单配重式自动水平调节吊具及使用方法，涉及装卸吊运装置技术，包括一承重吊具，一自动水平调节装置，装在承重吊具上，自动水平调节装置内有配重块；初始底面测距器和目标底面测距器，分别位于初始承重支架和目标承重支架下；一台计算机与两底面测距器通讯，根据初始底面测距器和目标底面测距器的测量信息，结合已输入的载荷对接面结构尺寸，计算载荷对接面水平倾角，计算出控制信号，传给自动水平调节装置，控制自动水平调节装置内的配重块位置，基于重心补偿原理补偿载荷的偏心力矩，使载荷对接面从水平的初始承重支架起吊和与水平的目标承重支架对接过程中保持水平状态；以实现精密易损载荷的吊装，具有精度高、速度快、安全可靠的优点。
1.一种单配重式自动水平调节吊具，包括承重吊具；其特征在于：还包括一台计算机(W)、一水平调节装置(C)和两个底面测距器：初始底面测距器(Sa)和目标底面测距器(Sb)；计算机(W)分别与自动水平调节装置(C)、两个底面测距器：初始底面测距器(Sa)和目标底面测距器(Sb)有线连接或无线通讯；
一个承重吊具(D)，包括水平承重梁(D1)、垂直传力梁(D2)、水平承重平台(D3)、紧固夹(D5)和具有调节功能的吊臂(D4)；
其中，带有吊孔的水平承重梁(D1)，其中心位置开有一个吊孔(D6)，用来与天车的吊索相连；水平承重梁(D1)的两端各向下垂直固接两根相同材质相同尺寸相互平行的第一垂直传力梁(D2-a)、第二垂直传力梁(D2-b)的上端，第一垂直传力梁(D2-a)、第二垂直传力梁(D2-b)的下端与水平承重平台(D3)固接，固接点分别位于水平承重平台(D3)相对平行侧边的中点位置；水平承重平台(D3)与水平承重梁(D1)平行，水平承重平台(D3)上表面设有水平调节装置(C)，下表面固接四根吊臂：第一吊臂(D4-a)、第二吊臂(D4-b)、第三吊臂(D4-c)、第四吊臂(D4-d)，该第一吊臂(D4-a)、第二吊臂(D4-b)、第三吊臂(D4-c)、第四吊臂(D4-d)的内接点位于水平承重平台(D3)的中心；吊臂(D4)包括四根相同材质，相同结构的承重吊臂，其中第一吊臂(D4-a)和第三吊臂(D4-c)同轴，第二吊臂(D4-b)和第四吊臂(D4-d)同轴，第一吊臂(D4-a)与第二吊臂(D4-b)以设定角度安装；
四根吊索(E)的上端分别与四根吊臂：第一吊臂(D4-a)、第二吊臂(D4-b)、第三吊臂(D4-c)、第四吊臂(D4-d)的外端连接，下端分别与载荷(L)的吊装点连接；
自动水平调节装置(C)为长方形箱体，底面(C2)位于水平承重平台(D3)上表面，箱体外周圆由水平设置的紧固夹(D5)经两垂直传力梁第一垂直传力梁(D2-a)、第二垂直传力梁(D2-b)将其紧固；
在自动水平调节装置(C)的箱体内部：1号直行单元(C3)的轴杆两端固接于箱体相对的两内侧壁(C1)上，1号直行单元(C3)轴杆的下表面与2号直行单元(C4)轴杆的上表面动连接，两轴杆正交安装，1号直行单元(C3)和2号直行单元(C4)的一端各设有一驱动电机：第一驱动电机(C7-a)、第二驱动电机(C7-b)；在箱体的一内侧壁(C1)上设有控制器(C6)；2号直行单元(C4)轴杆的下方固接有配重块(C5)，配重块(C5)下表面装有滚轮，滚轮与箱体底板(C2)的内侧面动连接；在第一驱动电机(C7-a)、第二驱动电机(C7-b)的驱动下，配重块(C5)经滚轮在1号直行单元(C3)和2号直行单元(C4)的牵引下，在箱体底板(C2)的内侧面上任意移动；
自动水平调节装置(C)的控制器(C6)接受计算机(W)指令；
两底面测距器，一为初始底面测距器(Sa)，另一为目标底面测距器(Sb)，分别位于水平的初始承重支架(Ta)和水平的目标承重支架(Tb)下，并保持与承重支架的水平；
通过天车实现自动水平调节吊具和载荷(L)的整体移动。
2.如权利要求1所述的单配重式自动水平调节吊具，其特征在于：所述第一承重支架(Ta)、第二承重支架(Tb)，泛指各个现场中承载载荷(L)的支架、支座。
