本發(fā)明涉及雙吊具橋吊擺角測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于渦流傳感器的雙起升雙吊具橋吊擺角測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

雙起升雙吊具橋式吊車是一種具有兩個(gè)吊具的起重設(shè)備，雙吊具可以同時(shí)負(fù)載工作從而加快工作效率。但在操作過(guò)程中，吊車的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起負(fù)載的擺動(dòng)，使其可能和周圍的其他物體或操作人員發(fā)生碰撞.導(dǎo)致財(cái)物損失甚至人員傷亡，尤其是當(dāng)臺(tái)車到達(dá)指定位置停止運(yùn)動(dòng)后，負(fù)載的殘余擺動(dòng)不僅會(huì)帶來(lái)安全隱患.同時(shí)也極大地降低了吊車的工作效率，因此，對(duì)雙吊具進(jìn)行擺角檢測(cè)具有必要性。

現(xiàn)有的橋吊檢測(cè)裝置大多是針對(duì)單吊具橋吊設(shè)計(jì)的，它們對(duì)吊具擺角的檢測(cè)均采用了較復(fù)雜或成本高的檢測(cè)儀器，維護(hù)不方便且準(zhǔn)確性低。目前一般是操作人員通過(guò)目測(cè)來(lái)估計(jì)吊具的擺角大小，這種方法不可靠且易受人為主觀因素影響，從而降低工作效率與質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于渦流傳感器的雙起升雙吊具橋吊擺角測(cè)量裝置，采用了渦流效應(yīng)原理，解決了雙起升雙吊具橋式吊車的擺角檢測(cè)、擺角信息處理和信息顯示問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種基于渦流傳感器的雙起升雙吊具橋吊擺角測(cè)量裝置，該擺角測(cè)量裝置設(shè)置在小車機(jī)構(gòu)上，所述小車機(jī)構(gòu)設(shè)置在大車機(jī)構(gòu)上，所述大車機(jī)構(gòu)上設(shè)有橋吊駕駛室，所述小車機(jī)構(gòu)上設(shè)有一對(duì)起升電機(jī)，每一起升電機(jī)包含一轉(zhuǎn)軸，每一起升電機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過(guò)一吊繩連接一吊具，其特征在于，該擺角測(cè)量裝置包含：

一對(duì)渦流信號(hào)處理裝置，對(duì)稱設(shè)置在所述小車機(jī)構(gòu)的頂部；

一PC機(jī)，設(shè)置在所述駕駛室內(nèi)，分別與一對(duì)渦流信號(hào)處理裝置相連接；

一對(duì)擺角檢測(cè)裝置，對(duì)稱設(shè)置在所述小車機(jī)構(gòu)的底部，每一所述擺角檢測(cè)裝置與對(duì)應(yīng)的渦流信號(hào)處理裝置連接；每一吊繩穿過(guò)對(duì)應(yīng)的擺角檢測(cè)裝置與相對(duì)應(yīng)的吊具連接；

一用于顯示擺角信息的顯示裝置，設(shè)置在橋吊駕駛室內(nèi)，與所述PC機(jī)相連接；

所述擺角檢測(cè)裝置包括輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架、非金屬滑動(dòng)螺旋桿、金屬導(dǎo)體和渦流傳感器；所述輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架呈半圓形，延其圓周方向設(shè)有光滑開(kāi)縫，所述吊繩穿過(guò)該開(kāi)縫；所述輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架的一端與螺旋桿的一端相連接，螺旋桿上設(shè)置有金屬導(dǎo)體，金屬導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)與螺旋桿的外側(cè)相嚙合；所述渦流傳感器與螺旋桿的另一端相鄰，渦流傳感器與螺旋桿在一條水平直線上；所述渦流傳感器與對(duì)應(yīng)的渦流信號(hào)處理裝置相電性連接。

