本實用新型屬于工程測試領(lǐng)域，涉及一種用于吊裝的雙向激光無線測距系統(tǒng)，特別涉及一種在物體吊裝操作時可進行雙向激光測距的無線測距系統(tǒng)，雙向測距互成90度角，可同時監(jiān)測吊裝對象的水平位置和高度位置。

背景技術(shù)：

在進行物體吊裝操作時，為了避免與周圍物體(如地面、豎井井壁、集裝箱等)發(fā)生碰撞事故，需要實時了解吊裝對象的水平位置與高度位置。由于吊車操作手位置距離吊裝對象的周圍物體有一定距離，且視線受到遮擋，所以無法準(zhǔn)確判斷吊裝對象到周圍物體的水平距離以及垂直高度，對于經(jīng)驗豐富的操作手，可憑經(jīng)驗大致判斷，但無法精確判斷，這給吊裝操作帶來一定隱患。

對吊裝對象位置進行實時監(jiān)控的一種較好方式是通過在吊裝對象上固定測距傳感器來實現(xiàn)水平和高度的測量，然后通過無線傳輸?shù)姆绞斤@示在吊裝操作手所在位置。但是，使用現(xiàn)有的激光測距產(chǎn)品，在測距系統(tǒng)的安裝、使用上仍有不便之處。

使用現(xiàn)有激光測距產(chǎn)品完成吊裝對象監(jiān)控目的的常用方式是通過兩個傳感器分別監(jiān)控吊裝對象的水平位置和高度位置，此方式需要解決兩個傳感器的安裝固定、兩路無線信道數(shù)據(jù)的傳輸處理、兩個傳感器測距方向互成90度等問題，安裝使用上存在較大不便，不利于系統(tǒng)集成。經(jīng)資料查詢，安微理工大學(xué)的左超等人實現(xiàn)的一種礦用雙向激光測距儀(專利申請?zhí)?01520109116.9)以及中國臺灣的捷瑞股份有限公司的賴英武實現(xiàn)的雙向式激光測距儀(申請專利號201410500490.1)等雖然解決了激光雙向測距的問題，但都只是提供直線上180度角的雙向測距問題，而不能同時解決吊裝過程中吊裝對象的水平和高度(互成90度)監(jiān)控問題，并且沒能提供測量數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)墓δ?，也不利于在吊裝操作中使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種吊裝用雙向激光無線測距系統(tǒng)，其目的在于在物體吊裝環(huán)境下通過一個傳感器裝置同時監(jiān)控吊裝對象的水平位置和高度位置，解決使用現(xiàn)有的激光測距產(chǎn)品在測距系統(tǒng)的安裝、使用上的不便問題。

本實用新型提供一種吊裝用雙向激光無線測距系統(tǒng)，其特征在于：由雙向激光測距傳感器裝置和接收顯示裝置組成，所述雙向激光測距傳感器裝置由傳感器機體、主控模塊、X方向激光測距模塊、Y方向激光測距模塊、1#串口轉(zhuǎn)無線模塊、電源模塊和接口模塊組成；所述主控模塊、1#串口轉(zhuǎn)無線模塊、電源模塊安裝在傳感器機體內(nèi)；所述電源模塊由電池盒與充電管理模塊組成；所述X方向激光測距模塊和Y方向激光測距模塊安裝在傳感器機體的前端；所述接口模塊由充電接口、6針航空插頭和天線接口組成，安裝在傳感器機體的后端；所述X方向激光測距模塊、Y方向激光測距模塊、1#串口轉(zhuǎn)無線模塊、充電管理模塊、6針航空插頭均與主控模塊線相連；所述電池盒、充電接口均與充電管理模塊線相連；所述6針航空插頭、充電管理模塊均與充電接口線相連；所述天線接口與1#串口轉(zhuǎn)無線模塊線相連；所述接收顯示裝置由顯示主機和2#串口轉(zhuǎn)無線模塊組成，顯示主機與2#串口轉(zhuǎn)無線模塊線連接；在雙向激光測距傳感器裝置的傳感器機體上X方向激光測距模塊和Y方向激光測距模塊兩者互成90度，分別得到吊裝對象偏離周圍物體的水平距離和高度距離，主控模塊把水平距離值和高度距離值通過傳感器輸出，通過無線方式發(fā)射給接收顯示裝置進行無線接收并解析具體的雙向測距值。

本實用新型進一步提供一種吊裝用雙向激光無線測距系統(tǒng)，其特征在于：所述雙向激光測距傳感器裝置的通訊協(xié)議采用Modbus協(xié)議，雙向激光測距傳感器裝置主要實現(xiàn)6種通訊命令：啟動單次測量、啟動連續(xù)測量、停止連續(xù)測量、設(shè)置連續(xù)測量的時間間隔、設(shè)置X方向測距偏差、設(shè)置Y方向測距偏差。

