一种基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置

摘要

本发明公开了一种基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置，包括：第一同步测量部件，其设置于小车机构底部，用于检测第一吊绳运动状态；第二同步测量部件，其设置于小车机构底部，用于检测第二吊绳运动状态；信号测量整合模块，其输入端连接于第一同步测量部件和第二同步测量部件，用于对第一吊绳运动状态和第二吊绳运动状态进行处理；计算机，其输入端连接于信号测量整合模块，用于根据第一吊绳运动状态及第二吊绳运动状态分别得到第一、二吊绳运动时间，并结合第一、二起升电机转速得到对应的第一、二基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置运动的长度，最终获得同步误差。

权利要求

1.一种基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置，所述的双吊具桥吊包括大车机构、设置在大车机构中的小车机构，所述的小车机构设有第一吊升部件和第二吊升部件，所述的第一吊升部件包括一第一起升电机及与第一起升电机相连的第一吊绳，所述的第二吊升部件包括一第二起升电机及与第二起升电机相连的第二吊绳，其特征在于，包括：第一同步测量部件，所述的第一同步测量部件设置于小车机构底部，并使所述的第一吊绳从第一同步测量部件中心穿过，用于检测第一吊绳运动状态；

第二同步测量部件，所述的第二同步测量部件设置于小车机构底部，并使所述的第二吊绳从第二同步测量部件中心穿过，用于检测第二吊绳运动状态；

信号测量整合模块，其输入端连接于第一同步测量部件和第二同步测量部件，用于对所述的第一吊绳运动状态和第二吊绳运动状态进行处理；

计算机，其输入端连接于信号测量整合模块，用于根据所述的第一吊绳运动状态及第二吊绳运动状态分别得到所述的第一、二吊绳运动时间，并结合第一、二起升电机转速得到对应的第一、二吊绳运动的长度，最终获得同步误差。

2.如权利要求1所述的基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置，其特征在于，所述的第一同步测量部件包括：第一支架，其设置于所述小车机构底部；

第一圆环，其设置于所述的第一支架，所述的第一圆环内侧设有光敏电阻；

所述的第一吊绳从第一圆环中心穿过，对应于第一圆环处的第一吊绳设有荧光标记；

当所述第一吊绳运动时，第一吊绳的荧光标记离开第一圆环中心，此时第一圆环内侧光敏电阻的阻值发生变化。

3.如权利要求2所述的基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置，其特征在于，所述的第二同步测量部件包括：第二支架，其设置于所述小车机构底部；

第二圆环，其设置于所述的第二支架，所述的第二圆环内侧设有光敏电阻；

所述的第二吊绳从第二圆环中心穿过，对应于第二圆环处的第二吊绳设有荧光标记；

当所述第二吊绳运动时，第二吊绳的荧光标记离开第二圆环中心，此时第二圆环内侧光敏电阻的阻值发生变化。

4.如权利要求3所述的基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置，其特征在于，所述的信号测量整合模块输入端连接于第一光敏电阻及第二光敏电阻，用于将阻值变化的状态处理后反馈至计算机。

5.如权利要求4所述的基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置，其特征在于，所述的计算机接收到阻值状态发生变化时开始计时，直至吊绳停止运动，计时结束，记录吊绳运动的时间，并根据起升电机的转速与吊绳运动的时间计算出吊绳下降的长度，得到双吊具的同步误差。

6.如权利要求3所述的基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置，其特征在于，所述的光敏电阻选用硫化隔或硒化隔材料制成的，表层会覆盖一层防潮树脂。

说明书

一种基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置

技术领域

[0001] 本发明涉及测量装置，特别涉及一种基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置。

背景技术

[0002] 双吊具桥式吊车是一种新型的港口集装箱场地起重设备，它具有两个起升吊具，一次可以吊起两个四十英尺或者四个二十英尺的集装箱，与传统的单吊具桥吊相比，大幅度的提高了集装箱的装卸效率，双吊具桥吊具有负载互锁的性能，在装卸载货物时要求双吊具同步协调运行。但由于桥吊的起升电机具有不同的特性，以及吊具之间的耦合作用以及外部的干扰及摩擦，使得双吊具之间产生误差，无法同步进行装卸工作，影响桥吊的安全性及装卸效率。

