CN213265431U - 一种天车吊钩实时定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天车吊钩实时定位装置，包括：激光测距传感器、角度测量传感器、数据处理设备以及将数据处理设备的处理结果传输至天车作业人员和指挥控制中心的传输设备；激光测距传感器实时测量沿吊绳长度方向吊钩与激光接收位置之间的距离，角度测量传感器实时测量吊绳的偏摆角度，激光测距传感器和角度测量传感器均设置于安装有吊钩的吊绳，且随吊绳一起偏摆。本实用新型提供的天车吊钩实时定位装置可以实时获取吊钩的偏摆角度a及高度，并且在数据获取的过程中，通过激光测距，并实时获取吊绳的偏摆角度a，可以使所获取的数据更加精准，减少地面指挥，减少地面人员与吊钩的接触，减少安全隐患。

Description

一种天车吊钩实时定位装置

技术领域

本实用新型涉及天车吊运技术领域，更具体地说，涉及一种天车吊钩实时定位装置。

背景技术

传统的天车吊运定位时，需要作业人员在天车下方进行指挥，同时还需要配备一名非常有驾驶天车经验的天车驾驶员，在两人的互相配合下才能到达准确的吊装位置。但是这种方法若定位出现偏差，会出现绳索不垂直吊装，很可能造成货物的损坏，严重的可能会造成货物坠落，造成人员伤亡。

目前，常用的几种天车吊钩高度监测装置包括：直线型绝对值传感器，其铺设成本和维护成本很高；超声波定位装置，其定位精度较低；雷达定位装置，其成本较高；专利(CN108821120A)公开了基于GNSS流动站监测方法和较为复杂的激光点偏移方法获取偏移量，经计算后获得吊钩高度。由于接收机接收信号受环境影响较大，只能应用于室外空旷环境，当塔吊在高层建筑物之间作业时，信号会受多路径效应影响，很难达到高精度定位效果。

综上所述，如何提高天车吊运过程中挂钩的定位精度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种天车吊钩实时定位装置，可以实时获取吊钩的偏摆角度a及高度，并且在数据获取的过程中，通过激光测距，并实时获取吊绳的偏摆角度a，可以使所获取的数据更加精准，减少地面指挥，减少地面人员与吊钩的接触，减少安全隐患。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种天车吊钩实时定位装置，包括：激光测距传感器、角度测量传感器、接收并处理所述激光测距传感器与所述角度测量传感器所测数据的数据处理设备以及将所述数据处理设备的处理结果传输至天车作业人员和指挥控制中心的传输设备；

所述激光测距传感器实时测量沿吊绳长度方向吊钩与激光接收位置之间的距离，所述角度测量传感器实时测量所述吊绳的偏摆角度，所述激光测距传感器和所述角度测量传感器均设置于安装有所述吊钩的所述吊绳，且随所述吊绳一起偏摆。

