本发明涉及吊装防摆与柔性索定位技术领域，具体地说，涉及一种用于柔索抗扰定位的反冲装置。
背景技术：
现有的起重吊装行业，由于起重机自身结构的原因，柔性吊索不可避免地会受到惯性以及外界干扰因素的影响，从而导致负载产生位移偏差和吊重摆动，在影响生产效率的同时也会造成一定的安全隐患，最终造成严重的经济损失。
在文献“塔式起重机高效防摆控制研究”(机械与电子，2016年06期，11-15页)文中，通过传感器实现吊物的实时摆动信息反馈，提出一种配合变频小车对摆角偏差进行直接跟踪消除的防摆控制方法。该方法对机械结构要求简单，对因风力、加减速等因素造成的摆振有一定作用，但控制方法复杂，尤其是要建立精确的起重机数学模型才能实现良好的消振效果，而且防摆响应慢，最终负载定位需要的时间较长。
中国专利cn205442418u中公开了“一种起重机连接结构”，包括小车架和刚性防摆架，在小车架下端与刚性防摆架上端设置有连接小车架下端和刚性防摆架上端的连杆机构。利用刚性防摆架取代起重柔索，通过连杆两端的两个关节轴承的摆动来抵消不利冲击，能有效地防止防摆架的摆动，但是只能抵消小幅的惯性冲击，且只能使防摆架的垂直状态不变，无法保证负载的位置准确。
在专利cn205442418u中提出了一种“起重机用防摆装置”，其特点是利用刚性防摆架取代柔性吊索增强设备刚度来抑制摆动，吊具运行在防摆架内部，吊具两侧的前后防摆轮和左右防摆轮与防摆架两侧的防摆轨道配合，以此约束吊具不会在前后、左右方向晃动，但该装置存在结构复杂、后期维护保养工作量大的问题。
美国专利us9346656-b2公开了一种“起重机的稳定和控制方案”，其特点是增加一组辅助钢丝绳来增加悬挂系统刚度，通过钢丝绳与三个滑轮的特殊缠绕，对吊具及负载施加一斜拉力，用以实现防摇摆效果。但是该方案结构比较复杂，可靠性不高，只能改善柔性索在张力方向的偏摆，防摆效果不理想。
技术实现要素：
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种用于柔索抗扰定位的反冲装置。该反冲装置结构简单、工作稳定可靠、且安装维护方便，具有位置实时监测及主动调整位姿功能；该反冲装置能有效地降低各向迎面风阻，增强抗扰能力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括稳定架、气管、吊索、工业相机、气源、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、1#三通管、2#三通管和喷管、整流罩，起重机作为工作平台，气源固定在起重机的立柱上部，工业相机位于起重机悬臂端下方，起重机的吊索与稳定架连接，吊具安装在稳定架下面，整流罩扣合安装在稳定架外部，其特征在于所述稳定架为中空圆柱体，两端设有第一安装孔、第二安装孔，稳定架外侧璧中间部位上下分别有圆柱凸台，两圆柱凸台中轴线位于同一直线上且垂直于稳定架的轴线，两圆柱凸台的盲孔有内螺纹，用来作为吊索接口和吊具安装口，稳定架外侧璧吊索接口与第二安装孔之间开有进气口，且与稳定架内腔相通，吊索接口中轴线与进气口中轴线平行，且中轴线垂直于稳定架轴线；气管与进气口通过螺纹连接并密封；
所述1#三通管与所述2#三通管为两个结构相同的部件，1#三通管一端口与稳定架的第一安装孔螺纹连接，1#三通管的另两个端口分别与第一喷管、第二喷管通过第一电磁阀、第二电磁阀固连为出气口，2#三通管一端口与稳定架第二安装孔配合连接，2#三通管的另两个端口分别与第三喷管、第四喷管通过第三电磁阀、第四电磁阀固连为出气口，同一端出气口轴线相垂直，且相对于进气口的轴线对称位于同一平面，通过控制电磁阀的通断来调节各喷管的气流，调节反冲推力的大小和方向，以调节稳定架位姿，实现柔索抗扰定位；
所述喷管包括第一喷管、第二喷管、第三喷管、第四喷管，各喷管均为结构相同的等熵喷管，喷管一端有内螺纹，内通道为收缩扩张型，喷管喉部面积按以下公式:
其中：ae为等熵喷口出口面积；me为等熵喷口出口气流的马赫数
pt为气源压力γ为空气绝热指数。