3.如权利要求1所述的单配重式自动水平调节吊具，其特征在于：所述吊臂(D4)，包括外壳(D41)、吊钩(D42)、支板(D43)、调节器(D44)、丝杠(D45)和滑块(D46)；吊臂的外壳(D41)为凹形，两端以吊臂支板(D43)封头；外壳(D41)的凹槽内轴向设有一丝杠(D45)，丝杠(D45)两端通过轴承与支板(D43)动连接，其中一端伸出支板(D43)，并与调节器(D44)固接；一吊臂滑块(D46)中心有螺纹孔，螺纹孔与吊臂丝杠(D45)的外螺纹套接，滑块(D46)下表面固接一吊钩(D42)；
计算机(W)与调节器(D44)有线连接或无线通讯，控制调节器(D44)带动吊臂丝杠(D45)转动，调节吊臂滑块(D46)及固连在其上的吊钩(D42)相对于内接点的位置。
4.如权利要求1或3所述的单配重式自动水平调节吊具，其特征在于：所述四根吊索(E)上端分别与四根吊臂：第一吊臂(D4-a)、第二吊臂(D4-b)、第三吊臂(D4-c)、第四吊臂(D4-d)上的吊钩(D42)相连接。
5.如权利要求1所述的单配重式自动水平调节吊具，其特征在于：所述两底面测距器：
初始底面测距器(Sa)和目标底面测距器(Sb)，为片状板，初始底面测距器(Sa)或目标底面测距器(Sb)上表面至少配置三个底面测距器传感器：第一底面测距器传感器(S2-a)、第二底面测距器传感器(S2-b)、第三底面测距器传感器(S2-c)，一个底面测距控制器(S1)；三个底面测距器传感器：第一底面测距器传感器(S2-a)、第二底面测距器传感器(S2-b)、第三底面测距器传感器(S2-c)分别与底面测距控制器(S1)电缆连接；三个底面测距器传感器：第一底面测距器传感器(S2-a)、第二底面测距器传感器(S2-b)、第三底面测距器传感器(S2-c)用于测量载荷(L)对接面三点距离，底面测距控制器(S1)与计算机(W)有线连接或无线通讯，收集测得的距离信息，并接受计算机(W)指令。
6.一种如权利要求1所述的单配重式自动水平调节吊具的使用方法，其特征在于：用一台计算机(W)分别与初始底面测距器(Sa)和目标底面测距器(Sb)通讯，根据初始底面测距器(Sa)和目标底面测距器(Sb)的测量数据和载荷(L)的实际外形规格，计算控制信号，并发给自动水平调节装置(C)的控制器(C6)，控制器(C6)驱动第一驱动电机(C7-a)、第二驱动电机(C7-b)，经两轴杆轴向牵引配重块(C5)运动，配重块(C5)带动载荷(L)移动，使载荷(L)的对接面保持水平状态。
7.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于：包括步骤：
步骤1：在水平的初始承重支架(Ta)对接面下面设置初始底面测距器(Sa)；
步骤2：在水平的目标承重支架(Tb)对接面下面放置一个目标底面测距器(Sb)；
步骤3：通过计算机(W)与自动水平调节装置控制器(C6)通讯，由直线光栅定位，移动配重块(C5)到自动水平调节装置(C)的中心，以此为自动水平调节装置的初始状态；
步骤4：从初始承重支架(Ta)吊起待装配载荷(L)，计算机(W)与初始底面测距器(Sa)通讯采集数据；
步骤5：计算机(W)发出指令，保持2号直行单元(C4)位置不变，沿1号直行单元(C3)方向(X)移动配重块(C5)，直至载荷L的对接面的水平二维夹角在X方向达到设定阈值；
步骤6：完成步骤5后计算机(W)再发出指令，保持1号直行单元(C3)位置不变，沿2号直行单元(C4)方向(Y)移动配重块(C5)，直至载荷L的对接面的水平二维夹角在Y方向达到设定阈值；如果载荷L对接面的水平二维夹角未达到设定阈值，则重复步骤5、6直到载荷L对接面的水平二维夹角达到设定阈值为止，以完成载荷(L)起吊水平调节任务；
步骤7：通过吊挂自动水平调节吊具系统的天车将待装配载荷(L)移至目标承重支架(Tb)上方，计算机(W)与目标底面测距器(Sb)通讯，采集数据；
