專利名稱：一種基于光纖光柵傳感器的起重機吊具測力裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬起重機械、港口機械與工程機械設備領域，具體涉及ー種基于光纖光柵傳感器的起重機吊具測カ裝置。
背景技術：
集裝箱起重機起吊集裝箱時是將四個旋鎖分別插入集裝箱的四個銷孔中，然后旋轉旋鎖，通過旋鎖下端卡住集裝箱進行起吊。目前岸橋工作過程中檢測超載的主要方式，還是通過直接檢測鋼絲繩上的受力，來判斷是否超重。但此種測量方式存在以下幾個主要問題
(1)測量的是吊具上的合力，無法判斷吊重在四個旋鎖上分配是否均勻，換言之無法確保吊具的平衡，對鋼絲繩的纏繞方式敏感；
(2)由于鋼絲繩的彈性，檢測的速度不快，并不能實時監(jiān)測出信息，用作報警傳感器響應速度有一定的影響；
(3)監(jiān)測的僅是鋼絲繩的張力，無法判斷吊具以下的情況，對于旋鎖未全部鎖住的エ況無法確認，而這種狀況則可能導致集裝箱吊裝過程中脫鉤墜落。由于鋼絲繩測カ方案存在上述問題，考慮通過直接在旋鎖上布置傳感器，直接測量旋鎖受力，這樣非常有效的解決了上述問題。針對測量鋼絲繩張力的不足，旋鎖稱重方法有以下優(yōu)點
(1)可以單獨判斷每個旋鎖上的受力，從而判斷出吊具的受カ情況，且這對鋼絲繩的纏繞方法不敏感；
(2)由于直接布置在前端，可以方便快速的測量受力，用作報警傳感器響應速度可以得到保障；
(3)由于判斷的是每個旋鎖上的力，可以很方便的排查吊具上存在的問題
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于設計ー種新型、可靠、敏感的基于光纖光柵傳感器的起重機吊具測カ裝置，能保證在復雜的電磁環(huán)境和惡劣的氣候環(huán)境下可靠工作，并保證測量精度，同時為起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)提供實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)。本發(fā)明提出的基于光纖光柵傳感器的起重機吊具測カ裝置，由旋鎖I、光纖光柵傳感器2、解調儀3和載荷處理器4組成，其中光纖光柵傳感器2 —端固定于旋鎖I端部軸線處，光纖光柵傳感器2的輸出端伸出旋鎖I上端部，通過導線連接解調儀3的輸入端，解調儀3的輸出端連接載荷處理器4，將解調后的信號輸出給載荷處理器4，載荷處理器4將解調儀3的數(shù)字信號處理為旋鎖2上的載荷結果輸出；所述旋鎖I由現(xiàn)有的旋鎖改造而成，現(xiàn)有的旋鎖的上端部沿其軸線開有細長孔，孔的底部和端部開有內螺紋，光纖光柵傳感器2的外封裝上開有外螺紋，所述光纖光柵傳感器2通過其上的外螺紋旋入旋鎖上端細長孔內螺紋處。
本發(fā)明中，所述光纖光柵傳感器2具有溫度補償功能，由光纖光柵和裸光纖5、銷裝光纖6、O型圈7、護管8和緊固螺帽組成，其中鎧裝光纖6連接光纖光柵和裸光纖5，光纖光柵和裸光纖5和鎧裝光纖6裝于護管8內，鎧裝光纖6尾部通過O型圈7和第四緊固螺帽13固定于護管8 一端上，光纖光柵傳感器2的外封裝上的外螺紋為護管8外壁上設置的第二緊固螺帽11和第三緊固螺帽12 ;護管8另一端上設有第一緊固螺帽10。本發(fā)明中，所述解調儀3具有多個端ロ，每個端ロ分別連接相應的光纖光柵傳感器2,將光纖光柵傳感器2的光信號解調為數(shù)字信號。本發(fā)明中，所述載荷處理器4為中央控制單元，用于將解調儀3輸出的數(shù)字信號轉 換為載荷信息輸出。本發(fā)明的制作過程如下