本實用新型進一步提供一種吊裝用雙向激光無線測距系統(tǒng)，其特征在于：所述雙向激光測距傳感器裝置包括硬件啟動和軟件啟動；所述硬件啟動通過短接6針航空插頭的針腳實現(xiàn)，啟動激光連續(xù)測距，測量結(jié)果通過無線方式或有線方式傳出；所述軟件啟動通過發(fā)送Modbus通訊命令實現(xiàn)，啟動激光連續(xù)測距或激光單次測距，測量結(jié)果通過無線方式或有線方式傳出；傳感器裝置工作于連續(xù)測距時，連續(xù)測量的時間間隔通過Modbus命令進行配置；傳感器裝置的無線輸出模式通過1#串口轉(zhuǎn)無線模塊實現(xiàn)，傳感器裝置的有線輸出模式通過6針航空插頭的針腳實現(xiàn)。

本實用新型的優(yōu)勢在于：

1、系統(tǒng)特別適用于豎井吊裝、集裝箱吊裝等物體吊裝環(huán)境，簡化了整個系統(tǒng)安裝使用流程，為吊裝物體位置監(jiān)控提供了便利的平臺；

2、系統(tǒng)能同時監(jiān)控吊裝對象的水平位置和高度位置，并通過一個無線信道進行傳輸；

3、系統(tǒng)信息測量端與信息顯示端的安裝方式獨立，方便吊裝操作人員信息獲取和感知。

附圖說明

圖1是本實用新型一個實施案例的系統(tǒng)功能方塊圖。

圖2是本實用新型一個實施案例的傳感器機體前端立體圖(不含激光模塊保護罩)。

圖3是本實用新型一個實施案例的傳感器機體前端立體圖(含激光模塊保護罩)。

圖4是本實用新型一個實施案例的傳感器機體后端立體圖。

圖5是本實用新型一個實施案例的使用示意圖。

其中：1 雙向激光測距傳感器裝置

2 接收顯示裝置

10 X方向激光測距模塊 20 Y方向激光測距模塊 30 1#串口轉(zhuǎn)無線模塊

40 主控模塊

50 電源模塊

51 充電管理模塊 52 電池盒

60 接口模塊

61 天線接口 62 6針航空插頭 63 充電接口

70 傳感器機體

71 激光模塊安裝支架 72 激光模塊保護罩 73 傳感器安裝基座

74 傳感器基座蓋板1 75 傳感器基座蓋板2

76 天線接口安裝座 77 6針航空插頭安裝座 78 充電接口安裝座

80 顯示主機

90 2#串口轉(zhuǎn)無線模塊

具體實施方式

關(guān)于本實用新型的一個實施案例，請參閱圖1所示。所述的雙向激光測距傳感器裝置1 于傳感器機體70中設(shè)有一個主控模塊40、一個X方向激光測距模塊10、一個Y方向激光測距模塊20、一個1#串口轉(zhuǎn)無線模塊30、一個電源模塊50與一個接口模塊60，傳感器機體70的結(jié)構(gòu)請配合參閱圖2、圖3與圖4所示，該傳感器機體70是呈中空的“凸”字形盒體，主要包括四部分組成：激光模塊安裝支架71、激光模塊保護罩72、傳感器基座73、傳感器基座蓋板(74和75)。激光模塊安裝支架71主要用于固定X方向激光測距模塊10和Y方向激光測距模塊20，并使兩模塊互成90度角。傳感器基座73主要用于固定主控模塊40、1#串口轉(zhuǎn)無線模塊30、電源模塊50與接口模塊60，傳感器基座蓋板(74和75)主要用于方便拆裝電源模塊50中的電池。所述的接收顯示裝置2包括一個顯示主機80、一個2#串口轉(zhuǎn)無線模塊90，顯示主機80主要完成對雙向激光測距傳感器裝置1的控制及測距數(shù)據(jù)的顯示，2#串口轉(zhuǎn)無線模塊90是與1#串口轉(zhuǎn)無線模塊30相互配對的無線通訊裝置，2#串口轉(zhuǎn)無線模塊90由顯示主機80解決供電問題。

