CN113428782A - 桥吊吊绳绳长和摆角检测装置 - Google Patents

桥吊吊绳绳长和摆角检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113428782A
CN113428782A CN202110747713.4A CN202110747713A CN113428782A CN 113428782 A CN113428782 A CN 113428782A CN 202110747713 A CN202110747713 A CN 202110747713A CN 113428782 A CN113428782 A CN 113428782A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lifting rope
bridge crane
length
angle
swing angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110747713.4A
Other languages
English (en)
Inventor
徐靖琳
徐靖哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202110747713.4A priority Critical patent/CN113428782A/zh
Publication of CN113428782A publication Critical patent/CN113428782A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C19/00—Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提供了一种桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，包括设置在吊具上的光源和设置在桥吊小车上的受光装置，受光装置包括方形壳体、直角三棱镜、感光平面和检测计算机系统，直角三棱镜和感光平面均设置在方形壳体内，检测计算机系统与感光平面通讯连接；直角三棱镜的一直角面作为入射面设置在方形壳体的底面上，感光平面设置在方形壳体的顶面上，方形壳体底面开设有一通孔作为入射点，光源发出的光通过通孔经直角三棱镜折射后从斜面的出射点射出，最后在感光平面上显示光斑；检测计算机系统用于通过光斑的位置计算吊绳的长度以及吊绳的摆动角度。该检测装置基于三棱镜折射的光学原理，可快速准确的检测桥吊吊绳的绳长和摆动角度。

