专利名称：一种高精度、高可靠的大勾位移激光测定方法
技术领域：
本发明涉及一种大勾位移激光测定方法，尤其是指一种高精度、高可靠的适用 于车载钻机、水利钻机等的大勾位移激光测定方法。
背景技术：
目前市场上现有的大勾位移测量装置通常是采用绞车传感器进行测量的，该测 量装置除了传感器本身所具有的测量误差，因测量方法导致在测量过程中还引入了绞车 筒绕线直径的估算误差，最终导致对大勾位移的测量精度不高。同时，类似车载钻机、水利钻机等大型设备上无法安装绞车传感器这种现有的 大勾位移测量装置，使得在车载钻机、水利钻机等这类大型设备上实现大勾位移的实时 和自动测量就成为了难题。基于上述，本发明提供一种新的大勾位移激光测定方法，其可以完全解决现有 的问题和限制，具有重大实际意义。

发明内容
本发明的目的是提供一种大勾位移激光测定方法，依据激光反射波的相位移角 度来映射计算得到大勾的位移量，测量结果具有高精度和高可靠性，并且适用于包括车 载钻机、水利钻机等的全部设备的大勾位移的自动实时测量。为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种大勾位移激光测定方法，利用 安装在大型设备的大勾上的大勾位移激光测量装置进行测定，具体包含以下步骤
步骤1、接通电源后，所述的大勾位移激光测量装置的信号处理模块将测量信号传输 至激光发射/接收装置，触发该激光发射/接收装置；
步骤2、激光发射/接收装置是激光反射波相位移测距装置，其依据激光反射波的相 位移角度对测量目标物进行测定，得到激光发射/接收装置与测量目标物的反射面间的 距离；
步骤3、所述的信号处理模块对测量得到的数据信号进行计算，得出大勾的位移
量；
步骤3.1、所述的信号处理模块对接收到的数据信号，也就是激光发射/接收装置与 目标物的反射面间的距离值以及激光反射波的相位移角度，映射计算得到当前大勾与地 面之间的垂直距离；
步骤3.2、所述的信号处理模块将此次测定的大勾与地面之间的垂直距离与前次测定 结果对比，得到大勾在这两次测定间的相对位移量。其中，步骤1中，所述的测量信号是由信号处理模块以固定频率生成的。所述的步骤2具体包含以下步骤
步骤2.1、激光发射/接收装置接收到测量信号后被触发，其发射激光照射到位于地 面上的测量目标物，依据激光反射波的相位移角度，测量得到激光发射/接收装置当前所处的位置、也就是大勾的当前位置与测量目标物的反射面间的距离；
步骤2.2、激光发射/接收装置将测量到的数据信号，即激光发射/接收装置与目标 物的反射面间的距离值以及激光反射波的相位移角度通过激光反射波回传至激光发射/ 接收装置。所述的步骤3中，在步骤3.1之前还包含步骤3.3，激光发射/接收装置将接收到 的信号数据传输至信号放大处理模块进行放大处理，放大后的信号数据进一步被传输至 所述的信号处理模块。所述的大勾位移激光测定方法在步骤3之后还包含步骤4，将最终测定得到的大 勾的位移量通过信号传输模块传输至外部设备。所述的信号传输模块是无线信号传输模块。更进一步，所述的大勾位移激光测定方法，还包含与上述步骤1-步骤4同时进 行的对所述的大勾位移激光测量装置进行实时恒温控制的步骤5。所述的步骤5具体包含以下步骤
步骤5.1、温度传感器实时检测激光发射/接收装置的温度数据，并将检测得到的温 度数据传输至恒温控制模块；
步骤5.2、所述的恒温控制模块根据接收到的激光发射/接收装置的实时温度数据， 通过PID (比例积分微分)算法，控制加热装置；
步骤5.3、加热装置根据恒温控制模块发送的控制信号，对激光发射/接收装置进行 加热或不加热，控制激光发射/接收装置的温度保持恒温状态。步骤5.3中，所述的加热装置采用加热棒、或加热丝、或加热带、或加热膜，控 制激光发射/接受装置在40°C到50°C的范围内保持恒温。本发明所提供的大勾位移激光测定方法，与现有技术相比，具有以下优点
1.现有的绞车传感器这种大勾位移激光测量装置无法安装在车载钻机、水利钻机等设 备上，而本发明方法在测定过程中所使用的大勾位移激光测量装置可安装在该些设备的大 勾上，实现包括车载钻机、水利钻机等的大勾位移的实时、自动、在线快速的测量。2.由于本发明采用了恒温控制装置，其将激光发射/接收装置的实时温度严格 的控制在40°C到50°C的范围内，使得激光发射/接收装置的测量精度得到有效的保证， 且不易受现场电机等强电、磁场的干扰；相比现有技术中的绞车传感器，利用本发明测 量得到的大勾位移数据具有更高的准确性和可靠性。3.本发明方法在测定过程中所使用的大勾位移激光测量装置是按照标准传感器 模块生产的，可在_40°C到+60°C的宽温环境下工作，适用范围广。