優(yōu)選地，所述擺角檢測(cè)裝置包括兩個(gè)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架、兩個(gè)非金屬滑動(dòng)螺旋桿、兩個(gè)金屬導(dǎo)體和兩個(gè)渦流傳感器；所述兩個(gè)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架相互垂直，每個(gè)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架延其圓周方向設(shè)有光滑開(kāi)縫，吊繩先后從兩個(gè)輕質(zhì)擺架的開(kāi)縫中穿過(guò)；每個(gè)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架的一端均設(shè)置有螺旋桿，螺旋桿上設(shè)置有金屬導(dǎo)體，金屬導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)與螺旋桿的外側(cè)相嚙合；螺旋桿的一側(cè)設(shè)置有渦流傳感器，每個(gè)渦流傳感器與對(duì)應(yīng)的渦流信號(hào)處理裝置相電性連接。

優(yōu)選地，所述渦流信號(hào)處理裝置包括電壓放大器、整流濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC，電壓放大器的輸入端與渦流傳感器相連接，電壓放大器的輸出端依次連接整流濾波器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC，數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC的輸出端與PC機(jī)相連接。

優(yōu)選地，所述PC機(jī)與橋吊防搖控制裝置連接。

優(yōu)選地，所述小車機(jī)構(gòu)通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在大車機(jī)構(gòu)的頂部。

優(yōu)選地，所述大車機(jī)構(gòu)的底部設(shè)置有第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述渦流傳感器通過(guò)導(dǎo)線與對(duì)應(yīng)的渦流信號(hào)處理裝置相電性連接。

優(yōu)選地，所述PC機(jī)通過(guò)通信電纜分別與一對(duì)渦流信號(hào)處理裝置相連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明基于渦流傳感器的雙起升雙吊具橋吊擺角測(cè)量裝置根據(jù)渦流效應(yīng)原理，利用兩個(gè)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和兩個(gè)渦流傳感器，通過(guò)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)從而得到渦流傳感器的輸出電壓，對(duì)得到的輸出電壓經(jīng)過(guò)相應(yīng)的計(jì)算獲得兩個(gè)吊具的擺角信息；本發(fā)明基于渦流傳感器的雙起升雙吊具橋吊擺角測(cè)量裝置成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，不僅可用于集裝箱操作員擺角的參考，而且可提供單吊具和雙吊具橋式吊車自動(dòng)控制系統(tǒng)的擺角信息，進(jìn)而保證工作的效率與質(zhì)量；本發(fā)明不僅適用于雙起升雙吊具橋吊擺角的檢測(cè)，還適用于單起升單吊具橋吊擺角的檢測(cè)。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于渦流傳感器的雙起升雙吊具橋吊及擺角測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中擺角檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中金屬導(dǎo)體和渦流傳感器之間的工作原理圖。

圖4為本發(fā)明中輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明中擺角檢測(cè)裝置的工作原理圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

如圖1所示，一種基于渦流傳感器的雙起升雙吊具橋吊擺角測(cè)量裝置，該擺角測(cè)量裝置設(shè)置在小車機(jī)構(gòu)1上，所述小車機(jī)構(gòu)1通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10設(shè)置在大車機(jī)構(gòu)11的頂部，所述大車機(jī)構(gòu)11上設(shè)有橋吊駕駛室12，所述大車機(jī)構(gòu)11的底部設(shè)置有第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13；所述小車機(jī)構(gòu)1上設(shè)有一對(duì)起升電機(jī)4，5，每一起升電機(jī)4，5包含一轉(zhuǎn)軸18，每一起升電機(jī)4，5的轉(zhuǎn)軸18通過(guò)一吊繩8連接一吊具9，該擺角測(cè)量裝置包含：

一對(duì)渦流信號(hào)處理裝置2,3，對(duì)稱設(shè)置在所述小車機(jī)構(gòu)1的頂部；

一PC機(jī)21，設(shè)置在所述駕駛室12內(nèi)，所述PC機(jī)21通過(guò)通信電纜22分別與一對(duì)渦流信號(hào)處理裝置2,3相連接；

一對(duì)擺角檢測(cè)裝置6,7，對(duì)稱設(shè)置在所述小車機(jī)構(gòu)1的底部，每一所述擺角檢測(cè)裝置6,7與對(duì)應(yīng)的渦流信號(hào)處理裝置2,3連接；每一吊繩8穿過(guò)對(duì)應(yīng)的擺角檢測(cè)裝置與相對(duì)應(yīng)的吊具9連接；

