[发明专利]基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置

权利要求书

1.一种基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置，设置在桥吊小车上，其特征在于，包括暗箱以及容置其内的轻质摆架、点光源、第一凸透镜、平面反光镜、光栅组件、第二凸透镜和光敏二极管PN结阵列；

桥吊吊具的吊绳上固定有所述轻质摆架，所述轻质摆架与所述平面反光镜固定连接，吊绳摆动带动所述轻质摆架和所述平面反光镜等角度摆动；

所述点光源发出的光线透过所述第一凸透镜后转变成平行光，所述平行光经所述平面反光镜反射后透过所述光栅组件发生衍射，又通过所述第二凸透镜汇聚到所述光敏二极管PN结阵列上；

所述光敏二极管PN结阵列与设置在桥吊上的信号处理装置连接，所述信号处理装置连接用于根据所述光敏二极管PN结阵列产生的电信号检测衍射图样的相对位置变化和明条纹级数，并通过所述相对位置变化和明条纹级数得出所述吊绳的摆动方向和摆动角度。

2.如权利要求1所述的基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置，其特征在于，所述光敏二极管PN结阵列包含多个光敏二极管PN结列和多个光敏二极管PN结排，每一列光敏二极管PN结列和每一排光敏二极管PN结排都包含多个光敏二极管PN结；还包括多个阵列PN结电压模数转换器，其分别与每一个光敏二极管PN结列和每一个光敏二极管PN结排电路连接，用于检测光敏二极管PN结阵列中每一列和每一排的电压大小。

3.如权利要求2所述的基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置，其特征在于，所述多个阵列PN结电压模数转换器用于与所述信号处理装置通过电路相连，所述信号处理装置用于根据所述光敏二极管PN结阵列中每一列和每一排的电压大小计算衍射图样的相对位置变化和明条纹级数，并进一步计算所述吊绳的摆动方向和摆动角度。

4.如权利要求2所述的基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置，其特征在于，所述光敏二极管PN结阵列还包括：放大器，所述放大器位于所述光敏二极管PN结阵列和所述多个阵列PN结电压模数转换器之间。

5.如权利要求1所述的基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置，其特征在于，所述吊绳的摆动方向通过衍射图样的中央明条纹的相对位置变化得出：所述中央明条纹向上方移动时，所述吊绳朝靠近所述光敏二极管PN结阵列摆动；所述中央明条纹向下方移动时，所述吊绳朝远离所述光敏二极管PN结阵列摆动。

6.如权利要求1所述的基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置，其特征在于，所述吊绳静止时所述平行光垂直入射所述光栅组件，并且所述光栅组件、所述第二凸透镜和所述光敏二极管PN结阵列平行设置。

7.如权利要求6所述的基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置，其特征在于，通过所述明条纹级数计算所述吊绳的摆动角度，计算公式为：

其中，表示所述吊绳的摆动角度，θ表示所述吊绳静止时光线的衍射角，表示检测到的所述明条纹级数，d表示光栅常量，λ表示平行光波长。

8.如权利要求1所述的基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置，其特征在于，所述信号处理装置与桥吊主控系统的防摇或同步系统通讯连接。