沿旋鎖I的軸線打ー個細深孔，同時在深孔的底部和端部攻絲；在特制的光纖光柵傳感器2的外封裝上加工出螺紋，通過螺紋將光纖光柵傳感器2安裝在旋鎖I的軸線細孔中，通過細孔兩端的螺紋將光纖光柵傳感器2定位，并通過緊固螺帽將光纖光柵傳感器最終緊固在旋鎖I的深孔中；光纖光柵傳感器2的輸出線從旋鎖I的上端部引出，將測試信號傳送到傳感器的解調儀3中，解調儀為多端ロ的解調儀，可以同時將集裝箱起重機吊具上的4個旋鎖的監(jiān)測數(shù)據(jù)同時輸入解調；解調儀3將解調后的數(shù)字信號輸出給載荷處理器4，載荷處理器4將解調儀3的數(shù)字信號處理為旋鎖2上的載荷結果輸出，分別得到四根旋鎖上的受力信息。性能特點本發(fā)明起重機吊具新型測カ裝置將測カ単元直接布置于負載的“真正源頭”，具有響應敏捷、結果可靠的特點，可以保證響應時間〈O. ls，精度誤差〈O. 5% ；
該新型測カ裝置采用光纖光柵傳感器，響應迅速、敏感度高，同時可以保證在復雜的電磁環(huán)境和氣候環(huán)境下的測量精度，避免由于環(huán)境的干擾導致測量誤差過大，測量結果通過光纖可實現(xiàn)地損耗傳輸；
本發(fā)明中的光纖光柵傳感器將溫度補償功能集成在一根FBG (光纖布拉格光柵)上,結構緊湊，易于安裝；
該發(fā)明將光纖光柵測カ傳感器通過螺紋連接安裝于旋鎖中心深孔中，一方面對傳感器起到保護作用，避免外界物體對傳感器的磕碰，另一方面易于拆卸、更換光纖光柵傳感器和旋鎖，維護成本降低；
該發(fā)明采用分布式傳感器布置、集中信息處理的方式，同時監(jiān)測多個吊點上的受力，為集裝箱起重機安全控制系統(tǒng)提供更加精確、有效的數(shù)據(jù)。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。圖2是本發(fā)明的傳感器與旋鎖的裝配總圖。圖3是本發(fā)明的旋鎖結構圖示。圖4是本發(fā)明的光纖光柵傳感器結構圖示。圖中標號1為旋鎖；2為光纖光柵傳感器；3為解調儀；4為載荷處理器，5為光纖光柵和裸光纖；6為鎧裝光纖；7為O型圈；8為護管；9為底部連接螺紋；10、11、12、13分別
為第一、第二、第三和第四緊固螺帽。
具體實施例方式下面通過實施例結合附圖進ー步說明本發(fā)明。實施例I :如圖I-圖4所示，由改造后的旋鎖I、光纖光柵傳感器2、解調儀3、載荷處理器4和若干導線5等組成。光纖光柵傳感器2通過螺紋連接安裝于經(jīng)改造的旋鎖I的軸線中心，旋鎖I需在頂端沿中心軸線加工內螺紋孔，與光纖光柵傳感器封裝外売上的外螺紋連接。集裝箱起重機的四個旋鎖上均分別安裝一個光纖光柵傳感器2，一旦旋鎖起吊集裝箱，光纖光柵傳感器2立刻檢測到旋鎖I的軸向應變，傳感器I的導線從旋鎖2的頂端導出，將檢測信號傳送到解調儀3，解調儀3將數(shù)字信號送到載荷處理器4中得到起吊載荷。采用光纖光柵傳感器2測量起重機的起吊重量。對現(xiàn)有的旋鎖進行局部改造，旋鎖I的端部沿軸線加工內螺紋孔，沿旋鎖I的軸線打ー個細長孔，并在該孔的底部和端部加工出內螺紋，同時在光纖光柵傳感器2的外封裝上加工出外螺紋，通過螺紋連接光纖光柵傳感器2和旋鎖I ;由于采用螺紋連接，旋鎖中的光纖光柵傳感器易于拆卸和更換。四個吊點(旋鎖) 中的光纖光柵傳感器輸出線均從旋鎖端部引出，連接到傳感器解調儀，解調儀為多端ロ的解調儀，可以同時解調多路信號；解調儀3將解調后的數(shù)字信號輸出給載荷處理器4，載荷處理器4將解調儀3的數(shù)字信號處理為旋鎖2上的載荷結果輸出，分別得到四根旋鎖上的受カ信息。
