专利名称：采用mems陀螺仪的双起升双吊具桥吊摆角测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及信息技术、桥吊控制技术领域，特别是具有双吊具桥吊的摆角测
量装置。
背景技术：
现在使用中的桥吊大部分都是单起升桥吊系统，以手工操作为主，大都没有使用摆角测量装置，也没有将吊具及负载的摆动情况直观地显示给集装箱操作员；在一些大型集装箱桥吊系统中为了达到更好的操作效果，提高装卸效率，安装了一些机械防摇装置和电子防摇装置，都没有实现桥吊操作的自动控制(即自动防摇控制和定位控制)。在新近的一些报道中，一些机构开展了针对单起升桥吊负载防摇和负载定位控制的研究和应用，在这些桥吊控制系统中普遍采用了比较复杂的激光角度仪等检测装置实现负载摆角的检测， 这些检测装置价格昂贵，使用复杂，抗干扰能力差，维护也不方便，有的还对使用环境有特殊要求(比如采用激光仪进行角度识别就要求工作环境状况良好，无尘无雨无遮挡等自然条件)，这些都限制了角度检测装置的应用。桥吊控制的目标是要实现吊具的防摇和负载的精确对位，现有的集装箱起重机操作自动化程度较低，往往依靠操作员目视吊具及负载来获得其摆动情况，这种工况不但准确性低而且极易造成工作疲劳，影响工作效率及工作质量。

实用新型内容本实用新型为了提高操作员的工作质量和工作效率并且减轻工作负担，提供集装箱起重机操作员的参考信息；本实用新型利用MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems微机电系统)陀螺仪分别测量双起升桥式吊车的双吊具的摆角的角速度，同时，将所测得的摆角角速度信息通过点对点通讯装置传递给控制计算机，控制计算机对所采集的角速度信息进行处理，得到摆角信息，并以数字、图形(模拟摆角摆动情况的图像)等形式直观地表现出来。本实用新型涉及装置的主要部件的具体情况如下(见

图1)在双起升双吊具桥式吊车系统中，小车机构1作为摆角测量装置以及起升电机的搭载平台；在吊具A5、吊具Bll上分别安装MEMS陀螺仪14，桥式吊车系统开始操作时，吊具发生摆动，MEMS陀螺仪14开始工作。MEMS陀螺仪14 是测量角速度传感器，通过直流电源供电，其功能是实时测量双吊具摆角的角速度，并输出二进制码形式信号，通过通用异步传输器，将上述信号传输给信号发送装置15。(两个)信号发送装置15分别安装在吊具A5、吊具Bll上，通过桥式吊车供电线路供电，它接受MEMS陀螺仪14输出的二进制码信号，对其进行调制发送。信号接受装置16 安装在小车机构1上；它接受信号发送装置15发出的信息，对其进行解调、滤波、放大，并将信号传送给桥吊控制计算机17进行处理。[0011]桥吊控制计算机17 桥吊控制计算机17安装在小车机构1上，对信号接收装置16 传送来的信息进行处理，根据吊具的摆动角速度计算得到摆动角度并显示标示吊具摆动角度的图形。本实用新型利用MEMS陀螺仪14测量吊具的摆动角速度，并通过点对点无线通讯将摆角信息传递给控制计算机得到摆动角度。一种简单的情况，若没有扰动桥吊初始角度为0，则0 = \rndt,否则可以采用其它现
有的积分器来实现，得到吊具的摆动角度，实时地以数字、图形等(模拟摆角摆动情况的图像)形式直观地表现出来，作为集装箱起重机操作员的参考信息，便于操作员操作；或者控制计算机利用检测的摆角数据作为自动化桥吊所防摇需要的信息。有益效果本实用新型涉及的装置分别检测双起升桥式吊车的双吊具的摆角的角速度，并将所测得的摆角角速度信息通过点对点通讯装置传递给桥式吊车的控制计算机，经过处理后摆角信息以数字、图形等形式直观地表现出来，本系统检测的信息也可以用于桥式吊车系统自动控制问题的研究。与传统的单吊具桥吊控制系统进行比较，本实用新型涉及的摆角测量装置结构简单，实用有效，成本低廉，使用方便，既能用于双吊具桥吊防摇定位控制系统的摆角的信息反馈，又能用于桥吊操作员的手动操作参考。
