2、第三激光束发生装置7-3,3个激光束发生装置7-1、7-2、7-3固定在支架5上,支架5材质是金属、合金或复合材料,3个激光束发生装置7-1、7-2、7-3水平共线布置,3个激光束发生装置7-1、7-2、7-3发出的激光束反向延长线共面且交于一点P,支架5与地面平行,定角激光发生装置7安装时与塔式起重机起重臂6保持水平。
所述的旋转扫描装置1包括俯仰旋转轴电机及减速器1-1,俯仰旋转轴电机及减速器1-1通过旋转轴带传动机构1-2和俯仰旋转轴1-3连接,俯仰旋转轴1-3上连接有固定支架1-8,固定支架1-8上连接有水平旋转轴电机及减速器1-4,水平旋转轴电机及减速器1-4通过水平旋转轴带传动机构1-5和水平旋转轴1-6连接,水平旋转轴1-6和外壳支撑机构1-7连接,外壳支撑机构1-7上固定有定角激光发生装置7。
所述的光电点阵接收装置3包括点阵板3-4,点阵板3-4上均匀排列有若干光电传感器3-1,将每个光电传感器3-1按照N[x][y]编号,x为横排序号,y为纵列序号,N为光电传感器3-1点坐标矩阵;每个光电传感器3-1都分别按照光电传感器点坐标矩阵排列顺序,每一个光电传感器点3-1与PLC 3-2输入端IO模块的两线制连接,在PLC 3-2内部形成光电传感器3-1点坐标矩阵映射,PLC 3-2输出端与显示屏3-3相连。
一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统的检测方法,包括以下步骤:
第一步,对定角激光发生装置7产生的两两激光束夹角α和β进行设定和一阶动态标定;
第二步,打开定角激光发生装置7的激光束光源、旋转扫描装置1和光电点阵接收装置3,利用内置电池驱动旋转扫描装置1的水平旋转轴1-6按照从左到右扫描,扫描到终点时俯仰旋转轴电机及减速器1-1向下移动一段距离再按照从右到左扫描,扫描到终点后俯仰旋转轴电机及减速器1-1向下移动一段距离再利用电机驱动旋转扫描装置1-4的水平旋转轴1-6按照从左到右扫描,如此往复直到定角激光发生装置7发出的3束激光束光斑都同时被光电点阵接收装置3检测到,并在该检测位置停止;
若实时监测中出现定角激光发生装置7的激光束光斑变化到不能同时被光电点阵接收装置3检测到,则重新启动旋转扫描装置1扫描直至定角激光发生装置7的激光束光斑都同时被光电点阵接收装置3检测到;
若旋转扫描装置1扫描到最低端,则从低端依次向上扫描;
第三步,利用光电点阵接收装置3采集到某一时刻定角激光发生装置7发出的3束激光束光斑,光斑激发光电传感器3-1并以数字信号形式输入到PLC 3-2中;在PLC 3-2中利用光斑触发光电传感器编号,计算出在光电点阵上3个光斑之间的水平距离;
设在光电点阵上3个光斑分别为a、b、c,a号光斑对应的光电传感器在光电传感器点坐标矩阵的位置为N1[x1][y1],b号光斑对应的光电传感器在光电传感器点坐标矩阵的位置为N1[x2][y2],c号光斑对应的光电传感器在光电传感器点坐标矩阵的位置为N1[x3][y3],假设x3>x2>x1,则a、b光斑之间水平距离p=(x2-x1)×m,则b、c光斑之间水平距离q=(x3-x2)×m;
在PLC 3-2中计算出:
起重机起重臂在水平方向旁弯角∠θ=∠β+∠γ,该∠θ值通过PLC3-2计算得到并输出到显示屏3-3显示。
本发明的有益效果为:本发明系统能够实现起重臂旁弯偏移量的实时监测,在驱动旋转扫描装置1的驱动下按照从左到右扫描到终点,在向下移一段距离再从左到右扫描,直至定角激光发生装置7发出的3束激光束光斑都同时被光电点阵接收装置3检测到,光电点阵接收装置3接收激光束转换为数字信号,方便水平距离偏移量的计算,所以具有响应灵敏、操作简便,准确性高等优点。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图。
图2是定角激光发生装置7的结构示意图。
图3是旋转扫描装置1的结构示意图。
图4光电点阵接收装置3示意图。
图5在光电点阵上3个光斑之间的水平距离计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细叙述。
如图1所示,一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统,包括固定在塔式起重机起重臂6的末端2下部的旋转扫描装置1,旋转扫描装置1前端安装有定角激光发生装置7,定角激光发生装置7放出的激光束由光电点阵接收装置3接收,光电点阵接收装置3安装在塔式起重机起重臂6下靠近起重机塔身4处,与起重机塔身4相距0.1-10m处。
