可视化塔式起重机摆动监测仪的制作方法
【专利摘要】可视化塔式起重机摆动监测仪，涉及塔式起重机的摆动监测技术。它为了解决传统的塔机防摆控制设备使用复杂，导致操纵人员不能很好地控制变幅小车运动状态的问题。本实用新型的供电电路的电输出端连接数据转换电路的工作电源接入端，角速度测量电路的角速度测量信号输出端连接数据转换电路的角速度测量信号输入端，加速度测量电路的加速度测量信号输出端连接数据转换电路的加速度测量信号输入端，数据转换电路的显示控制信号输出端连接显示电路的显示控制信号输入端。本实用新型能够实时将塔机主体摆动的方位、倾角和加速度显示在液晶屏上，测量精准，提升了塔机操纵安全保障。本实用新型适用于各种类型的起重机的摆动监测。
【专利说明】 可视化塔式起重机摆动监测仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及塔式起重机的摆动监测技术。
【背景技术】
[0002]随着现代工业的不断发展，塔式起重机(以下简称塔机)的应用越来越广泛，然而塔机起吊重物带来的摆动问题仍然是当今塔机事故的主要原因，虽然研究人员利用了多种算法对塔机进行防摆控制，但仍然普遍存在着如下问题:
[0003]传统的塔机防摆控制算法或需要操纵人员有着大量的驾驶经验，或需要大量且复杂的实验数据，往往根据经验和数据仍然不能很好地控制变幅小车的运动状态，且效率低下。较为先进的塔机防摆控制算法虽然快捷方便，但控制器设备使用复杂、成本过高，依旧无法给操纵人员可视化的数据指标，这带来了无法简化使用方法和成本大幅度提升等一系列问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是为了解决传统的塔机防摆控制设备使用复杂，导致操纵人员不能很好地控制变幅小车运动状态的问题，提供一种可视化塔式起重机摆动监测仪。
[0005]本实用新型所述的可视化塔式起重机摆动监测仪包括供电电路、测量电路、数据转换电路和显示电路，所述的测量电路包括角速度测量电路和加速度测量电路，供电电路的电输出端连接数据转换电路的工作电源接入端，角速度测量电路的角速度测量信号输出端连接数据转换电路的角速度测量信号输入端，加速度测量电路的加速度测量信号输出端连接数据转换电路的加速度测量信号输入端，数据转换电路的显示控制信号输出端连接显示电路的显示控制信号输入端。
[0006]使用时，将测量电路固定在塔臂最前端，将显示电路放置在塔机操纵人员面前的工作台上，此时操纵人员控制塔式起重机做变幅以及回转运动，在变幅小车行进的过程中，会有摆动现象发生，此时显示电路上会显示出当前塔机主体倾斜的角度、方位、角速度以及加速度，这时操纵人员可以根据当前工况做出判断，当摆角幅度或加速度过大时，操纵人员应对小车的行进速度以及塔臂的回转速度减慢，将摆动的幅度控制在安全范围内，以保证安全施工；当摆角幅度或加速度在安全范围内时，操纵人员可适当提升小车的行进速度或塔臂的回转速度，以便节约时间，加快进程。
[0007]本实用新型所述的可视化塔式起重机摆动监测仪具有以下优点:
[0008]1、能够实时将塔机主体摆动的方位、倾角、速度和加速度显示在液晶屏上，测量精准，使操纵人员能够方便、直观的了解塔机运行的工况，使用简单，便于操纵人员根据当前参数做出适当的操纵控制，提升了塔机操纵安全保障；
[0009]2、通用性强，该可视化塔式起重机摆动监测仪能够用在不同的塔式起重机上，也可以用在其他类型的起重机上，便于维护，具备大规模推广应用的条件。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型所述的可视化塔式起重机摆动监测仪的原理框图。
【具体实施方式】
[0011]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的可视化塔式起重机摆动监测仪包括供电电路1、测量电路2、数据转换电路3和显示电路4，所述的测量电路2包括角速度测量电路2-1和加速度测量电路2-2，供电电路I的电输出端连接数据转换电路3的工作电源接入端，角速度测量电路2-1的角速度测量信号输出端连接数据转换电路3的角速度测量信号输入端，加速度测量电路2-2的加速度测量信号输出端连接数据转换电路3的加速度测量信号输入端，数据转换电路3的显示控制信号输出端连接显示电路4的显示控制信号输入端。
[0012]如图1所示，本实施方式所述的可视化塔式起重机摆动监测仪包括供电电路1、测量电路2、数据转换电路3和显示电路4，测量电路2用来测量塔机主体的角速度和三轴方向的加速度，角速度测量电路2-1与数据转换电路3之间通过I2C总线实现数据传输，加速度测量电路2-2与数据转换电路3之间通过SPI总线实现数据传输。
[0013]工作时，塔式起重机会因所吊重物移动的惯性而摆动，此时，测量电路2开始工作，角速度测量电路2-1将检测到的角速度通过I2C总线传输给数据转换电路3，与此同时，加速度测量电路2-2将检测到的加速度大小和方向通过SPI总线传输给数据转换电路3，数据转换电路3将传输来的数据通过位数转换变为十进制的数据，并通过显示电路4显示转换后的十进制数据。
