CN205719352U - 一种舞台吊索载荷监测系统 - Google Patents

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王汉熙
胡佳文
郑晓钧
沈任斌
肖乐
陶雨庭
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Abstract

本实用新型涉及光栅传感器领域，提供一种舞台吊索载荷监测系统，包括基于光纤光栅传感器的卡式测量组件，所述基于光纤光栅传感器的卡式测量组件包括硬塑料弹性结构件、用于将硬塑料弹性结构件固定于待测吊索上的固定卡子和固定片、光纤光栅传感器，所述硬塑料弹性结构件呈L型，所述光纤光栅传感器粘贴在L型硬塑料弹性结构件的拐角处，所述光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪相连，限位触发器和光纤光栅解调仪与工控机的输入端相连，工控机的输出端通过电机驱动电路驱动电机。本实用新型具有结构简单，安装方便，上升限位，精度高等优点，适用于实时监测吊索的载荷及过载报警。

Description

一种舞台吊索载荷监测系统
技术领域
本实用新型涉及光栅传感器领域，具体的说是一种舞台吊索载荷监测系统，用于实时监测吊索的载荷。
背景技术
吊杆是采用“钢丝吊索+卷扬机”实施起降牵引的，是舞台上大量使用的一种舞台器械，为了能充分发挥出吊索的乘重能力，但又要防止使用时超出允许载荷而产生的严重后果，我们必须实时的监测吊索的载荷以及过载报警和上升限位。在监测吊索的张力的实测技术方面，国内有很多的单位进行过研究和测试。大部分的都是使用在被测的钢索上串入测力计或者拉力传感器的方法来实现的，虽然可以达到测量的作用，但是这种做法是不安全的，因为一般的测力计或者拉力传感器内部没有过载保护自锁装置，并且也无法满足现场无损检测的要求，特别的对于舞台吊索这类无法完全卸载并且需要运动的承载钢索，这种测力方法是不适用的。
除了上面的这种检测方法外还有一种技术，通过一个夹持式的传感器械，这是一种接触式的传感器，在测量时通过强迫钢索产生弯曲变形，在夹持的夹具上产生压紧力信号，通过测量这个加紧力，从而监测此时钢索上的负载。这种设备的优点是可以在不改变原有设备的基础上将传感器安装上去，并且可以安装在最合适的位置，具有高效、简洁、方便等检测特点。但是在这种方式中是在将钢索视为一个“完全柔性”的物体，这是不可能的，并且这种方式是迫使钢索变形，会对钢索产生疲劳损坏。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种舞台吊索载荷监测系统，适用于实时监测吊索的载荷及过载报警，具有结构简单，安装方便，上升限位，精度高等优点。
本实用新型的目的是通过如下技术措施来实现的：一种舞台吊索载荷监测系统，包括基于光纤光栅传感器的卡式测量组件、限位触发器、光纤光栅解调仪、工控机、电机驱动电路、电机，所述基于光纤光栅传感器的卡式测量组件包括硬塑料弹性结构件、用于将硬塑料弹性结构件固定于待测吊索上的固定卡子和固定片、光纤光栅传感器，所述硬塑料弹性结构件呈L型，硬塑料弹性结构件上设有用于穿过固定卡子的通孔，所述光纤光栅传感器粘贴在L型硬塑料弹性结构件的拐角处，所述光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪相连，所述限位触发器和光纤光栅解调仪与工控机的输入端相连，工控机的输出端通过电机驱动电路驱动电机。
在上述技术方案中，所述基于光纤光栅传感器的卡式测量组件中的硬塑料弹性结构件上设有3对通孔。
本实用新型舞台吊索载荷监测系统与现有技术相比具有以下优点：
1.采用“基于光纤光栅传感器的卡式测量组件+解调仪”，实现舞台吊索载荷的实时监测；
2.采用基于光纤光栅传感器的卡式测量组件监测舞台吊杆载荷，能够有效抵抗舞台设备的电磁干扰，防止产生误测；
3.基于光纤光栅传感器的卡式测量组件可以直接安装在吊索上，不用拆卸或改造舞台装备；
4.通过限位触发器和基于光纤光栅传感器的卡式测量组件对吊杆的上升高度进行限制，双重保险，提高了吊杆上升时的安全水平；
5.过载锁死功能,能有效的防止吊杆在过载运行时的安全隐患；
6.根据吊杆的载荷，限制吊杆上升速度，有效减少吊杆和吊索在大载荷下快速运动时左右摆动而形成的载荷陡变。
附图说明
图1为本实用新型的系统示意图。
图2为本实用新型中基于光纤光栅传感器的卡式测量组件的示意图。
图3为图2的仰视图。
图4为本实用新型系统的工作流程图。