一用于顯示擺角信息的顯示裝置20，設(shè)置在橋吊駕駛室12內(nèi)，與所述PC機(jī)21相連接；

如圖2和圖4所示，所述擺角檢測(cè)裝置6,7包括兩個(gè)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架19、兩個(gè)非金屬滑動(dòng)螺旋桿14、兩個(gè)金屬導(dǎo)體15和兩個(gè)渦流傳感器16；所述兩個(gè)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架19相互垂直，每個(gè)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架19延其圓周方向設(shè)有光滑開(kāi)縫，吊繩8先后從兩個(gè)輕質(zhì)擺架19的開(kāi)縫中穿過(guò)；每個(gè)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架19的一端均設(shè)置有螺旋桿14，螺旋桿14上設(shè)置有金屬導(dǎo)體15，金屬導(dǎo)體15的內(nèi)側(cè)與螺旋桿14的外側(cè)相嚙合；螺旋桿14的一側(cè)設(shè)置有渦流傳感器16，每個(gè)渦流傳感器16與對(duì)應(yīng)的渦流信號(hào)處理裝置2,3相電性連接。

如圖3所示，所述渦流傳感器的探頭頭部線圈23中通有交變電流I₁，由于電流的變化，在線圈周圍就產(chǎn)生一個(gè)交變的磁場(chǎng)H₁。當(dāng)金屬導(dǎo)體靠近這一磁場(chǎng)時(shí)，金屬導(dǎo)體內(nèi)便產(chǎn)生渦流I₂，渦流也將產(chǎn)生一個(gè)方向與H₁方向相反的新磁場(chǎng)H₂，由于其反作用，則將抵消部分原磁場(chǎng)，使線圈的有效阻抗發(fā)生改變。渦流傳感器線圈的物理性質(zhì)參數(shù)包括磁導(dǎo)率μ、金屬導(dǎo)體表面到傳感器的距離s、線圈尺寸γ、電流強(qiáng)度I和頻率f。線圈阻抗可以表示為Z＝F(μ,s,γ,I,f)函數(shù)來(lái)表示。當(dāng)上述參數(shù)中s發(fā)生改變，其他參數(shù)不變時(shí)，線圈阻抗Z即為s的單值函數(shù)。因此當(dāng)金屬導(dǎo)體的位置發(fā)生改變時(shí)，傳感器與金屬導(dǎo)體的位移可轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲭妷盒盘?hào)的變化。

如圖5所示，所述渦流信號(hào)處理裝置2,3包括電壓放大器、整流濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC，電壓放大器的輸入端與渦流傳感器16相連接，電壓放大器的輸出端依次連接整流濾波器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC，數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC的輸出端與PC機(jī)21相連接；所述PC機(jī)21與橋吊防搖控制裝置連接。當(dāng)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架19轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，先是通過(guò)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使金屬導(dǎo)體15發(fā)生運(yùn)動(dòng)，且由于渦流效應(yīng)使得金屬導(dǎo)體15表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，接著電渦流中產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)使得渦流傳感器16的探頭線圈23中的阻抗發(fā)生變化，再通過(guò)傳感器內(nèi)部前置器電子線路的處理，將線圈阻抗的變化轉(zhuǎn)化成電壓的變化。但渦流傳感器16輸出的信號(hào)很弱，需要用電壓放大器予以放大，故電壓放大器先接收渦流傳感器傳來(lái)的輸出信號(hào)，將此信號(hào)放大后引入整流濾波器中進(jìn)行濾波處理，經(jīng)過(guò)放大濾波后的信號(hào)再送入ADC中轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送至PC21中處理，其中電壓放大器、整流濾波器和ADC屬于渦流信號(hào)處理裝置2。最后經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)可以送到顯示裝置20中供操作人員參考，也可以作為反饋信號(hào)送入到防搖控制裝置。

