CN113086855B - 一种基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置及方法，所述装置包括一对摆角检测装置；每一摆角检测装置包括：方形框架，十字摆架，其四个端部分别对应嵌入至方形框架的四条框边内，吊绳贯穿十字摆架中心，在吊具摆动时，吊绳带动十字摆架对应沿框边滑动；一对平行光束源，每一平行光束源设置在十字摆架中的端部上且对应位于框边内部；一对凸透镜，每一凸透镜设置在框边上，且位于方形框架的框角处；一对光板，每一光板设置在框边上；信号处理装置，平行光束源发出的平行光对应穿过凸透镜照射在相应的光板上，每一光板将接收到平行光转换成电信号并传输给信号处理装置应处理，得到相应吊绳的摆角信息。本发明能够检测吊绳摆角。

Description

一种基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置及方法

技术领域

本发明涉及桥吊检测装置技术领域，特别涉及一种基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置及方法。

背景技术

桥吊作为一种重要的货物运输工具，被广泛应用于港口、工厂等场合。但由于每年港口的吞吐急剧增长，单一增加港口泊位是远远达不到输送需求的。目前一种新型的港口集装箱场地起重设备，例如，双吊具桥式吊车，大大提高了集装箱的装卸效率，但仍有提升空间。

在装卸过程中会遇到很多干扰，再加上码头传统人工操作桥吊的作业效率与桥吊司机的操作经验等直接相关，装卸效率难以大幅度提高；

因此为了保证起重机的安全高效的运输，防摇控制受到人们的广泛关注。桥吊防摇控制的关键问题就是对摆角的检测，但由于桥吊属于欠驱动系统，结构复杂，工作方式多样且存在耦合性，这给检测摆角带来很大的难度。

目前摆角检测装置大多数可分为接触式检测和非接触型检测。现存的接触式检测装置就是使用编码器来跟踪小车的运动，并计算负载的摆动角度。然而，使用编码器可能会导致不准确。编码器老化或振动、摩擦等机构设计问题、控制系统性能恶化或结果不正确等引起的主要测量误差。非接触式的检测装置常用激光检测仪，但此类仪器角对工作环境要求较高，价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置及方法，以解决双起升双吊具桥吊摆角检测问题。

为了解决以上问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置，其应用于双吊具桥吊上，所述双吊具桥吊包括：大车支架；驱动装置，小车，所述小车通过所述驱动装置设置于所述大车支架上；一对电机，分别设置在所述小车两侧；一对吊具，每一所述吊具分别通过吊绳与对应的所述电机连接；包括：一对摆角检测装置；

每一所述摆角检测装置包括：

方形框架，其固定于所述小车上，所述方形框架设有相互连接的四条框边；

十字摆架，所述十字摆架的四个端部分别对应嵌入至所述方形框架的四条所述框边内，

所述吊绳贯穿所述十字摆架中心，在所述吊具摆动时，所述吊绳带动所述十字摆架对应沿所述方形框架的框边滑动；

一对平行光束源，每一所述平行光束源设置在所述十字摆架中的端部上且对应位于所述框边内部；

一对凸透镜，每一所述凸透镜设置在所述框边上，且位于所述方形框架的框角处；

一对光板，每一所述光板设置在所述框边上，且靠近所述凸透镜设置，一信号处理装置，是设置在所述方形框架上，分别与两个所述光板连接；

每一所述平行光束源发出的平行光对应穿过所述凸透镜照射在相应的所述光板上，

每一所述光板将接收到所述平行光转换成电信号并传输给所述信号处理装置应处理，得到相应吊绳的摆角信息。

可选地，还包括：计算机，其设置在所述大车支架上，用于接收信号处理装置发出的数字信号，并根据所述数字信号进行计算得到相应吊绳的所述摆角信息。

可选地，还包括：四条光滑轨道槽，每一所述光滑轨道槽对应设置在所述框边内部；

四辆滑轮小车，每一所述滑轮小车对应设置在所述十字摆架的端部，并位于对应的所述光滑轨道槽上，

在所述吊具摆动时，所述吊绳带动所述十字摆架，通过对应的所述滑轮小车沿对应的所述光滑轨道槽滑动。

可选地，还包括：四个光滑套管，每一所述光滑套管对应套设在所述十字摆架的端部上，且对应与所述滑轮小车连接，所述平行光束源对应设置在相应的所述光滑套管的外部侧壁上，所述平行光束源对应随着所述滑轮小车移动而移动。

