本發(fā)明涉及雙吊具橋吊擺角測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于液體擺的雙起升雙吊具橋吊擺角測量裝置。

背景技術(shù)：

雙起升雙吊具橋式吊車是一種具有兩個吊具的起重設(shè)備，雙吊具可以同時負載工作從而加快工作效率。但在操作過程中，吊車的運動會引起負載的擺動，使其可能和周圍的其他物體或操作人員發(fā)生碰撞.導(dǎo)致財物損失甚至人員傷亡，尤其是當(dāng)臺車到達指定位置停止運動后，負載的殘余擺動不僅會帶來安全隱患.同時也極大地降低了吊車的工作效率，因此，對雙吊具進行擺角檢測具有必要性。

現(xiàn)有的橋吊檢測裝置大多是針對單吊具橋吊設(shè)計的，它們對吊具擺角的檢測均采用了較復(fù)雜或成本高的檢測儀器，維護不方便且準確性低。目前一般是操作人員通過目測來估計吊具的擺角大小，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。

現(xiàn)在使用中的橋吊大部分都是單起升橋吊系統(tǒng)，以手工操作為主，沒有使用擺角測量裝置，也沒有將吊具及負載的擺動情況直觀地顯示給集裝箱操作員。在新近的一些報道中，一些機構(gòu)開展了針對單起升橋吊負載防搖和負載定位控制的研究和應(yīng)用，在這些橋吊控制系統(tǒng)中普遍采用了比較復(fù)雜的激光角度儀、角度傳感器等檢測裝置實現(xiàn)負載擺角的檢測，這些檢測裝置價格昂貴，使用復(fù)雜，抗干擾能力差，維護也不方便，有的還對使用環(huán)境有特殊要求，比如采用激光儀進行角度識別就要求工作環(huán)境狀況良好，無塵無雨無遮擋等自然條件，這些都限制了角度檢測裝置的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于液體擺的雙起升雙吊具橋吊擺角測量裝置，利用導(dǎo)電液和液體內(nèi)與外部相連接的三根鉑電極，當(dāng)?shù)蹙邤[動，檢測裝置發(fā)生擺動使電極浸入導(dǎo)電液的深度發(fā)生變化從而引起電極間電阻的變化，導(dǎo)致電橋不平衡，對得到的對應(yīng)角度的輸出電壓經(jīng)過相應(yīng)的計算獲得兩個吊具的擺角信息，解決了雙起升雙吊具橋式吊車的擺角檢測、擺角信息處理和信息顯示問題。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種基于液體擺的雙起升雙吊具橋吊擺角測量裝置，該擺角測量裝置設(shè)置在小車機構(gòu)上，所述小車機構(gòu)設(shè)置在大車機構(gòu)上，所述大車機構(gòu)上設(shè)有橋吊駕駛室，駕駛室內(nèi)設(shè)置有顯示裝置和pc機，pc機與顯示裝置相連接；所述小車機構(gòu)上設(shè)有一對起升電機，每一起升電機包含一轉(zhuǎn)軸，每一起升電機的轉(zhuǎn)軸通過一吊繩連接一吊具，其特征在于，該擺角測量裝置包含：

一對電子信號處理裝置，對稱設(shè)置在所述小車機構(gòu)的頂部，兩個電子信號處理裝置的輸出端均與pc機相連接；

一對擺角檢測裝置，對稱設(shè)置在所述小車機構(gòu)的底部，每一所述擺角檢測裝置與對應(yīng)的電子信號處理裝置連接；每一吊繩穿過對應(yīng)的擺角檢測裝置與相對應(yīng)的吊具連接；

所述擺角檢測裝置包括輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架、液體擺、導(dǎo)電液和三根鉑電極；所述輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架呈半圓形，延其圓周方向設(shè)有光滑開縫，所述吊繩穿過該開縫；所述輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架的一端與液體擺相固定連接，液體擺內(nèi)盛有導(dǎo)電液；所述每根鉑電極的一端均插入導(dǎo)電液，每根鉑電極的另一端與電子信號處理裝置相電性連接。

優(yōu)選地，所述電子信號處理裝置包括橋式電路、電壓放大器、整流濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器adc，所述橋式電路的輸入端與液體擺中鉑電極相連接，橋式電路的輸出端依次連接電壓放大器、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機相連接。

優(yōu)選地，所述三根鉑電極相互平行且間距相等，三根鉑電極插入導(dǎo)電液的深度相同。

優(yōu)選地，所述pc機與橋吊防搖控制裝置連接。

優(yōu)選地，所述小車機構(gòu)通過第一驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在大車機構(gòu)的頂部。

優(yōu)選地，所述大車機構(gòu)的底部設(shè)置有第二驅(qū)動機構(gòu)。

優(yōu)選地，所述每根鉑電極通過導(dǎo)線與電子信號處理裝置相電性連接。

優(yōu)選地，所述pc機通過通信電纜分別與一對電子信號處理裝置相電性連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點：