Description

桥吊吊绳绳长和摆角检测装置
技术领域
本发明涉及集装箱装卸技术领域，特别涉及一种桥吊吊绳绳长和摆角检测装置。
背景技术
吊车作为一种重要的装卸工具，被广泛的应用于建筑、工厂、港口等场所。在吊车装卸过程中由于运动速度过快，以及吊绳长度的变化，会导致吊绳和负载产生反复地摇摆，这不仅降低了吊车的装卸效率，而且由于操作人员长时间工作会导致视觉疲劳从而引发安全事故。如果能够检测出吊车负载的摇摆和吊绳的长度，进而通过控制吊车的运行速度来减少这种摇摆角度，可以提高装卸效率和安全性。
目前已经实用化的摆角检测装置和绳长检测装置很少，一些出现在专利中的摆角检测装置和检测方法大多结构复杂，检测精度不高，对工作环境要求较高，且造价昂贵，不易维护。
因此，有必要提供一种精度高且成本低的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置。
发明内容
本发明提供了一种桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，基于三棱镜折射的光学原理，可用于快速准确的检测桥吊吊绳的绳长和摆动角度，精度高且成本低。
为实现上述目的和其他相关目的，本发明提供了一种桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，用于检测吊具与桥吊小车之间吊绳的长度以及所述吊绳的摆动角度，包括设置在所述吊具上的光源和设置在所述桥吊小车上的受光装置，所述受光装置包括方形壳体、直角三棱镜、感光平面和检测计算机系统，所述直角三棱镜和所述感光平面均设置在所述方形壳体内，所述检测计算机系统与所述感光平面通讯连接；
所述直角三棱镜的一直角面作为入射面设置在所述方形壳体的底面上，所述感光平面设置在所述方形壳体的顶面上，所述方形壳体底面开设有一通孔作为入射点，所述光源发出的光通过所述通孔经所述直角三棱镜折射后从斜面的出射点射出，最后在所述感光平面上显示光斑；
所述检测计算机系统用于通过所述光斑的位置计算所述吊绳的长度以及所述吊绳的摆动角度。
优选地，所述直角三棱镜的均质方向与所述桥吊小车的移动方向平行。
优选地，所述方形壳体一内壁和所述感光平面均垂直于所述吊绳。
优选地，所述直角三棱镜为等腰直角三棱镜。
优选地，所述通孔的位置与所述等腰直角三棱镜的入射面的几何中心相对应。
优选地，所述检测计算机系统通过所述光斑的位置计算所述吊绳的长度l，计算公式如下：
Figure BDA0003144927950000021
Figure BDA0003144927950000022
Figure BDA0003144927950000023
其中，a表示所述等腰直角三棱镜的等腰面的等腰边长，b表示所述出射点与所述入射面和所述斜面交线的垂直距离，l'表示所述光斑到静止的所述吊绳的垂直距离，α和β表示与所述等腰直角三棱镜材质相关的折射率，i2表示所述入射点出的折射角。
优选地，所述检测计算机系统通过所述吊绳静止时的光斑位置与所述吊绳摆动后的光斑位置的位置差计算所述吊绳的摆动方向和摆动角度。
优选地，所述光源为恒定单色光源。
优选地，所述感光平面为CMOS感光平面。
优选地，所述检测装置用于双吊具桥吊。
综上所述，本发明针对吊车装卸过程中吊具运输负载的摆角和绳长难以检测的问题，设计了一种基于三棱镜折射原理的吊绳长度和摆角检测装置，该装置包括在吊具上安装一个恒定的单色点光源，采用了一个单孔三棱镜作为负载光线折射处理的器件，采用计算机感光器件检测折射到感光平面的点光源的光斑，并通过计算得到吊绳摆动的角度和长度，然后将检测得到的摆角信息和绳长信息发送给吊车驾驶员或自动化吊车的控制系统；该装置结构简单，使用方便可靠，易于维护，能够同时检测多个吊具运输负载的摆角和吊绳长度，检测精度较高且不受使用环境因素限制，可用于吊车多负载间的同步协调控制中；此外，这种方法的应用领域还能够扩展，在一定条加下可以检测两个物体之间的直线距离或者进行定位。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置示意图。
图2为本发明一实施例提供的桥吊吊绳绳长和摆角检测受光装置示意图。
图3为本发明一实施例提供的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置检测原理的示意图。
图4为本发明一实施例提供的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置光线传输及吊绳长度计算示意图。
图5为本发明一实施例提供的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置的光斑移动示意图。
图6为本发明一实施例提供的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置应用于双吊具吊车的示意图。
图7为本发明一实施例提供的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置检测流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图1-7和具体实施方式对本发明提出的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置作进一步详细说明。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。
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。
参阅图1，本发明一实施例提供的一种桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，用于检测桥吊小车3和桥吊吊具7之间吊绳6的绳长以及摆动角度，图1中4是小车的车轮，5是小车的轨道，6是长度可变的吊绳，7是吊车的吊具，它与吊绳6相连，8是吊车的负载，它与吊具相7连，9是大车的车轮，10是大车车轮的承重支架，11是建筑物的承重墙体，12是建筑物的顶棚结构。所述检测装置包括安装在所述桥吊吊具7上的光源2和设置在所述桥吊小车3下方的受光装置1，如图2所示，所述受光装置1包括一个直角三棱镜13、感光平面16、检测计算机系统18和方形壳体17。如图2所示，所述直角三棱镜13的一直角面设置在所述方形壳体17的底面上，所述方形壳体17顶面上设置有所述感光平面16，所述直角三棱镜13的斜面与所述感光平面16相对，所述方形壳体17的底面上开设有一通孔14作为入射点，所述光源2发出的光通过所述通孔14经所述直角三棱镜13折射后从斜面的出射点射出，最后在所述感光平面16上显示光斑；所述检测计算机系统18与所述感光平面16相连，用于通过所述光斑的位置计算所述吊绳6的长度以及所述吊绳6的摆动角度。
在本实施例中，为了计算的简便性，参阅图1-3，所述方形壳体17的底面和所述感光平面16均垂直于所述吊绳6；所述直角三棱镜13为等腰直角三棱镜；所述光源2发出的光由所述等腰直角三棱镜13一直角面的入射点P入射，所述入射点P位于所述等腰直角三棱镜13一直角面的几何中心；所述等腰直角三棱镜13的均质方向与所述桥吊小车3的移动方向平行。
基于上述计算简便设置，具体计算所述吊绳6的长度的时候，参阅图4，所述光源2的发光方向朝向检测装置，所述光源2发出的光经过所述通孔14进入到所述等腰直角三棱镜13，入射点为P，经过所述等腰直角三棱镜13的折射作用使光线方向发生变化，最终光线投影到所述感光平面16形成一个光斑，光斑位置为D点，经过与所述感光平面16连接的所述检测计算机系统18识别处理，确定所述光斑的位置，光斑位置将与所述吊具7的空间位置一一对应，进而可以获得所述负载8的空间位置。
具体地，如图4所示，所述等腰直角三棱镜13等腰直角面的两个直角边长BA＝BC＝a为已知量，所述通孔14距离直角边BB'的垂直距离m为已知量，即入射点P距离直角边BB'的垂直距离m为已知量，且入射点P位于几何中心，则有a＝2m。设所述吊绳6的长度为l，它是一个待求取的未知量，光线入射角度为i1，i1会随着所述吊绳6的长度为l的变化而变化，入射光线经过所述等腰直角三棱镜13的折射，光线的出射角度为i4，出射点为P’，则光线在所述感光平面16上形成的光斑位置D与吊绳的垂直距离l'是一个已知量，并且会随着入射角度i1变化而变化，可以利用所述检测计算机系统18直接检测得到l'的精确值。设i2＝αi1，i4＝βi3，其中，α和β(α＝1/β)是与所述等腰直角三棱镜13折射率有关的已知常数，即光线在所述等腰直角三棱镜13的折射角度i2和i4与该三棱镜的材质有关。如图4所示，根据光线在等腰直角三棱镜中的折射角度关系，利用平面几何原理很容易地可以计算出来测量值l'与吊绳长度l的关系，即：
Figure BDA0003144927950000051
i3＝45°-i2
a＝2m
则有：
Figure BDA0003144927950000052
且
Figure BDA0003144927950000053
由上式整理后得到：
Figure BDA0003144927950000054
于是就建立了所述吊绳6的长度l与光斑位置D和所述吊绳6距离l'之间的关系。根所述检测计算机系统18得到的距离l'，就可以确定出吊绳长度l的值。实际应用中，可以在如图3中的所述感光平面16的x'轴上对不同光斑位置D进行标记，于是就得到了对应的D与y'轴测量值l'，则它与吊绳长度l一一对应。
上述为对于所述吊绳6的长度检测，以下叙述对于所述吊绳6摆动角度以及摆动方向的检测。当所述桥吊小车3静止的时候(如图1所示)，所述吊具7上的所述光源2发出的光线经过所述通孔14进入到所述等腰直角三棱镜13中(如图2和图3所示)，经过所述等腰直角三棱镜13的折射作用，将在图2中的x'轴上产生一个光斑D，这个光斑D的像素位置可以通过所述检测计算机系统18获得，当所述桥吊小车3沿着所述轨道5进行移动时，所述吊具7将会发生摆动，例如所述吊具7向右侧摆动，所述吊具7上的所述光源2发出的光线会经过所述通孔14进入到所述等腰直角三棱镜13中，经过折射作用，将在图3中的沿着z'轴方向产生一系列的光斑D(如图5所示)，这些光斑D的像素位置可以通过所述检测计算机系统18得到，这些像素位置就与所述吊具7的摆动角度一一对应。于是，所述吊具7的摆动角度就可以检测出来。由于沿着z'轴方向光斑的移动是在三棱镜匀质方向上进行的，因此，沿着z'轴方向光斑D的移动像素距离与所述吊具7的摆动角度呈固定的比例关系，不需要采用光线折射原理计算。具体的比例关系需要根据三棱镜的实际尺寸和具体安装位置来标定出来。
所述吊绳6的绳长以及摆动角度和方向的具体检测流程如图7所示。
在本实施例中，所述光源2一般为恒定单色光源，形成恒定单色光斑，便于识别，所述感光平面16一般为CMOS感光平面。
在本实施例中，该检测装置可以用于双吊具吊车或者其他多吊具吊车，应用广泛，参阅图6，该检测装置在应用于双吊具吊车时，可以选择恒定光源2和2'为不同的颜色(比如红色和蓝色)，于是这两个光源产生的光线通过所述通孔14后将会在所述感光平面16上产生两个不同颜色的光斑，于是，对于这两种颜色的光斑，采用上述的检测方法，就可以分别检测得到两个吊具的摆动情况，同时也可以检测到两个不同吊具绳长的数字值。
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 (10)