可选地，每一所述光板包括：光板底板，若干个在所述光板底板上沿竖向排列的并相互串联的光敏电阻。

可选地，每一所述信号处理装置包括：CPU，分别与所述CPU连接的存储器和信号处理电路；

I/O接口，其一端与所述信号处理电路连接，另一端与所述光敏电阻连接；

所述信号处理电路用于依次将接收到的光电信号分别进行前置放大、整形滤波和A/D转换得到所述数字信号。

可选地，每一所述方形框架的所有框边均采用遮光板构成。

另一方面，本发明还提供一种基于上文所述的基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置的吊绳摆角检测方法，，包括：

吊具正常工作时，驾驶员根据不同运行指令控制两个吊具运行，吊具各自的吊绳发生摆动，将十字摆架等效成一直角坐标系，

每一所述吊绳在任意方向摆动时，会同时带动x轴、y轴方向上的十字摆架产生摆动位移量，十字摆架的摆动带动相应的所述平行光束光源移动，以使所述平行光束光源与所述凸透镜之间的距离产生变化，所述平行光束光源发出的平行光经过相应的所述凸透镜照射在相应的所述光板上，所述光板将接收到的所述平行光转换成电信号，然后传给相应的信号处理装置；

所述信号处理装置将接收到的所述电信号转换成数字信号并通过计算机设有的串口输送给所述计算机进行摆角合成处理，得到相应所述吊具的摆角值。

可选地，将x轴、y轴向各自的运动方向进行合成即为所述吊具摆角的运动方向，将x轴、y轴各自分量上的摆角位移x,y进行合成，得到十字摆架偏移中心位移s：

其中，h为十字摆架至所述电机的垂直距离；θ为吊绳摆角。

可选地，在所述吊具正常工作之前，还包括：进行初始位置设定，以获取初始参考值，设定过程如下：先让两个所述吊具自然下垂，此时吊绳无任何摆角，十字摆架、滑轮小车均无任何移动；

两组所述摆角检测装置得到的检测结果作为后续测量摆角计算的所述初始参考值。

本发明与现有技术相比至少具有以下优点之一：

本发明提供一种基于凸透镜成像原理的摆角检测装置，随着平行光束距离凸透镜的间距即物距的变化引起的在光板上像的大小变化，由光敏电阻的阻值大小来反映相应的位移，具体地说，就是吊绳的摆动可以分别带动所设计装置十字轻质摆架灵活移动，而其移动的距离可间接通过光敏电阻的阻值来进行判断的，从而可以得到吊绳的三维摆角信息。该摆角信息可以显示在桥吊驾驶室的人机界面上，供集装箱起重机操作员的参考，从而提高操作员的工作质量和工作效率并且减轻工作负担。

本发明的结构装置十分简单且灵巧，易于搭建，成本低廉且方便维护。同时，本发明采用的凸透镜成像原理检测位移的原理基本上不受外界环境干扰，精确性高，所以基本上完全克服了现有技术存在的一些问题。并且，本发明设计的结构不仅可以检测单吊具场桥的三维摆角，而且还可以检测双吊具甚至多吊具场桥的三维摆角。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置的整体结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一个摆角检测装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的摆角检测装置中的十字框架的框边的部分结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的凸透镜成像原理示意图；

图5为本发明一实施例提供的一个光板的结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的基于凸透镜成像原理计算吊绳摆角的示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置进行吊绳摆角检测的方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置及方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