[0003] 控制双吊具同步的关键问题之一就是对双吊具的不同步误差进行检测。由于双吊具桥吊的装卸是人为操作，对于双吊具之间的误差通常是由人眼估计。这种方法存在一定的视觉误差，使桥吊的操作技术员无法很好的到双吊具之间不同步误差的精确值。现有的双吊具桥吊都是利用码盘装置测量双吊具之间的误差，即通过码盘测得起升电机旋转的圈数，再根据与转轴的周长相乘得到吊绳下降的长度，最后将两个吊绳下降的长度相减得到同步误差。这种测量方式存在很多弊端，例如没有考虑到吊绳的弹性变形，也没有考虑吊绳缠绕在转轴上后，每一圈吊绳的周长都不直接等于转轴的周长。本发明克服了上述缺点，采用了非接触式的检测方法，可以更有效更精确的测量出同步误差。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置，基于光电感应中的光敏电阻的特性，根据光敏电阻阻值的变化时间与起升电机转速之间的积分，计算出吊具接收指令后下降的长度，进一步获得两吊具之间的绳长误差信息。此误差信息不仅可在桥吊操作室的屏幕上显示，供桥吊操作员参考，还可以传输到控制中心，为桥吊控制系统提供可靠参数。

[0005] 为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

[0006] 一种基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置，所述的双吊具桥吊包括大车机构、设置在大车机构中的小车机构，所述的小车机构设有第一吊升部件和第二吊升部件，所述的第一吊升部件包括一第一起升电机及与第一起升电机相连的第一吊绳，所述的第二吊升部件包括一第二起升电机及与第二起升电机相连的第二吊绳，其特点是，包括：

[0007] 第一同步测量部件，所述的第一同步测量部件设置于小车机构底部，并使所述的第一吊绳从第一同步测量部件中心穿过，用于检测第一吊绳运动状态；

[0008] 第二同步测量部件，所述的第二同步测量部件设置于小车机构底部，并使所述的第二吊绳从第二同步测量部件中心穿过，用于检测第二吊绳运动状态；

[0009] 信号测量整合模块，其输入端连接于第一同步测量部件和第二同步测量部件，用于对所述的第一吊绳运动状态和第二吊绳运动状态进行处理；

[0010] 计算机，其输入端连接于信号测量整合模块，用于根据所述的第一吊绳运动状态及第二吊绳运动状态分别得到所述的第一、二吊绳运动时间，并结合第一、二起升电机转速得到对应的第一、二吊绳运动的长度，最终获得同步误差。

[0011] 所述的第一同步测量部件包括：

[0012] 第一支架，其设置于所述小车机构底部；

[0013] 第一圆环，其设置于所述的第一支架，所述的第一圆环内侧设有光敏电阻；

[0014] 所述的第一吊绳从第一圆环中心穿过，对应于第一圆环处的第一吊绳设有荧光标记；

[0015] 当所述第一吊绳运动时，第一吊绳的荧光标记离开第一圆环中心，此时第一圆环内侧光敏电阻的阻值发生变化。

[0016] 所述的第二同步测量部件包括：

[0017] 第二支架，其设置于所述小车机构底部；

[0018] 第二圆环，其设置于所述的第二支架，所述的第二圆环内侧设有光敏电阻；

[0019] 所述的第二吊绳从第二圆环中心穿过，对应于第二圆环处的第二吊绳设有荧光标记；

[0020] 当所述第二吊绳运动时，第二吊绳的荧光标记离开第二圆环中心，此时第二圆环内侧光敏电阻的阻值发生变化。

[0021] 所述的信号测量整合模块输入端连接于第一光敏电阻及第二光敏电阻，用于将阻值变化的状态处理后反馈至计算机。

[0022] 所述的计算机接收到阻值状态发生变化时开始计时，直至吊绳停止运动，计时结束，记录吊绳运动的时间，并根据起升电机的转速与吊绳运动的时间计算出吊绳下降的长度，得到双吊具的同步误差。

[0023] 所述的光敏电阻选用硫化隔或硒化隔这些材料制成的，表层会覆盖一层防潮树脂。

[0024] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：

[0025] 本发明基于同步控制设计的同步误差测量具有很强的创新性。且由于吊绳缠绕在转轴上，缠绕的直径大小不一，故用转轴的转速去乘以转动的圈数来测量吊绳下降的长度是不精确的。本发明避免了这个问题，与此同时，本发明的结构简易，使用寿命长，且可以很好的为桥吊操作人员提供同步误差的精确信息，还可以为双吊具同步控制提供控制反馈信息。