步骤8：根据采集到的数据，重复步骤5、6保持对接过程中载荷(L)的对接面水平，至完成对接任务。
8.如权利要求7所述的使用方法，其特征在于：所述移动配重块(C5)，是自动水平调节装置(C)的控制器(C6)接受计算机(W)指令，控制1号直行单元(C3)和2号直行单元(C4)的第一驱动电机(C7-a)、第二驱动电机(C7-b)，经两轴杆轴向牵引配重块(C5)在箱体底板(C2)的内侧面上运动。
单配重式自动水平调节吊具及使用方法
技术领域
[0001] 本发明属于装卸吊运装置技术领域，是一种单配重式自动水平调节吊具及使用方法。
背景技术
[0002] 随着加工技术的发展，在工业生产和国防建设中，产品的设计和加工精度越来越高，随之而来的是对提高部件装配精度的要求。尤其是对于一些大型产品的装配，常常需要对其部件进行机械吊装。由于产品的设计和制造工艺等原因，许多产品部件的重心并不与其几何中心重合，在吊装的过程中，产品部件会发生倾斜，造成对接面之间产生一定的夹角。在这种情况下，如果直接紧固对接面，会因为产品部件对接面受力不均而造成不可见的结构形变，影响产品整体运行性能。
[0003] 许多精密器械类产品如卫星，对内部仪器的安装精度有很高的要求，需要在装配转运期间保持整体的水平；又如大型压缩机和反应堆穹顶吊装等，要求吊装一次准确到位，不容许二次调整。同时在吊装过程中，要求对接面之间保证均匀的面面接触，避免因为受力不均而引起产品的形变。由于这种形变将破坏产品的整体性能。例如，大型涡轮机组在吊装过程中也需要保证机组的平稳和对接面的精准，碰撞将使系统性能下降甚至提前报废；穹顶对接面的形变将引起密封性能下降。此外这类产品的可用吊接点位置较少，体积和重量一般较大，调节难度高，传统的调节方式需要耗费大量的时间，精度无法保证，整个吊装过程耗时较长，生产效率低下。
[0004] 已有的水平调节方式有多种，但大多需要大量人工参与。例如，使用长度可调节的吊索，根据测得的夹角，人工调节吊索的长度来实现重物底面水平，这种人工操作的方式完全凭借经验手工调节，精度难以保证，费时费力，往往经过数个小时甚至一天的时间也难以保证所需的精度；而且需要人员的现场参与，存在着较大的安全隐患。又如，双机抬升方法，通过两台吊机配合牵引，调节重物的姿态，从而实现产品组件的对接面平行；这种方法可以达到一定的调节效果，但是由于要两台吊机参与，且吊机由不同人员操作，在配合上存在一定难度，对现场指挥人员的要求较高，吊装过程依然耗时较大。此外，已有方法多适用于对接面为均匀平面的情况，对于其他情况精度更加难以保证。
[0005] 综上所述，已有的水平吊装调节方式存在很多不适性，工业生产过程中迫切需要一种能够实现精准吊装的全自动的水平调节吊具系统。
发明内容
[0006] 本发明的目的就是克服现有技术缺陷，提出一种单配重式自动水平调节吊具及使用方法，实现载荷的水平吊接。该方法安全、简捷、新颖，使用单配重式自动水平调节吊具系统，可高效进行各种大型产品的装配，适用范围广、且精度高、吊装一次准确到位。
[0007] 为了实现所述的目的，本发明的技术解决方案是：
[0008] 一种单配重式自动水平调节吊具，包括承重吊具；其特征在于：还包括一台计算机、一水平调节装置和两个底面测距器：初始底面测距器和目标底面测距器；计算机分别与自动水平调节装置、两个底面测距器：初始底面测距器和目标底面测距器有线连接或无线通讯；
[0009] 一个承重吊具，包括水平承重梁、垂直传力梁、水平承重平台、紧固夹和具有调节功能的吊臂；