本發(fā)明基于液體擺的雙起升雙吊具橋吊擺角測量裝置利用導(dǎo)電液和液體內(nèi)與外部相連接的三根鉑電極，當(dāng)?shù)蹙邤[動，檢測裝置發(fā)生擺動使電極浸入導(dǎo)電液的深度發(fā)生變化從而引起電極間電阻的變化，導(dǎo)致電橋不平衡，對得到的對應(yīng)角度的輸出電壓經(jīng)過相應(yīng)的計算獲得兩個吊具的擺角信息；本發(fā)明基于液體擺的雙起升雙吊具橋吊擺角測量裝置成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單，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控制系統(tǒng)的擺角信息，進而保證工作的效率與質(zhì)量。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于液體擺的雙起升雙吊具橋吊及擺角測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中擺角測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中擺角測量裝置及電子信號處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明中擺角測量裝置的原理示意圖。

具體實施方式

實施例1：

如圖1所示，一種基于液體擺的雙起升雙吊具橋吊擺角測量裝置，該擺角測量裝置設(shè)置在小車機構(gòu)1上，所述小車機構(gòu)1通過第一驅(qū)動機構(gòu)10設(shè)置在大車機構(gòu)11的頂部，所述大車機構(gòu)11的底部設(shè)置有第二驅(qū)動機構(gòu)12，所述大車機構(gòu)11上設(shè)有橋吊駕駛室13，駕駛室13內(nèi)設(shè)置有顯示裝置14和pc機15，pc機15與顯示裝置14相連接；所述小車機構(gòu)1上設(shè)有一對起升電機4，5，每一起升電機4，5包含一轉(zhuǎn)軸16，每一起升電機4，5的轉(zhuǎn)軸16通過一吊繩8連接一吊具9，其特征在于，該擺角測量裝置包含：

一對電子信號處理裝置2,3，對稱設(shè)置在所述小車機構(gòu)1的頂部，兩個電子信號處理裝置2,3的輸出端均通過通信電纜22與pc機15相連接；所述pc機15與橋吊防搖控制裝置連接；所述電子信號處理裝置2,3包括橋式電路23、電壓放大器、整流濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器adc，所述橋式電路23的輸入端與液體擺18中鉑電極20相連接，橋式電路23的輸出端依次連接電壓放大器、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15相連接；

如圖2所示，一對擺角檢測裝置6,7，對稱設(shè)置在所述小車機構(gòu)1的底部，每一所述擺角檢測裝置6,7與對應(yīng)的電子信號處理裝置2,3連接；每一吊繩8穿過對應(yīng)的擺角檢測裝置與相對應(yīng)的吊具9連接；所述擺角檢測裝置6,7包括輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架17、液體擺18、導(dǎo)電液19和三根鉑電極20；所述輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架17呈半圓形，延其圓周方向設(shè)有光滑開縫，所述吊繩8穿過該開縫；所述輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架17的一端與液體擺18相固定連接，液體擺18內(nèi)盛有導(dǎo)電液19；所述每根鉑電極20的一端均插入導(dǎo)電液19，每根鉑電極20的另一端通過導(dǎo)線21與電子信號處理裝置2,3相電性連接。所述三根鉑電極20相互平行且間距相等，三根鉑電極20插入導(dǎo)電液19的深度相同；當(dāng)?shù)趵K8發(fā)生擺動時，將會帶動輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架17一起擺動；18是液體擺，它是一個玻璃容器，且玻璃殼體內(nèi)裝有導(dǎo)電液19，在導(dǎo)電液19內(nèi)有三根鉑電極20與外部相連接，三根鉑電極20相互平行且間距相等；2為電子信號處理裝置，其通過三根導(dǎo)線21接收三個鉑電極20上的信號；22為連接電子信號處理裝置2和pc機15的導(dǎo)線，它將電子信號處理裝置2的信號傳送到pc機15中進行計算處理。

如圖3所示，玻璃容器18內(nèi)有三根鉑電極20與外部相連接，它們相互平行且間距相等。當(dāng)?shù)踯囲o止時，即玻璃容器18水平時，三根電極20插入導(dǎo)電液19的深度相同，在兩根電極之間加上幅值相等的交流電壓us時，電極之間就會形成離子電流，兩兩電極之間的導(dǎo)電液相當(dāng)于電阻ra和rb,此時ra＝rb且無輸出電壓。當(dāng)?shù)踯囘\行時，大車或是小車的啟動、加速、減速以及外界干擾等因素都會使得吊具擺動，同時也使得吊繩8隨同吊具9一起擺動。吊繩8的擺動會帶動輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架17轉(zhuǎn)動，從而帶動玻璃容器18擺動，玻璃容器18內(nèi)的導(dǎo)電液19也會隨之發(fā)生傾斜。當(dāng)傾斜角為θ時，電極間的導(dǎo)電液不相等，三根電極20浸入液體的深度也發(fā)生變化，如圖3所示，電極1浸入深度小，則導(dǎo)電液19中的導(dǎo)電離子數(shù)減少，對應(yīng)的電橋23中的電阻ra增大；中間電極2浸入深度基本保持不變，其電阻為r2；電極3浸入深度大，則導(dǎo)電液19中的導(dǎo)電離子數(shù)增加，對應(yīng)電橋23中的電阻rb減小。這種由于三根電極20浸入導(dǎo)電液19中深度的變化而引起電極間電阻的變化導(dǎo)致了電橋的不平衡，從而產(chǎn)生輸出電壓，此時u0>0,設(shè)此方向為正向，則產(chǎn)生的角度方向為正；反之u0<0為反向，所產(chǎn)生的角度方向為負。在電子信號處理裝置2中得到輸出電壓u0后，再對得到的對應(yīng)角度θ的輸出電壓在電子信號處理裝置2中進行放大整流濾波處理，最后傳送到pc機15中通過相應(yīng)的計算獲得兩個吊具的擺角信息。