其中：1．吊索、2. 基于光纤光栅传感器的卡式测量组件、3.带铠甲的光纤、4. 光纤光栅解调仪、5.工控机、6.电机驱动电路、7.电机、8.限位触发器、2-1. 固定卡子、2-2.固定片、2-3. 硬塑料弹性结构件、2-4. 光纤光栅传感器。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1、2、3所示，本实施例提供一种舞台吊索载荷监测系统，包括基于光纤光栅传感器的卡式测量组件2、限位触发器8、光纤光栅解调仪4、工控机5、电机驱动电路6、电机7，所述基于光纤光栅传感器的卡式测量组件2包括硬塑料弹性结构件2-3、用于将硬塑料弹性结构件2-3固定于待测吊索1上的固定卡子2-1和固定片2-2、光纤光栅传感器2-4，所述硬塑料弹性结构件2-3呈L型，硬塑料弹性结构件上2-3设有用于穿过固定卡子2-1的3对通孔，所述光纤光栅传感器2-4粘贴在L型硬塑料弹性结构件2-3的拐角处，所述光纤光栅传感器2-4与光纤光栅解调仪4相连，所述限位触发器8和光纤光栅解调仪4与工控机5的输入端相连，工控机5的输出端通过电机驱动电路6驱动电机7。
在上述实施例中，基于光纤光栅传感器的卡式测量组件2通过固定卡子2-1和固定片2-2固定在吊索1上，通过光纤光栅传感器2-4测量吊索1上由于载荷导致的拉伸应变，测量出吊杆载荷；当该系统的限位触发器8无法正常工作时，对吊索线缆进行换向的滚轮挤压固定卡子2-1使其破坏，测量组件自动解绑，脱离吊索1，防止卷入卷扬机而引发安全事故；同时解调仪解调出来的波长信号瞬间变小，上位工控机的数据处理程序识别这种信号，得出吊杆已经到达上升极限位置，控制卷扬机停止运动，防止安全事故的产生。
当吊杆到达特定位置时，触发限位触发器8，向卷扬机电机的上位工控机发送一个开关信号，控制电机停止。
在上述实施例中，所述工控机5对接收到的限位触发器8和基于光纤光栅传感器的卡式测量组件2的信号进行处理，当获得测量组件脱落后的特殊信号，以及吊索超载载荷时，进行决策，并将控制信号发送给电机驱动电路使电机实现相应的作动。
对基于光纤光栅传感器的卡式测量组件信号的处理主要有以下两种：
1.根据光纤光栅传感器输入，计算吊索载荷；
2.识别光纤光栅传感器脱落时产生的特殊信号，即输入的波长值瞬间变小，设置吊杆的载荷值为特定值。
主要完成的决策：
1.接受到限位触发器的开关信号，控制电机的运行；
2.接受测量组件的载荷信号：
（a）识别限位的特定值，控制电机的停止运行；
（b）当吊索载荷超过安全载荷，控制电机的停止运行；
（c）当载荷值超过安全载荷的75%，限制电机的最高运行速度；
（d）当载荷值低于安全载荷的75%，控制电机的正常运行。
在上述实施例中，所述电机驱动电路6和电机7将来自工控机5的控制信号转化为控制吊索运行的信号，使电机7按控制信号正常运行，实现吊杆升降。
如图4所示，本实施例系统的工作流程如下：
步骤一，工控机判断是否从限位触发器接受到触发信号，如果是工控机则向电机驱动电路发送电机停止信号，使电机停止；如果否，工控机对解调仪送入的波长信号进行处理；
步骤二，工控机将从基于光纤光栅传感器的卡式测量组件接受的波长信号转化为相应的载荷量，主要有两种情况：将正常测量的得到的波长转化为对应的载荷值，对于测量组件脱落而产生的特殊信号转化为特殊的载荷值，即一个远远超过安全载荷的特定值；
步骤三，对转化后载荷的值进行比较，根据比较的结果进行以下三种处理方式：
（a）载荷值超过安全载荷，向电机驱动电路发送电机停止信号，使电机停止；
（b）载荷值低于安全载荷但是超过安全载荷的75%，限制电机的最大运行速度Vlim，当系统检测到操作人员使电机以超过Vlim运行时，系统先电机驱动电路发送以Vlim速度运行的信号；
（c）其他（低于安全载荷的75%），则不对电机进行限速，不锁死电机。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

Claims (2)

1.一种舞台吊索载荷监测系统，其特征是：包括基于光纤光栅传感器的卡式测量组件、限位触发器、光纤光栅解调仪、工控机、电机驱动电路、电机，所述基于光纤光栅传感器的卡式测量组件包括硬塑料弹性结构件、用于将硬塑料弹性结构件固定于待测吊索上的固定卡子和固定片、光纤光栅传感器，所述硬塑料弹性结构件呈L型，硬塑料弹性结构件上设有用于穿过固定卡子的通孔，所述光纤光栅传感器粘贴在L型硬塑料弹性结构件的拐角处，所述光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪相连，所述限位触发器和光纤光栅解调仪与工控机的输入端相连，工控机的输出端通过电机驱动电路驱动电机。
2.根据权利要求1所述的舞台吊索载荷监测系统，其特征是：所述基于光纤光栅传感器的卡式测量组件中的硬塑料弹性结构件上设有3对通孔。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109916326A (zh) * 2019-04-11 2019-06-21 杭州友邦演艺设备有限公司 一种舞台载荷监控预警方法
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