權利要求
1.一種基于光纖光柵傳感器的起重機吊具測カ裝置，由旋鎖(I)、光纖光柵傳感器(2)、解調儀(3)和載荷處理器(4)組成，其特征在于光纖光柵傳感器(2)—端固定于旋鎖(I)端部軸線處，光纖光柵傳感器(2)的輸出端伸出旋鎖(I)上端部，通過導線連接解調儀(3)的輸入端，解調儀(3)的輸出端連接載荷處理器(4)，將解調后的信號輸出給載荷處理器(4)，載荷處理器(4)將解調儀(3)的數(shù)字信號處理為旋鎖(2)上的載荷結果輸出；所述旋鎖(I)由現(xiàn)有的旋鎖改造而成，現(xiàn)有的旋鎖的上端部沿其軸線開有細長孔，孔的底部和端部開有內螺紋，光纖光柵傳感器(2)的外封裝上開有外螺紋，所述光纖光柵傳感器(2)通過其上的外螺紋旋入旋鎖上端細長孔內螺紋處。
2.根據(jù)權利要求所述的基于光纖光柵傳感器的起重機吊具測カ裝置，其特征在于所述光纖光柵傳感器(2)具有溫度補償功能，由光纖光柵和裸光纖(5)、鎧裝光纖出)、O型圏(7)、護管(8)和緊固螺帽組成，其中鎧裝光纖(6)連接光纖光柵和裸光纖(5)，光纖光柵和裸光纖(5)和鎧裝光纖(6)裝于護管(8)內，鎧裝光纖(6)尾部通過O型圈(7)和第四緊固螺帽(13)固定于護管(8) —端上，光纖光柵傳感器(2)的外封裝上的外螺紋為護管(8)外壁上設置的第二緊固螺帽(11)和第三緊固螺帽(12);護管(8)另一端上設有第一緊固螺帽(10)。
3.根據(jù)權利要求所述的基于光纖光柵傳感器的起重機吊具測カ裝置，其特征在于所述解調儀(3)具有多個端ロ，每個端ロ分別連接相應的光纖光柵傳感器(2)，將光纖光柵傳感器(2)的光信號解調為數(shù)字信號。
4.根據(jù)權利要求所述的基于光纖光柵傳感器的起重機吊具測カ裝置，其特征在于所述載荷處理器(4)為中央控制單元，用于將解調儀(3)輸出的數(shù)字信號轉換為載荷信息輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于光纖光柵傳感器的起重機吊具測力裝置，由旋鎖、光纖光柵傳感器、解調儀和載荷處理器組成，光纖光柵傳感器一端固定于旋鎖端部軸線處，光纖光柵傳感器的輸出端伸出旋鎖上端部，通過導線連接解調儀的輸入端，解調儀的輸出端連接載荷處理器，將解調后的信號輸出給載荷處理器，載荷處理器將解調儀的數(shù)字信號處理為旋鎖上的載荷結果輸出；所述旋鎖由現(xiàn)有的旋鎖改造而成，現(xiàn)有的旋鎖的上端部沿其軸線開有細長孔，孔的底部和端部開有內螺紋，光纖光柵傳感器的外封裝上開有外螺紋，所述光纖光柵傳感器通過其上的外螺紋旋入旋鎖上端細長孔內螺紋處。本發(fā)明結構緊湊、響應迅速、精度高、可靠性好、不易受外界環(huán)境干擾，對提高起重機的工作安全性以及實現(xiàn)起重機的智能化改造大有裨益。
文檔編號B66C1/40GK102674144SQ20121016308
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權日2012年5月24日
發(fā)明者孫遠韜, 廖鑫, 張戩杰, 張氫, 秦仙蓉, 肖瑩玥, 胡建軍 申請人:同濟大學