CN110282552B - 天车预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了天车预警系统，包括轨道变形检测系统、横梁变形检测系统、起吊高度预警系统、制动效果检测系统、控制器和反馈装置；轨道变形检测系统包括相配对的激光测距仪和反光层；横梁变形检测系统包括设于天车横梁上的多组倾角仪；起吊高度预警系统和制动效果检测系统包括多个编码器。本发明提出的天车预警系统，实现了轨道变形的自动判断和自动预警；当实时变形量超过横梁允许变形极限时，通过反馈装置事先预警提醒，有效提高了天车的行车安全以及生产安全，同时也延长了天车使用寿命；实现了对天车起吊高度的实时预警及制动效果的检测和预警。

Description

天车预警系统

技术领域

本发明涉及天车技术领域，具体地涉及一种天车预警系统。

背景技术

天车(桥式起重机)的桥架(大车)沿铺设在两侧高架上的轨道(大车轨道)纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道(小车滑轨)横向运行，构成一矩形的工作范围。天车随着使用时间的延长及起吊载重的增加，运行过程中轨道会出现轻微变形，当停运一段时间后，这种轻微变形会恢复；但如果超出能允许的最大变形量，天车必须停车对轨道或主梁进行检修，但现有天车缺乏有效的轨道变形检测设备，现有部分检测设备检测不准，误差较大，不够智能化，不能及时提醒。

天车在运行过程中横梁也会出现轻微变形，虽然空载情况下，横梁本身会出现一定允许范围内的变形(上拱)，但承载过重后，这种变形会超出变形最大范围(下拱)，严重影响安全及天车使用寿命；现有天车缺乏实时获知承载重量、实时获取横梁变形量及超载预警等功能。

另外，现有天车实际使用时其具体起吊高度通常凭经验获知，由于天车具有起吊极限，一旦起吊高度超过起吊极限，极易发生危险。现有天车缺乏起吊极限预警功能；另外，天车制动(驱动吊绳/钢丝绳上下的驱动电机制动、天车的大车或小车移动制动)时会出现制动延迟，当制动延迟过大时，需要对天车进行维修，现有技术中也缺乏这样的检测预警设备。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了天车预警系统，包括轨道变形检测系统、横梁变形检测系统、起吊高度预警系统、制动效果检测系统、控制器和反馈装置；

所述轨道变形检测系统包括相配对的激光测距仪和反光层；所述控制器根据所述激光测距仪测量的距离信息分析判断天车轨道是否有变形，若变形时所述控制器控制反馈装置发出报警反馈；

所述横梁变形检测系统包括设于天车横梁上的多组倾角仪，所述控制器根据所述倾角仪测量的倾斜数据信息分析判断天车横梁是否有变形，若变形时所述控制器控制反馈装置发出报警反馈；

所述起吊高度预警系统和制动效果检测系统包括多个编码器，至少一个所述编码器与用于驱动天车的主/副吊钩升降的驱动装置同步转动，至少一个所述编码器与天车的大/小车的轮轴同步转动；所述控制器根据所述编码器的信息分析判断天车起吊高度和/或制动效果是否存在异常，若异常则控制器控制反馈装置发出报警反馈。

进一步，所述控制器包括PLC和处理器；所述激光测距仪、倾角仪和编码器分别通过连接电缆与所述PLC连接；

所述激光测距仪将测量的距离信息转变为模拟信号通过连接电缆发送至所述PLC；所述PLC通过通讯电缆与处理器连接，所述PLC分析处理所述激光测距仪获取的模拟信号，并将处理结果转变成数字信号输出至处理器；所述处理器将其存储的激光测距仪初始测量距离信息和/或天车轨道理论跨距信息和/或同组激光测距仪的间距信息与所述PLC发送的数字信号进行比对分析，根据分析结果发出报警指令至PLC；

所述倾角仪将测量的横梁倾斜数据信息转变为模拟信号通过连接电缆发送至所述PLC；所述PLC分析处理所述倾角仪获取的模拟信号，并将处理结果转变成数字信号输出至处理器；所述处理器将其存储的横梁最大载重变形量信息和/或横梁斜吊允许范围Q和/或横梁空载变形量信息和/或横梁允许最大变形量信息与所述PLC发送的数字信号进行比对分析，根据分析结果发出报警指令至PLC；

