一種起重機回轉位置的接觸式測量裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明一種起重機回轉位置的接觸式測量裝置及方法，用于起重機平臺回轉角度 的測量。
【背景技術】
[0002] 現有技術中的起重機的回轉角度測量領域，常見的有采用電子羅盤方式。其使用 方法比較簡單，但由于其對于磁場敏感，應用在起重機上，由于起重機的主題材料為鋼鐵， 且存在電磁型負載、電線電纜等物質，導致其磁場分布在使用中經常處于變化狀態，從而導 致電子羅盤的輸出發生較大偏離，需要及時對羅盤校準，使用起來較為不便。對于某些依賴 其測量結果進行特定處理的應用來說，往往會嚴重影響其功能的可靠實現。而常見的采用 編碼器方式，需要與起重機的旋轉機構連接，安裝位置要求苛刻；往往缺乏安裝條件，難W 實施。
【發明內容】
[0003] 本發明一種起重機回轉位置的接觸式測量裝置及方法，利用機械式行程開關，W 機械接觸方式檢測大型齒圈的齒輪凹凸狀態；通過單片機模塊實現起重機回轉角度的測 量。具備安裝調試方便的優點。
[0004] 本發明采取的技術方案為；一種起重機回轉位置的接觸式測量裝置，包括安裝于 起重機回轉平臺上的第一齒輪傳感器、第二齒輪傳感器、定位傳感器、W及固定安裝的反射 塊、機械式行程開關。所述第一齒輪傳感器、第二齒輪傳感器位于機械式行程開關的擺桿的 左、右兩側。所述第一齒輪傳感器、第二齒輪傳感器、定位傳感器均連接信號采集/處理模 塊，信號采集/處理模塊連接單片機處理模塊，單片機處理模塊通過RS-485通信模塊連接 力矩限制器； 所述第一齒輪傳感器、第二齒輪傳感器為紅外對射式光電傳感器； 所述定位傳感器為反射式光電開關。
[0005] 所述第一齒輪傳感器、第二齒輪傳感器、定位傳感器通過支架固定安裝在起重機 回轉平臺上。
[0006] 所述反射塊為鋼條。
[0007] -種起重機回轉位置的接觸式測量方法，機械式行程開關的擺桿與齒輪表面接 觸，檢測并反映齒輪的凹凸變化，機械式行程開關的擺桿隨著不同的旋轉方向，能夠分別向 位于其左、右兩側的第一齒輪傳感器、第二齒輪傳感器產生擺動；當所述擺桿擺向某側時， 該側齒輪傳感器檢測到信號，并對此計數，同時直接確定旋轉方向；由于齒輪的齒圈總齒數 是固定的，兩個齒間隙對應了一個固定的旋轉角度：正向角度增加，反向角度減少。
[0008] 本發明一種起重機回轉位置的接觸式測量裝置及方法，技術效果如下： 1)、安裝較為方便，不存在安裝障礙，對安裝位置沒有苛刻要求。只需要保證傳感器與 齒圈的固定距離在檢測范圍內，安裝牢固即可，無需考慮周圍環境電磁場的影響。
[0009] 2)、調試方便；按照要求安裝傳感器(含零度定位傳感器)，保留合適的檢測間距； 設置好齒圈的實際齒數、設定正轉方向；回轉起重機平臺，觀察傳感器輸出信號是否持續穩 定、過零點時是否自動歸零、如果不穩定，需要減小傳感器與感測面的間距，達到穩定而又 保留一點間隙即可。
[0010] 3)、因回轉測量采用的是電容傳感器原理，當平臺轉動時，傳感器與齒圈兩電極間 的電容量會發生變化，其測量不易受環境磁場的影響，徹底避免了電子羅盤易受環境電磁 場影響的弊端。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發明結構示意圖； 圖2為本發明硬件連接框圖； 圖3為本發明機械式行程開關結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 如圖1所示，一種起重機回轉位置的接觸式測量裝置，包括安裝于起重機回轉平 臺上的第一齒輪傳感器1、第二齒輪傳感器2、定位傳感器3、W及固定安裝的反射塊4、機械 式行程開關7。