[0010] 其中，带有吊孔的水平承重梁，其中心位置开有一个吊孔，用来与天车的吊索相连；水平承重梁的两端各向下垂直固接两根相同材质相同尺寸相互平行的第一垂直传力梁、第二垂直传力梁的上端，第一垂直传力梁、第二垂直传力梁的下端与水平承重平台固接，固接点分别位于水平承重平台相对平行侧边的中点位置；水平承重平台与水平承重梁平行，水平承重平台上表面设有水平调节装置，下表面固接四根吊臂：第一吊臂、第二吊臂、第三吊臂、第四吊臂，该第一吊臂、第二吊臂、第三吊臂、第四吊臂的内接点位于水平承重平台的中心；吊臂包括四根相同材质，相同结构的承重吊臂，其中第一吊臂和第三吊臂同轴，第二吊臂和第四吊臂同轴，第一吊臂与第二吊臂以设定角度安装；
[0011] 四根吊索的上端分别与四根吊臂：第一吊臂、第二吊臂、第三吊臂、第四吊臂的外端连接，下端分别与载荷的吊装点连接；
[0012] 自动水平调节装置为长方形箱体，底面位于水平承重平台上表面，箱体外周圆由水平设置的紧固夹经两垂直传力梁第一垂直传力梁、第二垂直传力梁将其紧固；
[0013] 在自动水平调节装置的箱体内部：1号直行单元的轴杆两端固接于箱体相对的两内侧壁上，1号直行单元轴杆的下表面与2号直行单元轴杆的上表面动连接，两轴杆正交安装，1号直行单元和2号直行单元的一端各设有一驱动电机：第一驱动电机、第二驱动电机；在箱体的一内侧壁上设有控制器；2号直行单元轴杆的下方固接有配重块，配重块下表面装有滚轮，滚轮与箱体底板的内侧面动连接；在第一驱动电机、第二驱动电机的驱动下，配重块经滚轮在1号直行单元和2号直行单元的牵引下，在箱体底板的内侧面上任意移动；
[0014] 自动水平调节装置的控制器接受计算机指令；
[0015] 两底面测距器，一为初始底面测距器，另一为目标底面测距器，分别位于水平的初始承重支架和水平的目标承重支架下，并保持与承重支架的水平；
[0016] 通过天车实现自动水平调节吊具和载荷的整体移动。
[0017] 所述的单配重式自动水平调节吊具，其中：所述第一承重支架、第二承重支架，泛指各个现场中承载载荷的支架、支座。
[0018] 所述的单配重式自动水平调节吊具，其中：所述吊臂，包括外壳、吊钩、支板、调节器、丝杠和滑块；吊臂的外壳为凹形，两端以吊臂支板封头；外壳的凹槽内轴向设有一丝杠，丝杠两端通过轴承与支板动连接，其中一端伸出支板，并与调节器固接；一吊臂滑块中心有螺纹孔，螺纹孔与吊臂丝杠的外螺纹套接，滑块下表面固接一吊钩；
[0019] 计算机与调节器有线连接或无线通讯，控制调节器带动吊臂丝杠转动，调节吊臂滑块及固连在其上的吊钩相对于内接点的位置。
[0020] 所述的单配重式自动水平调节吊具，其中：所述四根吊索上端分别与四根吊臂：第一吊臂、第二吊臂、第三吊臂、第四吊臂上的吊钩相连接。
[0021] 所述的单配重式自动水平调节吊具，其中：所述两底面测距器：初始底面测距器和目标底面测距器，为片状板，初始底面测距器或目标底面测距器上表面至少配置三个底面测距器传感器：第一底面测距器传感器、第二底面测距器传感器、第三底面测距器传感器，一个底面测距控制器；三个底面测距器传感器：第一底面测距器传感器、第二底面测距器传感器、第三底面测距器传感器分别与底面测距控制器电缆连接；三个底面测距器传感器：第一底面测距器传感器、第二底面测距器传感器、第三底面测距器传感器用于测量载荷对接面三点距离，底面测距控制器与计算机有线连接或无线通讯，收集测得的距离信息，并接受计算机指令。
[0022] 一种单配重式自动水平调节吊具的使用方法，其中：用一台计算机分别与初始底面测距器和目标底面测距器通讯，根据初始底面测距器和目标底面测距器的测量数据和载荷的实际外形规格，计算控制信号，并发给自动水平调节装置的控制器，控制器驱动两驱动电机：第一驱动电机、第二驱动电机，经两轴杆轴向牵引配重块运动，配重块带动载荷移动，使载荷的对接面保持水平状态。
[0023] 所述的使用方法，其包括步骤：
[0024] 步骤1：在水平的初始承重支架对接面下面设置初始底面测距器；
[0025] 步骤2：在水平的目标承重支架对接面下面放置一个目标底面测距器；
[0026] 步骤3：通过计算机与自动水平调节装置控制器通讯，由直线光栅定位，移动配重块到自动水平调节装置的中心，以此为自动水平调节装置的初始状态；