如图2所示,所述的定角激光发生装置7包括第一激光束发生装置7-1、第二激光束发生装置7-2、第三激光束发生装置7-3,3个激光束发生装置7-1、7-2、7-3固定在支架5上,支架5材质是金属、合金或复合材料,3个激光束发生装置7-1、7-2、7-3水平共线布置,3个激光束发生装置7-1、7-2、7-3发出的激光束反向延长线共面且交于一点P,支架5与地面平行,定义两两激光束之间夹角分别为α和β,定角激光发生装置7安装时与塔式起重机起重臂6保持水平。
如图3所示,所述的旋转扫描装置1包括俯仰旋转轴电机及减速器1-1,俯仰旋转轴电机及减速器1-1通过旋转轴带传动机构1-2和俯仰旋转轴1-3连接,带动俯仰旋转轴1-3旋转,俯仰旋转轴1-3上连接有固定支架1-8,固定支架1-8上连接有水平旋转轴电机及减速器1-4,水平旋转轴电机及减速器1-4通过水平旋转轴带传动机构1-5和水平旋转轴1-6连接,带动水平旋转轴1-6旋转,水平旋转轴1-6和外壳支撑机构1-7连接,带动外壳支撑机构1-7旋转,外壳支撑机构1-7上固定有定角激光发生装置7,从而带动定角激光发生装置7来回转动。
如图4所示,所述的光电点阵接收装置3包括点阵板3-4,点阵板3-4上均匀排列有若干光电传感器3-1,每横排相邻两个光电传感器3-1之间间距为m,每竖排相邻两个光电传感器3-1之间间距也为m;将每个光电传感器3-1按照N[x][y]编号,x为横排序号,y为纵列序号,N为光电传感器3-1点坐标矩阵;每个光电传感器3-1都分别按照光电传感器点坐标矩阵排列顺序,每一个光电传感器点3-1与PLC 3-2输入端IO模块的两线制连接,在PLC 3-2内部形成光电传感器3-1点坐标矩阵映射,PLC 3-2输出端与显示屏3-3相连;光电点阵接收装置3接收激光束转换为数字信号,实现塔式起重机起重臂旁弯量实时监测。
一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统的检测方法,包括以下步骤:
第一步,参照图2和图5,对定角激光发生装置7产生的两两激光束夹角α和β进行设定和一阶动态标定,α和β设置在0.1°-5°之间,标定保证装置偏差精度不高于0.1°测量精度范围内的要求;
第二步,打开定角激光发生装置7的激光束光源、旋转扫描装置1和光电点阵接收装置3,利用内置电池驱动旋转扫描装置1的水平旋转轴1-6按照从左到右扫描,扫描到终点时俯仰旋转轴电机及减速器1-1向下移动一段距离再按照从右到左扫描,扫描到终点后俯仰旋转轴电机及减速器1-1向下移动一段距离再利用电机驱动旋转扫描装置1-4的水平旋转轴1-6按照从左到右扫描,如此往复直到定角激光发生装置7发出的3束激光束光斑都同时被光电点阵接收装置3检测到,并在该检测位置停止;
若实时监测中出现定角激光发生装置7的激光束光斑变化到不能同时被光电点阵接收装置3检测到,则重新启动旋转扫描装置1扫描直至定角激光发生装置7的激光束光斑都同时被光电点阵接收装置3检测到;
若旋转扫描装置1扫描到最低端,则从低端依次向上扫描;
第三步,利用光电点阵接收装置3采集到某一时刻定角激光发生装置7发出的3束激光束光斑,光斑激发光电传感器3-1并以数字信号形式输入到PLC 3-2中;在PLC 3-2中利用光斑触发光电传感器编号,计算出在光电点阵上3个光斑之间的水平距离;
设在光电点阵上3个光斑分别为a、b、c,a号光斑对应的光电传感器在光电传感器点坐标矩阵的位置为N1[x1][y1],b号光斑对应的光电传感器在光电传感器点坐标矩阵的位置为N1[x2][y2],c号光斑对应的光电传感器在光电传感器点坐标矩阵的位置为N1[x3][y3],假设x3>x2>x1,则a、b光斑之间水平距离p=(x2-x1)×m,则b、c光斑之间水平距离q=(x3-x2)×m;
在PLC 3-2中计算出:
起重机起重臂在水平方向旁弯角∠θ=∠β+∠γ,该∠θ值通过PLC3-2计算得到并输出到显示屏3-3显示。
上述一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统的检测方法也能够对塔吊垂直方向的旁弯角进行实时监测。

Claims (4)

1.一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统的检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,对定角激光发生装置(7)产生的两两激光束夹角α和β进行设定和一阶动态标定;