所述第一齒輪傳感器1、第二齒輪傳感器2位于機械式行程開關7的擺桿8 的左、右兩側； 所述第一齒輪傳感器1、第二齒輪傳感器2、定位傳感器3均連接信號采集/處理模塊， 信號采集/處理模塊連接單片機，單片機處理模塊采用ATmageS系列8位單片機，單片機通 過RS-485通信模塊連接力矩限制器。所述第一齒輪傳感器1、第二齒輪傳感器2為紅外對 射式光電傳感器；所述定位傳感器3為反射式光電開關。所述第一齒輪傳感器1、第二齒輪 傳感器2、定位傳感器3通過支架6固定安裝在起重機回轉平臺上。所述反射塊4為鋼條。
[0013] 工作原理： 大型起重機，如；港口口機，其回轉平臺是坐落在立柱之上的。立柱上邊有一個齒圈，而 平臺是靠與齒圈喃合的兩個小驅動齒輪來實現回轉的。本發明測量裝置固定在回轉平臺下 方的電機護罩10上，使其能夠隨平臺同步轉動，就好比表針一樣，而立柱齒圈就好比表盤。 當平臺轉動時，帶動該接觸式測量裝置同步轉動，就好比表針轉動一樣，指示出回轉角度。
[0014] 在轉動時：機械式行程開關7的擺桿8與齒輪5表面接觸，能夠檢測并反映齒輪5 的凹凸變化， 通過對機械式行程開關7內部機構的改進，增加電路部分，使得機械式行程開關7的擺 桿8隨著不同的旋轉方向，能夠分別向位于其左、右兩側的第一齒輪傳感器1、第二齒輪傳 感器2產生擺動。當所述擺桿8擺向某側時，該側傳感器檢測到信號，并對此計數，同時直 接確定旋轉方向。由于齒圈總齒數是固定的，所W兩個齒間隙對應了一個固定的旋轉角度。 正向角度增加，反向角度減少。當轉到反射塊4為的位置，定位傳感器3檢測到鋼條，就會 產生一個零位信號，單片機識別到送個信號之后，就會將回轉角度值歸零，W后每次轉到鋼 條的位置都會重復此動作。結合W上各點，就能夠實現對平臺回轉方向和旋轉角度的測量， 就能夠完全實現360D范圍回轉角度的測量。
[0015]當口機開始轉動，帶動擺桿8遮擋住紅外對射式光電傳感器，產生高電平持續時 間IOOmS左右，經單片機處理，將產生的脈沖計數轉換成實時的回轉角度值，再通過RS-485 通信模塊進行實時數據的傳輸，另外，紅外對射式光電傳感器的各項參數也可W通過力矩 限制器來設定，使得紅外對射式光電傳感器的靈活性大大提高，也方便使用者操作。
[0016] 當機械式行程開關7的擺桿8向左擺動，紅外對射式光電傳感器內部不透明的塑 料擋片遮住紅外對射式光電傳感器，觸發右側的紅外對射式光電傳感器，并產生一次正向 脈沖，通過單片機處理角度值增加。當機械式行程開關7的擺桿8向右擺動，傳感器內部不 透明的塑料擋片遮住另外一側的紅外傳感器，觸發右側的紅外傳感器，并產生一次正向脈 沖。通過單片機處理角度值減小。不透明的塑料擋片遮擋左側的紅外對射式光電傳感器的 次數Nl，擋片遮擋右側的紅外對射式光電傳感器的次數N2，n機齒輪的齒輪個數M(此值可 通過儀表配置），可得口機當前的回轉角度值0 :
下面W某廠口機的齒輪參數舉例說明傳感器的轉速限制： 口機的速度10齒/砂，在預計的速度極限值之內，僅考慮速度指標完全可W使用。
[0017] 下面參考某廠的口機齒數（174齒）來計算，傳感器適用的最大口機轉速。
得X卻3. 45 (圈），即得口機允許的最大轉速為3. 45r/min。
[0019] 本發明工作狀態分為初始化、故障、測量、設置等四種不同的模式。上電后首先初 始化自檢，通過自檢查找通信等故障，若無故障則可通過力矩限制器配置齒輪數量、通信等 參數，保存設置好的參數，返回測量模式，通過MODBUS通信協議，返回實時測量的角度，在 力矩限制器上實時顯示。