[0027] 步骤4：从初始承重支架吊起待装配载荷，计算机与初始底面测距器通讯采集数据；
[0028] 步骤5：计算机发出指令，保持2号直行单元位置不变，沿1号直行单元方向移动配重块，直至载荷L的对接面的水平二维夹角在X方向达到设定阈值；
[0029] 步骤6：完成步骤5后计算机再发出指令，保持1号直行单元位置不变，沿2号直行单元方向移动配重块，直至载荷L的对接面的水平二维夹角在Y方向达到设定阈值；如果载荷L对接面的水平二维夹角未达到设定阈值，则重复步骤5、6直到载荷L对接面的水平二维夹角达到设定阈值为止，以完成载荷起吊水平调节任务；
[0030] 步骤7：通过吊挂自动水平调节吊具系统的天车将待装配载荷移至目标承重支架上方，计算机与目标底面测距器通讯，采集数据；
[0031] 步骤8：根据采集到的数据，重复步骤5、6保持对接过程中载荷的对接面水平，至完成对接任务。
[0032] 所述的使用方法，其中：所述移动配重块，是自动水平调节装置的控制器接受计算机指令，控制1号直行单元和2号直行单元的第一驱动电机、第二驱动电机，经两轴杆轴向牵引配重块在箱体底板的内侧面上运动。
[0033] 本发明的特点与效果有：该系统的吊挂部分可以方便调节挂点位置，满足容许范围内不同吊装规格的载荷吊装。该系统根据传感器反馈的偏心载荷的姿态信息，自动调节吊具上的配重块，平衡偏心载荷所引起的偏心力矩，使得载荷对接面水平。其突出特点是使用了一种单配重式重心补偿方法。本发明特别适用于精密设备的精准吊装。
[0034] 由于本发明采用了自动配重调节机构，可以自动调平载荷对接面，不需要直接克服整个载荷的重量来调节载荷，能简化调节过程，提高吊装效率；
[0035] 由于本发明采用了直线光栅定位和高精度伺服系统，实现配重块定位闭环控制，从而能实现精确水平调节；
[0036] 由于本发明采用了单配重的机械结构，重心补偿运动部件只有一个可移动的配重块，需要的部件少，机械结构简单；
[0037] 由于本发明采用了计算机控制系统，工作人员只需输入载荷规格和吊装任务，而不需要具体调节，操作简单；
[0038] 由于本发明采用了计算机监控系统，调节过程中，工作人员远离载荷，人员和载荷的安全均得到保障。
附图说明
[0039] 图1为本发明单配重式自动水平调节吊具系统整体结构图；
[0040] 图2为本发明单配重式自动水平调节吊具结构图，
[0041] 图3为本发明单配重式自动水平调节吊具的承重吊具结构图；
[0042] 图4、图5、图6为本发明单配重式自动水平调节吊具的承重吊具吊臂结构图；
[0043] 图7为本发明单配重式自动水平调节吊具的自动水平调节装置内部结构图；
[0044] 图8为本发明的底面测距器结构图；
[0045] 图9为本发明单配重式自动水平调节吊具系统的调节原理示意图。主要附图标记说明
[0046] W：计算机，
[0047] D：承重吊具，
[0048] C：自动水平调节装置，
[0049] DC：自动水平调节吊具，
[0050] E：吊索，
[0051] Sa：初始底面测距器，
[0052] Sb：目标底面测距器，
[0053] Ta：初始承重支架，
[0054] Tb：目标承重支架，
[0055] L：载荷，
[0056] D1：带有吊孔的水平承重梁，
[0057] D2：垂直传力梁，
[0058] D3：水平承重平台，
[0059] D4：吊臂，一共有四根相同的D4-a、D4-b、D4-c、D4-d，
[0060] D5：紧固夹，
[0061] D6：吊孔，
[0062] D41：吊臂外壳，
[0063] D42：吊钩，
[0064] D43：吊臂支板，
[0065] D44：调节器，
[0066] D45：吊臂丝杠，
[0067] D46：吊臂滑块，
[0068] C1：自动水平调节装置侧板，
[0069] C2：自动水平调节装置底板，
[0070] C3：1号直行单元，
