[发明专利]基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置

说明书

本发明提供了一种基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置，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；吊绳上固定有轻质摆架，轻质摆架与平面反光镜固定连接，吊绳摆动带动平面反光镜等角度摆动；点光源发出的光线透过第一凸透镜后转变成平行光，经平面反光镜反射后透过光栅组件发生衍射，又通过第二凸透镜汇聚到光敏二极管PN结阵列上；信号处理装置连接光敏二极管PN结阵列用于根据电信号检测衍射图样的相对位置变化和明条纹级数，并通过相对位置变化和明条纹级数得出吊绳的摆动方向和摆动角度。该检测装置设置在桥吊吊车上并与吊绳固定即可准确测出桥吊吊具的摆动角度和摆动方向。

技术领域

本发明涉及集装箱装卸领域，特别涉及一种基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置。

背景技术

现有的大规模集装箱装卸港口存在的桥式吊车只有单吊具和双吊具两种，这样的桥式吊车在搬运货物的过程中，每次只能搬运一个或两个集装箱，搬运和装卸的效率很低，耗时较大，影响工作质量。为了提高桥吊的装卸效率，未来的桥吊发展中，桥式吊车会朝着多吊具桥吊的方向发展。同时，现有的集装箱起重机操作员常常是用眼睛观察吊具及负载来获得其摆动情况，这种方法不但准确性低且极易导致工作疲劳。由于小车载荷的惯性和一些外部环境的扰动，如风会引起绳子摆动，这种摆动不仅对集装箱的效率有很大的影响，而且还有很大的安全隐患。因此，在多吊具桥式吊车的背景下，针对桥式吊车吊具的各种检测装置，特别是摆动角度的检测装置显得极其重要。

现有的桥吊检测装置对吊具的检测均采用了比较复杂的检测仪器，造价高，维护不方便，准确性低。对于摆动角度的检测仪器，现有的一般分为接触式和非接触式。现有的接触式检测装置主要是通过吊绳摆动带动摆架转动，再在相应的摆角编码器上进行检测，这种检测装置的准确性不高，尤其是当摆角比较小时，不易检测出小的摆角信息；非接触式装置对工作环境要求较高，价格昂贵，分辨率不高，易受干扰。

因此，有必要提供一种桥吊吊具摆角的检测装置，该装置要求设置简单，且检测准确。

发明内容

本发明提供了一种基于光栅的桥吊吊具摆角检测装置，该检测装置设置在桥吊吊车上并与吊绳固定即可准确测出桥吊吊具的摆动角度和摆动方向。

为实现上述目的和其他相关目的，本发明提供了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，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。

优选地，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。

优选地，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。