[0020] 1);初始化模式一上電后首先處于初始化模式。配置硬件和加載參數，然后進行 自檢。自檢通過后自動進入測量模式；如果自檢未通過則進入故障模式。
[0021] 2);故障模式一此狀態下，傳感器接收到非法操作指令后，返回故障代碼。
[0022] 3);測量模式一送個模式下，傳感器進行齒輪齒數的脈沖計數，用計數的脈沖值 乘W角度分辨率得到當前的角度值，再根據標定位置的傳感器信號，確定當前轉動的方位 及角度，此方法可靠性較高。
[0023]4);設置模式一在上述幾種模式下，接收到SETIN(0x41號）自定義指令后，打 開寫保護進入到該模式。該模式下可進行配置寄存器的讀寫、修改。當接收到卵口（0x42 號）自定義指令后，可退出設置模式，同時固化保存配置寄存器的內容，并返回到測量模式。 如果接收到RESET(0x13號）指令，則傳感器直接復位重啟，啟用修改后的參數。（設備地 址A孤R、波特率送兩個參數在設置成功后立即生效)。
【主權項】
1. 一種起重機回轉位置的接觸式測量裝置，包括安裝于起重機回轉平臺上的第一齒輪 傳感器（1)、第二齒輪傳感器（2)、定位傳感器（3);以及固定安裝的反射塊（4)、機械式行程 開關（7 );其特征在于，所述第一齒輪傳感器（1 )、第二齒輪傳感器（2 )位于機械式行程開關 (7) 內擺桿（8)的左、右兩側；所述第一齒輪傳感器（1)、第二齒輪傳感器（2)、定位傳感器 (3)均連接信號采集/處理模塊，信號采集/處理模塊連接單片機處理模塊，單片機處理模 塊通過RS-485通信模塊連接力矩限制器；所述第一齒輪傳感器（1 )、第二齒輪傳感器（2)為 紅外對射式光電傳感器；所述定位傳感器（3)為反射式光電開關。2. 根據權利要求1所述一種起重機回轉位置的接觸式測量裝置，其特征在于，所述第 一齒輪傳感器（1)、第二齒輪傳感器（2)、定位傳感器（3)通過支架（6)固定安裝在起重機回 轉平臺上。3. 根據權利要求1所述一種起重機回轉位置的接觸式測量裝置，其特征在于，所述反 射塊（4)為鋼條。4. 一種起重機回轉位置的接觸式測量方法，其特征在于，機械式行程開關（7)的擺桿 (8) 與齒輪（5)表面接觸，檢測并反映齒輪（5)的凹凸變化，機械式行程開關（7)的擺桿（8) 隨著不同的旋轉方向，能夠分別向位于其左、右兩側的第一齒輪傳感器（1)、第二齒輪傳感 器（2)產生擺動；當所述擺桿（8)擺向某側時，該側齒輪傳感器檢測到信號，并對此計數，同 時直接確定旋轉方向；由于齒輪（5)的齒圈總齒數是固定的，兩個齒間隙對應了一個固定 的旋轉角度：正向角度增加，反向角度減少。
【專利摘要】一種起重機回轉位置的接觸式測量裝置及方法，包括安裝于起重機回轉平臺上的第一齒輪傳感器、第二齒輪傳感器、定位傳感器、以及固定安裝的反射塊、機械式行程開關。所述第一齒輪傳感器、第二齒輪傳感器位于機械式行程開關的擺桿的左、右兩側。所述第一齒輪傳感器、第二齒輪傳感器、定位傳感器均連接信號采集/處理模塊，信號采集/處理模塊連接單片機處理模塊，單片機處理模塊通過RS-485通信模塊連接力矩限制器；所述第一齒輪傳感器、第二齒輪傳感器為紅外對射式光電傳感器；所述定位傳感器為反射式光電開關。本發明利用機械式行程開關，以機械接觸方式檢測大型齒圈的齒輪凹凸狀態；實現起重機回轉角度的測量，具備安裝調試方便的優點。
【IPC分類】G01B11/26, B66C13/16, G01B21/22
【公開號】CN105438984
【申請號】CN201410383308
【發明人】閆巍, 周解
【申請人】宜昌市凱諾科技開發有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年8月6日