CN109484977A - 一种双梁起重机小车的微形变检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明专利属于双梁起重机装置领域，具体公开了一种双梁起重机小车的微形变检测装置，包括：分别安装于双梁起重机小车每侧钢梁两端的激光发射器和光敏接收点阵，所述光敏接收点阵包括多个光敏三级管，所述光敏三级管通过接口电路与微控制器连接；所述接口电路为由多个二极管并联的与门电路；所述微控制器根据所述光敏接收点阵接收的激光光线信号，得到多个激光照射点的位置信息；以及根据所述位置信息和相邻光敏三级管的间距，得到相应激光照射点的偏移距离信息；以及根据所述偏移距离信息，得到相应激光照射点的偏移角度信息。通过上述技术方案，本发明对双梁起重机小车的微形变进行精确检测，避免了起重机小车发生啃轨现象。

Description

一种双梁起重机小车的微形变检测装置

技术领域

本发明专利涉及双梁起重机装置领域，尤其是一种双梁起重机小车的微形变检测装置。

背景技术

双梁起重机一般指双梁桥式起重机，双梁桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备，因此，双梁桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用。双梁起重机作为常用的大吨位起重机械，在起重行业中占据重要的地位。

双梁起重机一般由机械、电气和金属结构三大部分组成，其中，机械部分分为起升机构、小车运行机构和大车运行机构。起升机构是用来垂直升降物品，小车运行机构是用来带着载荷作横向移动，大车运行机构用来将起重小车和物品作纵向移动，以达到三维空间里做搬运和装卸货物用；金属结构部分由桥架和小车架组成；电气部分由电气设备和电气线路组成。

起重机小车是双梁起重机的重要部件，它的主要作用不仅是放置电动机、吊钩、卷筒、变速箱等，同时负责在起重机横梁上横向行走。因此，起重机小车的承重能力是双梁起重机能否正常工作的关键。

现有的双梁起重机所采用的起重机小车的结构一般如图1所示，由于图1所示的起重机小车的驱动轮和从动轮之间的跨距较大，当用户使用时，若装载货物较多，很容易造成小车的纵、横梁发生形变；尤其是起重机小车的横梁发生形变后，导致起重机小车的驱动轮和从动轮向外侧倾斜，增大小车与轨道的摩擦力，甚至无法运动，即造成啃轨现象。

为了预防起重机小车发生啃轨，现有的起重机厂家会选择对起重机小车的形变程度进行检测，并将检测数据反馈给用户，使其及时采取措施，避免起重机产生超负荷形变，还可以避免啃轨现象的发生。现有的检测起重机小车的形变程度的装置，一般如图1所示，在起重机小车的2个驱动轮和2个从动轮相对地设置激光发射器和激光接收器，根据所述激光接收器的接收情况，计算得到起重机小车的形变程度，从而判断起重机小车是否发生啃轨现象。但是

但是，如上所述，图1中的起重机小车的驱动轮和从动轮之间的跨距较大，当用户使用时，若装载货物较多，很容易造成小车的纵、横梁发生形变，使所述激光接收器接收到的数据有误，从而发生误判，影响检测装置的精确度；还有的起重机厂家通过提高起重机小车的强度，来改善了起重机的运行性能，但依然无法从根本上改变起重机小车发生啃轨的现象。

基于此，如何实现精确检测双梁起重机小车的形变程度是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的是要提供一种双梁起重机小车的微形变检测装置，提高了检测装置的精确度，有效地避免小车啃轨现象的发生。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种双梁起重机小车的微形变检测装置，包括：分别安装于双梁起重机小车每侧钢梁两端的激光发射器和光敏接收点阵；

所述激光发射器和光敏接收点阵相对设置且所述激光发射器发射的激光点落在所述光敏接收点阵的中心；所述光敏接收点阵由多个光敏三级管组合而成，所述光敏三级管通过接口电路与微控制器连接；所述接口电路为由多个二极管并联构成的与门电路；

所述微控制器根据所述光敏接收点阵接收的激光光线信号，计算得到多个激光照射点的位置信息；以及根据所述位置信息和相邻光敏三级管的间距，计算得到相应激光照射点的偏移距离信息；以及根据所述偏移距离信息，得到相应激光照射点的偏移角度信息。

进一步，本发明的双梁起重机小车的微形变检测装置，所述光敏三级管的集电极通过多条信号线连接至所述微控制器的I/O口上；

所述微控制器的I/O口的多条引出线与所述与门电路的输入端对应连接。

进一步，本发明的双梁起重机小车的微形变检测装置，所述微控制器将所述偏移角度信息上传至设于控制室的服务器。

进一步，本发明的双梁起重机小车的微形变检测装置，所述微控制器还用于：

根据所述偏移角度信息，得到双梁起重机小车钢梁的形变等级信息，并将所述形变等级信息发送至设于控制器的服务器；其中，所述形变等级包括严重上拱、上拱较大、上拱、无、下弯、下弯较大和严重下弯。