如图1所示，本实施例提供的一种基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置，其应用于双吊具桥吊上，所述双吊具桥吊包括：大车支架9(大车支架9包括四个支腿，每一所述支腿上设有轮子1，用于便于双吊具桥吊移动)；驱动装置18，小车2，所述小车2通过所述驱动装置18设置于所述大车支架1上；一对电机(第一起升电机30和第二起升电机31)，分别设置在所述小车2两侧；一对吊具(第一吊具80和第二吊具81)，每一所述吊具分别通过吊绳与对应的所述电机连接；包括：一对摆角检测装置；

每一所述摆角检测装置包括：

方形框架4，其固定于所述小车2上，所述方形框架4设有相互连接的四条框边(四条框边首尾连接构成所述方形框架4，所述方形框架4呈正方形)。

十字摆架(十字轻质摆架)5，所述十字摆架5的四个端部分别对应嵌入至所述方形框架4的四条所述框边内。

所述吊绳7贯穿所述十字摆架5中心，在所述吊具摆动时，所述吊绳7带动所述十字摆架5对应沿所述方形框架4的框边滑动。

一对平行光束源13，每一所述平行光束源13设置在所述十字摆架5中的端部上且对应位于所述框边内部。

一对凸透镜12，每一所述凸透镜12设置在所述框边上，且位于所述方形框架4的框角处。

一对光板11，每一所述光板11设置在所述框边上，且靠近所述凸透镜12设置(每一所述凸透镜12与对应的所述光板11相对设置)。

一信号处理装置10，是设置在所述方形框架4上，分别通过导线15与两个所述光板11连接。

每一所述平行光束源13发出的平行光对应穿过所述凸透镜12照射在相应的所述光板11上。

每一所述光板11将接收到所述平行光转换成电信号并传输给所述信号处理装置10应处理，得到相应吊绳7的摆角信息。

小车2是摆角测量装置以及起升电机的搭载平台。两台吊具起升电机负责吊具与负载的升降运动，它们可以既可以共同互锁工作，也可以分别独立工作。

凸透镜12和光板11都与平行光束源13处在一个水平高度上。

在本实施例中，还包括固定电机支架17，其与所述小车2连接，位于所述小车下方，两个固定检测装置支架16分别设置在所述固定电机支架17的两端，每一所述固定检测装置支架16还与所述方形框架4连接，用于固定所述摆角检测装置。

本实施例还包括：计算机(摆角合成计算机)20，其设置在所述大车支架1上，用于接收信号处理装置10发出的数字信号，并根据所述数字信号进行计算得到相应吊绳7的所述摆角信息。

两个吊具各自的摆角信息由信号处理装置10分别采用不同的串行通信接口接入摆角合成计算机20，根据信号输入信号的串口不同来判断计算出的摆角信息具体属于哪个吊具，将所得摆角信息传输至驾驶室内的桥吊显示器，为桥吊驾驶员的操作提供参考，还可以反馈至桥吊防摇/同步控制器作为控制参考信息。

如图4所示，简述了凸透镜成像原理，在本实施例的摆角检测装置中，光板11位于距凸透镜3/2f(f为凸透镜的焦距)处，方形框架4的光滑轨道槽14距凸透镜为2f，其中平行光束的直径为a，光束在光板11上所呈的像为倒立缩小的实像，并随着平行光束发射源距凸透镜的距离的增大而线性缩小，其中成像缩放倍数为

b为平行光束成像到光板上的像长。

结合图2和图3所示，本实施例还包括：四条光滑轨道槽14，每一所述光滑轨道槽14对应设置在所述框边内部；

四辆滑轮小车6，每一所述滑轮小车6对应设置在所述十字摆架5的端部，并位于对应的所述光滑轨道槽14上。在所述吊具摆动时，所述吊绳带动所述十字摆架5，通过对应的所述滑轮小车6沿对应的所述光滑轨道槽14滑动。所述光滑轨道槽14的设置可以使得所述滑轮小车6在所述光滑轨道槽14上近似无摩擦自由移动。

本实施例还包括：四个光滑套管21，每一所述光滑套管21对应套设在所述十字摆架5的端部上(十字轻质摆架5无阻嵌入在光滑套管21内)，且对应与所述滑轮小车6连接，所述平行光束源13对应设置在相应的所述光滑套管21的外部侧壁上，所述平行光束源13对应随着所述滑轮小车6移动而移动。