[0026] 本发明基于光电感应中的光敏电阻对光照强度不同所产生的阻值不同，利用此特性实现了对双吊具桥吊中双吊具的同步误差的检测及显示，具有结构简单、成本低、可靠性高、便于维护、对工作环境的适应性强等特点。除此之外，本同步误差检测装置在检测过程中，不会对其他的物品造成磨损和伤害，而且还具有实时检测、检测精度高等优点。

附图说明

[0027] 图1为本发明一种基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置的结构示意图；

[0028] 图2为本发明同步误差的测量装置安装具体位置示意图；

[0029] 图3a为本发明同步测量部件的具体结构图；

[0030] 图3b为本发明同步误差测量状态示意图。

具体实施方式

[0031] 以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

[0032] 如图1所示，一种基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置，所述的双吊具桥吊包括大车机构3、设置在大车机构中的小车机构9，其中小车机构9通过小车驱动机构1驱动，所述的小车机构设有第一吊升部件和第二吊升部件，所述的第一吊升部件包括一第一起升电机2及与第一起升电机相连的第一吊绳6，所述的第二吊升部件包括一第二起升电机15及与第二起升电机相连的第二吊绳16，在第一吊绳6底端设有第一吊具10，第二吊绳16底端设有第二吊具23，第一吊具10和第二吊具23用于吊装负载4，该双吊具桥吊可以一次性同时装载或卸载两个40英尺或者四个20英尺的集装箱。

[0033] 所述的测量装置包括：

[0034] 第一同步测量部件7，所述的第一同步测量部件设置于小车机构底部，并使所述的第一吊绳从第一同步测量部件中心穿过，用于检测第一吊绳运动状态；第二同步测量部件8，所述的第二同步测量部件设置于小车机构底部，并使所述的第二吊绳从第二同步测量部件中心穿过，用于检测第二吊绳运动状态；信号测量整合模块5，其输入端连接于第一同步测量部件和第二同步测量部件，用于对所述的第一吊绳运动状态和第二吊绳运动状态进行处理；计算机19，其输入端连接于信号测量整合模块，用于根据所述的第一吊绳运动状态及第二吊绳运动状态分别得到所述的第一、二吊绳运动时间，并结合第一、二起升电机转速得到对应的第一、二吊绳运动的长度，最终获得同步误差。

[0035] 如图2所示，所述的第一同步测量部件7包括：第一支架12，其设置于所述小车机构底部；第一圆环13，其设置于所述的第一支架12，所述的第一圆环13内侧设有光敏电阻；所述的第一吊绳6从第一圆环中心穿过，对应于第一圆环处的第一吊绳6设有荧光标记；当所述第一吊绳6运动时，第一吊绳6的荧光标记离开第一圆环中心，此时第一圆环内侧光敏电阻的阻值发生变化。

[0036] 所述的第二同步测量部件8包括：第二支架22，其设置于所述小车机构底部；第二圆环23，其设置于所述的第二支架22，所述的第二圆环23内侧设有光敏电阻；所述的第二吊绳16从第二圆环中心23穿过，对应于第二圆环23处的第二吊绳16设有荧光标记；当所述第二吊绳16运动时，第二吊绳的荧光标记离开第二圆环中心，此时第二圆环内侧光敏电阻的阻值发生变化。

[0037] 所述的信号测量整合模块输入端通过接口9和导线14连接于第一光敏电阻及第二光敏电阻，用于将阻值变化的状态处理后反馈至计算机。

[0038] 所述的计算机19接收到阻值状态发生变化时开始计时，直至吊绳停止运动，计时结束，记录吊绳运动的时间，并根据起升电机的转速与吊绳运动的时间计算出吊绳下降的长度，得到双吊具的同步误差。

