专利名称：一种双起升双吊具桥吊摆角测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及桥式吊车领域，特别涉及一种双起升双吊具桥吊摆角测量装置。
背景技术：
随着集装箱运输的发展和港口建设规模的扩大，为了提高集装箱的船舶装卸速度，集装箱桥吊双箱吊具的使用越来越广泛。双起升双吊具桥式吊车是一种具有两个吊具的桥式吊车，它们可以同时工作，从而提升了吊车的装卸效率。但是它同时也会引起双负载的摆动，若和周围其它物体发生碰撞，会产生非常严重的后果，因此如何更好地控制桥吊下双吊具及负载的摆动以使得卡车能够准确对位成为制约提高集装箱装卸效率的关键。现在使用中的桥吊大部分都是单起升桥吊系统，以手工操作为主，没有使用摆角测量装置，也没有将吊具及负载的摆动情况直观地显示给集装箱操作员。只是在一些大型集装箱桥吊系统中为了提高装卸效率，安装了一些机械防摇装置和电子防摇装置，但都没有从根本上实现桥吊操作的自动控制。例如，在新近的一些报道中，一些机构开展了针对单起升桥吊负载防摇和负载定位控制的研究和应用，在这些桥吊控制系统中普遍采用了比较复杂的激光角度仪、角度传感器等检测装置实现负载摆角的检测。这些检测装置价格昂贵，结构复杂，抗干扰能力差，使用和维护也不方便，或者不能检测到微小的角度变化，准确性低，这些都限制了角度检测装置的应用。并且，这些装置大多不适合针对双吊具桥式吊车摆角的检测。因此，现场的集装箱起重机操作人员往往只能根据目测吊具和负载的运动来判断摆角的大小。这样不但测量不准确，还将使工作人员更加疲惫，带来工作安全隐患，降低工作质量和工作效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种双起升双吊具桥吊摆角测量装置，采用了磁盘和霍尔传感器，根据霍尔效应原理实现对双起升双吊具桥式吊车的摆动角度的检测，摆角信息处理和显示，结构简单，成本低廉，稳定可靠，高精确度，同时对工作环境要求不高，克服了上述的现有问题。为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种摆角测量装置，在单起升单吊具桥吊中用来对一个吊具的吊绳摆角进行检测。本发明的另一个技术方案是通过设置两个所述的摆角测量装置，分别对于双起升双吊具桥式吊车中两个吊具的吊绳摆角进行检测。其中，任意一个所述的摆角测量装置中包含有以下器件:
轻质旋转摆架，其能够随着对应一个吊具的吊绳摆动而摆动，并能够将吊具的摆角转化为在该轻质旋转摆架轴向的转动；
磁盘，其与所述轻质旋转摆架之间通过输入轴连接，从而随着所述轻质旋转摆架的摆动能够使所述磁盘旋转；所述磁盘上还等间距地设置有多个磁钢；霍尔传感器，其设置在与所述磁盘靠近的位置；所述靠近的位置应该满足，当所述磁盘上的每一个磁钢在转动过程中通过所述霍尔传感器时，能够基于霍尔效应原理，引起该霍尔传感器的磁场强度变化进而产生一个相对应的脉冲信号；所述脉冲信号被发送至信号处理装置处理得到相应的摆角值。优选的实施例中,所述轻质旋转摆架设有一个小半圆轻质摆架和一个大半圆轻质摆架，两者分别对应水平的X方向和Y方向呈十字交叉分布；对应检测的吊绳从交叉位置分别穿过所述小半圆轻质摆架和大半圆轻质摆架；所述小半圆轻质摆架和大半圆轻质摆架还分别设置有转轴与所述输入轴连接；
当所述吊绳在X方向和Y方向摆动时，将分别带动所述小半圆轻质摆架和大半圆轻质摆架转动,进而带动所述输入轴转动。所述小半圆轻质摆架和大半圆轻质摆架的圆弧厚度一致,且小半圆轻质摆架的外径等于大半圆轻质摆架的内径。优选的实施例中，所述信号处理装置中进一步设置有以下的器件:
前置放大器、整形滤波器和方波输出模块，分别对由所述摆角检测装置8送来的两路电压脉冲信号进行放大、整形滤波处理，并得到相应的两条矩形波；两路所述电压脉冲信号与吊具在水平的X方向和Y方向的摆动相对应；
辨向电路，接收方波输出模块发送的两条所述矩形波进行辨向处理，以判断摆角的方向；即，所述辨向电路分别用两个相差
\周期的所述矩形波，与其各自微分后的波形进行对比得到Uoi和队2，当Utjl有4细分脉冲
