CN113734979A - 一种吊装摆角测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吊装摆角测量装置，涉及吊装摆角的测量装置的技术领域，解决了现有的测量装置存在检测过程中安装操作复杂，检测环境要求较高，数据难以测量并直观显示，检测过程成本较高等问题。包括：与外壳连接的顶板和底座，顶板和底座之间设有电路板、定位板、滚球、第一轴、第二轴、第一角度传感器和第二角度传感器，第一角度传感器用于检测第一轴的角位移与角速度，第二角度感器用于检测第二轴的角位移与角速度，顶板通过通孔与吊机吊臂或吊装无人机相连，滚球上设有吊绳与负载相连，本发明安装简洁，操作方便，通过创新性的结构对吊装摆角进行测量，可以得到三维空间下吊装摆角的完整信息，同时能够对吊装摆角的角度和角速度信息输出。

Description

一种吊装摆角测量装置

技术领域

本发明涉及吊装摆角的测量装置的技术领域，尤其涉及一种吊装摆角测量装置。

背景技术

无论是起重机还是吊装无人机，在工作的时候吊绳与负载都难免发生摆动。这种摆动通常都是不可预测且不在某一固定平面上的。在吊装工作中，这样的摆动非常危险，既会对吊机或无人机产生较大的扰动，使其无法正常工作，又会产生额外的离心力对吊装系统的结构安全性产生威胁，造成吊绳断裂，负载在吊装、移动过程中脱离等高风险事件的发生。因此，对吊装过程中的摆动进行控制十分必要。而测量出摆动过程中吊装摆角的相位与数值是对控制无疑是十分有益的。再次，对吊装摆角进行检测以及通过监测数据进行控制与运动优化都是对于工业智能化、自动化，无人机应用开发等十分重要的技术储备。

目前应用于桥式起重机的吊装摆角检测装置与方法相对较多，但是由于起重机工作方式限制，该类检测装置只能检测吊装摆角在吊车运动轨迹所在铅锤面内的摆角分量，无法测量负载在其他平面的分量以及实际的空间中的吊装摆角。

现有技术中，一种起重机吊装角度检测装置，至少包括小车和安装在小车上的电机，减速器和卷筒，以及摄像机和量角器。该装置只能检测摆角在特定平面上的分量，且无法以数值的形式上传与直观显示，无法测量角速度。现有技术中，一种钢丝绳摆角检测装置，可以直接测量出摆角数值的装置。但是要求吊绳必须具有相当的刚性，而且工作中要求有较大的工作空间。现有技术中，一种吊装信息识别系统、吊装定位系统及吊装设备，包括图像采集装置以及信息识别装置。该装置通过图像处理的方式，通过对图像的像素进行分析计算来确定吊钩的位置进一步推算出摆角。但是该方法成本较高，安装复杂，步骤繁琐，操作较为困难，不适合应用在需要快捷使用，注意成本的场合。

综上，针对行业中的使用需求，现有的测量装置存在检测过程中安装操作复杂，检测环境要求较高，数据难以测量并直观显示，检测过程成本较高等问题。

发明内容

针对上述产生的问题，本发明的目的在于提供一种吊装摆角测量装置。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种吊装摆角测量装置，包括：外壳12、与外壳12的上端连接的顶板11和与外壳12的下端连接的底座2，其中，所述顶板11上连接有电路板10，所述外壳12上连接有定位板3，所述定位板3与所述底座2之间设有滚球1、第一轴6、第二轴8、第一角度传感器7和第二角度传感器9，所述滚球1上连接有吊绳13，所述第一角度传感器7用于检测所述第一轴6的角位移与角速度，所述第二角度感器9用于检测所述第二轴8的角位移与角速度。

上述的吊装摆角测量装置，其中，所述电路板10设于所述顶板11和所述定位板3之间，所述第一角度传感器7和所述第二角度传感器9均与所述电路板10通过线路连接。

上述的吊装摆角测量装置，其中，所述底座2上连接有所述第一轴6和所述第二轴8，所述第一轴6和所述第一角度传感器7连接，所述第二轴8和所述第二角度传感器9连接，所述滚球1分别抵于所述第一轴6和所述第二轴8。

上述的吊装摆角测量装置，其中，所述底座2包括：第一底板15和第一轴承座14，所述第一底板15的中部连接有所述第一轴承座14，所述滚球1设于所述第一轴承座14的上方。

上述的吊装摆角测量装置，其中，所述定位板3包括：第二底板16、第二轴承座17和保持架5，所述第二底板16的中部连接有所述第二轴承座17，所述滚球1设于所述第二轴承座17的下方，所述第二轴承座17内连接有所述保持架5。