所述编码器将获取的转动速度信息和/或位置信息和/或角度信息转变为模拟信号通过连接电缆发送至所述PLC；，所述PLC分析处理所述编码器获取的模拟信号，并将处理结果转变成数字信号输出至处理器；所述处理器将其存储的起吊最高最低极值信息和/或制动允许延时时间信息与所述PLC发送的数字信号进行比对分析，根据分析结果发出报警指令至PLC；

所述PLC根据所述处理器的报警指令控制所述反馈装置执行报警反馈；所述报警反馈包括发声和/或发光。

进一步，两个所述激光测距仪为一组且设于天车轨道的两条滑轨之间，并同轴垂直于滑轨布置，且同组的两个激光测距仪分别与两条滑轨的距离相同；

国标中轨道允许的变形误差△L与同组两个激光测距仪的实测数值M或N、初始测量值Y满足公式：△L＜∣M-Y∣或△L＜∣N-Y∣时，所述处理器判断天车轨道有变形，发出报警指令至PLC；

国标中轨道允许的间距误差△P与天车轨道理论跨距Z、同组两个激光测距仪所处的轨道实测间距X满足公式：△P＜∣Z-X∣时，则处理器判断天车轨道间距过大，发出报警指令至PLC；

国标中天车允许的大/小车行走同步误差△S与同组两个激光测距仪的实测数值M和N满足公式：△S＜∣M-N∣时，则处理器判断天车存在大/小车行走不同步，发出报警指令至PLC。

进一步，还包括安装支架，所述激光测距仪通过安装支架安装在天车的大车和/或小车上；所述安装支架包括竖板和设于竖板上端的水平板；所述竖板上设有贯通竖板的半圆形或弧形调节槽及与调节槽配合的调节螺母，所述竖板下端与所述激光测距仪连接；所述水平板上设有用于将安装支架安装在天车上的安装螺母。

进一步，每组所述倾角仪包括至少一个水平设置的倾角仪和至少一个竖直设置的倾角仪；以横梁空载变形所处位置为0基准，设定L为天车横梁跨度；则横梁空载变形量δ1＝L/1000，并将δ1的值存入处理器作为横梁空载变形量信息；横梁允许最大变形量δ2＝-L/500，并将δ2的值存入处理器作为横梁允许最大变形量信息；天车最大载重变形量M满足公式M＝-(δ1-δ2)，并将M的值存储在处理器内形成横梁最大载重变形量信息；通过所述倾角仪实时获取横梁的实际变形量δ3的数据值，当天车最大载重变形量M与实际变形量δ3满足公式∣∣M∣-∣δ3∣∣＜0时，则处理器判断天车承载超过允许范围，发出报警指令至PLC。

进一步，所述天车吊起已知重量为T1的物体时，单位变形量起吊重量△T满足公式△T＝T1/(δ1-δ3)；天车实际荷载重量T2满足公式T2＝△T*δ3，当天车处于未使用状态时，若其实际荷载重量T2>0时，则处理器判断天车处于非空载状态，处理器发出报警指令至PLC；空载来回走动大/小车，所述倾角仪实时获取横梁的实际变形量δ3和天车实际荷载重量T2都不等于零，则处理器判断天车横梁有塑形变形，处理器发出报警指令至PLC；

所述天车通过所述倾角仪检测到竖直方向和水平方向变形量超过Q的设定范围时，所述处理器判断天车斜吊承载超过允许范围，发出报警指令至PLC。

进一步，所述驱动装置包括用于驱动天车的主/副吊钩升降的驱动电机和/或减速机和/或钢丝绳滚筒；

所述天车的实时起吊高度H满足公式：H＝L*Φ1,

式中，L为编码器每旋转一圈吊绳升降的长度，Φ1为钢丝绳滚筒在转动时，钢丝绳滚筒的相对角度；

L满足公式：L＝2π(R+r)；Φ1满足公式：Φ1＝Φ0/i；

式中，r为钢丝绳滚筒的半径，R为吊绳的直径R；Φ0为编码器的绝对角度，i为减速比；

所述处理器对比所述天车的实时起吊高度H与处理器存储的起吊最高最低极值信息，若H超过天车起吊最高最低极值，则处理器发出报警指令至PLC。

进一步，所述处理器记录操作员发出停止指令的时间T1，并记录驱动装置或大/小车的轮轴速度为零时的时间T2，设定处理器存储的制动允许延时时间为△T；

若T2-T1＞△T，则处理器判断天车制动效果存在异常，发出报警指令至PLC。

进一步，所述反馈装置还包括与所述处理器通过通讯电缆连接的显示器；所述PLC对不同组的所述激光测距仪、不同组的所述倾角仪分别编辑有不同编码；所述PLC根据所述处理器的报警指令将对应激光测距仪、倾角仪的编码通过显示器显示。