输出，U02始终为高电平时，判断为正向摆动；当U01始终为高电平，U02有4细分脉冲输出时判断为反向摆动。可逆计数器，也接收方波输出模块发送的两条所述矩形波，并根据所述辨向电路判断出的摆角方向，对计数值执行递增或递减操作后，将计数值输送至计算机处理得到吊具的摆角值。所述计算机中根据所述可逆计数器发送的带有正负标识的计数值N，利用公式θ=360N/60,分别计算每个吊具在X方向和Y方向的摆角θx和θy，再根据公式
权利要求
1.一种双起升双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于，对于双起升双吊具桥式吊车中两个吊具(11)的吊绳(10)摆角，设置有两个摆角测量装置(7、8)分别进行检测； 其中，任意一个所述的摆角测量装置中包含有以下器件: 轻质旋转摆架(15)，其能够随着对应一个吊具(11)的吊绳(10)摆动而摆动，并能够将吊具(11)的摆角转化为在该轻质旋转摆架(15)轴向的转动； 磁盘(17)，其与所述轻质旋转摆架(15)之间通过输入轴(16)连接，从而随着所述轻质旋转摆架(15)的摆动能够使所述磁盘(17)旋转；所述磁盘(17)上还等间距地设置有多个磁钢(20)； 霍尔传感器(18)，其设置在与所述磁盘(17)靠近的位置；所述靠近的位置应该满足，当所述磁盘(17)上的每一个磁钢(20)在转动过程中通过所述霍尔传感器(18)时，能够基于霍尔效应原理，引起该霍尔传感器(18)的磁场强度变化进而产生一个相对应的脉冲信号；所述脉冲信号被发送至信号处理装置(3)处理得到相应的摆角值。
2.如权利要求1所述的双起升双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于， 所述轻质旋转摆架(15)设有一个小半圆轻质摆架(22)和一个大半圆轻质摆架(23)，两者分别对应水平的X方向和Y方向呈十字交叉分布；对应检测的吊绳(10)从交叉位置分别穿过所述小半圆轻质摆架(22)和大半圆轻质摆架(23);所述小半圆轻质摆架(22)和大半圆轻质摆架(23)还分别设置有转轴(24、25)与所述输入轴(16)连接； 当所述吊绳(10)在X方向和Y方向摆动时，将分别带动所述小半圆轻质摆架(22)和大半圆轻质摆架(23 )转动，进而带动所述输入轴(16 )转动。
3.如权利要求2所述的双起升双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于， 所述小半圆轻质摆架(22)和大半圆轻质摆架(23)的圆弧厚度一致，且小半圆轻质摆架(22)的外径等于大半圆轻质摆架(23)的内径。
4.如权利要求1或2所述的双起升双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于，所述信号处理装置(3)中进一步设置有以下的器件: 前置放大器、整形滤波器和方波输出模块，分别对由所述摆角检测装置送来的两路电压脉冲信号进行放大、整形滤波处理，并得到相应的两条矩形波；两路所述电压脉冲信号与吊具(11)在水平的X方向和Y方向的摆动相对应； 辨向电路，接收方波输出模块发送的两条所述矩形波进行辨向处理，以判断摆角的方向；即，所述辨向电路分别用两个相差I周期的所述矩形波，与其各自微分后的波形进行对比得到Uoi和队2，当Utjl有4细分脉冲输出，U02始终为高电平时，判断为正向摆动；当U01始终为高电平，U02有4细分脉冲输出时判断为反向摆动； 可逆计数器，也接收方波输出模块发送的两条所述矩形波，并根据所述辨向电路判断出的摆角方向，对计数值执 行递增或递减操作后，将计数值输送至计算机处理得到吊具(11)的摆角值。
5.如权利要求4所述的双起升双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于， 所述计算机中根据所述可逆计数器发送的带有正负标识的计数值N，利用公qjljjn jq式0 = -。「，分别计算每个吊具在X方向和Y方向的摆角 和#，再根据公式O*% PM+( )2)分别计算得出每个吊具的摆角值。
