一种基于声表面波的智能吊具的制作方法

[0001]
本实用新型涉及精密吊装装配技术领域，尤其涉及一种基于声表面波的智能吊具。


背景技术：

[0002]
在产品吊装装配过程中，一般采用吊绳式三钩吊具或四钩吊具连接待吊装产品，然后采用天车起吊转运的形式实现装配。在吊装装配中，尤其是特种精密吊装装配作业中，传统吊绳式吊具存在诸多问题和风险。
[0003]
首先，吊装过程中产品受力状态未知，无法及时判断超载情况，存在较大安全风险；其次，在装配过程中，只能通过吊绳的明显松动判断产品受力状态，无法及时准确判断产品各位置受力状态，不利于精密装配；再次，吊具的使用寿命通过钢丝绳的磨损情况判断，无法准确识别产品早期磨损，在特种装配领域，安全性不足；最后，随着产品质量追溯要求不断扩展，吊具使用情况对于产品质量追溯起到重要数据支撑作用，传统吊具无法实现履历追溯，不利于产品质量管控。
[0004]
目前，部分吊具采用了传统拉力式传感器的形式进行吊绳拉力的测量，但是受到天车起吊条件的限制，传感器供电只能采用电池式供电，导致传感器体积大、使用时间有限且需要经常更换电池，不利于吊具产品的长时免维护使用。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于提供一种基于声表面波的智能吊具，能够实现吊具产品吊绳拉力的无源无线测量，提升吊装装配作业中的安全性、准确性和数据可追溯性。
[0006]
本实用新型通过下述技术方案实现：
[0007]
一种基于声表面波的智能吊具，包括吊板、主吊绳、吊环以及若干根副吊绳；
[0008]
其中，任意一根所述副吊绳上均设置有声表面波拉力传感器，所述声表面波拉力传感器用于实时测量所述副吊绳上的拉力；所述副吊绳的一端与所述吊板可拆卸连接，所述副吊绳的另一端与所述吊环连接，所述吊环与所述主吊绳连接，所述主吊绳用于与天车连接；
[0009]
还包括声表面波阅读器和控制显示单元，所述声表面波阅读器与所述声表面波拉力传感器无线连接，所述声表面波阅读器用于读取所述声表面波拉力传感器测量的拉力值；
[0010]
所述控制显示单元与所述声表面波阅读器连接，当所述声表面波阅读器读取到所述拉力值时，所述控制显示单元采集所述声表面波阅读器读取的所述拉力值并对外显示。
[0011]
进一步地，所述声表面波拉力传感器包含弹性梁、封装壳体和声表面波谐振器；
[0012]
所述弹性梁设置于所述封装壳体内，且所述弹性梁的两端设置有连接吊环，所述连接吊环外露于所述封装壳体，外露于所述封装壳体的连接吊环与所述副吊绳连接；
[0013]
所述声表面波谐振器设置于所述弹性梁的外表面，且所述声表面波谐振器的两端
均设置有声表面波谐振器天线，所述声表面波谐振器天线外露于所述封装壳体；
[0014]
当所述弹性梁在所述副吊绳的拉力下发生形变时，所述弹性梁将所述形变传递给所述声表面波谐振器；所述声表面波阅读器发射的激励信号传输到所述声表面波谐振器时，所述激励信号激发所述声表面波谐振器对所述激励信号进行调制，并将调制结果通过所述声表面波谐振器天线传递给所述声表面波阅读器。
[0015]
进一步地，所述声表面波谐振器包括压电材料基片、第一反射栅、叉指换能器和第二反射栅，所述第一反射栅、所述叉指换能器和所述第二反射栅从左至右依次设置在所述压电材料基片上；所述声表面波谐振器天线与所述叉指换能器连接。
[0016]
进一步地，所述声表面波谐振器设置为4个，4个所述声表面波谐振器环形均布设置于所述弹性梁的外表面，其中两个所述声表面波谐振器的轴线与所述弹性梁的轴线平行，另外两个所述声表面波谐振器的轴线与所述弹性梁轴线垂直。
[0017]