进一步，所述编码器通过连接件与驱动装置或轮轴的轴连接，所述连接件包括连接轴、轴承和连接法兰；所述连接轴一端通过连接螺栓与驱动装置或轮轴的轴连接，另一端与编码器通过螺钉或销钉连接；所述轴承套设在所述连接轴上；所述连接法兰套设在所述轴承外侧，连接法兰通过安装螺栓与驱动装置或轮轴的机体连接；所述连接轴为阶梯轴；其外径由驱动装置或轮轴向编码器方向递减；所述轴承有两个，分别设于连接轴的不同阶梯位置。

本发明提出的天车预警系统，通过在天车轨道的两条滑轨之间设置多组激光测距仪，通过同组的两个激光测距仪测量与滑轨间距，并利用控制器根据激光测距仪测量的距离信息分析判断天车轨道是否有变形，当若变形时反馈装置发出报警反馈，实现了轨道变形的自动判断和自动预警，且采用测距的方式不仅可以准确监测轨道是否变形，还可以准确监测轨道的两条滑轨间距是否超出允许误差；

通过倾角仪可实时监测天车横梁的倾斜数据，利用PLC和处理器的处理分析对比可得出实时承载重量，横梁实时变形量，当实时变形量超过横梁允许变形极限时，通过反馈装置事先预警提醒，有效提高了天车的行车安全以及生产安全，同时也延长了天车使用寿命；

通过在天车的驱动装置或大/小车的轮轴上设置编码器，并利用编码器与控制器的配合；实现了对天车的吊勾高度实时掌握，对天车起吊高度的实时预警，避免超出起吊极限，也实现了对吊绳上下制动效果和大/小车停机制动效果的检测和预警；也具备很好的天车安全辅助功能。

附图说明

轨道变形检测系统、横梁变形检测系统、起吊高度预警系统、制动效果检测系统、控制器和反馈装置

图1为本发明天车预警系统中轨道变形检测系统的结构框图；

图2为图1的激光测距仪安装在天车上的示意图；

图3为图2的俯视示意图；

图4为图2的左视示意图；

图5为图1的激光测距仪安装在安装支架上的结构示意图；

图6为图5的左视示意图；

图7为本发明天车预警系统中横梁变形检测系统的结构框图；

图8为图7的倾角仪安装在天车上的示意图；

图9为图8的一组倾角仪和安装支架的结构示意图；

图10为图8的横梁在空载时的变形量示意图；

图11为图8的横梁在正常使用时的变形量示意图；

图12为图8的横梁在超载时的变形量示意图；

图13为本发明天车预警系统中起吊高度预警系统和制动效果检测系统的结构框图；

图14为图13的编码器安装在天车上的俯视示意图；

图15为图14的局部放大示意图；

图16为图15的局部放大示意图；

其中，1、激光测距仪；2、反光层；3、控制器；4、处理器；5、反馈装置；6、PLC；7、连接电缆；8、通讯电缆；9、发声装置；10、发光装置；11、显示器；12、小车滑轨；13、大车滑轨；14、小车；15、大车；16、安装支架；17、竖板；18、水平板；19、调节槽；20、调节螺母；21、安装螺母；22、倾角仪；23、横梁；；24、倾角仪安装支架；25、连接件；26、驱动电机；27、减速机；28、钢丝绳滚筒；29、制动器；30、滚筒支撑座；31、连接轴；32、连接法兰；33、轴承；34、连接螺栓；35、安装螺栓；36、编码器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的天车预警系统包括轨道变形检测系统、横梁变形检测系统、起吊高度预警系统、制动效果检测系统、控制器和反馈装置。

如图1～6所示，本发明天车预警系统的轨道变形检测系统，包括相配对的激光测距仪1和反光层2；

反光层2为反光板或涂覆于天车轨道上的反光材料；

激光测距仪1有多组，每组包括发射光线处于同一水平面且发射端相背对布置的两个激光测距仪1；激光测距仪1的发射端垂直于天车轨道布置，激光测距仪1设于天车轨道的两条滑轨之间，且同组的两个激光测距仪1分别与两条滑轨的距离相同；激光测距仪1通过电缆与控制器3和反馈装置5连接；反光层2设于正对激光测距仪1的发射端的天车轨道一侧；