上述的吊装摆角测量装置，其中，所述第一轴承座14和所述第二轴承座17内均设有若干轴承滚珠4，每一所述轴承滚珠4与所述滚球1相抵。

上述的吊装摆角测量装置，其中，第一轴承座14的外壁呈圆柱状，第一轴承座14的中部设有第一通孔，所述吊绳13设于所述第一通孔内，第一轴承座14的内壁与所述滚球1相匹配，所述第一轴承座14的内壁设有若干与所述轴承滚珠4相匹配的第一沟槽。

上述的吊装摆角测量装置，其中，第二轴承座17的外壁呈圆柱状，第二轴承座17的中部设有第二通孔，第二轴承座17的内壁与所述滚球1相匹配，所述第二轴承座17的内壁设有若干与所述轴承滚珠4相匹配的第二沟槽。

上述的吊装摆角测量装置，其中，所述顶板11上设有至少一个第三通孔，所述顶板11通过若干所述第三通孔与吊机吊臂连接，所述滚球1通过所述吊绳13与负载连接。

上述的吊装摆角测量装置，其中，所述顶板11上设有至少一个第三通孔，所述顶板11通过若干所述第三通孔与吊装无人机连接，所述滚球1通过所述吊绳13与负载连接。

本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

(1)本发明设计结构紧凑，安装简洁，操作方便，可以快速安装并进行使用，避免了繁琐的安装与操作步骤；

(2)本发明通过创新性的结构对吊装摆角进行测量，可以得到三维空间下吊装摆角的完整信息，而非吊装摆角在单一平面的分量；

(3)本发明可以对吊装摆角的角度和角速度信息输出，可以进行直观的数字显示，有利于对角度信息进一步利用与处理。

附图说明

图1是本发明的一种吊装摆角测量装置的主视示意图。

图2是本发明的一种吊装摆角测量装置的结构示意图。

图3是本发明的一种吊装摆角测量装置的底座的结构示意图。

图4是本发明的一种吊装摆角测量装置的定位板的结构示意图。

图5是本发明的一种吊装摆角测量装置的轴安装位置的结构示意图。

图6是本发明的一种吊装摆角测量装置的角度传感器安装位置的结构示意图。

图7是本发明的一种吊装摆角测量装置的侧视示意图。

图8是本发明的一种吊装摆角测量装置的实施例图。

图9是本发明的一种吊装摆角测量装置的实施例图的剖视图。

图10是本发明的一种吊装摆角测量装置的拆装结构示意图。

附图中：1、滚球；2、底座；3、定位板；4、轴承滚珠；5、保持架；6、第一轴；7、第一角度传感器；8、第二轴；9、第二角度传感器；10、电路板；11、顶板；12、外壳；13、吊绳；14、第一轴承座；15、第一底板；16、第二底板；17、第二轴承座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

请参照图1至图10所示，示出了一种吊装摆角测量装置，包括：外壳12、与外壳12的上端连接的顶板11和与外壳12的下端连接的底座2，其中，顶板11上连接有电路板10，外壳12上连接有定位板3，定位板3与底座2之间设有滚球1、第一轴6、第二轴8、第一角度传感器7和第二角度传感器9，滚球1上连接有吊绳13，第一角度传感器7用于检测第一轴6的角位移与角速度，第二角度感器9用于检测第二轴8的角位移与角速度。

进一步，在一种较佳实施例中，电路板10设于顶板11和定位板3之间，第一角度传感器7和第二角度传感器9均与电路板10通过线路连接。

进一步，在一种较佳实施例中，底座2上连接有第一轴6和第二轴8，第一轴6和第一角度传感器7连接，第二轴8和第二角度传感器9连接，滚球1分别抵于第一轴6和第二轴8。

进一步，在一种较佳实施例中，底座2包括：第一底板15和第一轴承座14，第一底板15的中部连接有第一轴承座14，滚球1设于第一轴承座14的上方。

进一步，在一种较佳实施例中，定位板3包括：第二底板16、第二轴承座17和保持架5，第二底板16的中部连接有第二轴承座17，滚球1设于第二轴承座17的下方，第二轴承座17内连接有保持架5。

进一步，在一种较佳实施例中，第一轴承座14和第二轴承座17内均设有若干轴承滚珠4，每一轴承滚珠4与滚球1相抵。

进一步，在一种较佳实施例中，第一轴承座14的外壁呈圆柱状，第一轴承座14的中部设有第一通孔，吊绳13设于第一通孔内，第一轴承座14的内壁与滚球1相匹配，第一轴承座14的内壁设有若干与轴承滚珠4相匹配的第一沟槽。

