[发明专利]一种适用于吊具场桥的摆角测试装置及其应用

权利要求书

1.一种适用于吊具场桥的摆角测试装置，所述的吊具场桥包含一个桥式吊车，设置在桥式吊车上的大车机构，设置在大车机构上的小车机构，小车机构上设有起升电机，起升电机的转轴通过一吊绳连接一吊具，吊具上设置负载，其特征在于，所述的适用于吊具场桥的摆角测试装置包含摆角测试机构、上位机以及供电单元，其中：

摆角测试机构包含：

摆架，设置在小车机构上，其具有一与起升电机的转轴平行的转动中心轴，其转动中心轴的两端分别对称向下延伸一下摆；

滑动槽，位于吊具起升电机转轴下方，水平设置并与摆架的转动中心轴平行，其两端分别连接摆架的一对下摆；

滑动块，可滑动的设置在滑动槽上，平衡状态下吊绳的一部分纵向穿设在滑动块正中央；

第一收发一体超声波传感器，与滑动块等高设置同时对准滑动块的被测端，并位于滑动槽的其中一端，当吊绳发生左右摆动时，滑动块跟随吊绳摆动进而沿着滑动槽左右滑动，第一收发一体超声波传感器根据超声波测距原理测得其距离滑动块被测端的实际距离；

圆柱形转轴，同轴设置在摆架转动中心轴上，其外圆柱面上沿圆周方向设有第一外齿轮；

滑动杆，位于圆柱形转轴的上方，其下表面设有与圆柱形转轴上第一外齿轮嵌合的第二外齿轮，其一端为被测端；

第二收发一体超声波传感器，设置在滑动杆被测端的对应位置，当吊绳发生前后摆动时，带动摆架的下摆发生前后摆动，圆柱形转轴随跟随摆架的转动中心轴发生转动进而带动滑动杆前后平移，第二收发一体超声波传感器根据超声波测距原理测得其距离滑动杆被测端的实际距离；

所述的供电单元向第一收发一体超声波传感器、第二收发一体超声波传感器供电；

所述的上位机连接摆角测试机构中的第一收发一体超声波传感器以及第二收发一体超声波传感器，并根据吊具起升电机的中心底部距离滑动槽中心位置的垂直高度、平衡状态下滑动块被测端距离第一收发一体超声波传感器的长度、第一收发一体超声波传感器测得的其距离滑动块被测端的实际距离计算得到吊绳的左右摆角；同时，根据圆柱形转轴的半径、平衡状态下滑动杆被测端距离第二收发一体超声波传感器的距离、第二收发一体超声波传感器测得的距离滑动杆被测端的实际距离计算得到吊绳的前后摆角；最终，根据吊绳的左右和前后摆角合成得到吊绳的三维摆角。

2.如权利要求1所述的适用于吊具场桥的摆角测试装置，其特征在于：

第一收发一体超声波传感器位于滑动块右侧的滑动槽末端，使滑动块右侧作为被测端；

第二收发一体超声波传感器设置在滑动杆后方，使滑动杆的后端作为被测端；

上位机根据吊具起升电机的中心底部距离滑动槽中心位置的垂直高度、平衡状态下滑动块被测端距离第一收发一体超声波传感器的长度、第一收发一体超声波传感器测得的其距离滑动块被测端的实际距离计算得到吊绳的左右摆角的计算方式为：

式中，H₁为吊具起升电机的中心底部距离滑动槽中心位置的垂直高度，L₁为平衡状态下滑动块被测端距离第一收发一体超声波传感器的长度，L₂为第一收发一体超声波传感器所测得的其距离滑动块被测端的实际距离，θ₁为吊绳的左右摆角；其中，当θ₁为正时，表示吊绳向左摆θ₁度；当θ₁为负时，表示吊绳向右摆θ₁度；

上位机根据圆柱形转轴的半径、平衡状态下滑动杆距离第二收发一体超声波传感器的距离、第二收发一体超声波传感器测得的距离滑动杆的实际距离计算得到吊绳的前后摆角的计算方式为：

式中，R为圆柱形转轴10的半径，D₁为平衡状态下滑动杆被测端到第二收发一体超声波传感器的距离，D₂为实际第二收发一体超声波传感器所测得的距离滑动杆被测端的实际距离，θ₂为吊绳的前后摆角；其中，当θ₂为正时，表示吊绳向后摆θ₂度；当θ₂为负时，表示吊绳向前摆θ₂度；

上位机根据吊绳的左右和前后摆角合成得到吊绳的三维摆角θ的计算方式为：