一种天车轨道相对高度的动态监测系统

本发明涉及轨道测量仪器的，具体涉及一种天车轨道相对高度的动态监测系统。

背景技术：

1、天车轨道是大型起重设备上常见的结构，用于承载天车进行货物、工件等的抓取、吊装以及移动。随着交通业、制造业等行业的智能化无人化逐渐推进，现场人员减少，而人员的短缺致使现场巡视及监测急需采用无人化的方式。

2、此外，承载天车轨道的钢结构会发生动态形变，从而导致天车轨道难以像行走轨道一样采取一个固定基准作为参照。而现有的技术手段仅能够满足停机空载状态下的离线测量，无法满足动态基准下实时在线监测的要求。

3、综上，现需要设计一种天车轨道相对高度的动态监测系统来解决现有技术中的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种天车轨道相对高度的动态监测系统，解决了现有技术中无法对天车轨道进行动态监测的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种天车轨道相对高度的动态监测系统，包括：

4、发射模块，其包括固连的第一安装件和发射单元，所述第一安装件与天车连接并沿其中一天车轨道滑动；

5、接收模块，其包括固连的第二安装件和接收单元，所述第二安装件与天车连接并沿另一天车轨道滑动；

6、其中，所述发射单元与所述接收单元相对设置；所述发射单元用于发射激光信号，所述接收单元用于接收并记录所述激光信号的位置；

7、数据处理模块，其与所述接收单元通信连接，并根据所述激光信号的位置计算所述天车轨道间的高度差h；

8、所述高度差h的计算公式为h=cosβ·(x-d·tanα)

9、其中，d为所述天车轨道的间距，x为所述激光信号在所述接收单元上的位移；α为所述发射模块相对所述天车轨道的偏角，β所述接收模块相对所述天车轨道的偏角。

10、在本发明的一些实施例中，所述第一安装件与所述第二安装件的结构相同，所述第一安装件包括第一安装腔和第一连接部，所述发射单元位于所述第一安装腔内，所述第一安装腔设有发射端面，所述发射端面朝向所述接收模块设置；所述第一连接部位于所述第一安装腔的底部；所述第一连接部与所述天车轨道接触并相对所述天车轨道滑动。

11、在本发明的一些实施例中，所述发射单元包括激光器、光纤和光纤准直器；所述光纤的两端分别与所述激光器和所述光纤准直器连接；所述光纤准直器集成于所述发射端面，所述激光器与所述光纤设于所述第一安装腔内。

12、在本发明的一些实施例中，所述第二安装件包括第二安装腔和第二连接部；所述第二安装腔设有接收端面，所述接收端面与所述发射端面相对设置；所述接收单元设有光电探测单元，其与数据处理模块通信连接；所述光电探测单元集成于所述接收端面上。

13、在本发明的一些实施例中，所述第一连接部和所述第二连接部均为凹槽结构，所述凹槽结构的宽度不小于任一所述天车轨道的宽度。

14、在本发明的一些实施例中，所述第一安装件与所述第二安装件内均固定设有测姿单元，所述测姿单元与所述数据处理模块通信连接，所述测姿单元用于测量偏角α和偏角β；所述测姿单元采用微陀螺仪和加速度传感器。

15、在本发明的一些实施例中，所述第一安装件和所述第二安装件均与所述天车铰接。

16、在本发明的一些实施例中，所述第一安装件与所述第二安装件的顶部均通过弹簧压片与所述天车连接，所述弹簧压片向所述第一安装件和所述第二安装件施加压力，避免其从所述天车轨道上脱落。

17、在本发明的一些实施例中，所述发射端面和所述接收端面均设有擦拭部，用于保持所述发射端面和所述接收端面的清洁。

18、在本发明的一些实施例中，所述第一安装件还设有第一遮光板；所述第一遮光板围绕所述发射端面的外围设置；所述第二安装件还设有第二遮光板；所述第二遮光板围绕所述接收端面的外围设置；所述第一安装件与所述第二安装件的端面均为梯形结构。