进一步，在一种较佳实施例中，第二轴承座17的外壁呈圆柱状，第二轴承座17的中部设有第二通孔，第二轴承座17的内壁与滚球1相匹配，第二轴承座17的内壁设有若干与轴承滚珠4相匹配的第二沟槽。

进一步，在一种较佳实施例中，顶板11上设有至少一个第三通孔，顶板11通过若干第三通孔与吊机吊臂连接，滚球1通过吊绳13与负载连接。

进一步，在一种较佳实施例中，顶板11上设有至少一个第三通孔，顶板11通过若干第三通孔与吊装无人机连接，滚球1通过吊绳13与负载连接。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。

本发明在上述基础上还具有如下实施方式：

本发明的进一步实施例中，底座2如图3所示，包括第一底板15、结构特殊设计的第一轴承座14和轴承滚珠4。第一底板15与第一轴承座14为一整体，第一轴承座14由回转体组成，外侧为圆柱形，内侧依照滚球1的形状留有圆台形通孔，内壁上刻有沟槽，该沟槽可保证轴承滚珠4正好嵌入其中且在重力作用下静止时不会脱落，并且轴承滚珠4可在其内滚动，轴承滚珠4表面摩擦系数较低。

本发明的进一步实施例中，定位板3如图4所示，其由第二底板16、第二轴承座17、轴承滚珠4与保持架5组成。第二底板16、第二轴承座17与轴承滚珠4均与底座2中的第一底板15、第一轴承座14和轴承滚珠4完全相同，保持架5作用为限制轴承座沟槽中轴承滚珠4的位移，使其保持在沟槽内，在重力作用下不会脱落，且不应对轴承滚珠4的正常滚动造成影响，保持架5安装在第二轴承座17内侧。

本发明的进一步实施例中，滚球1为一球体，且材质硬度较高，经工艺处理后表面摩擦系数较高，滚球1安装在底座2与定位板3之间，分别被底座2与定位板3的第一轴承座14和第二轴承座17固定，底座2在下方，定位板3在上方，互相平行，滚球1只与上下两组轴承滚珠4接触，使其既可以自由转动又不会发生相对位移，将其在空间中的6个自由度缩减至3个角度自由度，同时轴承滚珠4在装配完成后也不会脱落，滚球1与轴承滚珠4的硬度关系选择应考虑到吊装负载的质量。

本发明的进一步实施例中，请参照图5与图6，第一轴6与第二轴8的整体均为圆柱状，二者尺寸完全相同，轴向长度略长于滚球1的直径，两端均被固定但不影响其转动，仅限制住其水平与垂直方向的位移，第一轴6与第二轴8均有摩擦系数较高的表面，第一轴6设有第一角度传感器7，第二轴8设有第二角度传感器9，第一轴6与第二轴8互相垂直，且均与滚球1相切配合，第一轴6与第二轴8的轴线与滚球1的水平截面面积最大的截面在同一水平面，滚球1滚动时分别带动第一轴6与第二轴8转动，二者的转动不耦合。

本发明的进一步实施例中，请参照图5与图6，角度传感器包括分别固定设置在底座2上的第一位角度感器7及第二角度传感器9，第一角度传感器7用于检测第一轴6的角位移与角速度，第二位角度感器9用于检测第二轴8的角度与角速度。

本发明的进一步实施例中，顶板11长宽均与底座2和定位板3相同，顶板11位于该装置的最上方，顶板11上四周留有固定用通孔，可快速的与吊机或无人机连接，通孔个数视与之连结结构而定。

本发明的进一步实施例中，电路板10固定在顶板11上，位于顶板11与定位板3之间，电路板10的长宽尺寸均略小于顶板11。

本发明的进一步实施例中，外壳12为一薄壳，其作用为底座2，定位板3，顶板11提供安装位置与承力结构，保证装置的强度与刚度，并起到防水防尘的作用。

本发明的进一步实施例中，请参照图1，顶板11通过通孔与吊机吊臂或吊装无人机相连，滚球1上的吊绳13与负载相连，当负载发生摆动时，带动滚球1上的吊绳13进行相同角度相同相位的摆动，进一步地带动滚球1进行转动，由于滚球1被底座2和定位板3的第一轴承座14和第二轴承座17分别固定住，限制住了滚球1在三个方向上的位移，且由于第一轴承座14和第二轴承座17中的轴承滚珠4与滚球1接触，且轴承滚珠4与滚球1之间是滚动摩擦，其影响可忽略不计，故可以认为其自由转动不受影响，在滚球1受负载带动进行转动时，由于第一轴6与第二轴8分别与滚球1相接触且表面摩擦系数均较高，故滚球1会通过摩擦带动第一轴6与第二轴8分别转动，由于第一轴6与第二轴8之间不存在耦合且轴线方向互相正交，则可以通过该装置将滚球1的滚动分解为第一轴6与第二轴8在两个方向上的转动。