优选的，所述吊钩设置有用于反射所述激光测距传感器所发射激光的反射平面或反光板。

优选的，所述激光测距传感器所发射的激光路径与所述吊绳的长度方向平行，所述反射平面或所述反光板的反射面垂直于所述吊绳的长度方向。

优选的，所述激光测距传感器和所述角度测量传感器组合为集成模块，所述集成模块设置有用于安装于所述吊绳的安装部。

优选的，所述集成模块设置于所述吊绳远离所述吊钩的固定端。

优选的，所述角度传感器为单轴倾角传感器。

优选的，所述传输设备包括将所述数据处理结果传输至所述指挥控制中心的4G传输结构以及经所述数据处理结果传输至所述天车驾驶员的数传结构。

优选的，所述数传结构通过数据线进行数据传递。

优选的，所述数据处理设备为单片机。

在使用本实用新型所提供的天车吊钩实时定位装置的过程中，首先将激光测距传感器、角度测量传感器安装于吊绳，并可以随吊绳的偏摆而摆动，在使用的过程中，首先提前记录激光测距传感器的安装高度H_总、激光测距传感器的安装位置相对于激光发射处的距离d₁、吊钩中反射激光测距传感器所发射激光的反射位置相对于吊钩的勾部位置的距离r；在测量的过程中，激光测距传感器向吊钩发射激光，吊钩的反射位置接收到激光后将激光反射回去，激光测距传感器接收到反射回的激光，数据处理设备根据发射激光与接收激光之间的时间差获取反射位置与激光发射位置之间的距离d，角度测量传感器可以测得吊绳的偏摆角度a，吊钩的实际偏摆角度即为吊绳的偏摆角度a。

相比于现有技术，本实用新型提供的天车吊钩实时定位装置可以实时获取吊钩的偏摆角度a及高度，并且在数据获取的过程中，通过激光测距获取距离信息，并实时获取吊绳的偏摆角度a，可以使所获取的数据更加精准，为后续计算吊钩的位置信息提供较高质量的数据，有利于获取更加精准的吊钩位置信息。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为具有本实用新型所提供的天车吊钩实时定位装置的天车的具体实施例的结构示意图；

图2为图1中A部分的局部放大图；

图3为图1中B部分的局部放大图；

图4为具有本实用新型所提供的天车吊钩实时定位装置的天车的偏摆过程的具体实施例的示意图；

图5为图4中C部分的局部放大图。

图1-5中：

1为高频激光测距传感器、2为单轴倾角传感器、3为后固定片、4为激光发射镜头、5为激光接收镜头、6为吊钩、7为反光板、8为电源线、9为激光路径、10为SIM卡插口、11为数据传输线、12为吊绳、H_总为记录激光测距传感器的安装高度、d₁为激光测距传感器的安装位置相对于激光发射处的距离、d为反射位置与激光发射位置之间的距离、r为反射位置相对于吊钩的勾部位置的距离、h₁为反射位置与激光发射位置之间的距离所对应的竖直高度、h₂为反射位置相对于吊钩的勾部位置的距离所对应的竖直高度、h₃为激光测距传感器的安装位置相对于激光发射处的距离所对应的竖直高度、H为激光测距传感器的安装位置与吊钩的勾部位置的距离所对应的竖直高度。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种天车吊钩实时定位装置，可以实时获取吊钩的偏摆角度a及高度，并且在数据获取的过程中，通过激光测距，并实时获取吊绳的偏摆角度a，可以使所获取的数据更加精准，减少地面指挥，减少地面人员与吊钩的接触，减少安全隐患。

请参考图1-5，图1为具有本实用新型所提供的天车吊钩实时定位装置的天车的具体实施例的结构示意图；图2为图1中A部分的局部放大图；图3为图1中B部分的局部放大图；图4为具有本实用新型所提供的天车吊钩实时定位装置的天车的偏摆过程的具体实施例的示意图；图5为图4中C部分的局部放大图。

本具体实施例提供的天车吊钩实时定位装置，包括：激光测距传感器、角度测量传感器、接收并处理激光测距传感器与角度测量传感器所测数据的数据处理设备以及将数据处理设备的处理结果传输至天车作业人员和指挥控制中心的传输设备；激光测距传感器实时测量沿吊绳12长度方向吊钩6与激光接收位置之间的距离，角度测量传感器实时测量吊绳12的偏摆角度，激光测距传感器和角度测量传感器均设置于安装有吊钩6的吊绳12，且随吊绳12一起偏摆。