在实际工作环境下，声表面波谐振器的输出信号频率受到温度、压力、磁场、电场等环境因素干扰，其中温度是影响声表面波谐振器输出稳定性的主要因素。为提高声表面波谐振器的工作稳定性，在所述弹性梁圆周上均匀设置有四个声表面波谐振器，其中两个相对的有声表面波谐振器方向与弹性梁轴线平行，另外两个相对的有声表面波谐振器方向与弹性梁轴线垂直，四个声表面波谐振器的谐振频率分别为f1～f4，四个声表面波谐振器组成类似电桥结构，从而实现温度补偿，提高声表面波谐振器工作稳定性和测量精度。
[0018]
进一步地，所述吊板的顶部设置有固定环，所述固定环与所述副吊绳连接。
[0019]
进一步地，所述固定环的个数为3个或者4个。
[0020]
进一步地，所述副吊绳包括第一副吊绳和第二副吊绳，所述第一副吊绳的顶部与所述吊环连接，所述第一副吊绳的底部与所述连接吊环固定连接；所述第二副吊绳的底部与所述固定环连接，所述第二副吊绳的顶部与所述连接吊环固定连接。
[0021]
进一步地，所述第二副吊绳的底部设置有吊钩，所述吊钩与所述固定环可拆卸连接。
[0022]
工作原理：声表面波阅读器将激励信号发射给声表面波谐振器，声表面波谐振器通过声表面波谐振器天线接收声表面波阅读器发射的激励信号，然后由声表面波谐振器上的叉指换能器将激励信号转换为声表面波，声表面波在第一反射栅和第二反射删之间受到拉力引起变形的调制来回反射，使声表面波谐振器内传播的声表面波包含了表征所受拉力信息的传感信号，此信号被叉指换能器又转变成电磁波，阅读器声表面波谐振器天线接收声表面波谐振器发射回来的回波信号，并传递给声表面波阅读器。由于吊绳的拉力改变了声表面波传送的谐振频率，因此回波信号的频率变化反映了吊绳拉力的变化，检测回波信号的谐振频率变化就可以实现吊绳拉力的无源无线测量，工作人员根据每根副吊绳上的拉力值可以准确判断产品各位置的受力状态，及时对产品的姿态进行调整。
[0023]
本实用新型提供的基于声表面波的智能吊具能够应用于特种精密吊装装配场合，该智能吊具通过无源无线的方式，实现特种紧密吊装装配中吊绳拉力的实时测量，可以通过副吊绳的拉力指示实现装配接触情况和产品姿态情况的快速判断。
[0024]
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0025]
该智能吊具通过无源无线的方式，实现特种紧密吊装装配中吊绳拉力的实时测量，可以通过吊绳的拉力指示实现装配接触情况和产品姿态情况的快速判断，能够实现吊
具产品吊绳拉力的无源无线测量，提升吊装装配作业中的安全性、准确性和数据可追溯性。
附图说明
[0026]
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
[0027]
图1为本实用新型智能吊具的结构示意图；
[0028]
图2为本实用新型声表面波拉力传感器的结构示意图；
[0029]
图3为本实用新型声表面波谐振器在弹性梁上的布局结构示意图；
[0030]
图4为本实用新型声表面波谐振器的结构示意图；
[0031]
附图中标记及对应的零部件名称：
[0032]
1、主吊绳；2、吊环；3、副吊绳；301、第一副吊绳；302、第二副吊绳；4、声表面波拉力传感器；5、吊钩；6、声表面波阅读器；7、控制显示单元；8、连接吊环；9、弹性梁；10、声表面波谐振器；11、声表面波谐振器天线；12、封装壳体；13、反射栅；14、叉指换能器；15、压电材料基片；16、吊板；17、固定环。
具体实施方式
[0033]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
[0034]
实施例
[0035]
一种基于声表面波的智能吊具，包括吊板16、主吊绳1、吊环2、若干根副吊绳3、声表面波阅读器6和控制显示单元7；
[0036]
在本实施例中，如图1所示，吊板16顶部的四角各设置有一个用于与副吊绳3连接的固定环17；
[0037]