激光测距仪1用于测量其与反光层2之间的距离；控制器3用于根据激光测距仪1测量的距离信息分析判断天车轨道是否有变形，若变形时控制器3控制反馈装置5发出报警反馈。

本实施例的天车轨道包括两条平行的小车滑轨12和两条平行的大车滑轨13；激光测距仪1设于两条小车滑轨12之间和/或设于两条大车滑轨13之间。当然，针对不同类型的天车，激光测距仪1的设置位置可以做相应改变，比如，某类型天车只有一条轨道，则可将多组激光测距仪1分别设于轨道两侧，发射端垂直轨道，且同组激光测距仪1对称布置。

还包括安装支架16，激光测距仪1通过安装支架16安装在天车的大车和/或小车上。安装支架16包括竖板17和设于竖板17上端的水平板18；竖板17上设有贯通竖板17的半圆形或弧形调节槽19及与调节槽19配合的调节螺母20，竖板17下端与激光测距仪1连接；水平板18上设有用于将安装支架16安装在天车上的安装螺母21。当然，天车上具有与安装支架16配合的螺纹孔，若没有，可直接在天车上钻孔进行安装。安装支架16不仅是为了将激光测距仪1安装在天车上，其还有一个目的是对激光测距仪1进行微调，保证同组的两个激光测距仪1的发射端对齐并垂直于轨道，以确保测量结果的准确。

控制器3包括PLC6和处理器4；电缆包括连接电缆7和通讯电缆8；

激光测距仪1通过连接电缆7与PLC6连接；激光测距仪1将测量的距离信息转变为模拟信号通过电缆发送至PLC6；

PLC6通过通讯电缆8与处理器4连接，PLC6用于分析处理激光测距仪1获取的模拟信号，并将处理结果转变成数字信号输出至处理器4；

处理器4用于将其存储的激光测距仪1初始测量距离信息和/或天车轨道理论跨距信息和/或同组激光测距仪1的间距信息与PLC6发送的数字信号进行比对分析，根据分析结果发出报警指令至PLC6；

PLC6根据处理器4的报警指令控制反馈装置5执行报警反馈；报警反馈包括发声和/或发光。反馈装置5包括发声装置9和/或发光装置10和/或与处理器4通过通讯电缆8连接的显示器11。

轨道变形检测的具体检测方法为：

激光测距仪1设于两条小车滑轨12之间和两条大车滑轨13之间，本实施例优选为四组(即8个)激光测距仪1，具体安装为小车滑轨12之间间隔设置两组，大车滑轨13之间间隔设置两组；比如，小车的四角分别安装一个激光测距仪1，形成2X2阵列布局。通过安装支架16调节每组激光测距仪1使其处于同一高度，且发射端垂直于天车轨道并与天车轨道的距离相同，将该距离数值存储在处理器4中，即激光测距仪1初始测量距离信息，此距离信息实际上是轨道未变形位置的激光测距仪1距离轨道的距离；另外，将天车轨道理论跨距信息(即未变形的轨道两条滑轨之间的距离)和同组激光测距仪1的间距信息(即同组的两个激光测距仪1之间间隔的距离)都存入处理器4备用。

在空载时来回行走大车和小车，并将大车和小车停在任意位置；此后，各组激光测距仪1工作开始测量其测量的距离；

以某一组激光测距仪1为例，该组两个激光测距仪1在初始位置时，初始测量数值相同，都为Y；天车轨道理论跨距值为Z；该组两个激光测距仪1在大车或小车行走过程中，实际测量的数值分别为M和N；该组的两个激光测距仪1安装间距为Q；则该组激光测距仪1所处的轨道实测间距X满足公式：X＝M+N+Q；设△L为轨道允许的变形误差(该数值依据国家标准设定)；设定△P为轨道允许的间距误差(该数值依据国家标准设定)；设定△S为天车允许的大车或小车行走同步误差(该数值依据国家标准设定)；

若该组的两个激光测距仪1实测数值M或N与初始测量值Y满足公式：△L＜∣M-Y∣或△L＜∣N-Y∣，则处理器4的分析结果为轨道存在变形，则发出报警指令至PLC6；PLC6根据处理器4的报警指令控制反馈装置5执行报警反馈；报警反馈包括发声和/或发光。比如，三色灯中的红光亮。

若天车轨道理论跨距信息Z与该组激光测距仪1所处的轨道实测间距X满足公式：△P＜∣Z-X∣时，则处理器4的分析结果为轨道存在间距误差过大，发出报警指令至PLC6；PLC6根据处理器4的报警指令控制反馈装置5执行报警反馈。