所述整流罩包括上部整流罩、下部整流罩，上部整流罩与下部整流罩的结构分别由周向边缘向中心轴呈流线形凸起，对称扣合安装后为梭型，周向边缘相接处有四个对称出气口与喷管口配合。
所述气源的气管通过电机绞盘沿起重机悬臂、吊索，气管末端与稳定架固连，为反冲装置提供动力源。
所述工业相机位于起重机的悬臂端下方，整流罩扣合安装在稳定架外部，且整流罩位于工业相机视野范围内，通过监测整流罩上表面的视觉识别标志，实时判定稳定架整体的位姿状态，从而决定反冲装置的动作响应。
有益效果
本发明提出的一种用于柔索抗扰定位的反冲装置，通过工业相机的监控实时判断柔索状态，若柔索发生偏摆，利用电磁阀控制四个喷管中的两个喷管气流喷射，产生的反冲合力或力偶矩来确保柔索抵消干扰、准确定位。在一般工况下，取气源气体温度为24摄氏度，气源压力pt＝0.6mpa，空气绝热指数γ＝1.4，气体常数取r＝287j/kg/k，则喷管喉部与出口面积之比为0.48；当喷管出口直径为14mm时，喉部直径为9.7mm。取喷管效率为0.95，则单个喷管产生的反冲推力为105n，而该反冲装置每次调整均为两个喷管作用，反冲合力为单个喷管作用的
本发明用于柔索抗扰定位的反冲装置，由于喷管设置在柔索末端，极大增强了柔索刚性；气源供给高速气流，喷射气流流速一般能达到超音速，实现柔索的快速定位，克服现有防摆装置频响慢的问题。
本发明用于柔索抗扰定位的反冲装置结构简单，零部件少，工作可靠稳定，安装维护方便，可应用于不同的工作平台，如门式起重机、塔式起重机等各种不同的工作平台，且工作效率高、减少安全隐患。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种用于柔索抗扰定位的反冲装置作进一步详细说明。
图1为本发明用于柔索抗扰定位的反冲装置安装部位示意图。
图2为本发明用于柔索抗扰定位的反冲装置示意图。
图3为本发明用于柔索抗扰定位的反冲装置带有整流罩轴测图。
图4为本发明用于柔索抗扰定位的反冲装置带有整流罩示意图。
图5为本发明用于柔索抗扰定位的反冲装置带有整流罩的侧视图。
图6为本发明反冲装置的稳定架轴测图。
图7(a)、图7(b)为本发明反冲装置的稳定架左视图和剖视图。
图8为本发明反冲装置的喷管示意图。
图9(a)、图9(b)为本发明反冲装置的喷管主视图和剖视图。
图中:
1.吊具2.气管3.吊索4.工业相机5.气源6.起重机7.第一喷管8.第一电磁阀9.第二喷管10.第二电磁阀11.1#三通管12.稳定架13.第三喷管14.第三电磁阀15.第四电磁阀16.第四喷管17.2#三通管18.上部整流罩19.下部整流罩20.第一安装孔21.吊索接口22.进气口23.第二安装孔24.吊具安装口
a视觉识别标志b视觉识别标志c视觉识别标志
具体实施方式
本实施例是一种用于柔索抗扰定位的反冲装置。
参阅图1～图9(a)、图9(b)，本实施例用于柔索抗扰定位的反冲装置，由稳定架12、气管2、吊索3、工业相机4、气源5、第一电磁阀8、第二电磁阀10、第三电磁阀14、第四电磁阀15、1#三通管11、2#三通管17和喷管、整流罩组成；起重机6作为工作平台，气源5固定在起重机的立柱上部，工业相机4位于起重机悬臂端下方，起重机的吊索3与稳定架12连接，吊具1安装在稳定架12下面，整流罩扣合安装在稳定架12外部。其中，稳定架12为中空圆柱体，两端设有第一安装孔20、第二安装孔23，稳定架12外侧璧中间部位上下分别有圆柱凸台，两圆柱凸台中轴线位于同一直线上且垂直于稳定架12的中轴线，两圆柱凸台的盲孔有内螺纹，用来作为吊索接口21和吊具安装口24。稳定架12外侧璧吊索接口21与第二安装孔23之间加工有进气口22，且与稳定架12的内腔相通。吊索接口21中轴线与进气口22中轴线平行，且中轴线垂直于稳定架轴线。1#三通管11、2#三通管17分别与稳定架两端的第一安装孔20、第二安装孔23螺纹连接，气管2与进气口22通过螺纹连接并密封。气源5的气管通过电机绞盘沿起重机悬臂、吊索3，气管2末端与稳定架固连，为反冲装置提供动力源。