[0071] C4：2号直行单元，
[0072] C5：配重块，
[0073] C6：自动水平调节装置控制器，
[0074] C7-a：1号直行单元驱动电机，
[0075] C7-b：2号直行单元驱动电机，
[0076] S1：底面测距控制器，
[0077] S2-a，S2-b，S2-c：底面测距器传感器。
具体实施方式
[0078] 以下将结合附图对本发明加以详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对本发明不起任何限定作用。
[0079] 本发明的实施例针对吊装精度要求较高的载荷，给出一种单配重式自动水平调节吊具系统。本发明的吊具系统，只考虑装配中对接面平整的情况，如反应堆厂房。如图1所示，为本发明的单配重式自动水平调节吊具系统整体结构示意图。本发明的吊具系统的整体结构可分为几部分：计算机W、承重吊具D、自动水平调节装置C、及两个底面测距器Sa、Sb。
[0080] 一台计算机W分别与自动水平调节装置C、两个底面测距器Sa、Sb通讯，收集两个底面测距器Sa、Sb采集的数据，并依据测量数据和载荷L的实际外形规格计算出控制信号，以控制自动水平调节装置C调节载荷L的对接面水平。
[0081] 承重吊具D的详细结构如图3所示，带有吊孔的水平承重梁D1，其中心位置开有一个吊孔D6，用来与天车的吊索相连；水平承重梁D1的两端各向下垂直固接两根相同材质相同尺寸相互平行的垂直传力梁D2-a、D2-b的上端，两垂直传力梁D2-a、D2-b的下端与水平承重平台D3固接，固接点分别位于水平承重平台D3相对平行侧边的中点位置；水平承重平台D3与水平承重梁D1平行，水平承重平台D3上表面设有水平调节装置C，下表面固接四根吊臂D4-a、D4-b、D4-c、D4-d，四根吊臂D4-a、D4-b、D4-c、D4-d的内接点位于水平承重平台D3的中心；吊臂D4包括四根相同材质，相同结构的承重吊臂，其中D4-a和D4-c同轴，D4-b和D4-d同轴，D4-a与D4-b以设定角度安装。
[0082] 四根吊臂D4-a、D4-b、D4-c、D4-d的结构如图4、图5、图6所示，每一吊臂由外壳D41、吊钩D42、支板D43、调节器D44、丝杠D45和滑块D46组成。吊臂的外壳D41为凹形，两端以吊臂支板D43封头；外壳D41的凹槽内轴向设有一丝杠D45，丝杠D45两端通过轴承与支板D43动连接，其中一端伸出支板D43，并与调节器D44固接；一吊臂滑块D46中心有螺纹孔，螺纹孔与吊臂丝杠D45的外螺纹套接，滑块D46下表面固接一吊钩D42。通过调节器D44带动吊臂丝杠D45转动，调节吊臂滑块D46及固连在其上的吊钩D42相对于内接点的位置，满足规定调节范围内不同吊装规格载荷的要求。
[0083] 四根吊索E的下端分别与载荷L的吊装点连接，上端分别与四根吊臂D4-a、D4-b、D4-c、D4-d的吊钩D42相连。载荷L的重力通过吊钩D42传至吊臂滑块D46，再分配到四根吊臂D4-a、D4-b、D4-c、D4-d上，再由水平承重平台D3，两垂直传力梁D2-a、D2-b传至水平承重梁D1，再进一步经由吊孔D6连接天车的吊索承力。
[0084] 自动水平调节装置C为长方形箱体，底面C2位于水平承重平台D3上表面，箱体外周圆由水平设置的紧固夹D5经两垂直传力梁D2-a、D2-b将其紧固，可方便装卸和检修。
[0085] 自动水平调节装置C的内部结构如图7所示。1号直行单元C3的轴杆两端固接于箱体相对的两内侧壁C1上，1号直行单元C3轴杆的下方与2号直行单元C4的轴杆动连接，1号直行单元C3和2号直行单元C4正交安装，1号直行单元C3和2号直行单元C4的一端各设有一驱动电机C7-a、C7-b。在箱体的一内侧壁C1上设有控制器C6。2号直行单元C4轴杆的下方固接有配重块C5，配重块C5下表面装有滚轮(图中没有示出)，滚轮可在箱体底板C2的内侧面上运动。配重块C5下表面的滚轮用于减少配重块C5对1号直行单元C3和2号直行单元C4的负载力。在驱动电机C7-a、C7-b的驱动下，配重块C5经滚轮可在1号直行单元C3和2号直行单元C4的牵引下，在箱体底板C2的内侧面上任意移动。
