[发明专利]基于位置传感器的双吊具桥吊摆角测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种基于位置传感器的双吊具桥吊摆角测量装置，与双吊具桥吊的小车机构（1）连接，该小车机构（1）上设有起升电机（5），该起升电机（5）包含转轴（21），所述双吊具桥吊包含起重机驾驶机构（13）、一对吊具（11），起重机驾驶机构内设有计算机；其特征在于，所述摆角测量装置包含测量模块（7）；设置在测量模块（7）上端的位置传感器（15）；通过多组导线（19）与位置传感器（15）连接的信号处理模块（3）；所述测量模块（7）上端与双吊具桥吊的小车机构（1）连接。

2.如权利要求1所述的基于位置传感器的双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于，所述测量模块（7）包含箱体（8），该箱体（8）为矩形，其上表面设有定位圆孔（18），其下表面为搭载平台（22）；设置在箱体（8）内并贯穿箱体（8）下表面的非金属套筒（17），所述非金属套筒（17）与定位圆孔（18）位置对应；依次穿过定位圆孔（18）和非金属套筒（17）的吊绳（16），所述吊绳（16）上端与起升电机（5）的转轴（21）连接，其下端与双吊具桥吊的吊具（11）连接。

3.如权利要求2所述的基于位置传感器的双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于，所述非金属套筒（17）的外壁上设有红外发光二极管（14）和设置在红外发光二极管（14）正上方的光学系统（23）。

4.如权利要求2所述的基于位置传感器的双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于，所述搭载平台（22）上设有多组弹簧（20），各所述弹簧（20）一端分别与箱体（8）侧壁的下端连接，其另一端分别与非金属套筒（17）的外壁连接，将非金属套筒（17）固定在搭载平台（22）上，非金属套筒（17）不垂直运动。

5.如权利要求1所述的基于位置传感器的双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于，所述位置传感器（15）包含光敏区（28），该光敏区（28）设为矩形，其尺寸与测量模块（7）的箱体（8）侧壁尺寸对应；设置在光敏区（28）各边中心位置的x方向电极（24、25）、y方向电极（26、27）；各所述x方向电极（24、25）、y方向电极（26、27）分别通过导线（19）与信号处理模块（3）连接。

6.如权利要求1所述的基于位置传感器的双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于，所述信号处理模块（3）包含CPU；分别与CPU连接的存储器、信号处理电路；与信号处理电路连接的I/O接口。

7.一种基于位置传感器的双吊具桥吊摆角测量方法，用于上述的基于位置传感器的双吊具桥吊摆角测量装置，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1，吊绳（16）处于静止状态时，红外发光二极管（14）发出的光经过光学系统（23）聚焦后形成一个光斑成像于位置传感器（15）上，位置传感器（15）将光斑（29）的位置转换为4个电流信号，并将这4个电流信号传输给信号处理模块（3），信号处理模块（3）对静止状态的4个电流信号进行放大和模数转换后，将其传输到计算机中，将该静止状态作为初始参照状态；

步骤2，双吊具桥吊的小车机构（1）接受运行命令后开始运行，此时吊具（11）和吊绳（16）发生摆动，摆角测量装置的非金属套筒（17）随着吊绳（16）摆动，设置在非金属套筒（17）外壁上的红外发光二极管（14）发出的光，通过光学系统（23）聚焦后，形成一个光斑（29）成像于位置传感器（15）上，位置传感器（15）将光斑（29）的位置转化为4个电流信号，并将这4个电流信号传输给信号处理模块（3），信号处理模块（3）对各电流信号进行放大和模数转换后，将其传输到起重机驾驶机构（13）的计算机中；

步骤3，计算机由接收到的各电流值计算得到吊绳在x、y两个方向上的投影的二维坐标X、Y及角度θ_x、θ_y，通过公式                                                计算得到光斑（29）的摆角θ及光斑的三维坐标。

8.如权利要求7所述的基于位置传感器的双吊具桥吊摆角测量方法，其特征在于，所述步骤3中吊绳（16）的摆角θ的计算过程包含以下步骤：

步骤3.1，计算机对位置传感器（15）的4个电极的电流值进行变换得到吊绳在x、y两个方向的投影的二维坐标，变换公式为：;；其中I₁、I₂分别为x方向电极（24、25）的输出电流， I₃、I₄分别为y方向电极（26、27）的输出电流，X、Y分别为吊绳在x、y两个方向上的投影的坐标值看，L为相对电极的距离；

步骤3.2，计算机对吊绳在x、y两个方向的投影的二维坐标X、Y计算得到吊绳在x、y两个方向的偏转角度θ_x、θ_y，计算公式为：；其中X、Y为吊绳在x、y方向偏转的距离，H为此刻吊绳的长度；

步骤3.3，计算机通过公式计算得到光斑（29）的摆角θ。