如图5所示，每一所述光板11包括：光板底板110，若干个在所述光板底板110上沿竖向排列的并相互串联的光敏电阻111。

可选地，每一所述信号处理装置10包括：CPU，分别与所述CPU连接的存储器和信号处理电路；I/O接口，其一端与所述信号处理电路连接，另一端与所述光敏电阻连接；所述信号处理电路用于依次将接收到的光电信号分别进行前置放大、整形滤波和A/D转换得到所述数字信号。

信号处理电路可以同时处理来自x、y两路信号。它将摆角检测装置送来的x、y坐标轴相应的两路信号(作为一组信号)分别进行前置放大、整形滤波和A/D转换，并将转换后的数字信号送给摆角合成计算机20进行进一步的分析处理。在实施例提供的信号处理装置10可以同时处理两组信号。

请继续参考图2所示，每一所述方形框架4的所有框边均采用遮光板19构成。所述光板11四周由遮光板19包裹，所以几乎不受外部其他光的干扰，输出信号最终换算为角度值，不存在比例、放大处理等情况。

另一方面，如图7所示，本实施例还提供一种基于上文所述的基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置的吊绳摆角检测方法，包括：

吊具正常工作时，驾驶员根据不同运行指令控制两个吊具运行，吊具各自的吊绳发生摆动，以十字摆架等效成一直角坐标系，

每一所述吊绳在任意方向摆动时，会同时带动x轴、y轴方向上的十字摆架产生摆动位移量，十字摆架的摆动带动相应的所述平行光束光源移动，以使所述平行光束光源与所述凸透镜之间的距离产生变化，所述平行光束光源发出的平行光经过相应的所述凸透镜照射在相应的所述光板上，所述光板将接收到的所述平行光转换成电信号，然后传给相应的信号处理装置。

所述信号处理装置将接收到的所述电信号转换成数字信号并通过计算机设有的串口输送给所述计算机进行摆角合成处理，得到相应所述吊具的摆角值。

具体的，当吊绳发生摆动时，会带动十字轻质摆架前后左右摆动,如图2所示；随着十字轻质摆架的摆动会带动滑轮小车在x轴、y轴方向的左右前后移动。

双吊具摆角检测装置在工作时，需要对各个部件进行初始位置设定，以此作为初始参考位置，设定过程如下：先让双吊具桥吊的两个吊具自然下垂，此时吊绳无任何摆角，十字轻质摆架5、滑轮小车6均无任何移动。两组摆角检测装置得到的信号作为摆角计算的初始参考值。

桥吊正常工作时，桥吊驾驶员根据不同运行指令控制两个吊具8运行(独立工作或互锁工作)，吊具各自的吊绳7发生摆动。

当吊绳7只在y轴方向摆动时，吊绳7从初始竖直位置向y正方向摆动时，摆架的摆动带动滑轮小车6一起移动，引起光板11接收的光变化；同理，吊绳向y负方向摆动时，带动十字轻质摆架5向y负方向摆动，进而带动滑轮小车6和平行光束源13一起移动，与此同时光板11上实像长度也随着小车的移动而变化；通过计算物距的大小可以得出在y轴轴向的摆角位移。

当吊绳只在x轴方向摆动时，吊绳从初始竖直位置向x正方向摆动时，摆架的摆动带动滑轮小车6一起移动，引起光板11接收的光变化；同理，吊绳向x负方向摆动时，带动十字轻质摆架5向x负方向摆动，进而带动滑轮小车6和平行光束源13一起移动，与此同时光板11上实像长度也随着小车的移动而变化；通过计算物距的大小可以得出在x轴轴向的摆角位移。

通过光板11可以检测出平行光束折射到光板的实像长度，两个光板11将接收到平行光束光源信息转换成电信号，然后传给信号处理装置，获得两个吊具负载的摆角信息。

当吊绳7在任意方向摆动时，吊绳的摆动会同时带动x轴、y轴方向上的十字轻质摆架产生摆动位移量，x轴、y轴方向的都会带到各自的滑轮小车移动，将x轴、y轴向各自的运动方向进行合成即为吊具摆角的运动方向，将x轴、y轴各自分量上的摆角位移x,y进行合成得到十字摆架偏移中心位移s：