进一步，本发明的双梁起重机小车的微形变检测装置，所述光敏三级管将接收的激光光线信号转换为数字电信号，并通过所述与门电路将所述数字电信号传输至微控制器；

所述微控制器根据所述数字电信号，得到多个激光照射点的位置信息。

进一步，本发明的双梁起重机小车的微形变检测装置，所述激光发射器通过调整螺栓和锁紧扣固定安装在微型十字滑台上；

通过调整螺栓调整所述激光发射器的位置，使所述激光发射器发射的激光点落在所述光敏接收点阵的中心。

进一步，本发明的双梁起重机小车的微形变检测装置，所述光敏接收点阵的截面为圆形。

与现有技术相比，本发明提供的双梁起重机小车的微形变检测装置的结构与众不同，通过在双梁起重机小车每侧钢梁两端相对安装激光发射器和光敏接收点阵，所述光敏接收点阵由多个光敏三级管组合而成，所述光敏三级管通过接口电路与微控制器连接，所述微控制器根据光敏接收点阵接收的激光光线信号，计算得到相应激光照射点的偏移角度信息，提高了检测装置的精确度，有效地避免小车啃轨现象的发生，进一步延长了双梁起重机小车以及双梁起重机的使用寿命；通过采用由多个二极管并联构成的与门电路作为光敏三级管和微控制器的接口电路，极大地节省了微控制器的I/O口线；本装置结构简单、安装方便、成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为现有的双梁起重机小车的检测装置的结构示意图；

附图2为本发明的其中一个实施例的双梁起重机小车的微形变检测装置的结构示意图；

附图3为本发明的其中一个实施例的双梁起重机小车的微形变检测装置的结构示意图；

附图4为附图3中激光发射器的固定装置的结构示意图；

附图5为本发明的其中一个实施例的双梁起重机小车的微形变检测装置的光敏接收点阵的截面图；

附图6为利用本装置检测没有发生形变的双梁起重机小车时的示意图；

附图7为本发明的其中一个实施例的双梁起重机小车的微形变检测装置的光敏接收点阵的光敏三极管的电路结构图；

附图8为本发明其中一个实施例的双梁起重机小车的微形变检测装置的接口电路的电路结构图；

附图9为本发明的微控制器计算单个激光发射点的偏移距离的示意图；

附图10为本发明的微控制器计算两个激光发射点的偏移距离的示意图；

附图11为本发明的微控制器计算四个激光发射点的偏移距离的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1所示，附图1为本发明的其中一个实施例的双梁起重机小车的微形变检测装置的结构示意图，本发明所述的双梁起重机小车的微形变检测装置，包括：分别安装于双梁起重机小车每侧钢梁1两端的激光发射器2和光敏接收点阵3；

所述激光发射器2和光敏接收点阵3相对设置且所述激光发射器2发射的激光点落在所述光敏接收点阵3的中心；所述光敏接收点阵3由多个光敏三级管组合而成，所述光敏三级管通过接口电路与微控制器连接；所述接口电路为由多个二极管并联构成的与门电路；

所述微控制器根据所述光敏接收点阵3接收的激光光线信号，计算得到多个激光照射点的位置信息；以及根据所述位置信息和相邻光敏三级管的间距，计算得到相应激光照射点的偏移距离信息；以及根据所述偏移距离信息，得到相应激光照射点的偏移角度信息。

在其中一个实施例中，本发明的双梁起重机小车的微形变检测装置，所述光敏三级管的集电极通过多条信号线连接至所述微控制器的I/O口上；

所述微控制器的I/O口的多条引出线与所述与门电路的输入端对应连接。

在其中一个实施例中，本发明的双梁起重机小车的微形变检测装置，所述微控制器将所述偏移角度信息上传至设于控制室的服务器。

在其中一个实施例中，本发明的双梁起重机小车的微形变检测装置，所述微控制器还可以用于：

根据所述偏移角度信息，得到双梁起重机小车钢梁的形变等级信息，并将所述形变等级信息发送至设于控制器的服务器；其中，所述形变等级包括严重上拱、上拱较大、上拱、无、下弯、下弯较大和严重下弯。

在其中一个实施例中，本发明的双梁起重机小车的微形变检测装置，所述光敏三级管将接收的激光光线信号转换为数字电信号，并通过所述与门电路将所述数字电信号传输至微控制器；