[0039] 当桥吊驾驶室发出起升或下降信号后，第一吊具10、第二吊具23开始移动，第一吊具10运动至A点，第二吊具23运动至B点，即两个吊具不在同一水平面上。第一同步测量部件7、第二同步测量部件8中光敏电阻阻值从开始发生较大变化到趋于平稳状态，分别用了不同的时间。信号测量整合模块5测得光敏电阻阻值变化，并经过一系列的放大、滤波、整形、A/D转换等操作后，将此电阻数字信号传递至计算机19。计算机19经过一系列的操作计算后得出误差的具体值，并将此信息送入桥吊操作室与同步控制系统。

[0040] 圆环内测镶嵌着光敏电阻，可以快速的对光照强度的变化作出变化。如若吊绳的荧光部分处于圆环中间，被荧光材料所反射至光敏电阻的光照强度会大于没有荧光时的光照强度，此时电阻阻值也会发生变化。此光敏电阻选用由硫化隔或硒化隔这些材料制成的，表层会覆盖一层防潮树脂，可以更好的实现光电导效应。

[0041] 信号测量整合模块5由CPU、存储器、信号处理电路以及I/O接口部件组成。当光敏电阻将电阻变化信息通过接口9传入信号测量整合装置5中时，此信号传递给信号处理电路，经过前置放大电路、滤波整形电路和A/D转换电路后，再将此信号传递至同步误差处理计算机19进行进一步的数据分析。在本专利发明中的信号测量整合模块5可以同时处理两路测量信号。

[0042] 计算机19接收了来自信号测量整合模块5传来的数字信号后，根据光敏电阻的阻值变化可以看出吊绳移动的时间。根据已知的电机转速，将电机的角速度转换为线速度，再将线速度与绳子移动的时间相积分即可得到吊绳下降的长度。将两个吊具的下降的长度相减即可得到同步误差。具体运算方法如下：

[0043]

[0044]

[0045] l1为吊具10下降的长度，l2为吊具23下降的长度。t1、t2为吊具10开始下降和停止运动的时间点，t3、t4为吊具23开始下降和停止运动的时间点。v1(t)、v2(t)分别为吊具10、吊具23为的运动线速度。

[0046] 由d＝l1-l2可以得出两个吊具之间的同步误差。之后可根据输入信号的不同串口判断出距离信息属于哪一个吊具。最后再将此信息反馈至桥吊操作人员的显示屏幕，以及将信息传送至同步误差的控制系统，使控制系统可以根据精确的距离信息发出准确的控制信号。

[0047] 本发明涉及的具体工作如下：

[0048] (1)同步误差测量装置7、8安装在第一吊绳6和第二吊绳16的正上方。当桥吊静止(即未启动工作)时，如图3a所示，吊绳上的荧光标记的位置应处于各个圆环内。这时，光敏电阻感应出的电阻值通过导线14传输至测量整合模块5。

[0049] (2)当第一起升电机2和第二起升电机15启动后，带动转轴11转动，由于摩擦、风扰、齿隙等多种因素，两个转轴带动的吊具会产生不同步的误差。

[0050] 如图3b所示，当第一吊绳6的荧光标记处离开了第一圆环13的中心，此时由于反射光光强的改变，光敏电阻值开始发生变化。这时，阻值的信息也会通过测量整合模块5传输至计算机19。从阻值开始变化时开始计时，当起升电机停止转动时计时停止，这一段时差即为吊绳下降的时间。具体测量如下：

[0051] 吊具10的吊绳6荧光标记处离开第一圆环13的时刻为t1，第一起升电机2停止转动的时刻t2。吊具23的吊绳16荧光标记处离开第二圆环23的时刻为t3，第二起升电机15停止转动的时刻t4。由上可知，当两个吊具不同步时，绳子启动和停止运动时的这一段时间大小不一。接着，将起升电机2的转动角速度w1(t)通过v1(t)＝r·w1(t)转化线速度v1(t)，即为吊绳6的速度。同理可以得到吊绳16的线速度v2(t)。并通过上述积分算出对应的距离l1和l2。

[0052] 综上所述，本发明一种基于光电感应的双吊具桥吊同步误差的测量装置，基于光电感应中的光敏电阻的特性，根据光敏电阻阻值的变化时间与起升电机转速之间的积分，计算出吊具接收指令后下降的长度，进一步获得两吊具之间的绳长误差信息。此误差信息不仅可在桥吊操作室的屏幕上显示，供桥吊操作员参考，还可以传输到控制中心，为桥吊控制系统提供可靠参数。

[0053] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。