X方向激光測距模塊10和Y方向激光測距模塊20分別與主控模塊40相連，并由主控模塊40上的3.3V穩(wěn)壓單元共同解決兩個模塊的供電問題。1#串口轉(zhuǎn)無線模塊30與主控模塊40相連，并由主控模塊40上的5V穩(wěn)壓單元解決供電問題。主控模塊40與電源模塊50通過接口模塊60上的充電接口63及6針航空插頭62實現(xiàn)電連接，6針航空插頭62的針腳定義為：1針-VDD、2針-VN、3針-GND、4針-485_A、5針-485_B、6針-觸發(fā)。6針航空插頭62上的第1針與第2針起到主控模塊40的電源開關(guān)作用，當(dāng)?shù)?針與第2針短路時，主控模塊40接通電源。電源模塊50由一個包含五個串聯(lián)電池的電池盒51和一個充電管理模塊52組成，五個串聯(lián)電池的電壓負(fù)責(zé)主控模塊40的供電問題。充電管理模塊52的充電方式是平衡充電方式，分別與主控模塊40、電池盒51、充電接口63相連。接口模塊60由一個天線接口61、一個6針航空插頭62和一個充電接口63組成。天線接口61與1#串口轉(zhuǎn)無線模塊30電連接，天線接口61是SMA型射頻母頭(外螺紋內(nèi)孔)，固定在天線接口安裝座76上，天線接口61主要實現(xiàn)雙向激光測距傳感器裝置1的無線通訊天線的接插功能。6針航空插頭62分別與主控模塊40、充電接口63相連，6針航空插頭62是GX12-6芯航空插座(母座)，固定在6針航空插頭安裝座77上，6針航空插頭62主要實現(xiàn)雙向激光測距傳感器裝置1的功能測試和電源開關(guān)兩項功能。6針航空插頭62的第1針與第2針起到電源開關(guān)的作用，當(dāng)?shù)?針與第2針短路時，主控模塊40接通電源，雙向激光測距傳感器裝置1上電，反之，當(dāng)?shù)?針與第2針斷開時，雙向激光測距傳感器裝置1斷電。6針航空插頭62的第3、4、5、6針起到功能測試的作用，其中第4針與第5針作為雙向激光測距傳感器裝置1的備用輸出方式，工作于485有線通訊模式，其中第3針與第6針作為雙向激光測距傳感器裝置1的備用啟動手段，當(dāng)?shù)?針與第6針短路時，傳感器裝置的測距值輸出工作于硬件啟動方式(硬件觸發(fā))，傳感器裝置以設(shè)定的間隔時間連續(xù)輸出X方向和Y方向的測距值，反之，當(dāng)?shù)?針與第6針斷開時，傳感器裝置的測距值輸出工作于軟件啟動方式(Modbus命令)。充電接口63分別與電源模塊50及6針航空插頭62相連，充電接口63是DC5.5×2.1型電源插座(母座)，固定在充電接口安裝座78上，充電接口63主要實現(xiàn)雙向激光測距傳感器裝置1上的五節(jié)電池的充電功能。

由于X方向激光測距模塊10與Y方向激光測距模塊20的結(jié)構(gòu)與使用技術(shù)為已知技術(shù)，在此不多贅述。特別說明如下，X方向激光測距模塊10和Y方向激光測距模塊20與主控模塊40之間的數(shù)據(jù)通訊工作于IIC方式。

主控模塊40包含有一個微控制器、一個485串口轉(zhuǎn)換單元、一個3.3V穩(wěn)壓單元與一個5V穩(wěn)壓單元，由于主控模塊40上各元件的結(jié)構(gòu)與使用技術(shù)為已知技術(shù)，在此不多贅述。特別說明如下，此處的微控制器至少包含1個UART接口，并通過485串口轉(zhuǎn)換單元實現(xiàn)與1#串口轉(zhuǎn)無線模塊30的485總線連接。

雙向激光測距傳感器裝置1中用于實現(xiàn)Modbus通訊命令的寄存器列表如下表所示。

由于顯示接收裝置2的結(jié)構(gòu)與使用技術(shù)為已知技術(shù)，在此不多贅述。特別說明如下，顯示主機80需具備顯示功能和串口解析功能。

針對豎井吊裝的實施環(huán)境，圖5為本實用新型所述的雙向激光無線測距系統(tǒng)的使用示意圖，使用者欲監(jiān)測井內(nèi)吊裝對象的水平位置和高度位置，首先在吊裝對象上固定本實用新型的雙向激光測距傳感器裝置1，通過短接6針航空插頭62的第1針和第2針，接通雙向激光測距傳感器裝置1的電源，短接6針航空插頭62的第3針和第6針，同時保持6針航空插頭62第4、5針的閑置狀態(tài)，讓雙向激光測距傳感器裝置1的測距值輸出工作于硬件啟動方式，然后在吊裝操作手側(cè)的接收顯示裝置2完成具體測距值的輸出和顯示，實現(xiàn)吊裝對象的水平位置和高度位置的監(jiān)控任務(wù)。

雙向激光測距傳感器裝置1的測距值修正與計算請參閱圖5所示，該傳感器裝置固定在吊裝對象上，使之X方向激光測距模塊向下，Y方向激光測距模塊向右，傳感器裝置下邊沿離吊裝對象的下邊沿距離為X0，傳感器裝置右邊沿距離吊裝對象的右邊沿距離為Y0。X方向激光測距模塊10到井底的距離為L_X，Y方向激光測距模塊20到右側(cè)井壁的距離為L_Y。雙向激光測距傳感器裝置1的主控模塊40分別計算X方向與Y方向的實際測距值，即X＝L_X-X0，Y＝L_Y+Y0，并把兩個測距值以固定格式綜合成一個輸出值，通過無線方式發(fā)射出去，最后由位于吊裝操作手側(cè)的接收顯示裝置2進行無線接收并解析具體的雙向測距值，并完成吊裝對象水平位置和高度位置的顯示，解決現(xiàn)有激光測距產(chǎn)品使用不便的問題。雙向激光測距傳感器裝置1的測量偏差值X0和Y0初始值設(shè)置為0，單位mm，若想實現(xiàn)精確測量，需要修正雙向激光測距傳感器裝置1的測量偏差值X0和Y0，此步驟能在雙向激光測距傳感器裝置1端進行修正，也能在接收顯示裝置2端進行修正，視具體情況由雙向激光無線測距系統(tǒng)的使用客戶決定。