CN204038899U - 一种起重机回转位置的非接触式测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种起重机回转位置的非接触式测量装置，包括安装于起重机回转平台上的第一齿轮传感器、第二齿轮传感器、定位传感器；以及固定安装的反射块。所述第一齿轮传感器、第二齿轮传感器、定位传感器均连接信号采集/处理模块，信号采集/处理模块连接单片机处理模块，单片机处理模块通过RS-485通信总线连接力矩限制器。所述第一齿轮传感器、第二齿轮传感器为电感式接近传感器。所述定位传感器为反射式光电开关。本实用新型利用两个传感器产生的信号相位差来识别回转方向、并通过单片机处理实现起重机回转角度的测量。具备安装调试方便、测量稳定的特点。
Description
技术领域
本实用新型一种起重机回转位置的非接触式测量装置，用于起重机平台回转角度的测量。
背景技术
现有技术中的起重机的回转角度测量领域，常见的有采用电子罗盘方式。其使用方法比较简单，但由于其对于磁场敏感，应用在起重机上，由于起重机的主题材料为钢铁，且存在电磁型负载、电线电缆等物质，导致其磁场分布在使用中经常处于变化状态，从而导致电子罗盘的输出发生较大偏离，需要及时对罗盘校准，使用起来较为不便。对于某些依赖其测量结果进行特定处理的应用来说，往往会严重影响其功能的可靠实现。而常见的采用编码器方式，需要与起重机的旋转机构连接，安装位置要求苛刻；往往缺乏安装条件，难以实施。
发明内容
本实用新型提供一种起重机回转位置的非接触式测量装置，利用两个传感器产生的信号相位差来识别回转方向、并通过单片机处理实现起重机回转角度的测量。具备安装调试方便、测量稳定的特点。
本实用新型采取的技术方案为：一种起重机回转位置的非接触式测量装置，包括安装于起重机回转平台上的第一齿轮传感器、第二齿轮传感器、定位传感器；以及固定安装的反射块。所述第一齿轮传感器、第二齿轮传感器、定位传感器均连接信号采集/处理模块，信号采集/处理模块连接单片机处理模块，单片机处理模块通过RS-485通信总线连接力矩限制器。
所述第一齿轮传感器、第二齿轮传感器为电感式接近传感器；
所述定位传感器为反射式光电开关。
所述第一齿轮传感器、第二齿轮传感器、定位传感器通过支架固定安装在起重机回转平台上。
所述反射块为钢条。
本实用新型一种起重机回转位置的非接触式测量装置，技术效果如下：
1）、安装较为方便，不存在安装障碍，对安装位置没有苛刻要求。只需要保证传感器与齿圈的固定距离在检测范围内，安装牢固即可，无需考虑周围环境电磁场的影响。
2）、调试方便。按照要求安装传感器（含零度定位传感器），保留合适的检测间距；
设置好齿圈的实际齿数、设定正转方向；回转起重机平台，观察传感器输出信号是否持续稳定、过零点时是否自动归零、如果不稳定，需要减小传感器与感测面的间距，达到稳定而又保留一点间隙即可。
3）、因回转测量采用的是电感式传感器原理，当平台转动时，传感器与齿圈两电极间的电感量会发生变化，其测量不易受环境磁场的影响，彻底避免了电子罗盘易受环境电磁场影响的弊端。
附图说明
图1为本实用新型装置结构示意图；
图2为本实用新型硬件连接框图。
图3为起重机回转平台正转时，所述齿轮传感器输出信号波形图。
图4为起重机回转平台反转时，所述齿轮传感器输出信号波形图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种起重机回转位置的非接触式测量装置，包括安装于起重机回转平台上的第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2、定位传感器3；以及固定安装的反射块4。反射块4通过固定螺母安装在齿轮5下方、反射块4呈倒立的L型、与定位传感器3呈垂直状态。所述反射块4为钢条。
所述第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2、定位传感器3均连接信号采集/处理模块，信号采集/处理模块连接单片机处理模块，单片机处理模块通过RS-485通信总线连接力矩限制器。
所述第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2为电感式接近传感器。所述定位传感器3为反射式光电开关。单片机处理模块采用A??T??m??e??g??a??8??单片机。所述第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2、定位传感器3通过支架6固定安装在起重机回转平台上。
信号采集/处理模块将第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2的输出信号，转换成单片机处理模块能够识别的TTL电平。
工作原理：
大型起重机如：港口门机，其回转平台是坐落在立柱之上的。立柱上边有一个齿圈，而回转平台是靠与齿圈啮合的两个小驱动齿轮，来实现回转的。本实用新型将所述第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2固定在回转平台下方，使其能够随平台同步转动；如同表针一样；立柱的齿圈就好比表盘。当回转平台转动时，带动第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2同步转动，就好比表针转动一样，指示出回转角度。在转动时：第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2能够识别出齿轮5的凹凸变化，可以据此计算齿数的变化。由于齿圈总齿数是固定的，所以两个齿间隙对应了一个固定的旋转角度。第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2的输出信号存在时间差，根据出现的先后，可以识别回转平台的旋转方向。
在一个特定位置安装一块0度定位标志：反射块4，反射块4采用钢条。当转到此处时，定位传感器3：反射式光电开关能够完全实现360゜范围回转角度的测量。第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2是检测金属的传感器，在靠近齿轮凸起的金属时，就会产生高电平动作，而两个传感器不是在同一垂直线上的，这样在经过每一个齿轮的时候就会产生相位差，两路信号经过信号采集/处理模块进行信号分压处理之后，传到单片机处理模块，单片机处理模块在进行鉴相和计数操作。每经过一个齿轮就会产生一次计数，此计数值乘以装置的齿轮角度分辨率（360゜除以齿轮个数）就得到当前的回转角度值。