第二步,打开定角激光发生装置(7)的激光束光源、旋转扫描装置(1)和光电点阵接收装置(3),利用内置电池驱动旋转扫描装置(1)的水平旋转轴(1-6)按照从左到右扫描,扫描到终点时俯仰旋转轴电机及减速器(1-1)向下移动一段距离再按照从右到左扫描,扫描到终点后俯仰旋转轴电机及减速器(1-1)向下移动一段距离再利用电机驱动旋转扫描装置(1-4)的水平旋转轴(1-6)按照从左到右扫描,如此往复直到定角激光发生装置(7)发出的3束激光束光斑都同时被光电点阵接收装置(3)检测到,并在该检测位置停止;
若实时监测中出现定角激光发生装置(7)的激光束光斑变化到不能同时被光电点阵接收装置(3)检测到,则重新启动旋转扫描装置(1)扫描直至定角激光发生装置7的激光束光斑都同时被光电点阵接收装置(3)检测到;
若旋转扫描装置(1)扫描到最低端,则从低端依次向上扫描;
第三步,利用光电点阵接收装置(3)采集到某一时刻定角激光发生装置(7)发出的3束激光束光斑,光斑激发光电传感器(3-1)并以数字信号形式输入到PLC(3-2)中;在PLC(3-2)中利用光斑触发光电传感器编号,计算出在光电点阵上3个光斑之间的水平距离;
设在光电点阵上3个光斑分别为a、b、c,a号光斑对应的光电传感器在光电传感器点坐标矩阵的位置为N1[x1][y1],b号光斑对应的光电传感器在光电传感器点坐标矩阵的位置为N1[x2][y2],c号光斑对应的光电传感器在光电传感器点坐标矩阵的位置为N1[x3][y3],假设x3>x2>x1,则a、b光斑之间水平距离p=(x2-x1)×m,则b、c光斑之间水平距离q=(x3-x2)×m;
在PLC(3-2)中计算出:
起重机起重臂在水平方向旁弯角∠θ=∠β+∠γ,该∠θ值通过PLC(3-2)计算得到并输出到显示屏(3-3)显示,
所述的一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统,包括固定在塔式起重机起重臂(6)的末端(2)下部的旋转扫描装置(1),旋转扫描装置(1)前端安装有定角激光发生装置(7),定角激光发生装置(7)放出的激光束由光电点阵接收装置(3)接收,光电点阵接收装置(3)安装在塔式起重机起重臂(6)下,靠近起重机塔身(4)处。
2.根据权利要求1所述的一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统的检测方法,其特征在于:所述的定角激光发生装置(7)包括第一激光束发生装置(7-1)、第二激光束发生装置(7-2)、第三激光束发生装置(7-3),3个激光束发生装置(7-1、7-2、7-3)固定在支架(5)上,支架(5)材质是金属、合金或复合材料,3个激光束发生装置(7-1、7-2、7-3)水平共线布置,3个激光束发生装置(7-1、7-2、7-3)发出的激光束反向延长线共面且交于一点P,支架(5)与地面平行,定角激光发生装置(7)安装时与塔式起重机起重臂(6)保持水平。
3.根据权利要求1所述的一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统的检测方法,其特征在于:所述的旋转扫描装置(1)包括俯仰旋转轴电机及减速器(1-1),俯仰旋转轴电机及减速器(1-1)通过旋转轴带传动机构(1-2)和俯仰旋转轴(1-3)连接,俯仰旋转轴(1-3)上连接有固定支架(1-8),固定支架(1-8)上连接有水平旋转轴电机及减速器(1-4),水平旋转轴电机及减速器(1-4)通过水平旋转轴带传动机构(1-5)和水平旋转轴(1-6)连接,水平旋转轴(1-6)和外壳支撑机构(1-7)连接,外壳支撑机构(1-7)上固定有定角激光发生装置(7)。
4.根据权利要求1所述的一种塔式起重机起重臂旁弯量实时监测系统的检测方法,其特征在于:所述的光电点阵接收装置(3)包括点阵板(3-4),点阵板(3-4)上均匀排列有若干光电传感器(3-1),将每个光电传感器(3-1)按照N[x][y]编号,x为横排序号,y为纵列序号,N为光电传感器(3-1)点坐标矩阵;每个光电传感器(3-1)都分别按照光电传感器点坐标矩阵排列顺序,每一个光电传感器点(3-1)与PLC 3-2输入端IO模块的两线制连接,在PLC(3-2)内部形成光电传感器(3-1)点坐标矩阵映射,PLC(3-2)输出端与显示屏(3-3)相连。
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