若该组的激光测距仪1实测数值M和N满足公式：△S＜∣M-N∣时，则处理器4的分析结果为天车存在大车或小车行走不同步问题，发出报警指令至PLC6；PLC6根据处理器4的报警指令控制反馈装置5执行报警反馈。

以上三种报警反馈可采用不同反馈方式予以区分，便于维修。

另外，PLC6可对不同组的激光测距仪1编辑有不同编码；PLC6根据处理器4的报警指令将对应激光测距仪1的编码通过显示器11显示。比如，当小车滑轨的某组激光测距仪1检测到该位置的小车滑轨变形时，反馈装置5的显示器11可直接显示对应的哪组激光测距仪1，从而可得知小车滑轨变形的具体位置，后期维修更方便。

如图7～12所示，本发明天车预警系统的横梁变形检测系统，包括设于天车横梁23上的多组倾角仪22，每组倾角仪22包括至少一个水平设置的倾角仪22和至少一个竖直设置的倾角仪22；如图8所示，本实施例的倾角仪22有六组，分别设于大车的两个横梁23上，且分别均匀布置在两端和中部，以使得测量准确。

倾角仪22用于测量其所处位置的横梁倾斜数据；控制器3用于根据倾角仪22测量的倾斜数据信息分析判断天车横梁是否有变形，若变形时控制器3控制反馈装置5发出报警反馈。

倾角仪22通过连接电缆7与PLC6连接；倾角仪22将测量的横梁倾斜数据信息转变为模拟信号通过电缆发送至PLC6；

PLC6用于分析处理倾角仪22获取的模拟信号，并将处理结果转变成数字信号输出至处理器4；

处理器4用于将其存储的横梁最大载重变形量信息和/或横梁斜吊允许范围Q和/或横梁空载变形量信息和/或横梁允许最大变形量信息与PLC6发送的数字信号进行比对分析，根据分析结果发出报警指令至PLC6；

PLC6根据处理器4的报警指令控制反馈装置5执行报警反馈。

还包括倾角仪安装支架24，倾角仪22通过倾角仪安装支架24安装在天车的横梁上。倾角仪安装支架24包括竖板和设于竖板上端的水平板；竖板和水平板垂直布置，当然，竖板和水平板也可具备调节水平和垂直度的调节结构。

PLC6对不同组的倾角仪22编辑有不同编码；PLC6根据处理器4的报警指令将对应倾角仪22的编码通过显示器11显示。

另外，PLC6可对不同组的倾角仪22编辑有不同编码；PLC6根据处理器4的报警指令将对应倾角仪22的编码通过显示器11显示。比如，当横梁上的某组倾角仪22检测到该位置的横梁变形时，反馈装置5的显示器11可直接显示对应的哪组倾角仪22，从而可得知变形的具体位置，后期维修更方便。

横梁变形检测系统的具体实现原理如下：

设定横梁跨度为L；当然，这种横梁可包括纵向跨度和横向跨度，本实施例选取L为横梁纵向跨度；不同类型的天车L取值不同，本实施例选取L为48米的跨度的天车。

横梁空载变形量δ1为L/1000，并将δ1的值存入处理器4作为横梁空载变形量信息；横梁允许最大变形量δ2为-L/500，并将δ2的值存入处理器4作为横梁允许最大变形量信息；需要说明的是，本实施例以空载变形所处位置为0基准，空载时横梁处于上拱状态；若变形量高于该基准，则变形量为正数；若变形量低于该基准，则变形量为负数，即正负号代表方向。上述公式为现有标准的计算公式；本实施例只需要将上述值编入PLC6或处理器4内存储即可。设定横梁的实际变形量为δ3，该实际变形量是相对于δ1而言。δ3通过倾角仪22、PLC6和处理器4的检测分析处理可实时获知，且δ3的数值呈正态分布曲线，其横坐标为横梁跨度L，纵坐标为δ3。

设定斜吊允许范围Q(范围Q属于天车所属国标的规格范围，其是一个范围值，比如Q小于等于5mm)，将范围Q存储在处理器4中。

设定最大载重变形量M，根据上述公式可得出M满足公式M＝-(δ1+L/500)，由于横梁最大载重变形时处于下拱状态，因此前面加-号，将M存储在处理器4内形成横梁最大载重变形量信息。

首先在空载时来回行走天车的大/小车，使用传统水准仪结合标尺的方法测量横梁空载时的实际变形值或曲线图；即通过传统方法验证该天车横梁的空载变形量是否处于δ1范围内，若超出范围，则表示该天车不合格；