当定位传感器3转到钢条的位置，并检测到钢条，就会产生一个零位信号，单片机处理模块识别到这个信号之后，就会将回转角度值归零，以后每次转到钢条的位置都会重复此动作。
如图3、图4所示，第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2的输出信号是相位差为90°的两路方波信号：信号A和信号B。假设图3为正转时传感器输出的信号波形，则图4为反转时传感器输出的信号波形。
本实用新型以图3中信号波形为正转时的波形例：
1）、 鉴相处理原理：
鉴相的目的就是区分门机正、反转时的两种信号波形，判断转动方向，以便决定在对脉冲计数时是递增计数还是递减计数，进而确定门机的转动方向。从任意一路信号波形的边沿类型(上升沿或下降沿)、相同时刻另一路信号的电平(高电平或低电平)以及门机转动方向(正向或反向)的对应关系上分析，第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2的输出波形存在着如表1所列的特征。从图3、图4可以看出，第一齿轮传感器1、第二齿轮传感器2输出信号状态的改变，都发生在两路信号的边沿(上升沿或下降沿)处，即：在相邻两个边沿(包括信号A和信号B)之间两路信号的电平是不变的，因此对门机信号的鉴相也应该在两路信号的边沿处进行。经过对表1各个对应关系的分析，要在两路信号的边沿处判断出门机的转动方向，必须确定以下3个条件：
①、该边沿的信号源属于信号A还是信号B。
②、该边沿的类型是上升沿还是下降沿。
③、该边沿所对应的另一路信号的电平是高电平还是低电平。
只有这3个条件全部确定后，才可以判断门机的转动方向。
表1 波形边沿、电平及绞车转向的对应关系
2）、计数处理原理：
要把门机的信号转换为回转角度值，必须对两路信号脉冲进行计数，一般采取的计数原则是正转时：计数累加；反转时：计数递减。程序再根据脉冲计数的结果计算出回转角度值。为了提高测量的精度，对两路信号波形中的边沿(上升沿和下降沿)进行计数，这样测量精度就比只对信号波形中的脉冲计数提高了一倍。由于大多数计数电路只能对上升沿或下降沿计数，在计数前还需要对两路信号进行取沿处理，取沿后的波形会在原信号的边沿处(上升沿和下降沿)产生一窄脉冲。这样，取沿处理就实现了对原信号的倍频，提高了计数精度，可满足多数计数电路对计数的要求。
3）、.单片机实现鉴相和计数：
所述单片机处理模块利用其本身固有的两个外部中断，使两路电感式接近传感器信号的边沿产生中断，再利用两个I／O口来读取两路电感式接近传感器信号的电平，根据中断函数鉴相的3个条件进行判断，可得出鉴相结果：正转或反转。再对脉冲计数进行相应的加或减计算，完成计数，并将计数结果转换成回转角度值，通过串口发送给力矩限制器，如图1所示。两路经过信号采集/处理模块的信号A和信号B分别接至单片机处理模块的PC3接口和PC4接口，用于读取两路信号的电平。经信号取沿后的信号A和信号B分别接至P D2接口（NT 0即外中断0）、和P D3接口（NT 1即外中断1），利用中断函数进行鉴相和计数。
INT 0中断函数的判断过程是：由于INT 0与取沿后信号A相联，首先可以确定鉴相的第1个条件，即边沿的信号源是信号A；然后读取P C3接口(与取沿前信号A相联)，根据读取结果可以确定鉴相的第2个条件，即该边沿是上升沿还是下降沿，如果P D3接口信号为1，则说明边沿是上升沿，反之是下降沿；再读取P C4接口(与取沿前信号B相联)，则可确定鉴相的第3个条件，即信号B的电平，若P 0．4口信号为1则信号B是高电平，反之信号B是低电平。以上3个鉴相条件确定后，就可以根据表1的对应关系得出鉴相结果。并根据鉴相结果进行加1或减1计数。
同理，利用INT 1中断函数以与INT 0中断函数判断相同的过程，可以完成信号B边沿触发时的鉴相和计数。
Claims (3)
1.一种起重机回转位置的非接触式测量装置，包括安装于起重机回转平台上的第一齿轮传感器（1）、第二齿轮传感器（2）、定位传感器（3）；以及固定安装的反射块（4），其特征在于，所述第一齿轮传感器（1）、第二齿轮传感器（2）、定位传感器（3）均连接信号采集/处理模块，信号采集/处理模块连接单片机处理模块，单片机处理模块通过RS-485通信总线连接力矩限制器；所述第一齿轮传感器（1）、第二齿轮传感器（2）为电感式接近传感器；所述定位传感器（3）为反射式光电开关。
2.根据权利要求1所述一种起重机回转位置的非接触式测量装置，其特征在于，所述第一齿轮传感器（1）、第二齿轮传感器（2）、定位传感器（3）通过支架（6）固定安装在起重机回转平台上。
3.根据权利要求1所述一种起重机回转位置的非接触式测量装置，其特征在于，所述反射块（4）为钢条。
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| CN201420440582.0U CN204038899U (zh) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | 一种起重机回转位置的非接触式测量装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN105366547A (zh) * | 2014-08-06 | 2016-03-02 | 宜昌市凯诺科技开发有限公司 | 一种起重机回转位置的非接触式测量装置及方法 |
| CN114353836A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-15 | 中国人民解放军国防科技大学 | 光纤传感系统3×3信号检测中乘性强度噪声的抑制方法 |
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2014
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