[发明专利]基于面形CCD图像检测的双吊具桥吊摆角测量装置及测量方法

说明书

本发明提出一种基于面形CCD图像检测的双吊具桥吊摆角测量装置及测量方法，解决了双起升双吊具桥式吊车摆动角度方向与大小的检测、摆角信息处理及显示问题。根据机器视觉原理，双吊具桥式吊车运用四个LED屏装置和四个面形CCD图像传感器装置，将得到的图像信号经过处理和计算得到轻质摆架的摆动角度，这些数据可以作为桥吊防摇系统的反馈信息，也可以直观呈现出视频图像到显示屏，给驾驶员作为运作做参考。本发明结构简单，单元密度高，电极简单，图像清晰，精确度高，抗干扰性强等特点。

技术领域：

本发明涉及测量装置，具体涉及一种基于面形CCD图像检测的双吊具桥吊摆角测量装置及测量方法。

背景技术：

双吊具桥式吊车是一种新型的港口集装箱场地起重设备，它具有两个起升吊具，一次可以吊起两个四十英尺或者四个二十英尺的集装箱，与传统的单吊具桥吊相比，大幅度的提高了集装箱的装卸效率，但是由于这种大跨距双起升双吊具桥吊结构复杂，工作方式多样且存在耦合性，再加上现实环境中存在着风力再加上小车机构的运动会使得吊绳产生摇摆，这给吊具摆角的检测带来了很大的难度。

桥吊防摇控制的关键问题之一就是对摆角的检测，而现有的桥吊摆角检测装置大都针对单吊具桥吊设计，这些检测装置大部分可以分为接触式和非接触式测量。现有的一种接触式摆角检测装置是运用轻质摆架带动一个码盘旋转，这样的测量方法精确度不高，影响测量的效果，并且检测元件易磨损，维护不便；非接触式摆角检测装置常使用激光角度仪，此类仪器角对工作环境要求较高，价格昂贵，使用电容电感检测仪则存在边缘效应，实际运用中稳定性差，分辨率不高，易受干扰。同时，现有的桥式吊车操作员往往通过肉眼观察吊具及负载来获得其摆动情况，准确性低且存在安全隐患，影响工作效率及工作质量。

发明内容：

本发明涉及的摆角测量装置利用了面形CCD图像传感器对光变化敏感的特性，解决了双吊具桥式吊车摆动角度方向与大小的检测、摆角信息处理及显示问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于面形CCD图像传感器的双吊具桥吊摆角测量装置，该装置设置在小车机构上，所述的小车机构设置在大车机构上，所述的大车机构包含桥吊驾驶室，所述的小车机构上设有一对起升电机，每一台起升电机包含转轴，转轴通过吊绳连接吊具，其特点是，布置基于面形CCD图像传感器的双吊具桥吊摆角检测装置；所描述的摆角检测装置包含：一对信号处理装置，对称设置在所述的小车机构的顶部；一个摆角合成计算机，设置在驾驶室内，分别与信号处理装置连接；

所描述的摆角检测装置的主体为黑盒子，黑盒子内包括一个黑色挡板挡住固定在箱子内壁的LED发光屏，一个面形CCD图像传感器，LED发光屏，所述的传感器通过导线与信号处理装置相连接。

所述的信号处理装置包括电压放大器、整流滤波器、A/D转换器，电压放大器的输入端与面形CCD图像传感器相连，电压放大器的输出端依次连接整流滤波器、A/D转换器，之后输出给摆角合成计算机。

一种基于面形CCD图像传感器的双吊具桥吊摆角测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤一：对各个部件进行初始位置的设定，将此作为初始的参考位置，设定过程如下：先让双吊具桥吊的两个吊具自然下垂，此时吊绳无任何摆角，轻质摆架、遮光板均无任何转动，此时LED发光屏与遮光板完全重合。两组摆角检测装置得到的信号作为摆角计算的初始参考值，此时传感器接收不到光，表明当前轴向方向上摆角为0；

步骤二：驾驶室发出桥吊运行指令，桥吊根据不同的运行指令控制对应的吊具运行，吊具各自连接的吊绳发生摆动；吊绳的摆动会带动遮光板的转动进而漏出部分LED灯的面积，面形CCD图像传感器获得漏出的发光屏面积，将得到的光信号变成电信号传送给信号处理装置；

步骤三：信号处理器接受到来自x,y方向上的电信号加以处理，进过放大，滤波，A/D转换后通过计算机串口送到摆角合成计算机进行摆角合成处理，得到对应的摆角值。