1.一种桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，用于检测吊具与桥吊小车之间吊绳的长度以及所述吊绳的摆动角度，其特征在于，包括设置在所述吊具上的光源和设置在所述桥吊小车上的受光装置，所述受光装置包括方形壳体、直角三棱镜、感光平面和检测计算机系统，所述直角三棱镜和所述感光平面均设置在所述方形壳体内，所述检测计算机系统与所述感光平面通讯连接；
所述直角三棱镜的一直角面作为入射面设置在所述方形壳体的底面上，所述感光平面设置在所述方形壳体的顶面上，所述方形壳体底面开设有一通孔作为入射点，所述光源发出的光通过所述通孔经所述直角三棱镜折射后从斜面的出射点射出，最后在所述感光平面上显示光斑；
所述检测计算机系统用于通过所述光斑的位置计算所述吊绳的长度以及所述吊绳的摆动角度。
2.如权利要求1所述的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，其特征在于，所述直角三棱镜的均质方向与所述桥吊小车的移动方向平行。
3.如权利要求2所述的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，其特征在于，所述方形壳体一内壁和所述感光平面均垂直于所述吊绳。
4.如权利要求3所述的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，其特征在于，所述直角三棱镜为等腰直角三棱镜。
5.如权利要求4所述的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，其特征在于，所述通孔的位置与所述等腰直角三棱镜的入射面的几何中心相对应。
6.如权利要求5所述的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，其特征在于，所述检测计算机系统通过所述光斑的位置计算所述吊绳的长度l，计算公式如下：
Figure FDA0003144927940000011
Figure FDA0003144927940000012
Figure FDA0003144927940000013
其中，a表示所述等腰直角三棱镜的等腰面的等腰边长，b表示所述出射点与所述入射面和所述斜面交线的垂直距离，l'表示所述光斑到静止的所述吊绳的垂直距离，α和β表示与所述等腰直角三棱镜材质相关的折射率，i2表示所述入射点出的折射角。
7.如权利要求4所述的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，其特征在于，所述检测计算机系统通过所述吊绳静止时的光斑位置与所述吊绳摆动后的光斑位置的位置差计算所述吊绳的摆动方向和摆动角度。
8.如权利要求1所述的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，其特征在于，所述光源为恒定单色光源。
9.如权利要求1所述的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，其特征在于，所述感光平面为CMOS感光平面。
10.如权利要求1所述的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，其特征在于，所述检测装置用于双吊具桥吊。
CN202110747713.4A 2021-07-02 2021-07-02 桥吊吊绳绳长和摆角检测装置 Pending CN113428782A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110747713.4A CN113428782A (zh) 2021-07-02 2021-07-02 桥吊吊绳绳长和摆角检测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110747713.4A CN113428782A (zh) 2021-07-02 2021-07-02 桥吊吊绳绳长和摆角检测装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113428782A true CN113428782A (zh) 2021-09-24