图1为本发明测定方法所使用的大勾位移激光测量装置的结构示意图； 图2为本发明测定方法的工作原理框图3为本发明测定方法所使用的大勾位移激光测量装置的安装实施示意图。
具体实施例方式以下结合图1 图3，详细说明本发明的一个优选的实施例。
如图1和图2所示，为本发明测定方法所使用的大勾位移激光测量装置11的结 构示意图以及原理框图。其包含激光发射/接收装置6，与所述的激光发射/接收装 置6通过电路连接的信号处理模块1 (采用型号为ADUC845的芯片)，分别与所述的激 光发射/接收装置6和信号处理模块1通过电路连接的信号放大处理模块7 (采用型号为 AD620的芯片)，以及与所述的信号处理模块1通过电路连接的信号传输模块3。
本实施例中，所述的激光发射/接收装置6是激光反射波相位移测距装置，采用 的型号为 RENEX CORE6 MR915-S。本实施例中，所述的信号传输模块3是无线信号传输模块，采用的型号为 Y1PA100QXVT80。进一步，所述的大勾位移激光测量装置11还包含一恒温控制装置，该恒温控制 装置包括用于测量激光发射/接收装置6的实时温度值的温度传感器5 (例如采用钼电 阻PT100)，与该温度传感器5通过电路连接的恒温控制模块2 (型号为富士 PRX3)， 与该恒温控制模块2通过电路连接的加热模块4。所述的温度传感器5和加热模块4均邻近激光发射/接收装置6设置。本实施例中，所述的加热模块4可以采用加热棒，或加热丝，或加热带，或加 热膜等。如图3所示，本发明测定方法所使用的大勾位移激光测量装置11安装在大型设 备(例如车载钻机、水利钻机等)的大勾9上，并且将该大勾位移激光测量装置11的激 光发射/接收装置6朝向地面10安装，并接入DC24V的电源8，通电15分钟后，即可 进行测量工作。本发明所述的大勾位移激光测定方法，具体工作过程如下
步骤1、所述的大勾位移激光测量装置11接通电源8后，信号处理模块1将以固定 IOOHz的频率生成的测量信号传输至激光发射/接收装置6将其触发；
步骤2、激光发射/接收装置6接收到测量信号后被触发，其发射激光照射到位于地 面10上的测量目标物，依据激光反射波的相位移角度(包括角度值和方向)，测量得到 激光发射/接收装置6当前所处的位置、也就是大勾9的当前位置与测量目标物的反射面 间的距离，并将该测量到的数据信号，即激光发射/接收装置6与目标物的反射面间的距 离值以及激光反射波的相位移角度通过激光反射波回传至激光发射/接收装置6 ；
步骤3、激光发射/接收装置6将接收到的信号数据传输至信号放大处理模块7进行 放大处理，放大后的信号数据继续被传输至信号处理模块1进行计算，根据测量得到的 激光发射/接收装置6与目标物的反射面间的距离值以及激光反射波的相位移角度，可以 由信号处理模块1映射计算得到当前大勾9与地面之间的垂直距离，并与前次测量结果对 比可得，大勾9在这两次测量间的相对位移量。步骤4、所述的由信号处理模块1计算得到的大勾9的位移数据通过信号传输模 块3传输至外部设备。本发明所述的大勾位移激光测定方法，在测量大勾位移的过程中，还包含与上 述步骤1-步骤4同时进行的对该大勾位移激光测量装置11进行实时恒温控制的步骤5， 用于提高大勾位移激光测量装置11的测量精度和可靠性，具体包含以下步骤
步骤5.1、温度传感器5实时检测激光发射/接收装置6的温度数据，并将检测得到的温度数据传输至恒温控制模块2 ；
步骤5.2、所述的恒温控制模块2根据接收到的激光发射/接收装置6的实时温度数 据，通过PID (比例积分微分)算法，控制加热装置4;
步骤5.3、加热装置4根据恒温控制模块2发送的控制信号，对激光发射/接收装置 6进行加热或不加热，从而控制激光发射/接收装置6在40°C到50°C范围内保持恒温状 态。本实施例中，可以采用加热棒、或加热丝、或加热带、或加热膜等加热装置4 对激光发射/接受装置6进行40°C到50°C范围内的恒温控制。本发明所提供的大勾位移激光测定方法，与现有技术相比，具有以下优点
1.现有的绞车传感器这种大勾位移激光测量装置无法安装在车载钻机、水利钻机 等设备上，而本发明方法在测定过程中所使用的大勾位移激光测量装置可安装在该些设 备的大勾上，实现包括车载钻机、水利钻机等的大勾位移的实时、自动、在线快速的测 量。2.由于本发明采用了恒温控制装置，其将激光发射/接收装置的实时温度严格 的控制在40°C到50°C的范围内，使得激光发射/接收装置的测量精度得到有效的保证， 且不易受现场电机等强电、磁场的干扰；相比现有技术中的绞车传感器，利用本发明测 量得到的大勾位移数据具有更高的准确性和可靠性。3.本发明方法在测定过程中所使用的大勾位移激光测量装置是按照标准传感器 模块生产的，可在_40°C到+60°C的宽温环境下工作，适用范围广。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述 的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发 明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求 来限定。