同时在空载时来回行走大/小车每组倾角仪22会发送回水平和垂直两个坐标方向的最大变形数据，依据数据与传统方法获得的数据比对，以确定数据准确性，若数据准确性没问题再进行后续对比计算。

吊起已知重量为T1的物体作为标定荷载重量，设△T为单位变形量起吊重量，则△T＝T1/(δ1-δ3)；由于δ3为变量，T1也为变量，当T1不同时，δ3也不同，因此△T＝T1/(δ1-δ3)为一固定的常数，并将△T存储在处理器4内。

因此，吊起未知重量的物体时，设该物体的重量为T2，系统依据公式T2＝△T*δ3可自动计算被吊物体重量。

天车实际运行时，可实时获取横梁的实际变形量δ3的数据值，并与最大载重变形量M进行对比，若∣∣M∣-∣δ3∣∣≥0时，天车为正常，若∣∣M∣-∣δ3∣∣＜0时，则说明天车承载超过允许范围，此时反馈装置5发出报警反馈，比如三色灯的红灯亮。

本发明的天车在非使用状态时具备空载预警功能，比如，当天车超过五分钟未做任何操作，且实际荷载重量T2>0时，此时反馈装置5发出报警反馈，比如三色灯的红灯亮。

本发明的天车具备斜吊预警功能，比如当天车检测到纵向和横向变形超过Q的设定范围时，此时反馈装置5发出报警反馈，比如三色灯的红灯亮。

另外，每次开机使用时，必须将吊钩回零位并空载来回走动大/小车，如果δ3和T2都不等于零，则说明横梁有塑形变形，则需报修。

如图13～16所示，本发明提供的天车预警系统的起吊高度预警系统和制动效果检测系统包括多个编码器，至少一个编码器与用于驱动天车的主/副吊钩升降的驱动装置同步转动，至少一个所述编码器与天车的大/小车的轮轴同步转动；控制器根据所述编码器的信息分析判断天车起吊高度和/或制动效果是否存在异常，若异常则控制器控制反馈装置发出报警反馈。

驱动装置包括用于驱动天车的主/副吊钩升降的驱动电机26和/或减速机27和/或钢丝绳滚筒28；

编码器36用于获取驱动装置或大/小车的轮轴的转动速度信息和/或位置信息和/或角度信息。

控制器3根据编码器36的信息分析判断天车起吊高度和/或制动效果是否存在异常，若异常则控制器3控制反馈装置5发出报警反馈；

编码器36通过连接电缆7与PLC6连接；编码器36将获取的转动速度信息和/或位置信息和/或角度信息转变为模拟信号通过连接电缆7发送至PLC6；PLC6分析处理编码器36获取的模拟信号，并将处理结果转变成数字信号输出至处理器4；

处理器4将其存储的起吊最高最低极值信息和/或制动允许延时时间信息与PLC6发送的数字信号进行比对分析，根据分析结果发出报警指令至PLC6；PLC6根据处理器4的报警指令控制反馈装置5执行报警反馈。

还包括连接件25，编码器36通过连接件25与驱动装置的轴连接。其中，连接件25包括连接轴31、轴承33和连接法兰32；连接轴31一端通过连接螺栓34与驱动装置的轴连接，另一端与编码器36通过螺钉或销钉连接；轴承33套设在连接轴31上；连接法兰32套设在轴承33外侧，连接法兰32通过安装螺栓35与驱动装置的机体连接。

连接轴31优选为阶梯轴；其外径由驱动装置向编码器36方向递减；轴承33有两个，分别设于连接轴31的不同阶梯位置。通过阶梯状的连接轴31使编码器36转动更平稳，测量更准确。

驱动电机26、减速机27、钢丝绳滚筒28设于小车上，驱动电机26的一端连接有制动器29和减速机27，另一端连接有编码器36；减速机27的输出轴连接有钢丝绳滚筒28；钢丝绳滚筒28通过滚筒支撑座30安装于天车上。当然，减速机27、钢丝绳滚筒28上也可都设置编码器36，优选为设置在钢丝绳滚筒28上，这样更能直观的测得钢丝绳滚筒28转动圈数。

编码器还设置在天车的大/小车的轮轴上。通过编码器36实时记录轮轴转动圈数或转动周长，从而实时掌握大车或小车的行走距离是否超出行程以及制动延迟时间是否在允许的制动误差范围内，实现超行程预警和制动效果预警。