本发明的进一步实施例中，将滚球1转动的角度分解为第一轴6与第二轴8两个方向上的角度，通过分别与第一轴6、第二轴8连接的第一角度传感器7、第二角度传感器9可以测量出角度数据，再通过对两个数据进行合成即可得到滚球的转动角度，即负载的摆动角度，固定在顶板11上，位于定位板3与顶板11之间的电路板10与第一角度传感器7、第二角度传感器9通过电线相连，通过其上的芯片将角度数据进行分析处理，既可直接显示负载的摆动角度、角速度及相位信息，也可将其上传给起重机控制器或吊装无人机控制器，进行进一步的利用。

本发明的进一步实施例中，设计结构紧凑，安装简洁，操作方便，可以快速安装并进行使用，避免了繁琐的安装与操作步骤。

本发明的进一步实施例中，通过创新性的结构对吊装摆角进行测量，可以得到三维空间下吊装摆角的完整信息，而非吊装摆角在单一平面的分量。

本发明的进一步实施例中，可以对吊装摆角的角度和角速度信息输出，可以进行直观的数字显示，有利于对角度信息进一步利用与处理。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种吊装摆角测量装置，包括：外壳(12)、与外壳(12)的上端连接的顶板(11)和与外壳(12)的下端连接的底座(2)，其特征在于，所述顶板(11)上连接有电路板(10)，所述外壳(12)上连接有定位板(3)，所述定位板(3)与所述底座(2)之间设有滚球(1)、第一轴(6)、第二轴(8)、第一角度传感器(7)和第二角度传感器(9)，所述滚球(1)上连接有吊绳(13)，所述第一角度传感器(7)用于检测所述第一轴(6)的角位移与角速度，所述第二角度感器(9)用于检测所述第二轴(8)的角位移与角速度。

2.根据权利要求1所述的吊装摆角测量装置，其特征在于，所述电路板(10)设于所述顶板(11)和所述定位板(3)之间，所述第一角度传感器(7)和所述第二角度传感器(9)均与所述电路板(10)通过线路连接。

3.根据权利要求2所述的吊装摆角测量装置，其特征在于，所述底座(2)上连接有所述第一轴(6)和所述第二轴(8)，所述第一轴(6)和所述第一角度传感器(7)连接，所述第二轴(8)和所述第二角度传感器(9)连接，所述滚球(1)分别抵于所述第一轴(6)和所述第二轴(8)。

4.根据权利要求3所述的吊装摆角测量装置，其特征在于，所述底座(2)包括：第一底板(15)和第一轴承座(14)，所述第一底板(15)的中部连接有所述第一轴承座(14)，所述滚球(1)设于所述第一轴承座(14)的上方。

5.根据权利要求4所述的吊装摆角测量装置，其特征在于，所述定位板(3)包括：第二底板(16)、第二轴承座(17)和保持架(5)，所述第二底板(16)的中部连接有所述第二轴承座(17)，所述滚球(1)设于所述第二轴承座(17)的下方，所述第二轴承座(17)内连接有所述保持架(5)。

6.根据权利要求5所述的吊装摆角测量装置，其特征在于，所述第一轴承座(14)和所述第二轴承座(17)内均设有若干轴承滚珠(4)，每一所述轴承滚珠(4)与所述滚球(1)相抵。

7.根据权利要求6所述的吊装摆角测量装置，其特征在于，第一轴承座(14)的外壁呈圆柱状，第一轴承座(14)的中部设有第一通孔，所述吊绳(13)设于所述第一通孔内，第一轴承座(14)的内壁与所述滚球(1)相匹配，所述第一轴承座(14)的内壁设有若干与所述轴承滚珠(4)相匹配的第一沟槽。

8.根据权利要求6所述的吊装摆角测量装置，其特征在于，第二轴承座(17)的外壁呈圆柱状，第二轴承座(17)的中部设有第二通孔，第二轴承座(17)的内壁与所述滚球(1)相匹配，所述第二轴承座(17)的内壁设有若干与所述轴承滚珠(4)相匹配的第二沟槽。

9.根据权利要求1所述的吊装摆角测量装置，其特征在于，所述顶板(11)上设有至少一个第三通孔，所述顶板(11)通过若干所述第三通孔与吊机吊臂连接，所述滚球(1)通过所述吊绳(13)与负载连接。

10.根据权利要求1所述的吊装摆角测量装置，其特征在于，所述顶板(11)上设有至少一个第三通孔，所述顶板(11)通过若干所述第三通孔与吊装无人机连接，所述滚球(1)通过所述吊绳(13)与负载连接。

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