CN108358060A - 一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，包括外壳、6轴传感器、倾角传感器、lora无线模块、单片机、电源和启动开关，所述的外壳固定安装在吊钩的侧板上，外壳的内部安装有6轴传感器和倾角传感器；所述的外壳内设置有单片机和电源，外壳上设置有启动开关；所述的6轴传感器、倾角传感器、电源和启动开关与单片机电性连接。本发明的优点在于可以实时的监测到吊钩的状态，为后期研发塔机吊钩防摇摆技术提供基础；可以根据吊钩的状态来确定起吊物是否起吊稳定，塔机操作者可以根据吊钩的状态调整起吊物的移动速度和起升速度；整体设计简单，可以防尘防水防撞。
Description
技术领域
本发明属于塔机设备技术领域，尤其涉及一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置。
背景技术
目前，建筑工地上的塔机是通过塔机的主机进行控制，主要是控制塔机的回转、变幅小车移动和吊钩的升降，这样满足了塔机的基本使用要求。但是由于塔机的结构弹性变形因素、吊重惯性因素、偏斜起吊因素等的存在，必然存在吊装过程吊钩随吊重摆动、扭动的不平稳吊装问题，一方面增加塔机机构、结构的负荷，加速塔机结构疲劳；另一方面增加了吊装就位的难度，精确就位效率大大降低。所以急需一种能够随时监测到吊钩姿态的设备用于监测在使用过程中吊钩的实时姿态，为后续开发吊钩防摇摆技术提供基础。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，发明了一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，包括外壳、6轴传感器、倾角传感器、lora无线模块、单片机、电源和启动开关，所述的外壳固定安装在吊钩的侧板上，外壳的内部安装有6轴传感器和倾角传感器；所述的外壳内设置有单片机和电源，外壳上设置有启动开关；所述的6轴传感器、倾角传感器、电源和启动开关与单片机电性连接；所述的lora无线模块用于无线传输单片机的数据和信号。。
本发明使用6轴传感器和倾角传感器分别采集到吊钩的X轴、Y轴和Z轴的加速度、角位移和水平度并通过单片机运算出吊钩的状态，最后通过无线网络把运算的结果传送到后台主机；在电源的使用上采用的是30000毫安容量的电池，吊钩姿态检测及防摇摆装置可以持续使用一个月，并且单片机会实时的监测电源的剩余电量，在电量少于设定的最低值时单片机会报警。
进一步，所述的单片机为MCU单片机，成本低运算快速，满足工业的使用要求。
进一步，所述的单片机包括读取配置模块、电量检测模块、校准检测模块、传感器采集模块、姿态运算模块，所述的电量检测模块用于实时监测电源的电量；所述的校准检测模块用于校准启动时吊钩姿态的初始信号；所述的读取配置模块用于读取电量检测模块对电源的电量信号和读取启动吊钩姿态检测及防摇摆装置时校准检测模块中吊钩姿态的信号，并监测校准检测模块是否需要参数校准；传感器采集模块用于采集6轴传感器和倾角传感器的信号并把信号传输到姿态运算模块；所述的姿态运算模块根据传感器采集模块传递来的信号计算出吊钩的状态，同时也对传感器采集模块的数据进行校准；所述的lora无线模块用于把姿态运算模块计算出的吊钩状态信号无线传送到后台主机。
进一步，所述的lora无线模块的发送频率为40毫秒/次。
进一步，所述的单片机的运算速度为25HZ。
进一步，所述的倾角传感器分为X轴倾角传感器、Y轴倾角传感器和Z轴倾角传感器，分别测量出吊钩在移动时三个轴的倾斜度。
进一步，所述的倾角传感器的型号为YLZ-332，精度为0.04度，满足工业的使用要求。
进一步，所述的6轴传感器用于监测吊钩X轴、Y轴和Z轴的加速度和角位移，通过监测出的加速度和角位移计算出吊钩的运动状态并未后续的补偿运算提供基础的数据。
进一步，所述的6轴传感器的型号为MPU6050，能够精准的监测出吊钩的加速度和角位移。
进一步，所述的外壳的防护等级为IP65，这种防护等级可以完全防止粉尘进入并且从任何角度低压喷射无影响，防撞能力强，有效的保护了外壳内部的电子元器件。
本发明的优点在于：
1.可以实时的监测到吊钩的状态，为后期研发塔机吊钩防摇摆技术提供基础；
2.可以根据吊钩的状态来确定起吊物是否起吊稳定，塔机操作者可以根据吊钩的状态调整起吊物的移动速度和起升速度；
3.整体设计简单，可以防尘防水防撞。
附图说明
图1是本发明的原理图；
图2是本发明安装的结构示意图；
图3是本发明的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明：
如图2所示，一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，包括外壳1、6轴传感器2、倾角传感器3、lora无线模块、单片机4、电源5和启动开关6，所述的外壳1固定安装在吊钩的侧板上，外壳1的内部安装有6轴传感器2和倾角传感器3；所述的外壳1内设置有单片机4和电源5，电源5为单片机4、6轴传感器2和倾角传感器3供电；所述的lora无线模块用于无线传输单片机4的数据和信号。。所述的外壳1的底面上设置有启动开关6，这样可以防止吊钩使用的过程中触碰到，符合人机工程设计。