权利要求
1.一种大勾位移激光测定方法，利用安装在大型设备的大勾(9)上的大勾位移激光 测量装置(11)进行测定，其特征在于，包含以下步骤步骤1、接通电源(8)后，所述的大勾位移激光测量装置(11)的信号处理模块 (1)将测量信号传输至激光发射/接收装置(6)，触发该激光发射/接收装置(6)；步骤2、所述的激光发射/接收装置(6)是激光反射波相位移测距装置，其依据激 光反射波的相位移角度对测量目标物进行测定，得到激光发射/接收装置(6)与测量目 标物的反射面间的距离；步骤3、所述的信号处理模块(1)对测量得到的数据信号进行计算，得出大勾 (9)的位移量；步骤3.1、所述的信号处理模块(1)对接收到的数据信号，也就是激光发射/接收 装置(6)与目标物的反射面间的距离值以及激光反射波的相位移角度，映射计算得到当 前大勾(9)与地面之间的垂直距离；步骤3.2、所述的信号处理模块(1)将此次测定的大勾(9)与地面之间的垂直距离 与前次测定结果对比，得到大勾(9)在这两次测定间的相对位移量。
2.如权利要求1所述的大勾位移激光测定方法，其特征在于，步骤1中所述的测量信 号是由信号处理模块(1)以固定频率生成的。
3.如权利要求1所述的大勾位移激光测定方法，其特征在于，所述的步骤2具体包含 以下步骤步骤2.1、激光发射/接收装置(6)接收到测量信号后被触发，其发射激光照射到 位于地面(10)上的测量目标物，依据激光反射波的相位移角度，测量得到激光发射/ 接收装置(6)当前所处的位置、也就是大勾(9)的当前位置与测量目标物的反射面间 的距离；步骤2.2、激光发射/接收装置(6)将测量到的数据信号，即激光发射/接收装置(6)与目标物的反射面间的距离值以及激光反射波的相位移角度通过激光反射波回传至 激光发射/接收装置(6)。
4.如权利要求1所述的大勾位移激光测定方法，其特征在于，所述的步骤3中，在步 骤3.1之前还包含步骤3.3、激光发射/接收装置(6)将接收到的信号数据传输至信号放大处理模块(7)进行放大处理，放大后的信号数据进一步被传输至所述的信号处理模块(1)。
5.如权利要求1所述的大勾位移激光测定方法，其特征在于，该大勾位移激光测定方 法在步骤3之后还包含步骤4、将最终测定得到的大勾(9)的位移量通过信号传输模块(3)传输至外部 设备。
6.如权利要求5所述的大勾位移激光测定方法，其特征在于，所述的信号传输模块 (3)是无线信号传输模块。
7.如权利要求1所述的大勾位移激光测定方法，其特征在于，该大勾位移激光测定方 法还包含与上述步骤1-步骤4同时进行的对所述的大勾位移激光测量装置(11)进行实 时恒温控制的步骤5。
8.如权利要求7所述的大勾位移激光测定方法，其特征在于，所述的步骤5具体包含以下步骤步骤5.1、温度传感器(5)实时检测激光发射/接收装置(6)的温度数据，并将检 测得到的温度数据传输至恒温控制模块(2)；步骤5.2、所述的恒温控制模块(2)根据接收到的激光发射/接收装置(6)的实时 温度数据，通过比例积分微分算法，控制加热装置(4)；步骤5.3、加热装置4根据恒温控制模块(2)发送的控制信号，对激光发射/接收 装置(6)进行加热或不加热，控制激光发射/接收装置(6)的温度保持恒温状态。
9.如权利要求8所述的大勾位移激光测定方法，其特征在于，步骤5.3中，所述的加 热装置(4)采用加热棒、或加热丝、或加热带、或加热膜，控制激光发射/接受装置 (6)在40°C到50°C的范围内保持恒温。
全文摘要
本发明公开了一种大勾位移激光测定方法，通过安装在大型设备的大勾上的大勾位移激光测量装置进行测定，其主要依据激光反射波的相位移角度，测量得到激光发射/接收装置与测量目标物的反射面间的距离，从而映射出大勾与地面的垂直距离，进而确定大勾的位移量。本发明所提供的大勾位移激光测定方法，测量结果具有高精度和高可靠性，并且适用于包括车载钻机、水利钻机等的全部设备的大勾位移的自动实时测量。
文档编号G01B11/02GK102012212SQ20101055993
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者毕东杰, 王敏, 陆永刚 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司, 上海神开石油科技有限公司, 上海神开石油设备有限公司