6.如权利要求5所述的双起升双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于， 所述计算机将计算得到的每个吊具的摆角值作为反馈信号，发送至双起升双吊具桥式吊车中与该计算机信号连接的自动控制系统，用来在两个吊具的互锁工作模式下或各自独立工作模式下实现相应的防摇控制。
7.如权利要求5所述的双起升双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于， 所述计算机还将计算得到的每个吊具的摆角值，发送至双起升双吊具桥式吊车中与该计算机信号连接的驾驶室显示屏上。
8.—种摆角测量装置，在单起升单吊具桥吊中用来对吊具(11)的吊绳(10)摆角进行检测，其特征在于，所述的摆角测量装置中包含有以下器件: 轻质旋转摆架(15 )，其能够随着吊具(11)的吊绳(10 )摆动而摆动，并能够将吊具(11)的摆角转化为在该轻质旋转摆架(15)轴向的转动； 磁盘(17)，其与所述轻质旋转摆架(15)之间通过输入轴(16)连接，从而随着所述轻质旋转摆架(15)的摆动能够使所述磁盘(17)旋转；所述磁盘(17)上还等间距地设置有多个磁钢(20)； 霍尔传感器(18)，其设置在与所述磁盘(17)靠近的位置；所述靠近的位置应该满足，当所述磁盘(17)上的每一个磁钢(20)在转动过程中通过所述霍尔传感器(18)时，能够基于霍尔效应原理，引起该霍尔传感器(18)的磁场强度变化进而产生一个相对应的脉冲信号；所述脉冲信号被发送至信号处理装置(3)处理得到相应的摆角值。
9.如权利要求8所述的摆角测量装置，其特征在于， 所述轻质旋转摆架(15)设有一个小半圆轻质摆架(22)和一个大半圆轻质摆架(23)，两者分别对应水平的X方向和Y方向呈十字交叉分布；对应检测的吊绳(10)从交叉位置分别穿过所述小半圆轻质摆架(22)和大半圆轻质摆架(23);所述小半圆轻质摆架(22)和大半圆轻质摆架(23)还分别设置有转轴(24、25)与所述输入轴(16)连接； 当所述吊绳(10)在X方向和Y方向摆动时，将分别带动所述小半圆轻质摆架(22)和大半圆轻质摆架(23 )转动，进而带动所述输入轴(16 )转动。
10.如权利要求9所述的摆角测量装置，其特征在于， 所述信号处理装置(3)中进一步设置有以下的器件: 前置放大器、整形滤波器和方波输出模块，分别对由所述摆角检测装置送来的两路电压脉冲信号进行放大、整形滤波处理，并得到相应的两条矩形波；两路所述电压脉冲信号与吊具(11)在水平的X方向和Y方向的摆动相对应； 辨向电路，接收方波输出模块发送的两条所述矩形波进行辨向处理，以判断摆角的方向；即，所述辨向电路分别用两个相差i周期的所述矩形波，与其各自微分后的波形进行对比得到U01和队2， 当Utjl有4细分脉冲输出，U02始终为高电平时，判断为正向摆动；当U01始终为高电平，U02有4细分脉冲输出时判断为反向摆动；可逆计数器，也接收方波输出模块发送的两条所述矩形波，并根据所述辨向电路判断出的摆角方向，对计数值执行递增或递减操作； 计算机，根据所述可逆计数器发送的带有正负标识的计数值N，利用公式
全文摘要
本发明涉及一种双起升双吊具桥吊摆角检测装置，能够基于霍尔效应原理，由吊具的吊绳摆动带动轻质旋转摆架及磁盘的转动，通过检测霍尔传感器产生的电压脉冲信号进行计算得到相应的摆角值。此摆角信息不仅可以显示在操作员驾驶室的显示屏上，提供给操作人员进行参考，而且可以传输到控制中心，为桥吊的自动控制系统提供可靠参数。本发明还适用于单起升单吊具桥吊摆角的检测。本发明涉及的摆角测量装置成本低廉，结构简单，使用方便，能够给现场操作员提供可靠参数，减轻操作员工作负担，提高了工作的安全和效率，而且为桥式吊车的自动控制研究提供了可靠参数。
文档编号B66C13/16GK103145043SQ20131008613
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者徐悦, 徐为民 申请人:上海海事大学