CN217676493U - 一种吊装垂直度监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吊装垂直度监测装置，包括：水平倾角传感器、3D感知模块、显示单元、起重臂角度传感器、控制模块、运算模块、回转角度编码器；其中，水平倾角传感器、3D感知模块固定安装在起重机转台一侧面上且位于同一平面，起重臂角度传感器固定设置在吊臂的根部和/或头部，回转角度编码器固定安装在起重机的回转中心处，显示单元安装在驾驶室内；控制模块、运算模块、水平倾角传感器、3D感知模块、起重臂角度传感器、回转角度编码器通过电缆实现相互电联；本实用新型装置安装在起重机车身上，避免了安装在臂头或吊钩等活动部位造成的不稳定，并通过多个传感器的布局位置，避免在吊钩上设置卫星定位装置续航和安装弊端。

Description

一种吊装垂直度监测装置

技术领域

本实用新型涉及起重机领域，尤其涉及一种吊装垂直度监测装置。

背景技术

起重机吊装作业时需要垂直起吊，即要求吊钩与起重机臂头之间的钢丝绳组成的直线垂直于地面，否则重物在离地时将会摆动，甚至在起吊过程中由于幅度变远造成瞬间超载引发危险。

虽然现有技术基于GPS、北斗等卫星定位的方法直接利用精准的卫星定位信息可以实现吊装垂直度监测，但缺点较多具体如下：

1.需要在吊钩上安装卫星定位装置，由于吊钩上无法供电造成卫星定位装置安装和续航时间问题；

2.一台吊车有多个吊钩在吊钩拆装运输时容易磕碰损坏卫星定位设备；

3.安装需要多套卫星定位设备成本过高；

4.卫星信号在室内和室外部分区域没有信号，系统应用场合受限；

因此以上不足限制了这类装置的使用。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种吊装垂直度监测装置，通过本实用新型检测装置安装在起重机稳定的车身上，避免了安装在臂头或吊钩等活动部位造成的不稳定，通过本实用多个传感器的布局位置，避免在吊钩上设置卫星定位装置续航和安装弊端，以及不受场景的使用限制，为操作者操作提供精确的信息参考。

技术方案：第一方面，本实用新型提供一种吊装垂直度监测装置，包括：

固定安装在起重机转台一侧面上的水平倾角传感器、3D感知模块，固定设置在吊臂根部和/或头部的起重臂角度传感器，固定安装在起重机回转中心处的回转角度编码器，安装在驾驶室内的显示单元，以及安装在起重机电气柜内的控制模块、运算模块；

所述控制模块、运算模块、水平倾角传感器、3D感知模块、起重臂角度传感器、回转角度编码器通过电缆实现相互电联；

所述运算模块用于接收3D感知模块的电信号计算偏移量和偏移方向；

所述控制模块用于接收水平倾角传感器、起重臂角度传感器、回转角度编码器分别发送的电信号；

所述控制模块还与显示单元电联，所述显示单元用于输出控制模块和运算模块获取的偏移方向、目标起重臂角度、目标回转角度信息。

在进一步的实施例中，所述3D感知模块用于检测起升钢丝绳特征和钢丝绳距离，所述3D感知模块不限于采用激光雷达、基于双目测距工作原理的摄像头、以及毫米波成像雷达其中一种或多种组合的工作原理进行监测工作。

在进一步的实施例中，所述运算模块用于通过以太网和/或USB等高速通讯接口实时地获取3D传感器模块的电信号，将3D传感器模块的电信号转换为两端钢丝绳的三维坐标信息，并根据两端钢丝绳的三维坐标信息计算出吊钩垂直度偏移量和偏移方向。

在进一步的实施例中，所述倾角传感器采用双轴倾角传感器，所述倾角传感器与3D感知模块位于同一平面，用于实时检测3D感知模块在X方向和Y方向的倾斜角度。

在进一步的实施例中，所述起重臂角度传感器用于实时检测起重臂变幅角度的电信号。

在进一步的实施例中，所述回转角度编码器用于实时采集起重机回转角度的电信号。

在进一步的实施例中，所述控制模块包括：模拟量采集端口、CAN总线接口、以太网接口；

模拟量采集端口为不少于四路的模拟量采集端口，CAN总线接口为不少于一路的CAN总线接口，以太网接口为不少于一路的以太网接口；

所述控制模块通过电缆接收水平倾角传感器、起重臂角度传感器和回转编码器的电信号，并通过CAN总线和/或以太网与运算模块连接。

在进一步的实施例中，所述显示单元包括：CAN总线接口、以太网接口；

CAN总线接口为不少于一路的CAN总线接口，以太网接口为不少于一路的以太网接口，并通过CAN总线和/或以太网与运算模块连接；所述显示单元将输出的电信号转换为可视化的图形和/或文字。