通过起吊高度预警系统，可得知本发明的天车的实时起吊高度H满足公式：H＝L*Φ1,

式中，L为编码器每旋转一圈吊绳升降的长度，Φ1为钢丝绳滚筒在转动时，钢丝绳滚筒的相对角度；

L满足公式：L＝2π(R+r)；Φ1满足公式：Φ1＝Φ0/i；

式中，r为钢丝绳滚筒的半径，R为吊绳的直径R；Φ0为编码器的绝对角度，i为减速比；

处理器对比天车的实时起吊高度H与处理器存储的起吊最高最低极值信息(即天车起吊允许的最高极限和最低极限)，若H超过天车起吊最高最低极值，则处理器发出报警指令至PLC6；PLC6根据处理器4的报警指令控制反馈装置5执行报警反馈。比如，三色灯中的红光亮。另外，PLC6可控制制动器29制动以执行停机操作。

本发明的制动效果检测系统可利用编码器36实行制动效果检测预警；处理器4内还存储有制动允许延时时间信息，即制动器29收到制动指令开始执行制动至钢丝绳滚筒28或大/小车的轮轴停止转动时，所允许的时间延迟误差△T。具体如下：设编码器36额定转速为S1，钢丝绳滚筒28或大/小车的轮轴额定转速为S；则编码器36额定转速S1满足公式S1＝S/i，式中i为减速比；即编码器36可实时获取钢丝绳滚筒28或大/小车的转速，处理器4记录操作员发出停止指令的时间T1，并记录钢丝绳滚筒28或大/小车的速度为零时的时间T2，如果T2-T1＞△T，则处理器4判断天车制动效果存在异常，处理器4发出报警指令至PLC6；PLC6根据处理器4的报警指令控制反馈装置5执行报警反馈；报警反馈包括发声和/或发光。另外，通过在处理器4内存储有天车的大车轨道或小车滑轨的行程长度，通过在大/小车的轮轴上设置编码器36，可对大/小车的行程进行有效预警，避免出现脱轨或撞击。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种天车预警系统，其特征在于，包括轨道变形检测系统、横梁变形检测系统、起吊高度预警系统、制动效果检测系统、控制器和反馈装置；

所述轨道变形检测系统包括相配对的激光测距仪和反光层；所述控制器根据所述激光测距仪测量的距离信息分析判断天车轨道是否有变形，若变形时所述控制器控制反馈装置发出报警反馈；

所述横梁变形检测系统包括设于天车横梁上的多组倾角仪，所述控制器根据所述倾角仪测量的倾斜数据信息分析判断天车横梁是否有变形，若变形时所述控制器控制反馈装置发出报警反馈；

所述起吊高度预警系统和制动效果检测系统包括多个编码器，至少一个所述编码器与用于驱动天车的主/副吊钩升降的驱动装置同步转动，至少一个所述编码器与天车的大/小车的轮轴同步转动；所述控制器根据所述编码器的信息分析判断天车起吊高度和/或制动效果是否存在异常，若异常则控制器控制反馈装置发出报警反馈；

所述控制器包括PLC和处理器；所述激光测距仪、倾角仪和编码器分别通过连接电缆与所述PLC连接；

所述激光测距仪将测量的距离信息转变为模拟信号通过连接电缆发送至所述PLC；所述PLC通过通讯电缆与处理器连接，所述PLC分析处理所述激光测距仪获取的模拟信号，并将处理结果转变成数字信号输出至处理器；所述处理器将其存储的激光测距仪初始测量距离信息和/或天车轨道理论跨距信息和/或同组激光测距仪的间距信息与所述PLC发送的数字信号进行比对分析，根据分析结果发出报警指令至PLC；

所述倾角仪将测量的横梁倾斜数据信息转变为模拟信号通过连接电缆发送至所述PLC；所述PLC分析处理所述倾角仪获取的模拟信号，并将处理结果转变成数字信号输出至处理器；所述处理器将其存储的横梁最大载重变形量信息和/或横梁斜吊允许范围Q和/或横梁空载变形量信息和/或横梁允许最大变形量信息与所述PLC发送的数字信号进行比对分析，根据分析结果发出报警指令至PLC；

所述编码器将获取的转动速度信息和/或位置信息和/或角度信息转变为模拟信号通过连接电缆发送至所述PLC，所述PLC分析处理所述编码器获取的模拟信号，并将处理结果转变成数字信号输出至处理器；所述处理器将其存储的起吊最高最低极值信息和/或制动允许延时时间信息与所述PLC发送的数字信号进行比对分析，根据分析结果发出报警指令至PLC；