其中，h为十字摆架至所述电机的垂直距离为一固定值；θ为吊绳摆角。

在本实施例中，所述方形框架的内框是边长为2t的正方形。

凸透镜至凹槽管道的距离为2f。

凸透镜至光板的距离为v＝1.5f。

y轴平行光束至凸透镜的距离为u_y。

x轴平行光束至凸透镜的距离为u_x。

平行光束的直径为a。

平行光束成像到光板上的像长为b(其中x,y轴上b未知，需实时测量)。

成像缩放倍数为

可得出x,y轴上的物距u＝v/k＝1.5f/k。

十字轻质摆架在x轴方向移动位移x＝u_x-2f-t。

十字轻质摆架在y轴方向移动位移y＝u_y-2f-t。

十字轻质摆架偏移中心位移

十字轻质摆架至起升电机的垂直高度为h。

可得出吊绳摆角

本实施例可以类推检测出三吊具，乃至多吊具的摆角问题。

在由桥吊驾驶员发出桥吊运行指令的同时，信号处理装置13接收光板11发来的x轴、y轴两路轴向运动电信号，将信号经过放大、A/D转换后通过计算机串口送入摆角合成计算机20处理，通过计算可以实时检测到摆角的位置及大小。

平行光束源13经过凸透镜折射到光板上的实像，通过一排列紧凑光敏电阻检测到实像的长度，以实像与原像的比值成像缩放倍数，判断出物距的大小，可以计算得出十字轻质摆架在x轴方向移动位移x＝u_x-2f-t，十字轻质摆架在y轴方向移动位移y＝u_y-2f-t，进而得到吊绳12在轴向运动的摆角值。

将x,y轴向运动的摆角分量进一步合成后，得到摆角θ值：

第二组吊具所做工作相同，将两组吊具的摆角信息送到驾驶室的显示器上供桥吊驾驶员参考，或者作为反馈信息送入防摇/同步控制装置中。

在双起升双吊具桥吊的实际工况中，两个吊具既可独立工作也可互锁同步工作。在独立工作模式时，两个吊具摆角互不影响，分别得到两个角度值；在互锁工作模式时，摆角合成计算机20计算处理的两个吊具的摆角值理论上应该相同，如果不同，可以将异同信号再通过摆角合成计算机20进行相应处理，使两路摆角值相互对照进行修订，以保证更好的同步和防摇效果。

本实施例提供一种基于凸透镜成像原理的摆角检测装置，随着平行光束距离凸透镜的间距即物距的变化引起的在光板上像的大小变化，由光敏电阻的阻值大小来反映相应的位移，具体地说，就是吊绳的摆动可以分别带动所设计装置十字轻质摆架灵活移动，而其移动的距离可间接通过光敏电阻的阻值来进行判断的，从而可以得到吊绳的三维摆角信息。该摆角信息可以显示在桥吊驾驶室的人机界面上，供集装箱起重机操作员的参考，从而提高操作员的工作质量和工作效率并且减轻工作负担。

本实施例的结构装置十分简单且灵巧，易于搭建，成本低廉且方便维护。同时，本发明采用的凸透镜成像原理检测位移的原理基本上不受外界环境干扰，精确性高，所以基本上完全克服了现有技术存在的一些问题。并且，本发明设计的结构不仅可以检测单吊具场桥的三维摆角，而且还可以检测双吊具甚至多吊具场桥的三维摆角。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置，其应用于双吊具桥吊上，所述双吊具桥吊包括：大车支架；驱动装置，小车，所述小车通过所述驱动装置设置于所述大车支架上；一对电机，分别设置在所述小车两侧；一对吊具，每一所述吊具分别通过吊绳与对应的所述电机连接；其特征在于，包括：一对摆角检测装置；