Family

ID=77758600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110747713.4A Pending CN113428782A (zh) 2021-07-02 2021-07-02 桥吊吊绳绳长和摆角检测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113428782A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107055326A (zh) * 2017-04-14 2017-08-18 上海海事大学 多吊具桥吊摆角测量装置及采用该装置进行测量的方法
CN107140549A (zh) * 2017-06-29 2017-09-08 上海海事大学 双吊具桥吊摆角与绳长检测装置及其测量方法
CN110271966A (zh) * 2019-07-03 2019-09-24 上海海事大学 基于光感应定位器的多吊具桥吊的多摆角的摆角检测装置
CN110282550A (zh) * 2019-07-01 2019-09-27 上海海事大学 一种基于光衍射的桥吊摆角及绳长检测装置
CN110906851A (zh) * 2019-10-22 2020-03-24 上海海事大学 一种桥吊摆角和绳长检测装置及检测方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107055326A (zh) * 2017-04-14 2017-08-18 上海海事大学 多吊具桥吊摆角测量装置及采用该装置进行测量的方法
CN107140549A (zh) * 2017-06-29 2017-09-08 上海海事大学 双吊具桥吊摆角与绳长检测装置及其测量方法
CN110282550A (zh) * 2019-07-01 2019-09-27 上海海事大学 一种基于光衍射的桥吊摆角及绳长检测装置
CN110271966A (zh) * 2019-07-03 2019-09-24 上海海事大学 基于光感应定位器的多吊具桥吊的多摆角的摆角检测装置
CN110906851A (zh) * 2019-10-22 2020-03-24 上海海事大学 一种桥吊摆角和绳长检测装置及检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107055326B (zh) 多吊具桥吊摆角测量装置及采用该装置进行测量的方法
CN107572373B (zh) 基于机器视觉的新型起重机主动防斜拉控制系统及其控制方法
US10209066B2 (en) Measuring the position of an installation platform in an elevator shaft using laser transmitters and light detectors
CN108675142B (zh) 多高度标定测量方法及起重机防斜拉和精确定位方法
Korotaev et al. Deflection measuring system for floating dry docks
AU2012285632A1 (en) System and method for determining location and skew of crane grappling member
CN103998367A (zh) 起重机控制
CN107271026B (zh) 一种钢丝绳横向振动测量的方法
CN103145038A (zh) 基于位置传感器的双吊具桥吊摆角测量装置及其测量方法
CN106813600A (zh) 一种非接触式非连续平面平面度测量系统和方法
CN103940403B (zh) 臂架俯仰角度测量方法、装置、系统及动臂塔机
CN111076865B (zh) 一种共轴直升机的纵向重心测量方法及装置
EP0583816B1 (en) A method for determining the inclination angle of a rope, and an anti-swing device for controlling this angle in a lifting apparatus
US6351720B1 (en) Trolley camera position detecting apparatus
CN113428782A (zh) 桥吊吊绳绳长和摆角检测装置
CN105890547B (zh) 三维轮廓测量仪
CN207866286U (zh) 一种激光跟踪测量系统
CN108332039B (zh) 三点激光式煤气柜活塞倾斜检测方法
JP2795159B2 (ja) バケットの位置測定装置
CN115010001A (zh) 一种塔机辅助操控方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN114441096A (zh) 一种无人机重心测量装置及方法
JP2000065541A (ja) 位置検出装置
JPH0361803A (ja) コイル位置検出装置
JPS6183908A (ja) 被搬送物の荷姿検知装置
KR100535894B1 (ko) 대상물의 기울기 측정장치 및 방법

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