[0086] 自动水平调节装置C的控制器C6接受计算机W指令，控制1号直行单元C3和2号直行单元C4的驱动电机C7-a、C7-b，经两轴杆牵引配重块C5运动，完成调节配平任务。
[0087] 两个片状板底面测距器Sa、Sb，如图8所示，初始底面测距器Sa或目标底面测距器Sb上表面可任意配置至少三个底面测距器传感器S2-a、S2-b、S2-c，一个底面测距控制器S1；传感器S2-a、S2-b、S2-c分别与底面测距控制器S1电缆连接；三个底面测距器传感器S2-a，S2-b，S2-c用于测量载荷L对接面三点距离，底面测距控制器S1，用于收集测得的距离信息并无线传递给计算机W。
[0088] 吊装前，计算机W依据传递的信息，通过计算，发出控制信号以调整单配重式自动水平调节吊具系统，保证当配重块的中心处于自动水平调节装置水平中心时，自动水平调节装置处于初始平衡状态，并以此状态作为吊具系统初始调节状态。
[0089] 吊装任务是将需要吊装的载荷L从水平的初始承重支架Ta吊装至水平的目标承重支架Tb(此处承重支架Ta、Tb泛指各个现场中承载载荷的支架、支座等类似对象)，同时需要在起吊和对接过程中保持载荷L的对接面水平。本发明吊具系统实现其中的调节并保持载荷L的对接面水平的功能。一个承重吊具D，用于吊挂载荷L。一个自动水平调节装置C，通过自动水平调节装置C内的单配重块C5的位置，实现载荷L的对接面水平；初始承重支架Ta和目标承重支架Tb，两承重支架Ta、Tb对接面水平，用于承载载荷L；载荷L和两承重支架对接面平整；初始底面测距器Sa和目标底面测距器Sb，分别位于初始承重支架Ta和目标承重支架Tb下；一台计算机W分别与初始底面测距器Sa和目标底面测距器Sb通讯，根据初始底面测距器Sa或目标底面测距器Sb的测量数据和载荷L的实际外形规格计算控制信号，并传给自动水平调节装置C，调整载荷L的对接面保持水平状态。
[0090] 一般性，假设本实施例中，载荷L为一长方体，重心偏离其几何中心，初始承重支架Ta和目标承重支架Tb的对接面水平。初始底面测距器Sa和目标底面测距器Sb分别安装在初始承重支架Ta和目标承重支架Tb下，用于检测载荷L的对接面与底面测距器之间的三点距离，并将检测数据发送给计算机W。计算机W根据底面测距器传来的三点距离数据和已输入的载荷几何尺寸数据可获得载荷L对接面与水平面的二维夹角。计算机W按给定的任务，根据计算得到的载荷L对接面与水平面的二维夹角，与自动水平调节装置C的控制器C6通讯，以控制自动水平调节装置C的调节。载荷L、承重吊具D、自动水平调节装置C、初始底面测距器Sa，目标底面测距器Sb和计算机W共同构成一个闭环控制系统。
[0091] 本发明的原理如图9所示，D6为吊点，由于偏心载荷L的重心L’相对吊点D6也产生一个偏心力矩，使得载荷L发生倾斜，因此通过调整控制配重块C5的位置，使得自动水平调节装置C所产生的偏心力矩能够抵消载荷重心L’所产生的偏心力矩，这样才能实现载荷L的对接面水平。能够使载荷L的对接面保持水平的配重块C5位置称之为目标位置，该目标位置在水平面中可分解为：沿1号直行单元C3的目标位置Xd和沿2号直行单元C4的目标位置Yd。1号直行单元目标位置Xd表示当载荷L对接面水平时，配重块C5沿1号直行单元C3方向(X)的位置；2号直行单元目标位置Yd表示当载荷L对接面水平时，配重块C5沿2号直行单元C4方向(Y)的位置。当配重块C5移动到与偏心载荷重心L’相反的方向，且产生的相对吊点D6的偏心力矩与载荷重心L’相对吊点D6的偏心力矩相等时，载荷重心L’所引起的偏心力矩将被抵消，从而实现载荷L的对接面水平。