19、在本发明的一些实施例中，所述接收单元和所述发射单元均与所述天车的供电模块连接，即通过所述天车的供电模块为所述接收单元和所述发射单元供电。

20、在本发明的一些实施例中，所述动态监测系统的监测方法包括以下步骤：

21、s1、安装并调试所述发射模块与所述接收模块的位置，所述光电探测单元记录所述激光信号的初始位置c；

22、s2、启动天车，带动所述发射模块和所述接收模块沿所述天车轨道滑动，同时所述测姿单元与所述接收单元采集数据；

23、s3、所述数据处理模块根据所述步骤s1和s2中的数据计算所述天车轨道的高度差h。

24、在本发明的一些实施例中，所述步骤s3还包括：

25、所述数据处理模块读取校准值h’并采用公式h=cosβ·(x-d·tanα)- h’计算所述高度差h。

26、在本发明的一些实施例中，所述步骤s2中的数据采集的周期为t，所述步骤s3还包括：

27、所述数据处理模块绘制输出所述高度差h与周期t的关系曲线图。

28、在本发明的一些实施例中，所述步骤s2中所述接收单元采集的数据为所述激光信号在所述光电探测单元上的移动位置d。

29、在本发明的一些实施例中，所述步骤s3还用于计算位移x，所述位移x为所述初始位置c所在的水平线与所述移动位置d所在的水平线的间距。

30、本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

31、本发明可以满足动态基准在线监测的需求，即同时满足实时性和动态基准监测。由于该装置监测的不是绝对高度，而是测量两侧导轨的相对高度差，发射单元与接收单元可以通过光斑的变动，对轨道的高度差进行实时记录。

32、此外，通过微陀螺仪和加速度计，能够获取发射模块和接收模块的实时姿态，对轨道高度差进行校正，从而保证更加精确的结果。本发明无需人工干预，节省了检测费用，避免了人员安全事故，保证了工作效率。发射模块和接收模块可以随天车运动，通过对发射模块和接收模块的姿态数据的测量从而实现对整个轨道的情况进行扫描监测，尤其是在起重过程中，对轨道重载情况下的受应力形变能够起到很好的监测效果。

技术特征：

1.一种天车轨道相对高度的动态监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种天车轨道相对高度的动态监测系统，其特征在于，所述第一安装件与所述第二安装件的结构相同，所述第一安装件包括第一安装腔和第一连接部，所述发射单元位于所述第一安装腔内，所述第一安装腔设有发射端面，所述发射端面朝向所述接收模块设置；所述第一连接部位于所述第一安装腔的底部；所述第一连接部与所述天车轨道接触并相对所述天车轨道滑动。

3.根据权利要求1所述的一种天车轨道相对高度的动态监测系统，其特征在于，所述发射单元包括激光器、光纤和光纤准直器；所述光纤的两端分别与所述激光器和所述光纤准直器连接；所述光纤准直器集成于所述发射端面，所述激光器与所述光纤设于所述第一安装腔内。

4.根据权利要求1所述的一种天车轨道相对高度的动态监测系统，其特征在于，所述第二安装件包括第二安装腔和第二连接部；所述第二安装腔设有接收端面，所述接收端面与所述发射端面相对设置；所述接收单元设有光电探测单元，其与所述数据处理模块通信连接；所述光电探测单元集成于所述接收端面上。

5.根据权利要求4所述的一种天车轨道相对高度的动态监测系统，其特征在于，所述第一安装件与所述第二安装件内均固定设有测姿单元，所述测姿单元与所述数据处理模块通信连接，所述测姿单元用于测量偏角α和偏角β。

6.根据权利要求1所述的一种天车轨道相对高度的动态监测系统，其特征在于，所述动态监测系统的监测方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种天车轨道相对高度的动态监测系统，其特征在于，所述步骤s3还包括：

8.根据权利要求6所述的一种天车轨道相对高度的动态监测系统，其特征在于，所述步骤s2中的数据采集的周期为t，所述步骤s3还包括：

9.根据权利要求6所述的一种天车轨道相对高度的动态监测系统，其特征在于，所述步骤s2中所述接收单元采集的数据为所述激光信号在所述光电探测单元上的移动位置d。

10.根据权利要求9所述的一种天车轨道相对高度的动态监测系统，其特征在于，所述步骤s3还用于计算位移x，所述位移x为所述初始位置c所在的水平线与所述移动位置d所在的水平线的间距。

技术总结
本发明公开了一种天车轨道相对高度的动态监测系统，包括：发射模块，其包括固连的第一安装件和发射单元，所述第一安装件与天车连接并沿其中一天车轨道滑动；接收模块，其包括固连的第二安装件和接收单元，所述第二安装件与天车连接并沿另一天车轨道滑动；其中，所述发射单元与所述接收单元相对设置；所述发射单元用于发射激光信号，所述接收单元用于接收并记录所述激光信号的位置；数据处理模块，其与所述接收单元通信连接，并根据所述激光信号的位置计算所述天车轨道间的高度差h。本发明可以通过发射模块和接收模块的姿态测量数据对轨道的高度差进行实时记录，满足动态基准在线监测的需求，节省了检测费用保证了工作效率。

技术研发人员：孔庆霖,闫星魁,宋苗苗,李磊,李文庆
受保护的技术使用者：山东省科学院海洋仪器仪表研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14