在使用本具体实施例所提供的天车吊钩实时定位装置的过程中，首先将激光测距传感器、角度测量传感器安装于吊绳12，安装过程中，需要使激光测距传感器以某一角度安装，使其发射的激光可以顺利到达吊钩6并返回；并可以随吊绳12的偏摆而摆动，在使用的过程中，首先提前记录激光测距传感器的安装高度H_总、激光测距传感器的安装位置相对于激光发射处的距离d₁、吊钩6中反射激光测距传感器所发射激光的反射位置相对于吊钩6的勾部位置的距离r；在测量的过程中，激光测距传感器向吊钩6发射激光，吊钩6的反射位置接收到激光后将激光反射回去，激光测距传感器接收到反射回的激光，数据处理设备根据发射激光与接收激光之间的时间差计算反射位置与激光发射位置之间的距离d，角度测量传感器可以测得吊绳12的偏摆角度a，吊钩6的实际偏摆角度即为吊绳12的偏摆角度a。

后续计算过程中，吊钩6的勾部的实际高度为H_实＝H_总-(d₁cosa+dcosa+rcosa)；接着数据处理设备将偏摆角度竖直a及吊钩6的勾部的真实高度H_实传递至传输设备，传输设备将偏摆角度竖直a及吊钩6的勾部的真实高度H_实发送至只会控制中心和天车作业人员。

需要进行说明的是，激光测距传感器为50-70Hz的高频激光测距传感器1，在测试的过程中，吊钩6不动的静态定位精度可达3mm，激光传播的同时吊钩6也在运动，当吊钩6以0.72m/s的速度上或下运动时，激光往返的单位时间内吊钩6会产生一定的位移，因此会产生物产，此时本实用新型提供的天车吊钩实时定位装置的定位精度可达到1.03cm-1.44mm。

相比于现有技术，本具体实施例提供的天车吊钩实时定位装置可以实时获取吊钩6的偏摆角度a及高度，并且在数据获取的过程中，通过激光测距获取距离信息，并实时获取吊绳的偏摆角度a，可以使所获取的数据更加精准，为后续计算吊钩6的位置信息提供较高质量的数据，有利于获取更加精准的吊钩位置信息，以便减少地面指挥，减少地面人员与吊钩6的接触，减少安全隐患；天车操作人员和指挥控制中心可以实时获取吊钩6的位置信息，可以提高吊运的精度和效率；另外，在使用的过程中，吊绳12对重物的拉力与重物的重力有关，在重物重力及吊绳12的偏摆角度a已知的情况下，可以计算得到吊绳12的拉力，可以及时判断吊绳12是否超载，避免因拉力过大而使吊绳12断裂。

如图5所示，在偏摆角度为a的情况下，吊钩6所吊重物为G时，吊绳12的拉力为F＝G/cosa，将F与吊绳12的额定拉力作比较，在F大于吊绳12的额定拉力的情况下，则存在吊绳12断裂的风险，可以及时做出判断，避免因吊绳12断裂而出现安全事故。

需要进行说明的是，可以将数据处理设备设置为单片机，在使用的过程中，单片机可以接收激光测距传感器和角度测量传感器所测的数据，并根据接收到的数据按照预先设定的运算程序进行运算，计算出吊钩6的实时高度；当然，数据处理设备还可以是其它满足要求的设备，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

在使用本实用新型所提供的天车吊钩实时定位装置的过程中，如果吊钩6设置有较为光滑的平面可以用来作为反射激光的反射平面，如果没有，如图3所示，可以在吊钩6设置反光板7。

优选的，反光板7的反光率为70％-90％。

在安装调试的过程中，可以使激光测距传感器所发射的激光路径9与吊绳12的长度方向平行，反射平面或反光板7的反射面垂直于吊绳12的长度方向。

这样根据激光来回的时间差所测的距离即为沿吊绳12方向的距离，方便计算。

为方便安装，可以将激光测距传感器和角度测量传感器组合为集成模块，集成模块设置有用于安装于吊绳12的安装部。如图2所示，安装部设置有后固定片3，用于将集成模块固定于吊绳12上。集成模块设置有激光接收镜头5，用于接收激光，还设置有激光发射机头，用于发射激光。