有益效果：本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

通过改变多个传感器的布局位置，避免在吊钩上设置卫星定位装置续航和安装弊端，以及不受场景的使用限制；其中通过安装在起重机稳定车身上的3D传感器，探测前方吊臂下吊装区域，识别出臂头和吊钩位置，之后比较臂头端与吊钩端检测段钢丝绳的坐标位置来确定钢丝绳相对于地面的垂直度，结合起重臂角度传感器和回转角度编码器测得的当前目标起重臂角度、目标回转角度信息，无论室内室外均可为操作者操作提供精确的信息参考，从而解决吊装中因垂直度问题造成的安全风险。

附图说明

图1是本实用新型吊装垂直度监测装置的安装示意图；

图2是本实用新型吊装垂直度监测装置的电气结构图；

图3是本实用新型3D感知模块的位置示意图；

图4是本实用新型1起重机俯视图。

附图标记：1.水平倾角传感器、2.3D感知模块、3.显示单元、4.起重臂角度传感器、5.控制模块、6.运算模块、7.回转角度编码器、8.臂头、9.吊钩、10.起重机车身、11.起重机转台、12.吊臂、13.起重机回转中心、14.驾驶室、15.起重机电气柜。

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1至图2所示进一步说明本实施例提供的一种吊装垂直度监测装置，包括：水平倾角传感器1、3D感知模块2、显示单元3、起重臂角度传感器4、控制模块5、运算模块6、回转角度编码器7；

其中，水平倾角传感器1、3D感知模块2固定安装在起重机转台11一侧面上且位于同一平面，起重臂角度传感器4固定设置在吊臂12的根部和/或头部，回转角度编码器7固定安装在起重机回转中心13处，显示单元3安装在驾驶室14内，控制模块5、运算模块6安装在起重机电气柜15内部；

其中，控制模块5、运算模块6、水平倾角传感器1、3D感知模块2、起重臂角度传感器4、回转角度编码器7通过电缆实现相互电联；

运算模块6用于接收3D感知模块2的电信号计算偏移量和偏移方向；控制模块5用于接收水平倾角传感器1、起重臂角度传感器4、回转角度编码器7分别发送的电信号；

控制模块5还与显示单元3电联，显示单元3用于输出控制模块5和运算模块6获取的偏移方向、目标起重臂角度、目标回转角度信息。

3D感知模块2用于检测起升钢丝绳特征和钢丝绳距离，3D感知模块2不限于采用激光雷达、基于双目测距工作原理的摄像头、以及毫米波成像雷达其中一种或多种组合的工作原理进行监测工作。

运算模块6用于通过以太网和/或USB等高速通讯接口实时地获取3D传感器模块的电信号，将3D传感器模块的电信号转换为两端钢丝绳的三维坐标信息，并根据两端钢丝绳的三维坐标信息计算出吊钩9垂直度偏移量和偏移方向。如图3所示分别设通过3D感知模块2检测起吊钢丝绳接近臂头8滑轮端和吊钩9端的钢丝绳距离3D传感器的坐标点为P1、P2，P1的坐标信息（x1,y1,z1）和P2的坐标信息（x2,y2,z2）；通过倾角传感器测算出3D感知模块2的倾斜角度Ang_x和Ang_y,运算模块6根据采集到的（x1,y1,z1）、（x2,y2,z2）、 Ang_x和Ang_y测算出吊钩9向x方向和y方向的偏移量；同时通过采集到的起重臂角度信息和回转角度信息测算出保证垂直时的目标起重机角度和回转角度信息；

其次现有技术中除GPS定位装置缺点外，还采用其他的在臂架头部安装摄像头或在臂架头部和吊钩9上分别安装波束发射装置和接收装置理论上可以实现垂直度定位，但检测装置放在臂头8存在的问题是起重机臂普遍较长臂架头部在吊重或臂架动作时角度变化最为剧烈，摄像头或其他波束装置安装在角度不稳定的臂头8上相应的监控角度难以保持稳定的垂直向下，从而失去基准导致测量不准确。另外，现有技术只能实现变幅补偿功能，实际吊装过程中还存在吊装重物与吊臂12不在同一回转角度即需要回转补偿的情况，此时该装置无法有效解决，如图4所示为起重机俯视图，其中A、B、C位置为吊装物可能的偏移方向，A为吊装物向吊臂12变幅方向(X方向)偏移，B为吊装物向吊臂12回转方向（Y方向）偏移，C为吊装物向吊臂12变幅和回转方向偏移，因本实施例采用在起重机车身10上设置3D感知模块2的安装位置与其他现有技术传感器位置不同且采用的不同工作原理的传感器检测，进而现有技术的实施方法无法达到本实施例的技术效果。

