[发明专利]立井提升钢丝绳横向摆动位移检测装置及方法

权利要求书

1.立井提升钢丝绳横向摆动位移检测装置，其特征在于：它包括支撑架(2)、纵向激光器(3)、纵向摄像头(4)、纵向遮光罩(5)、横向激光器(8)、横向摄像头(7)、横向遮光罩(6)、信号处理器(10)；所述的支撑架(2)固定在立井提升井口井架(1)上，支撑架(2)的纵横向两个面上分别设有纵向激光器(3)和横向激光器(8)，并设有分别包裹纵向激光器(3)和横向激光器(8)所发光幕的横向遮光罩(6)和纵向遮光罩(5)，纵横向两个激光器位于各自遮光罩内的中间位置，激光器的激光发射方向与摄像头的拍摄方向一致，纵横两个激光器的激光发射方向相互垂直；纵向激光器(3)和横向激光器(8)的后部分别设有纵向摄像头(4)和横向摄像头(7)，所述支撑架(2)内部顶壁上设有信号处理器(10)，所述横向激光器(8)、横向摄像头(7)、纵向激光器(3)、纵向摄像头(4)分别经信号线与信号处理器(10)相连接，信号处理器(10)控制纵横向两个激光器的开闭，同时控制纵横向两个摄像头分别对钢丝绳(9)纵横两个面拍摄激光器照射到后在支撑架(2)内壁上的投影图像，并将信号传送给信号处理器(10)；所述的支撑架(2)、横向遮光罩(6)、纵向遮光罩(5)的顶部和底部分别设有通过钢丝绳(9)的圆孔，圆孔的直径超过钢丝绳(9)的横向摆动范围。

2.根据权利要求1所述的立井提升钢丝绳横向摆动位移检测装置，其特征在于：所述横向激光器(8)的激光发射口距离横向摄像头(7)镜头的轴向距离小于2cm；所述纵向激光器(3)的激光发射口距离纵向摄像头(4)镜头的轴线距离小于2cm。

3.根据权利要求1所述的立井提升钢丝绳横向摆动位移检测装置，其特征在于：所述的横向激光器(8)与纵向激光器(3)之间的垂直间距为10cm～15cm。

4.根据权利要求1所述的立井提升钢丝绳横向摆动位移检测装置，其特征在于：所述的横向遮光罩(6)和纵向遮光罩(5)的高度为5cm～10cm，具体取决于各自激光器产生的光幕大小，横向遮光罩(6)的上顶板与纵向遮光罩(5)的下底板的距离大于5cm，取决于纵横向两个激光器产生光幕交叉影响的最近距离。

5.一种根据权利要求1所述装置的立井提升钢丝绳横向摆动位移检测方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将支撑架(2)固定在立井提升井口井架(1)上，在支撑架(2)内壁分横向和纵向设置横向激光器(8)、纵向激光器(3)，在纵横向两个激光器背部沿激光器投射方向设置横向摄像头(7)、纵向摄像头(4)，在支撑架(2)内壁侧面设置横向遮光罩(6)和纵向遮光罩(5),两激光器位于各自遮光罩沿垂直方向的中间位置，在支撑架(2)内部顶壁上安装信号处理器(10)，将横向激光器(8)、横向摄像头(7)、纵向激光器(3)、纵向摄像头(4)经信号线与信号处理器(10)相连接；

b、工作时，由信号处理器(10)同时打开横向激光器(8)、横向摄像头(7)、纵向激光器(3)、纵向摄像头(4)，纵横向两个激光器沿纵横两个方向产生光幕照射在支撑架(2)的内壁上，纵横向两个摄像头分别拍摄各自对应激光器照射到钢丝绳(9)后在支撑架(2)内壁上的投影图像，将信号时实传送给信号处理器(10)；

c、信号处理器(10)根据钢丝绳(9)在支撑架(2)内壁形成的投影图像信息，由公式(1)计算钢丝绳(9)中轴线O₁与支撑架(2)中轴线O之间的横向距离X、纵向距离Y：

X=rsin(arctan(dh)-arctan(ch)2)×sin(arctan(dh)+arctan(ch)2)Y=rsin(arctan(bl)-arctan(al)2)×sin(arctan(bl)+arctan(al)2)---(1)]]>

式中，r为提升钢丝绳直径，a为横向摄像头(7)拍摄的钢丝绳(9)的内侧投影边界距离支撑架(2)纵向中心线的距离，b为横向摄像头(7)拍摄的钢丝绳(9)的外侧投影边界距离支撑架(2)纵向中心线的距离，c为纵向摄像头(4)拍摄的钢丝绳(9)的内侧投影边界距离支撑架(2)横向中心线的距离，d为纵向摄像头(4)拍摄的钢丝绳(9)的外侧投影边界距离支撑架(2)横向中心线的距离，l为横向激光器(8)发射点距离支撑架(2)成像内壁的距离，h为纵向激光器(3)发射点距离支撑架(2)成像内壁的距离；

d、当钢丝绳(9)发生横向摆动时，信号处理器(10)通过公式(1)进行处理，不断获得发生变化的钢丝绳(9)中轴线O₁′与支撑架(2)中轴线O之间的横向距离X′、纵向距离Y′，由公式(2)获得钢丝绳两个方向的横向摆动位移ΔX、ΔY为：

ΔX=X′-XΔY=Y′-Y---(2)]]>

实现对立井提升钢丝绳(9)的横向摆动位移检测。