大部件吊裝姿態監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及大型構件吊裝過程姿態角度監測的裝置，具體地，涉及一種大部件吊裝姿態監控系統。
【背景技術】
[0002]汽輪機汽缸等大型結構件在生產裝配過程中通常需要吊裝翻身，在翻身過程中構件的姿態對翻身操作至關重要，會直接影響到翻身的安全性和操作步驟，所以在進行吊裝作業時需要對構件的姿態進行實時監測。
[0003]目前對構件的姿態進行實時監測，最直觀的監測方式為監測構件的基準面與水平面或者豎直面的夾角。而目前市場上已有的傾角傳感器主要是直接輸出模擬信號或者通過RS232等串行接口輸出數字信號，需要配合上位機使用，限制了在吊裝作業現場的應用。
[0004]如申請號為201020151064.9的中國實用新型專利，該實用新型涉及一種起重機抬吊監控系統，包括水平測量裝置、至少一垂直測量裝置和至少一測量監控裝置，水平測量裝置用于測量被吊物體的水平姿態，垂直測量裝置用于測量被吊物體與起重機的垂直姿態，水平測量裝置和垂直測量裝置分別與測量監控裝置通過信號鏈路連接。但是該專利只能在水平/垂直的狀態附近檢測被吊物體與水平/垂直狀態的差別，不能提供物體在吊裝翻身的整個過程中的±180°角度監測和任意設定角度的報警功能，不能用于大部件吊裝翻身的全過程姿態監控；而且該專利測量監控裝置固定在駕駛室內使用，不具備本系統體積小巧、安裝方便、通過無線傳輸信號、可手持移動使用的特性，所以不適用于企業吊裝環境的移動式使用要求。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種大部件吊裝姿態監控系統，通過無線傾角傳感器實時采集被吊裝構件的姿態信息，顯示在吊裝作業指揮人員手中的顯示設備上，為吊裝作業指揮人員提供參考。
[0006]為實現以上目的，本發明提供一種大部件吊裝姿態監控系統，包括無線傾角儀，所述無線傾角儀由無線傾角傳感器和手持式顯示主機組成；
[0007]所述無線傾角傳感器包括:加速度傳感器、積分運算模塊、第一無線數傳模塊、第一供電模塊，其中:加速度傳感器用于實時采集被吊裝構件的加速度數據并傳遞給積分運算模塊；積分運算模塊用于對加速度數據進行積分運算以得到角度數據并傳輸給第一無線數傳模塊；第一無線數傳模塊用于將角度數據信息轉換為無線信號并無線發送給手持式顯示主機；加速度傳感器、積分運算模塊、第一無線數傳模塊由第一供電模塊供電運行；所述無線傾角傳感器通過永磁鐵吸附安裝在被吊裝構件的基準平面上，保證加速度傳感器始終與被吊裝構件的基準平面同步運動，測量被吊裝構件的基準平面與水平方向的夾角；
[0008]所述手持式顯示主機包括:第二無線數傳模塊、信息處理模塊、液晶顯示模塊、參數保存模塊、聲光報警模塊、第二供電模塊，其中:第二無線數傳模塊用于接收無線傾角傳感器中的第一無線數傳模塊發送的無線信號，解調后得到角度信息并傳送給信息處理模塊；信息處理模塊用于對角度信息簡單處理后通過液晶顯示模塊將角度信息顯示出來，同時計算實測角度與預設報警角度值的差值并進行對比，一旦差值小于閾值時通過聲光報警模塊進行聲光警報；參數保存模塊用于與信息處理模塊進行信息傳遞并保存數據信息；第二無線數傳模塊、信息處理模塊、液晶顯示模塊、參數保存模塊、聲光報警模塊由第二供電模塊供電運行。
[0009]優選地，所述的加速度傳感器包括6軸陀螺加速度計和第一 IIC接口，其中:所述6軸陀螺加速度計用于準確追蹤快速與慢速動作，并通過最高至400kHz的第一 IIC接口以數字輸出旋轉矩陣、四元數、歐拉角格式的融合演算數據給積分運算模塊。
[0010]優選地，所述的積分運算模塊包括第二 IIC接口、第一 TTL串口和微處理器，其中:所述微處理器通過第二 IIC接口讀取加速度傳感器的信息，通過積分運算和動態卡爾曼濾波算法解算出角度數據，最后通過第一 TTL串口將得到的角度數據發送至第一無線數傳模塊。
[0011]優選地，所述的第一無線數傳模塊包括第二 TTL串口、第一天線和第一射頻芯片，所述的第二無線數傳模塊包括第三TTL串口、第二天線和第二射頻芯片，其中:所述第一射頻芯片通過第二 TTL串口接收第一 TTL串口發送的角度數據，并將接收到的角度數據調制為無線信號后通過第一天線發出給第二天線；所述第二射頻芯片通過第二天線接收第一天線發送的無線信號，解調后將數據輸出至第三TTL串口。
[0012]優選地，所述的信息處理模塊為微控制器，包括第四TTL串口、第一 I/O 口，其中:所述微控制器通過第四TTL串口接收第二無線數傳模塊經第三TTL串口發送的角度數據，經過簡單處理后得出實際角度，通過第一 I/O 口控制液晶顯示模塊顯示角度數據，同時通過第一 I/O 口讀取預設角度報警值，并將實測角度數據與預設角度報警值進行對比，一旦實測角度數據與預設角度報警值的差值小于閾值，則通過第一 I/O 口控制聲光報警模塊發送警報。
[0013]優選地，所述的液晶顯示模塊包含大尺寸液晶顯示屏、顯示控制器和第二 I/O 口，其中:所述顯示控制器通過第二 I/O 口接收信息處理模塊發出的顯示控制指令，控制大尺寸液晶顯示屏顯示相應信息。