所述微控制器根据所述数字电信号，得到多个激光照射点的位置信息。

如附图3和4所示，附图3为本发明的其中一个实施例的双梁起重机小车的微形变检测装置的结构示意图，附图4为附图3中激光发射器的固定装置的结构示意图；本发明的所述激光发射器2通过调整螺栓201和锁紧扣202固定安装在微型十字滑台203上；

通过所述调整螺栓201调整所述激光发射器2的位置，使所述激光发射器2发射的激光点落在所述光敏接收点阵3的中心。

如附图5所示，附图5为本发明的其中一个实施例的双梁起重机小车的微形变检测装置的光敏接收点阵的截面图，所述光敏接收点阵3的截面为圆形，可以保证最大范围地接收激光发射器1发射的激光光线信号，有力地保证了本装置检测双梁起重机小车的微形变的精确度。

本发明提供的双梁起重机小车的微形变检测装置，通过在双梁起重机小车每侧钢梁1两端相对安装激光发射器2和光敏接收点阵3，所述光敏接收点阵3由多个光敏三级管组合而成，所述光敏三级管通过接口电路与微控制器连接，所述微控制器根据光敏接收点阵3接收的激光光线信号，计算得到双梁起重机小车钢梁的变形等级信息，提高了检测装置的精确度，有效地避免小车啃轨现象的发生，进一步延长了双梁起重机小车以及双梁起重机的使用寿命；通过采用由多个二极管并联构成的与门电路作为光敏三级管和微控制器的接口电路，极大地节省了微控制器的I/O口线；本装置结构简单、安装方便、成本较低。

在实际应用本发明的双梁起重机小车的微形变检测装置时，若双梁起重机小车的钢梁正常时，本发明的激光发射器2发射的激光可以直接照射到所述光敏接收点阵3的中心，如图6所示。也就是说，当所述激光发射器2与光敏接收点阵3的直线距离为S时，微控制器可以判断此时双梁起重机小车的钢梁1没有发生微形变。若双梁起重机小车的钢梁1发生弯曲，则所述激光发射器发出的激光点到达所述光敏接收点阵3上的位置会偏离所述光敏接收点阵3的中心，如图3所示。在图3中，设激光发射点的偏移角度为α，此时忽略由于钢梁1变形，使激光发射器2到光敏接收点阵3增加的距离s，则激光发射点在光敏接收点阵3上偏移的距离d计算如下：

所述微控制器对上述计算结果进行分析，并输出分析结果，以便用户判断钢梁的形变是否超限。

如附图7所示，附图7为本发明的其中一个实施例的双梁起重机小车的微形变检测装置的光敏接收点阵的光敏三极管的电路结构图，在图7中，当激光光线照射到光敏三极管基极上时，光敏三极管导通，调整电阻Rc的大小，使光敏三极管处于饱和状态，则光敏三极管集电极输出低电平，即U_o＝0；无激光照射时，光敏三极管截止，光敏三极管集电极输出高电平，即U_o＝1。通过光敏三极管将激光光线信号转换成为数字电信号，通过接口电路输送到微控制器中。

如附图8所示，附图8为本发明其中一个实施例的双梁起重机小车的微形变检测装置的接口电路的电路结构图，光敏三极管集电极引出的信号较多，如果将这些信号线都连接到微控制器的IO口上，不仅占用较多微控制器的硬件资源，而且降低了信号的处理速度，使系统反应速度变慢。而本装置通过将各IO口的引出线连接到二极管构成的与门电路，则可以大大节省微控制器的IO口线。

在图8中，I1、I2、I3……In为光敏三极管集电极的输出信号，若都为高电平，则接口电路的输出为高电平；若其中一路输出低电平，则接口电路的输出即为低电平。为了快速找出激光照射的位置，将每一行的信号输出线按照图8的方式组成与门电路，同样将每列的信号线也组成与门电路。这样，可以将原来较多的单个光敏三极管接收电路，组成行列式的信号判断电路，微控制器通过判断低电平信号所在的行、列位置，从而可以判断出激光照射点的位置。

本装置的微控制器可以通过以下方法得到各个激光点的位置：

1)单个激光发射点的偏移距离的计算(如图9所示的n行m列)

相邻光敏三极管的间距为S，则偏移距离d的计算方法如式(2)所示，

2)两个激光发射点的偏移距离的计算(如图10所示)

由于小车横梁的形变是连续的，因此，与之连接在一起的激光发射光线的偏移也是连续的，但光敏接收点阵的各个光敏接收位置是离散的。在电路工作过程中，就会造成激光点同时照射到两个光敏管上。此时，微控制器判断出两个激光点位置，如图10所示。

激光点偏离中心点的距离d的计算方法如式(3)所示。

3)四个激光发射点的偏移距离的计算(如图11所示)