任意一根副吊绳3均包括第一副吊绳301和第二副吊绳302，其中，第一副吊绳301的顶部与吊环2连接，当4根第一副吊绳301均与吊环2连接后，吊环2再与主吊绳1连接，主吊绳1用于连接到天车上进行起吊；第二副吊绳302的底部设置有吊钩5，吊钩5与吊板16上的固定环17可拆卸连接；第一副吊绳301的底部与第二副吊绳302的顶部连接声表面波拉力传感器4；声表面波拉力传感器4用于实时测量副吊绳3上的拉力，通过副吊绳3上的拉力指示实现装配接触情况和产品姿态情况的快速判断。
[0038]
本实施例提供的声表面波拉力传感器4如图2所示，包括弹性梁9、封装壳体12和声表面波谐振器10；
[0039]
弹性梁9为圆柱状，设置于呈空心圆管状封装壳体12内，且弹性梁9的两端各设置有一个连接吊环8，连接吊环8外露于封装壳体12，第一副吊绳301的底部与第二副吊绳302的顶部分别与其中的一个连接吊环8固定连接。
[0040]
声表面波谐振器10设置于弹性梁9的外表面，任意一个声表面波谐振器10包括压电材料基片15、第一反射栅13、叉指换能器14和第二反射栅13，如图4所示，第一反射栅13、叉指换能器14和第二反射栅13从左至右依次设置在压电材料基片15上；叉指换能器14的顶端和底端还各自连接有一根呈薄片形的声表面波谐振器天线11，声表面波谐振器天线11外
露于封装壳体12；当弹性梁9在副吊绳3的拉力下发生形变时弹性梁9将形变传递给声表面波谐振器10；声表面波阅读器6发射的激励信号传输到声表面波谐振器10时，激励信号激发声表面波谐振器10对激励信号进行调制，并将调制结果通过声表面波谐振器天线11传递给声表面波阅读器6。
[0041]
在实际工作环境下，声表面波谐振器10的输出信号频率受到温度、压力、磁场、电场等环境因素干扰，其中温度是影响声表面波谐振器10输出稳定性的主要因素。为提高声表面波谐振器10的工作稳定性，在弹性梁9圆周均匀设置有4个声表面波谐振器10，如图3所示，其中2个声表面波谐振器10的轴线与弹性梁9的轴线平行，另外2个声表面波谐振器10的轴线与弹性梁9轴线垂直。4个声表面波谐振器10的谐振频率分别为f1、f2、f3和f4，4个声表面波谐振器10组成类似电桥结构，从而实现温度补偿，提高声表面波谐振器10工作稳定性和测量精度。
[0042]
声表面波阅读器6与声表面波拉力传感器4无线连接，声表面波阅读器6用于读取声表面波拉力传感器4测量的拉力值。
[0043]
使用时，声表面波阅读器6将激励信号发射给声表面波谐振器10，声表面波谐振器10通过声表面波谐振器天线11接收声表面波阅读器6发射的激励信号，然后由声表面波谐振器10上的叉指换能器14将激励信号转换为声表面波，声表面波在第一反射栅13和第二反射删之间受到拉力引起变形的调制来回反射，使声表面波谐振器10内传播的声表面波包含了表征所受拉力信息的传感信号，此信号被叉指换能器14又转变成电磁波，阅读器声表面波谐振器天线11接收声表面波谐振器10发射回来的回波信号，并传递给声表面波阅读器6。由于吊绳的拉力改变了声表面波传送的谐振频率，因此回波信号的频率变化反映了吊绳拉力的变化，检测回波信号的谐振频率变化就可以实现吊绳拉力的无源无线测量。
[0044]
控制显示单元7可以为手机、平板或电脑，且控制显示单元7与声表面波阅读器6连接，当声表面波阅读器6读取到拉力值时，控制显示单元7可以记录副吊绳3使用过程的受力情况和历史数据，从而可以实现超载报警、受力显示、使用履历记录和追溯功能，提升吊装装配作业中的安全性、准确性和数据可追溯性。
[0045]
值得说明的是，控制显示单元用于记录数据、超载报警、寿命提示、履历记录和追溯功能为现有技术，本实用新型只是将其运用到本技术领域中，并不涉及到对其的改进。
[0046]
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。