所述渦流傳感器16：渦流傳感器是利用渦流效應(yīng)原理，使得傳感器中物理參數(shù)發(fā)生改變從而產(chǎn)生輸出信號(hào)。當(dāng)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架19轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，非金屬滑動(dòng)螺旋桿14也開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，使得金屬導(dǎo)體15發(fā)生運(yùn)動(dòng)，由于渦流效應(yīng)從而令傳感器的探頭線圈23阻抗發(fā)生變化，再通過(guò)傳感器內(nèi)部前置器電子線路的處理，將線圈阻抗的變化轉(zhuǎn)化成輸出電壓信號(hào)，最后由導(dǎo)線17將輸出信號(hào)傳送至渦流信號(hào)處理裝置2中。

所述渦流信號(hào)處理裝置2：渦流信號(hào)處理裝置2包括電壓放大器、整流濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC；電渦流式傳感器的輸出信號(hào)很弱，需要用信號(hào)放大電路予以放大。通過(guò)擺角測(cè)量裝置6、7將電壓信號(hào)輸送到放大器中，將輸出信號(hào)放大后才能正常顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。之后為了便于PC 21對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，信號(hào)需從電壓放大器中輸送到整流濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC中，使信號(hào)進(jìn)一步的平滑且轉(zhuǎn)化為直流恒定電壓，然后將連續(xù)變量的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)。

所述PC21機(jī):PC21機(jī)位于吊車駕駛室12中，它含有計(jì)算處理模塊，可以將從數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC中轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行計(jì)算比較處理，然后經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)可以送到駕駛室12的顯示裝置20中供操作人員進(jìn)行參考，或者將PC21機(jī)中處理好的信號(hào)作為反饋直接送入到防搖控制裝置中。

本發(fā)明基于渦流傳感器的雙起升雙吊具橋吊擺角測(cè)量裝置的工作過(guò)程：

橋吊小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，吊繩8和吊具9開(kāi)始擺動(dòng)，吊繩8帶動(dòng)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架19產(chǎn)生兩個(gè)方向上軸向的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也帶動(dòng)滑動(dòng)螺旋桿14轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將螺旋桿14的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成金屬導(dǎo)體15的直線運(yùn)動(dòng)，使得渦流傳感器16產(chǎn)生輸出信號(hào)，通過(guò)導(dǎo)線17由渦流信號(hào)處理裝置2接收，然后將接收到的兩個(gè)模擬電壓信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大濾波和整形，處理后將數(shù)字信號(hào)送入PC21機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算分析最終得到擺角值。假設(shè)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架產(chǎn)生在兩個(gè)方向x和y上的軸向運(yùn)動(dòng)，若當(dāng)擺架的x軸向發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬導(dǎo)體將發(fā)生靠近或遠(yuǎn)離傳感器的運(yùn)動(dòng)。其中設(shè)金屬導(dǎo)體靠近傳感器運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的角度方向?yàn)檎h(yuǎn)離傳感器運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的角度方向?yàn)樨?fù)；同理y軸上的運(yùn)動(dòng)方向也如此。將兩個(gè)方向上的分量值分別送入PC 21機(jī)合成運(yùn)算分析后將得到最終的擺角值。與此同時(shí)，在另外一個(gè)吊具上將進(jìn)行同樣的過(guò)程，得到另一個(gè)吊具的擺角值。

當(dāng)兩個(gè)吊具工作在互鎖模式時(shí)，得到的兩個(gè)擺角值理論上應(yīng)該相同；如果不同，那么將互相做為對(duì)照進(jìn)行擺角的修訂，此工作在PC21中進(jìn)行。當(dāng)兩個(gè)吊具工作在獨(dú)立模式下時(shí)，兩個(gè)吊具的擺角互不影響，分別得到兩個(gè)角度。兩個(gè)吊具的信號(hào)經(jīng)過(guò)PC21處理后送入駕駛室12中的顯示裝置20上或是直接送入到防搖控制裝置中，操作人員可以根據(jù)顯示直觀地判斷出當(dāng)前時(shí)刻兩個(gè)吊具的擺動(dòng)情況，進(jìn)而做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。