[0014]優選地，所述的參數保存模塊包含數據存儲器和第三I/O 口，其中:所述數據存儲器通過第三I/o 口與信息處理模塊進行信息傳遞，并在關閉電源的情況下也能保存數據。
[0015]優選地，所述的第一供電模塊、第二供電模塊均包括鋰電池、電池充放電保護芯片和電源轉換芯片，其中:
[0016]所述第一供電模塊里的電源轉換芯片將鋰電池的電壓轉換為加速度傳感器、積分運算模塊、第一無線數傳模塊的額定電壓，電池充放電保護芯片在鋰電池充電和放電時保護電池，防止過充和過放損害鋰電池；
[0017]所述第二供電模塊里的電源轉換芯片將鋰電池的電壓轉換為第二無線數傳模塊、信息處理模塊、液晶顯示模塊、參數保存模塊、聲光報警模塊的額定電壓，電池充放電保護芯片在鋰電池充電和放電時保護電池，防止過充和過放損害鋰電池。
[0018]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0019](I)通過在被吊裝構件的基準平面上安裝無線傾角儀，實時測量被吊裝構件的姿態，并顯示在手持式顯示主機上，為吊裝指揮人員提供參考；
[0020](2)預先設定危險的姿態角度，在實測角度與危險的姿態角度之差小于閾值時，通過聲光報警的方式提示吊裝指揮人員，采取相應措施，避免發生安全事故；
[0021](3)無線傾角傳感器安裝簡單，無需更改被吊裝構件的結構，而且整個系統使用方便，不會對吊裝作業過程產生影響，系統穩定，不會受現場環境影響。
【附圖說明】
[0022]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0023]圖1為本發明一實施例的無線傾角儀的安裝示意圖；
[0024]圖1中:無線傾角儀100，永磁鐵101，被吊裝構件200，被吊裝構件的基準平面201 ；
[0025]圖2為本發明一實施例的無線傾角儀的結構示意圖；
[0026]圖2中:加速度傳感器1，積分運算模塊2，無線數傳模塊3，供電模塊4；
[0027]圖3為本發明一實施例的手持式顯示主機的結構示意圖；
[0028]圖3中:無線數傳模塊5，信息處理模塊6，液晶顯示模塊7，參數保存模塊8，聲光報警模塊9，供電模塊10。
【具體實施方式】
[0029]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0030]如圖1所示，本實施例提供一種大部件吊裝姿態監控系統，包括無線傾角儀100，所述無線傾角儀100由無線傾角傳感器和手持式顯示主機組成；使用時無線傾角傳感器通過永磁鐵101吸附安裝在被吊裝構件的基準平面201上，保證加速度傳感器I始終與被吊裝構件的基準平面201同步運動，測量被吊裝構件的基準平面201與水平方向的夾角。
[0031]如圖2所示，所述無線傾角傳感器包括:加速度傳感器1、積分運算模塊2、無線數傳模塊3、供電模塊4，其中:加速度傳感器I與被吊裝構件保持同步運動，實時測量被吊裝構件的加速度信息并傳遞給積分運算模塊2 ;積分運算模塊2對加速度數據進行積分運算以得到角度信息，并通過串口傳輸給無線數傳模塊3 ;無線數傳模塊3將角度數據信息調制為無線信號并通過天線無線發送給所述手持式顯示主機；無線傾角傳感器的各組成模塊，包括加速度傳感器1、積分運算模塊2、無線數傳模塊3均由供電模塊4供電運行。
[0032]如圖3所示，所述手持式顯示主機包括:無線數傳模塊5、信息處理模塊6、液晶顯示模塊7、參數保存模塊8、聲光報警模塊9、供電模塊10，其中:無線數傳模塊5接收無線數傳模塊3發送的無線信號，解調后得到角度信息并傳送給信息處理模塊6 ;信息處理模塊6對角度信息簡單處理后通過液晶顯示模塊7將角度信息顯示出來，同時計算實測角度與預設報警角度值的差值并進行對比，一旦差值小于閾值時通過I/O 口控制聲光報警模塊9進行聲光警報；參數保存模塊8與信息處理模塊6進行信息傳遞并保存數據信息；手持式顯示主機的各組成模塊，包括無線數傳模塊5、信息處理模塊6、液晶顯示模塊7、參數保存模塊8、聲光報警模塊9均由供電模塊10供電運行。
[0033]本實施例中，所述加速度傳感器I包括6軸陀螺加速度計和第一 IIC接口，其中:所述6軸陀螺加速度計能準確追蹤快速與慢速動作，并通過最高至400kHz的所述IIC接口以數字輸出旋轉矩陣、四元數、歐拉角格式的融合演算數據給積分運算模塊2。
[0034]作為一優選的實施方式，所述的加速度傳感器I選擇MPU6050型6軸運動處理傳感器，MPU6050傳感器是Invensense公司開發的一款整合性6軸運動處理組件，相較于多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時之軸間差的問題，減少了大量的包裝空間，以數字輸出6軸的旋轉矩陣、四元數、歐拉角格式的融合演算數據。具有131LSBs/° /sec敏感度與全格感測范圍為±250、±500、±1000與±2000° /sec的3軸角速度感測器(陀螺儀)。可程序控制，且程序控制范圍為±2g、±