如圖4所示，當(dāng)輕質(zhì)擺架17轉(zhuǎn)動時，帶動液體擺18的擺動，液體擺18的擺動造成電極間的導(dǎo)電液不相等從而使液體擺18產(chǎn)生輸出信號傳送給電子信號處理裝置2。之后通過電子信號處理裝置2中的橋式電路23得到對應(yīng)角度θ的輸出電壓，接著通過電壓放大器將從橋式電路23傳送來的弱信號予以放大，將信號放大后再引入整流濾波器中進行濾波處理，經(jīng)過放大濾波后的電壓信號再送入adc中轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送至pc機15中處理，其中橋式電路23、電壓放大器、整流濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器adc都屬于渦流信號處理裝置2。最后經(jīng)過處理的信號可以送到顯示裝置14中供操作人員參考，也可以作為反饋信號送入到防搖控制裝置。

所述液體擺18：液體擺18是利用電路原理，將擺角信號θ通過導(dǎo)電液19的傾斜使電極間導(dǎo)電液的不相等轉(zhuǎn)化為輸出電壓信號。當(dāng)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架17轉(zhuǎn)動時，液體擺18也發(fā)生擺動，玻璃容器內(nèi)的導(dǎo)電液19也會隨之發(fā)生傾斜，此時三根電極20間的導(dǎo)電液不相等，電極20浸入液體的深度也發(fā)生變化。產(chǎn)生的變化通過三根導(dǎo)線21傳遞給電子信號處理裝置2中的橋式電路23。

所述電子信號處理裝置2：電子信號處理裝置2包括橋式電路23、電壓放大器、整流濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器adc。橋式電路23是將擺角θ轉(zhuǎn)化成對應(yīng)擺角θ的輸出電壓。由于橋式電路23中產(chǎn)生的輸出電壓很弱，需要用電壓放大器予以放大，將輸出信號放大后才能正常顯示測量數(shù)據(jù)。之后為了便于pc機15對信號進行處理，信號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，使信號進一步的平滑且轉(zhuǎn)化為直流恒定電壓，然后將連續(xù)變量的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號。

pc機15:pc機15位于吊車駕駛室13中，它含有計算處理模塊，可以將從adc中轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信號進行計算比較處理，然后經(jīng)過處理的信號可以送到駕駛室13的顯示裝置14中供操作人員進行參考，或者將pc機15中處理好的信號作為反饋直接送入到防搖控制裝置中。

本發(fā)明基于液體擺的雙起升雙吊具橋吊擺角測量裝置的工作過程：

橋吊小車運動時，吊繩8和吊具9開始擺動，吊繩8的擺動將會帶動套在吊繩8外的輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架17一起擺動；輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架17的轉(zhuǎn)動帶動著固定在擺架上液體擺18的擺動，使得導(dǎo)電液19發(fā)生傾斜造成橋式電路23的不平衡從而產(chǎn)生輸出電壓，在電子信號處理裝置2中得到輸出電壓u0后，再對得到的對應(yīng)角度θ的兩個模擬輸出電壓信號進行放大整流濾波處理，最后傳送到pc機15中通過相應(yīng)的合成運算分析獲得兩個吊具最終的擺角值。

其中電阻公式為(ρ表示鉑電極的電阻率，是由其本身性質(zhì)決定；l表示鉑電極的長度，s表示鉑電極的橫截面積)；當(dāng)擺角為θ時，鉑電阻的長度發(fā)生改變且和θ有三角函數(shù)的關(guān)系；輸出電壓，此時u0>0,設(shè)此方向為正向，則產(chǎn)生的角度方向為正；反之u0<0為反向，所產(chǎn)生的角度方向為負。且兩個輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架17相互垂直，設(shè)輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)擺架17產(chǎn)生在兩個方向x和y上的軸向運動，則得到的兩個方向上的分量值分別送入到pc機15中進行合成運算分析后得到最終的擺角值。與此同時，在另外一個吊具上將進行同樣的過程，得到另一個吊具的擺角值。

當(dāng)兩個吊具工作在互鎖模式時，得到的兩個擺角值理論上應(yīng)該相同；如果不同，那么將互相做為對照進行擺角的修訂，此工作在pc機15中進行。當(dāng)兩個吊具工作在獨立模式下時，兩個吊具的擺角互不影響，分別得到兩個角度。兩個吊具的信號經(jīng)過pc機15處理后送入駕駛室13中的顯示裝置14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)前時刻兩個吊具的擺動情況，進而做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。