[0092] 为了使载荷L的对接面水平，需要将配重块C5沿1号直行单元C3和2号直行单元C4方向移动到目标位置，以提供合适的偏心力矩。本发明给出了一种自动搜索方法来确定配重块C5的目标位置。首先搜索配重块C5沿1号直行单元C3方向(X)的目标位置Xd，配重块C5由初始位置在1号直行单元C3的牵引下沿1号直行单元C3方向移动，计算机W记录配重块C5沿1号直行单元C3方向的位置信息以及对应的初始底面测距器Sa(或目标底面测距器Sb)的测距数据。然后，选取对应于载荷L的对接面的水平二维夹角沿X方向达到设定阈值时的Xd位置信息，并将配重块C5沿1号直行单元C3移动到该位置，这样配重块C5就处于1号直行单元目标位置Xd上。接下来搜索配重块C5的2号直行单元C4方向(Y)的目标位置Yd。保持1号直行单元C3位置(即配重块C5沿1号直行单元C3位置)不变，配重块C5在2号直行单元C4的牵引下沿2号直行单元C4方向移动，同时计算机W记录配重块C5沿2号直行单元C4方向的位置信息以及对应的初始底面测距器Sa(或目标底面测距器Sb)的测距数据。从这些角度信息中，选取对应于载荷L对接面的水平二维夹角沿Y方向达到设定阈值时的Yd位置信息，并将配重块C5沿2号直行单元C4移动到该位置，这样配重块C5就处于2号直行单元目标位置Yd。如果找不到载荷L对接面的水平二维夹角满足阈值的位置，则在当前位置附近小范围重新搜索配重块C5沿1号直行单元C3方向的目标位置Xd，重复上述过程，直至计算机W根据初始底面测距器Sa(或目标底面测距器Sb)的测距数据，计算得到的载荷L对接面的水平二维夹角满足设定阈值为止。
[0093] 当有吊装任务时，工作人员将载荷外形数据输入计算机W，启动自动水平调节吊具DC，给出吊装任务：将载荷L从水平的初始承重支架Ta吊装至水平的目标承重支架Tb。
[0094] 首先安放好初始底面测距器Sa和目标底面测距器Sb，使他们分别与初始承重支架Ta和目标承重支架Tb的各边、面平行；并且各传感器在载荷L的对接面测量范围内。
[0095] 1、由水平的初始承重支架Ta起吊：
[0096] 操作天车把自动水平调节吊具DC移动到初始承重支架Ta的正上方，待自动水平调节吊具DC静止后，给计算机W输入命令，将配重块C5移动到初始位置，使自动水平调节吊具DC将处于初始平衡状态。
[0097] 工作人员调节四根吊臂D4-a、D4-b、D4-c、D4-d上的调节器D44，使吊具DC的吊钩D42位置满足载荷L吊装规格的要求。载荷L通过四根等长吊索E挂载在自动水平调节吊具DC下面。经工作人员确认后，天车开始起吊载荷L。为了使起吊过程中载荷L的对接面尽可能地保持水平，初始底面测距器Sa实时检测载荷L的对接面与测距器传感器S2-a、S2-b、S2-c之间的三点距离变化，并把该距离数据传送给计算机W。计算机W则启动上述搜索方法，发送控制信号给自动水平调节装置C的控制器C6，控制器C6控制1号直行单元C3和2号直行单元C4，牵引配重块C5移动，直至载荷L的对接面水平。在整个起吊的过程中，计算机W通过与控制器C6、S1的实时交互，适时调节配重块C5位置，实现整个起吊过程中载荷L的对接面水平。
[0098] 2、向水平的目标承重支架Tb装配：
[0099] 吊起载荷L之后，天车将载荷L移动到目标承重支架Tb的正上方，然后开始放下载荷L。当载荷L的对接面靠近目标承重支架Tb时，计算机W接收目标底面测距器Sb的距离数据。如果载荷L的对接面不再水平，计算机W将启用上述搜索方法，并发控制信息给自动水平调节装置控制器C6，控制器C6控制1号直行单元C3和2号直行单元C4，牵引配重块C5移动，直至载荷L的对接面水平安装至目标承重支架Tb。
[0100] 前面已经具体描述了本发明的实施方案，应当理解，对于一个具有本技术领域的普通技能的人，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均属于本发明权利要求书保护的范围。