以下结合附图与实施案例进一步说明本实用新型。图1双起升双吊具桥吊摆角测量装置结构示意图。图中标号1、小车机构2、起升电机A 3、小车驱动机构4、大车5、吊具A 6、吊具负载A 7、集装箱运输卡车A8、大车的驱动机构9、集装箱运输卡车B 10、吊具负载B11、吊具B 12、起升电机B 13、起重机吊绳14、MEMS陀螺仪，15、信号发射装置16、信号接受装置17、桥吊控制计算机18、桥吊驾驶室
具体实施方式
下面通过一个实施案例，进一步说明本实用新型。附图1为本实用新型所涉及的双吊具桥吊及其两个摆角检测装置的组成，图中， 小车机构1作为摆角测量装置以及起升电机的搭载平台，将两个MEMS陀螺仪14、两个信号发射装置15分别安装在吊具A5、吊具Bll上，起升电机A2、起升电机B12负责吊具及负载的升降运动；其他机械包括小车驱动机构3、大车4、大车驱动机构8。桥吊的两个独立的吊具A5、吊具B11，它们可以同时工作，也可以分别工作；新型双起升双吊具桥吊一次可以同时装卸两个40英尺集装箱或4个20英尺集装箱；图1中的桥吊驾驶室18负责发出桥吊运行命令。在双起升双吊具桥式吊车系统中，桥式吊车系统开始操作时，吊具发生摆动，MEMS陀螺仪开始工作。MEMS陀螺仪分别检测两个吊具摆角的角速度，并以二进制码形式通过 UART (即通用异步传输器，如RS422)传输给信号发送装置15，信号发送装置15对信息进行调制并将其发送给安装在小车机构1上的信号接收装置16，信号接收装置16对接收到的信息进行解调、滤波、放大，并将其传给控制计算机17，控制计算机17经过处理得到吊具摆动角度，并显示标示吊具摆动角度的图形。 根据实际需要，摆角数据既可以实时在控制计算机中查看，也可存档并用作分析， 供研究人员进行防摇定位技术研究参考。
权利要求1.采用MEMS陀螺仪的双起升双吊具桥吊摆角测量装置，包括吊具，其特征在于在所述的吊具A(5)、吊具B(Il)上分别安装MEMS陀螺仪(14)和信号发送装置(15)。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于所述的MEMS陀螺仪(14)测量双吊具摆角的角速度，并输出二进制码形式信号，通过通用异步传输器，将所述的信号传输给信号发送装置(15)。
专利摘要本实用新型为采用MEMS陀螺仪的双起升双吊具桥吊摆角测量装置，包括吊具。在吊具A(5)、吊具B(11)上分别安装MEMS陀螺仪(14)和信号发送装置(15)；信号接受装置(16)和桥吊控制计算机(17)安装在小车机构(1)上。本实用新型利用MEMS陀螺仪(14)测量吊具的摆动角速度，并通过点对点无线通讯将摆角角速度信息传送到控制计算机(17)；处理后得到摆动角度信息。本实用新型涉及的摆角测量装置结构简单，实用有效，成本低廉，使用方便，既能用于双吊具桥吊防摇定位控制系统的摆角的信息反馈，又能用于桥吊操作员的手动操作参考。
文档编号G01C1/00GK202229752SQ201120303368
公开日2012年5月23日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者丁宝宝, 刘博 , 周贤文, 徐为民, 李云林, 耿睿, 马晓飞 申请人:上海海事大学