1#三通管11与2#三通管17为两个结构相同的部件，1#三通管11一端口与稳定架12的第一安装孔21螺纹连接，1#三通管11的另两个端口分别与第一喷管7、第二喷管9通过第一电磁阀8、第二电磁阀10固连为出气口。2#三通管17一端口与稳定架12第二安装孔23配合连接，2#三通管17的另两个端口分别与第三喷管13、第四喷管16通过第三电磁阀14、第四电磁阀15固连为出气口。同一端出气口轴线相垂直，且相对于进气口的轴线对称位于同一平面；通过控制电磁阀的通断来调节各喷管的气流，调节反冲推力的大小和方向，以调节稳定架位姿，实现柔索抗扰定位。
喷管包括第一喷管7、第二喷管9、第三喷管13、第四喷管16，各喷管均为结构相同的等熵喷管，喷管一端有内螺纹，内通道为收缩扩张型，喷管喉部面积按以下公式:
其中：ae为等熵喷口出口面积；me为等熵喷口出口气流的马赫数
pt为气源压力γ为空气绝热指数。
整流罩包括上部整流罩18、下部整流罩19，上部整流罩与下部整流罩结构由周向边缘向中心轴呈流线形凸起，对称扣合安装后为梭型，周向边缘相接处有四个对称出气口与喷管口配合。上部整流罩18上表面贴有a、b、c三个视觉识别标志，工业相机4倒置安装在起重机悬臂末端下表面，保证上部整流罩18始终在其视野范围内，工业相机4能监测到上部整流罩上表面粘贴的a、b、c三个视觉识别标志，通过监测整流罩上表面的视觉识别标志，实时判定稳定架整体的位姿状态，从而决定反冲装置的动作响应。
本实施例应用中反冲装置方向定义:以吊索接口21的轴线方向为z轴正方向，吊具安装口24的轴线方向为z轴负方向。当起重机6工作时，工业相机4实时监控整流罩上表面a、b、c三个视觉识别标志的位置，判定吊索3末端的位姿状态，并与预先设定的工作位置进行比较，若在干扰下发生偏转，根据不同情况控制喷管作出不同的响应动作:
(1)当检测位置与工作位置相同，吊索无偏摆，则第一电磁阀8、第二电磁阀10、第三电磁阀14和第四电磁阀15均闭合；第一喷管7、第二喷管9、第三喷管13和第四喷管16均无气流喷出。
(2)当检测到吊索3向x轴正方向偏摆时，根据偏差结果控制第一电磁阀8和第二电磁阀10的开合，从而调节第一喷管7和第二喷管9喷出高速气流并使二者施加给吊索3大小相等、方向垂直对称的反冲推力，使吊索3在二力共同作用下迅速回到工作位置，之后第一电磁阀8和第二电磁阀10关闭，完成此次调整动作。
(3)当检测到吊索3向x轴负方向偏摆时，根据偏差结果控制第三电磁阀14和第四电磁阀15的开合，从而调节第三喷管13和第四喷管16喷出高速气流并使二者施加给吊索3大小相等、方向垂直对称的反冲推力，使吊索3在二力作用迅速回到工作位置，之后第三电磁阀14和第四电磁阀15关闭，完成此次调整动作。
(4)当检测到吊索3向y轴正方向偏摆时，根据偏差结果控制第一电磁阀8和第四电磁阀15的开合，从而调节第一喷管7和第四喷管16喷出高速气流并使二者施加给吊索3大小相等、方向垂直对称的反冲推力，使吊索3在二力共同作用迅速回到工作位置，之后第一电磁阀8和第四电磁阀15关闭，完成此次调整动作。
(5)当检测到吊索3向y轴负方向偏摆时，根据偏差结果控制第二电磁阀10和第三电磁阀14的开合，从而调节第二喷管9和第三喷管13喷出高速气流并使二者施加给吊索3大小相等、方向垂直对称的反冲推力，使吊索3在二力作用下迅速回到工作位置，之后第二电磁阀10和第三电磁阀14关闭，完成此次调整动作。
(6)当检测到吊索3沿z轴正方向顺时针扭转时，根据偏差结果控制第二电磁阀10和第四电磁阀15的开合，从而调节第二喷管9和第四喷管16喷出高速气流并使二者施加给吊索3一个逆时针的反冲力偶距，使吊索3在力偶矩作用下迅速回到工作位置，之后第二电磁阀10和第四电磁阀15关闭，完成此次调整动作。
(7)当检测到吊索3沿z轴正方向逆时针扭转时，根据偏差结果控制第一电磁阀8和第三电磁阀14的开合，从而调节第一喷管7和第三喷管13喷出高速气流并使二者施加给吊索3一个顺时针的反冲力偶距，使吊索3在力偶矩作用下迅速回到工作位置，之后第一电磁阀8和第三电磁阀14关闭，完成此次调整动作。