[0014]使用时，将测量电路2固定在塔臂最前端，将显示电路4放置在塔机操纵人员面前的工作台上，此时操纵人员控制塔式起重机做变幅以及回转运动，在变幅小车行进的过程中，会有摆动现象发生，此时显示电路4上会显示出当前塔机主体倾斜的角度、方位、角速度以及加速度，这时操纵人员可以根据当前工况做出判断，当摆角幅度或加速度过大时，操纵人员应对小车的行进速度以及塔臂的回转速度减慢，将摆动的幅度控制在安全范围内，以保证安全施工；当摆角幅度或加速度在安全范围内时，操纵人员可适当提升小车的行进速度或塔臂的回转速度，以便节约时间，加快进程。
[0015]本实施方式所述的可视化塔式起重机摆动监测仪具有以下优点:
[0016]1、能够实时将塔机主体摆动的方位、倾角、速度和加速度显示在液晶屏上，测量精准，使操纵人员能够方便、直观的了解塔机运行的工况，便于操纵人员根据当前参数做出适当的操纵控制，提升了塔机操纵安全保障；
[0017]2、通用性强，该可视化塔式起重机摆动监测仪能够用在不同的塔式起重机上，也可以用在其他类型的起重机上，便于维护，具备大规模推广应用的条件。
[0018]【具体实施方式】二:本实施方式是对实施方式一所述的可视化塔式起重机摆动监测仪的进一步限定，本实施方式中，所述的角速度测量电路2-1采用ITG-3205芯片实现。
[0019]TG-3205芯片能够同时数字输出X、Y、Z三个轴的角速度值。
[0020]【具体实施方式】三:本实施方式是对实施方式一所述的可视化塔式起重机摆动监测仪的进一步限定，本实施方式中，所述的加速度测量电路2-2采用ADXL345芯片实现。
[0021]ADXL345芯片体积小，功耗低，能够同时测量X、Y、Z三个轴的加速度，非常适合移动设备的应用，并能能够在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度，分辨率高，能够测量1.0°的倾斜角度的变化。
[0022]【具体实施方式】四:本实施方式是对实施方式一所述的可视化塔式起重机摆动监测仪的进一步限定，本实施方式中，所述的数据转换电路3采用ARM控制器实现。
[0023]【具体实施方式】五:本实施方式是对实施方式四所述的可视化塔式起重机摆动监测仪的进一步限定，本实施方式中，所述的ARM控制器采用STM32F103RET6系列芯片实现。
[0024]STM32F103RET6系列芯片体积小巧、性能强大、价格低廉，完全满足上述监测仪的需求，降低了监测仪的成本。
[0025]【具体实施方式】六:本实施方式是对实施方式一所述的可视化塔式起重机摆动监测仪的进一步限定，本实施方式中，所述的供电电路I采用LD3985M18R芯片和LDS3985M33R芯片实现。
[0026]LD3985M18R芯片和LDS3985M33R芯片能够供稳定的1.8V和3.3V的电压输出。
[0027]【具体实施方式】七:本实施方式是对实施方式一所述的可视化塔式起重机摆动监测仪的进一步限定，本实施方式中，所述的显示电路4采用液晶显示屏实现。
[0028]【具体实施方式】八:本实施方式是对实施方式一所述的可视化塔式起重机摆动监测仪的进一步限定，本实施方式中，该可视化塔式起重机摆动监测仪还包括外部RAM5。
【权利要求】
1.可视化塔式起重机摆动监测仪，包括供电电路(I)和测量电路(2)，其特征在于:它还包括数据转换电路(3)和显示电路(4)，所述的测量电路(2)包括角速度测量电路(2-1)和加速度测量电路(2-2)，供电电路(I)的电输出端连接数据转换电路(3)的工作电源接入端，角速度测量电路(2-1)的角速度测量信号输出端连接数据转换电路(3)的角速度测量信号输入端，加速度测量电路(2-2)的加速度测量信号输出端连接数据转换电路(3)的加速度测量信号输入端，数据转换电路(3)的显示控制信号输出端连接显示电路(4)的显示控制信号输入端。
2.根据权利要求1所述的可视化塔式起重机摆动监测仪，其特征在于:所述的角速度测量电路(2-1)采用ITG-3205芯片实现。
3.根据权利要求1所述的可视化塔式起重机摆动监测仪，其特征在于:所述的加速度测量电路(2-2)采用ADXL345芯片实现。
4.根据权利要求1所述的可视化塔式起重机摆动监测仪，其特征在于:所述的数据转换电路⑶采用ARM控制器实现。
5.根据权利要求4所述的可视化塔式起重机摆动监测仪，其特征在于:所述的ARM控制器采用STM32F103RET6系列芯片实现。
6.根据权利要求4所述的可视化塔式起重机摆动监测仪，其特征在于:所述的供电电路(I)采用LD3985M18R芯片和LDS3985M33R芯片实现。
7.根据权利要求1所述的可视化塔式起重机摆动监测仪，其特征在于:所述的显示电路(4)采用液晶显示屏实现。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的可视化塔式起重机摆动监测仪，其特征在于:它还包括外部RAM (5)。
【文档编号】B66C13/16GK203922489SQ201420397087
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】刘晓胜, 朱宏林, 庞继伟, 李延祥, 王娟 申请人:哈尔滨东建机械制造有限公司