如图1所示，所述的6轴传感器2通过单片机4上的ILC接口与单片机4电性连接；所述的倾角传感器3通过单片机4上的UART接口与单片机4电性连接；所述的电源5通过单片机4上的AD接口与单片机4电性连接，在连接时电源5的电压与电流单独连接检测；所采用的电源为30000毫安的电池能够持续使用一个月，当电源5的电量低于设定的最低值时单片机4会发出电量不足报警信号给后台主机。所述的启动开关6通过单片机4上的IO接口与单片机4电性连接。所述的6轴传感器2和倾角传感器3采用TTL电平信号传输。所述的单片机4包括读取配置模块、电量检测模块、校准检测模块、传感器采集模块、姿态运算模块，所述的电量检测模块用于实时监测电源5的电量；所述的校准检测模块用于校准启动时吊钩姿态的初始信号；所述的读取配置模块用于读取电量检测模块对电源5的电量信号和读取启动吊钩姿态检测及防摇摆装置时校准检测模块中吊钩姿态的初始信号，并检测校准检测模块是否需要参数校准；传感器采集模块用于采集6轴传感器2和倾角传感器3的姿态信号并把姿态信号传输到姿态运算模块；姿态运算模块根据传感器采集模块传递来的信号计算出吊钩的状态，同时也对传感器采集模块的数据进行校准、运算水平幅度和角位移；所述的LORA无线模块通过UART接口与单片机4电性连接，用于把姿态运算模块计算出的吊钩状态信号无线传送到后台主机。
所述的单片机4为MCU单片机，单片机4的运算速度为25HZ；所述的倾角传感器3的型号为YLZ-332，精度为0.04度，倾角传感器3分为X轴倾角传感器、Y轴倾角传感器和Z轴倾角传感器，分别监测吊钩在立体方向上三轴的倾角；所述的6轴传感器2的型号为MPU6050，6轴传感器2用于监测吊钩X轴、Y轴和Z轴的加速度和角位移；所述的LORA无线模块的型号为SX1278，发送频率为40毫秒/次；所述的外壳1的防护等级为IP65，可以防尘防水防撞，避免内部电子元器件受损。
本发明的工作流程如图3所示，首先打开启动开关6开启塔机吊钩监测设备，通电后单片机4的读取配置模块会同时读取电量检测模块的电量检测信息和校准检测模块的参数，若读取的参数与初始参数不对则校准检测模块会进行参数校准修改参数，读取配置模块会再次读取配置直至不需要参数校准正确；参数校准后传感器采集模块开始工作会从6轴传感器2和倾角传感器3接受电信号，采用中断服务的模式传输，中断间隔为20毫秒/次。传感器采集模块采集来的数据会传递到姿态运算模块中，姿态运算模块会对采集到的数据进行参数校准及对吊钩的水平幅度和角位移进行运算，最后得出吊钩的状态参数；姿态运算模块所得出的吊钩的状态参数会经过lora无线模块以40毫秒/次的频率发送到后台主机，并把发送完成信号传递给读取配置模块，这样就完成了一个周期循环。
尽管上文对本发明的具体实施方案进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方案进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。
Claims (10)
1.一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，其特征在于，包括外壳(1)、6轴传感器(2)、倾角传感器(3)、lora无线模块、单片机(4)、电源(5)和启动开关(6)，所述的外壳(1)固定安装在吊钩的侧板上，外壳(1)的内部安装有6轴传感器(2)和倾角传感器(3)；所述的外壳(1)内设置有单片机(4)和电源(5)，外壳(1)上设置有启动开关(6)；所述的6轴传感器(2)、倾角传感器(3)、电源(5)和启动开关(6)与单片机(4)电性连接；所述的lora无线模块用于无线传输单片机(4)的数据和信号。
2.根据权利要求1所述的一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，其特征在于，所述的单片机(4)为MCU单片机。
3.根据权利要求1-2中任一所述的一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，其特征在于，所述的单片机(4)包括读取配置模块、电量检测模块、校准检测模块、传感器采集模块、姿态运算模块，所述的电量检测模块用于实时监测电源(5)的电量；所述的校准检测模块用于校准启动时吊钩姿态的初始信号；所述的读取配置模块用于读取电量检测模块对电源(5)的电量信号和读取启动吊钩姿态检测及防摇摆装置时校准检测模块中吊钩姿态的信号，并监测校准检测模块是否需要参数校准；传感器采集模块用于采集6轴传感器(2)和倾角传感器(3)的信号并把信号传输到姿态运算模块；所述的姿态运算模块根据传感器采集模块传递来的信号计算出吊钩的状态，同时也对传感器采集模块的数据进行校准；所述的lora无线模块用于把姿态运算模块计算出的吊钩状态信号无线传送到后台主机。
4.根据权利要求3所述的一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，其特征在于，所述的lora无线模块的发送频率为40毫秒/次。
5.根据权利要求3所述的一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，其特征在于，所述的单片机(4)的运算速度为25HZ。
6.根据权利要求3所述的一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，其特征在于，所述的倾角传感器(3)分为X轴倾角传感器、Y轴倾角传感器和Z轴倾角传感器。
7.根据权利要求6所述的一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，其特征在于，所述的倾角传感器(3)的型号为YLZ-332，精度为0.04度。
8.根据权利要求3所述的一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，其特征在于，所述的6轴传感器(2)用于监测吊钩X轴、Y轴和Z轴的加速度和角位移。
9.根据权利要求8所述的一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，其特征在于，所述的6轴传感器(2)的型号为MPU6050。
10.根据权利要求8所述的一种塔式起重机吊钩姿态检测及防摇摆装置，其特征在于，所述的外壳(1)的防护等级为IP65。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180803 |