倾角传感器采用双轴倾角传感器，倾角传感器与3D感知模块2位于同一平面，用于实时检测3D感知模块2在X方向和Y方向的倾斜角度。

起重臂角度传感器4用于实时检测起重臂变幅角度的电信号。

回转角度编码器7用于实时采集起重机回转角度的电信号。

控制模块5包括：模拟量采集端口、CAN总线接口、以太网接口；模拟量采集端口为不少于四路的模拟量采集端口，CAN总线接口为不少于一路的CAN总线接口，以太网接口为不少于一路的以太网接口；控制模块5通过电缆接收水平倾角传感器1、起重臂角度传感器4和回转编码器的电信号，并通过CAN总线和/或以太网与运算模块6连接。

显示单元3包括：CAN总线接口、以太网接口；CAN总线接口为不少于一路的CAN总线接口，以太网接口为不少于一路的以太网接口，并通过CAN总线和/或以太网与运算模块6连接；显示单元3将输出的电信号转换为可视化的图形和/或文字。

工作原理：

将水平倾角传感器1、3D感知模块2布置安装在起重机转台11一侧面上且位于同一平面，将起重臂角度传感器4固定设置在吊臂12的根部和/或头部，将回转角度编码器7固定安装在起重机的回转中心处，并将水平倾角传感器1、起重臂角度传感器4分别与控制模块5电联，将3D感知模块2与运算模块6电联；显示单元3安装在驾驶室14与控制模块5、运算模块6集成电联。

本实用新型通过改变多个传感器的布局位置，避免在吊钩9上设置卫星定位装置续航和安装弊端，以及不受场景的使用限制；其中通过安装在起重机稳定车身上的3D传感器，探测前方吊臂12下吊装区域，识别出臂头8和吊钩9位置，之后比较臂头8端与吊钩9端检测段钢丝绳的坐标位置来确定钢丝绳相对于地面的垂直度，结合起重臂角度传感器4和回转角度编码器7测得的当前目标起重臂角度、目标回转角度信息，无论室内室外均可为操作者操作提供精确的信息参考，从而解决吊装中因垂直度问题造成的安全风险。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种吊装垂直度监测装置，其特征在于，包括：

固定安装在起重机转台一侧面上的水平倾角传感器、3D感知模块，固定设置在吊臂根部和/或头部的起重臂角度传感器，固定安装在起重机回转中心处的回转角度编码器，安装在驾驶室内的显示单元，以及安装在起重机电气柜内的控制模块、运算模块；

所述控制模块、运算模块、水平倾角传感器、3D感知模块、起重臂角度传感器、回转角度编码器通过电缆实现相互电联；

所述运算模块用于接收3D感知模块的电信号计算偏移量和偏移方向；

所述控制模块用于接收水平倾角传感器、起重臂角度传感器、回转角度编码器分别发送的电信号；

所述控制模块还与显示单元电联，所述显示单元用于输出控制模块和运算模块获取的偏移方向、目标起重臂角度、目标回转角度信息。

2.根据权利要求1所述的一种吊装垂直度监测装置，其特征在于，所述3D感知模块用于检测起升钢丝绳特征和钢丝绳距离，所述3D感知模块不限于采用激光雷达、基于双目测距工作原理的摄像头、以及毫米波成像雷达其中一种或多种组合的工作原理进行监测工作。

3.根据权利要求1所述的一种吊装垂直度监测装置，其特征在于，所述运算模块用于通过以太网和/或USB高速通讯接口实时地获取3D传感器模块的电信号。

4.根据权利要求1所述的一种吊装垂直度监测装置，其特征在于，所述倾角传感器采用双轴倾角传感器，所述倾角传感器与3D感知模块位于同一平面，用于实时检测3D感知模块在X方向和Y方向的倾斜角度。

5.根据权利要求1所述的一种吊装垂直度监测装置，其特征在于，所述起重臂角度传感器用于实时检测起重臂变幅角度的电信号。

6.根据权利要求1所述的一种吊装垂直度监测装置，其特征在于，所述回转角度编码器用于实时采集起重机回转角度的电信号。

7.根据权利要求1所述的一种吊装垂直度监测装置，其特征在于，所述控制模块包括：模拟量采集端口、CAN总线接口、以太网接口；

模拟量采集端口为不少于四路的模拟量采集端口，CAN总线接口为不少于一路的CAN总线接口，以太网接口为不少于一路的以太网接口；

所述控制模块通过电缆接收水平倾角传感器、起重臂角度传感器和回转编码器的电信号，并通过CAN总线和/或以太网与运算模块连接。

8.根据权利要求1所述的一种吊装垂直度监测装置，其特征在于，所述显示单元包括：CAN总线接口、以太网接口；

CAN总线接口为不少于一路的CAN总线接口，以太网接口为不少于一路的以太网接口，并通过CAN总线和/或以太网与运算模块连接；所述显示单元将输出的电信号转换为可视化的图形和/或文字。

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