所述PLC根据所述处理器的报警指令控制所述反馈装置执行报警反馈；所述报警反馈包括发声和/或发光；

两个所述激光测距仪为一组且设于天车轨道的两条滑轨之间，并同轴垂直于滑轨布置，且同组的两个激光测距仪分别与两条滑轨的距离相同；

国标中轨道允许的变形误差△L与同组两个激光测距仪的实测数值M或N、初始测量值Y满足公式：△L＜∣M-Y∣或△L＜∣N-Y∣时，所述处理器判断天车轨道有变形，发出报警指令至PLC；

国标中轨道允许的间距误差△P与天车轨道理论跨距Z、同组两个激光测距仪所处的轨道实测间距X满足公式：△P＜∣Z-X∣时，则处理器判断天车轨道间距过大，发出报警指令至PLC；

国标中天车允许的大/小车行走同步误差△S与同组两个激光测距仪的实测数值M和N满足公式：△S＜∣M-N∣时，则处理器判断天车存在大/小车行走不同步，发出报警指令至PLC。

2.根据权利要求1所述的天车预警系统，其特征在于，还包括安装支架，所述激光测距仪通过安装支架安装在天车的大车和/或小车上；所述安装支架包括竖板和设于竖板上端的水平板；所述竖板上设有贯通竖板的半圆形或弧形调节槽及与调节槽配合的调节螺母，所述竖板下端与所述激光测距仪连接；所述水平板上设有用于将安装支架安装在天车上的安装螺母。

3.根据权利要求1所述的天车预警系统，其特征在于，每组所述倾角仪包括至少一个水平设置的倾角仪和至少一个竖直设置的倾角仪；以横梁空载变形所处位置为0基准，设定L为天车横梁跨度；则横梁空载变形量δ1＝L/1000，并将δ1的值存入处理器作为横梁空载变形量信息；横梁允许最大变形量δ2＝-L/500，并将δ2的值存入处理器作为横梁允许最大变形量信息；天车最大载重变形量M满足公式M＝-(δ1-δ2)，并将M的值存储在处理器内形成横梁最大载重变形量信息；通过所述倾角仪实时获取横梁的实际变形量δ3的数据值，当天车最大载重变形量M与实际变形量δ3满足公式∣∣M∣-∣δ3∣∣＜0时，则处理器判断天车承载超过允许范围，发出报警指令至PLC。

4.根据权利要求3所述的天车预警系统，其特征在于，所述天车吊起已知重量为T1的物体时，单位变形量起吊重量△T满足公式△T＝T1/(δ1-δ3)；天车实际荷载重量T2满足公式T2＝△T*δ3，当天车处于未使用状态时，若其实际荷载重量T2>0时，则处理器判断天车处于非空载状态，处理器发出报警指令至PLC；空载来回走动大/小车，所述倾角仪实时获取横梁的实际变形量δ3和天车实际荷载重量T2都不等于零，则处理器判断天车横梁有塑形变形，处理器发出报警指令至PLC；

所述天车通过所述倾角仪检测到竖直方向和水平方向变形量超过Q的设定范围时，所述处理器判断天车斜吊承载超过允许范围，发出报警指令至PLC。

5.根据权利要求1所述的天车预警系统，其特征在于，所述处理器记录操作员发出停止指令的时间T1，并记录驱动装置或大/小车的轮轴速度为零时的时间T2，设定处理器存储的制动允许延时时间为△T；

若T2-T1＞△T，则处理器判断天车制动效果存在异常，发出报警指令至PLC。

6.根据权利要求1所述的天车预警系统，其特征在于，所述反馈装置还包括与所述处理器通过通讯电缆连接的显示器；所述PLC对不同组的所述激光测距仪、不同组的所述倾角仪分别编辑有不同编码；所述PLC根据所述处理器的报警指令将对应激光测距仪、倾角仪的编码通过显示器显示。

7.根据权利要求1所述的天车预警系统，其特征在于，所述编码器通过连接件与驱动装置或轮轴的轴连接，所述连接件包括连接轴、轴承和连接法兰；所述连接轴一端通过连接螺栓与驱动装置或轮轴的轴连接，另一端与编码器通过螺钉或销钉连接；所述轴承套设在所述连接轴上；所述连接法兰套设在所述轴承外侧，连接法兰通过安装螺栓与驱动装置或轮轴的机体连接；所述连接轴为阶梯轴；其外径由驱动装置或轮轴向编码器方向递减；所述轴承有两个，分别设于连接轴的不同阶梯位置。

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