每一所述摆角检测装置包括：

方形框架，其固定于所述小车上，所述方形框架设有相互连接的四条框边；

十字摆架，所述十字摆架的四个端部分别对应嵌入至所述方形框架的四条所述框边内，

所述吊绳贯穿所述十字摆架中心，在所述吊具摆动时，所述吊绳带动所述十字摆架对应沿所述方形框架的框边滑动；一对平行光束源，每一所述平行光束源设置在所述十字摆架中的端部上且对应位于所述框边内部；

一对凸透镜，每一所述凸透镜设置在所述框边上，且位于所述方形框架的框角处；

一对光板，每一所述光板设置在所述框边上，且靠近所述凸透镜设置，

一信号处理装置，是设置在所述方形框架上，分别与两个所述光板连接；

每一所述平行光束源发出的平行光对应穿过所述凸透镜照射在相应的所述光板上，

每一所述光板将接收到所述平行光转换成电信号并传输给所述信号处理装置应处理，得到相应吊绳的摆角信息；

四条光滑轨道槽，每一所述光滑轨道槽对应设置在所述框边内部；

四辆滑轮小车，每一所述滑轮小车对应设置在所述十字摆架的端部，并位于对应的所述光滑轨道槽上，

在所述吊具摆动时，所述吊绳带动所述十字摆架，通过对应的所述滑轮小车沿对应的所述光滑轨道槽滑动；

四个光滑套管，每一所述光滑套管对应套设在所述十字摆架的端部上，且对应与所述滑轮小车连接，所述平行光束源对应设置在相应的所述光滑套管的外部侧壁上，所述平行光束源对应随着所述滑轮小车移动而移动。

2.如权利要求1所述的基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置，其特征在于，还包括：计算机，其设置在所述大车支架上，用于接收信号处理装置发出的数字信号，并根据所述数字信号进行计算得到相应吊绳的所述摆角信息。

3.如权利要求2所述的基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置，其特征在于，每一所述光板包括：光板底板，若干个在所述光板底板上沿竖向排列的并相互串联的光敏电阻。

4.如权利要求3所述的基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置，其特征在于，每一所述信号处理装置包括：CPU，分别与所述CPU连接的存储器和信号处理电路；

I/O接口，其一端与所述信号处理电路连接，另一端与所述光敏电阻连接；

所述信号处理电路用于依次将接收到的光电信号分别进行前置放大、整形滤波和A/D转换得到所述数字信号。

5.如权利要求4所述的基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置，其特征在于，每一所述方形框架的所有框边均采用遮光板构成。

6.一种基于如权利要求1～5中任意一项所述的基于凸透镜成像原理的双吊具摆角检测装置的吊绳摆角检测方法，其特征在于，包括：

吊具正常工作时，驾驶员根据不同运行指令控制两个吊具运行，吊具各自的吊绳发生摆动，将十字摆架等效成一直角坐标系，

每一所述吊绳在任意方向摆动时，会同时带动x轴、y轴方向上的十字摆架产生摆动位移量，十字摆架的摆动带动相应的所述平行光束光源移动，以使所述平行光束光源与所述凸透镜之间的距离产生变化，所述平行光束光源发出的平行光经过相应的所述凸透镜照射在相应的所述光板上，所述光板将接收到的所述平行光转换成电信号，然后传给相应的信号处理装置；

所述信号处理装置将接收到的所述电信号转换成数字信号并通过计算机设有的串口输送给所述计算机进行摆角合成处理，得到相应所述吊具的摆角值；将x轴、y轴向各自的运动方向进行合成即为所述吊具摆角的运动方向，将x轴、y轴各自分量上的摆角位移x,y进行合成，得到十字摆架偏移中心位移s：

其中，h为十字摆架至所述电机的垂直距离；θ为吊绳摆角。

7.如权利要求6所示的吊绳摆角检测方法，其特征在于，在所述吊具正常工作之前，还包括：进行初始位置设定，以获取初始参考值，设定过程如下：先让两个所述吊具自然下垂，此时吊绳无任何摆角，十字摆架、滑轮小车均无任何移动；

两组所述摆角检测装置得到的检测结果作为后续测量摆角计算的所述初始参考值。

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