在实际工作过程中，激光发射器2发射的激光点也会同时照射到相邻的4个光敏三级管上。此时，微控制器可以根据式(4)判断出四个激光点位置，如图11所示。

激光点偏离中心点的距离d的计算方法如式(4)所示。

所述微控制器计算出偏移距离d后，代入公式(1)求出偏移角度α，根据α的大小，将输入α分为严重上拱、上拱较大、上拱、无、下弯、下弯较大、严重下弯七个等级，并以数字量-3，-2，-1，0，1，2，3以串行通信的方式输出，同时输出变形角度，通信格式如下：

(1)请求变形数据

主机对检测装置发出数据请求命令，也可以由检测单元采用通信中断的方式上传数据。检测装置将计算得到的数据按照数据输出的格式返回。数据请求格式如下所示。

(2)数据输出

a.帧格式

需要说明的是：数据表示测量点的结果，分别对应双梁起重机小车的侧梁前端、侧梁后端、横梁左侧和横梁右侧。如果测量节点没有变形，则不会出现在通信帧中。如：只有侧梁前端变形，则只会出现数据1。这样帧长度可变，可以提高通信速度。如果无变形，则返回的数据帧长度为CRC校验的字节数2。

b.数据格式

需要说明的是：当N＝0，无变形；N＝1，侧梁前端变形；N＝2，侧梁后端变形；N＝3，横梁左侧变形；N＝4，横梁右侧变形；

α＝0，无弯曲；α>0，向上弯曲；α<0，向下弯曲；

d＝0，无弯曲；d>0，向上弯曲；d<0，向下弯曲。

本发明提供的双梁起重机小车的微形变检测装置，通过在双梁起重机小车每侧钢梁1两端相对安装激光发射器2和光敏接收点阵3，所述光敏接收点阵3由多个光敏三级管组合而成，所述光敏三级管通过接口电路与微控制器连接，所述微控制器根据光敏接收点阵3接收的激光光线信号，计算得到双梁起重机小车钢梁的变形等级信息，提高了检测装置的精确度，有效地避免小车啃轨现象的发生，进一步延长了双梁起重机小车以及双梁起重机的使用寿命；通过采用由多个二极管并联构成的与门电路作为光敏三级管和微控制器的接口电路，极大地节省了微控制器的I/O口线；本装置结构简单、安装方便、成本较低。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种双梁起重机小车的微形变检测装置，其特征在于，包括：分别安装于双梁起重机小车每侧钢梁(1)两端的激光发射器(2)和光敏接收点阵(3)；

所述激光发射器(2)和光敏接收点阵(3)相对设置且所述激光发射器(2)发射的激光点落在所述光敏接收点阵(3)的中心；所述光敏接收点阵(3)由多个光敏三级管组合而成，所述光敏三级管通过接口电路与微控制器连接；所述接口电路为由多个二极管并联构成的与门电路；

所述微控制器根据所述光敏接收点阵(3)接收的激光光线信号，计算得到多个激光照射点的位置信息；以及根据所述位置信息和相邻光敏三级管的间距，计算得到相应激光照射点的偏移距离信息；以及根据所述偏移距离信息，得到相应激光照射点的偏移角度信息。

2.根据权利要求1所述的双梁起重机小车的微形变检测装置，其特征在于：所述光敏三级管的集电极通过多条信号线连接至所述微控制器的I/O口上；

所述微控制器的I/O口的多条引出线与所述与门电路的输入端对应连接。

3.根据权利要求1所述的双梁起重机小车的微形变检测装置，其特征在于：所述微控制器将所述偏移角度信息上传至设于控制室的服务器。

4.根据权利要求1所述的双梁起重机小车的微形变检测装置，其特征在于，所述微控制器还用于：

根据所述偏移角度信息，得到相应的偏移等级信息，并将所述偏移等级信息发送至设于控制器的服务器；其中，所述偏移等级包括严重上拱、上拱较大、上拱、无、下弯、下弯较大和严重下弯。

5.根据权利要求1所述的双梁起重机小车的微形变检测装置，其特征在于：所述光敏三级管将接收的激光光线信号转换为数字电信号，并通过所述与门电路将所述数字电信号传输至微控制器；

所述微控制器根据所述数字电信号，得到多个激光照射点的位置信息。

6.根据权利要求1所述的双梁起重机小车的微形变检测装置，其特征在于：所述激光发射器(2)通过调整螺栓(201)和锁紧扣(202)固定安装在微型十字滑台(203)上；

通过所述调整螺栓(201)调整所述激光发射器(2)的位置，使所述激光发射器(2)发射的激光点落在所述光敏接收点阵(3)的中心。

7.根据权利要求1所述的双梁起重机小车的微形变检测装置，其特征在于：所述光敏接收点阵(3)的截面为圆形。