优选的，集成模块设置于吊绳12远离吊钩6的固定端，在吊绳12摆动的过程中，吊钩6、集成模块随吊绳12一起摆动。

优选的，可以将角度传感器设置为单轴倾角传感器2。

传输设备包括将数据处理结果传输至指挥控制中心的4G传输结构以及经数据处理结果传输至天车驾驶员的数传结构；如图2所示，集成模块设置有SIM卡插口10，用于插设存储卡，存储相关数据；还包括数据传输线11，通过有线的方式进行数据传输；以及电源线8，在使用的过程中，将天车的220V的电压转换为12-24V，通过电源线8为激光测距传感器及角度传感器供电。

如图5所示，在使用的过程中，吊绳12的偏摆角度a通过角度传感器测得，此时，记录激光测距传感器的安装高度H_总、激光测距传感器的安装位置相对于激光发射处的距离d₁、反射位置相对于吊钩6的勾部位置的距离r为已知竖直，根据事实测得的偏摆角度a，可以计算得到反射位置相对于吊钩6的勾部位置的距离所对应的竖直高度h₂，其中h₂＝rcosa，激光测距传感器的安装位置相对于激光发射处的距离所对应的竖直高度h₃，其中h₃＝d₁cosa，根据激光测距传感器激光发射镜头4所发射时间与激光接收镜头5所接收激光的时间差值，可以得到反射位置与激光发射位置之间的距离d，并计算得到反射位置与激光发射位置之间的距离所对应的竖直高度h₁，其中h₁＝dcosa；激光测距传感器的安装位置与吊钩6的勾部位置的距离所对应的竖直高度H＝h₁+h₂+h₃，吊钩6勾部的实时高度为H_总-H。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本实用新型所提供的所有实施例的任意组合方式均在此实用新型的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本实用新型所提供的天车吊钩实时定位装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种天车吊钩实时定位装置，其特征在于，包括：激光测距传感器、角度测量传感器、接收并处理所述激光测距传感器与所述角度测量传感器所测数据的数据处理设备以及将所述数据处理设备的处理结果传输至天车作业人员和指挥控制中心的传输设备；

所述激光测距传感器实时测量沿吊绳(12)长度方向吊钩(6)与激光接收位置之间的距离，所述角度测量传感器实时测量所述吊绳(12)的偏摆角度，所述激光测距传感器和所述角度测量传感器均设置于安装有所述吊钩(6)的所述吊绳(12)，且随所述吊绳(12)一起偏摆。

2.根据权利要求1所述的天车吊钩实时定位装置，其特征在于，所述吊钩(6)设置有用于反射所述激光测距传感器所发射激光的反射平面或反光板(7)。

3.根据权利要求2所述的天车吊钩实时定位装置，其特征在于，所述激光测距传感器所发射的激光路径(9)与所述吊绳(12)的长度方向平行，所述反射平面或所述反光板(7)的反射面垂直于所述吊绳(12)的长度方向。

4.根据权利要求1-3任一项所述的天车吊钩实时定位装置，其特征在于，所述激光测距传感器和所述角度测量传感器组合为集成模块，所述集成模块设置有用于安装于所述吊绳(12)的安装部。

5.根据权利要求4所述的天车吊钩实时定位装置，其特征在于，所述集成模块设置于所述吊绳(12)远离所述吊钩(6)的固定端。

6.根据权利要求4所述的天车吊钩实时定位装置，其特征在于，所述角度测量传感器为单轴倾角传感器(2)。

7.根据权利要求1所述的天车吊钩实时定位装置，其特征在于，所述传输设备包括将所述处理结果传输至所述指挥控制中心的4G传输结构以及经所述处理结果传输至所述天车驾驶员的数传结构。

8.根据权利要求7所述的天车吊钩实时定位装置，其特征在于，所述数传结构通过数据线进行数据传递。

9.根据权利要求1所述的天车吊钩实时定位装置，其特征在于，所述数据处理设备为单片机。

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