大部件吊装姿态监控系统技术方案

本发明专利技术提供了一种大部件吊装姿态监控系统，包括无线倾角仪，所述无线倾角仪由无线倾角传感器和手持式显示主机组成，其中：无线倾角传感器通过永磁铁吸附安装在被吊装构件的基准平面上，通过加速度传感器采集加速度数据，通过积分运算之后得到角度数据，通过无线数传模块发送给手持式显示主机；手持式显示主机在收到信息后进行相应处理，交由液晶显示模块显示，并且与预先设置的角度报警值进行对比，一旦实测角度与预设报警值的差值小于阈值，则通过声光报警模块发送警报。本发明专利技术安装简单、使用方便，系统稳定，不受现场环境影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大型构件吊装过程姿态角度监测的装置，具体地，涉及一种大部件吊装姿态监控系统。
技术介绍
汽轮机汽缸等大型结构件在生产装配过程中通常需要吊装翻身，在翻身过程中构件的姿态对翻身操作至关重要，会直接影响到翻身的安全性和操作步骤，所以在进行吊装作业时需要对构件的姿态进行实时监测。目前对构件的姿态进行实时监测，最直观的监测方式为监测构件的基准面与水平面或者竖直面的夹角。而目前市场上已有的倾角传感器主要是直接输出模拟信号或者通过RS232等串行接口输出数字信号，需要配合上位机使用，限制了在吊装作业现场的应用。如申请号为201020151064.9的中国技术专利，该技术涉及一种起重机抬吊监控系统,包括水平测量装置、至少一垂直测量装置和至少一测量监控装置,水平测量装置用于测量被吊物体的水平姿态,垂直测量装置用于测量被吊物体与起重机的垂直姿态,水平测量装置和垂直测量装置分别与测量监控装置通过信号链路连接。但是该专利只能在水平/垂直的状态附近检测被吊物体与水平/垂直状态的差别，不能提供物体在吊装翻身的整个过程中的±180°角度监测和任意设定角度的报警功能，不能用于大部件吊装翻身的全过程姿态监控；而且该专利测量监控装置固定在驾驶室内使用，不具备本系统体积小巧、安装方便、通过无线传输信号、可手持移动使用的特性，所以不适用于企业吊装环境的移动式使用要求。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种大部件吊装姿态监控系统，通过无线倾角传感器实时采集被吊装构件的姿态信息，显示在吊装作业指挥人员手中的显示设备上，为吊装作业指挥人员提供参考。为实现以上目的，本专利技术提供一种大部件吊装姿态监控系统，包括无线倾角仪，所述无线倾角仪由无线倾角传感器和手持式显示主机组成；所述无线倾角传感器包括：加速度传感器、积分运算模块、第一无线数传模块、第一供电模块，其中：加速度传感器用于实时采集被吊装构件的加速度数据并传递给积分运算模块；积分运算模块用于对加速度数据进行积分运算以得到角度数据并传输给第一无线数传模块；第一无线数传模块用于将角度数据信息转换为无线信号并无线发送给手持式显示主机；加速度传感器、积分运算模块、第一无线数传模块由第一供电模块供电运行；所述无线倾角传感器通过永磁铁吸附安装在被吊装构件的基准平面上，保证加速度传感器始终与被吊装构件的基准平面同步运动，测量被吊装构件的基准平面与水平方向的夹角；所述手持式显示主机包括：第二无线数传模块、信息处理模块、液晶显示模块、参数保存模块、声光报警模块、第二供电模块，其中：第二无线数传模块用于接收无线倾角传感器中的第一无线数传模块发送的无线信号，解调后得到角度信息并传送给信息处理模块；信息处理模块用于对角度信息简单处理后通过液晶显示模块将角度信息显示出来，同时计算实测角度与预设报警角度值的差值并进行对比，一旦差值小于阈值时通过声光报警模块进行声光警报；参数保存模块用于与信息处理模块进行信息传递并保存数据信息；第二无线数传模块、信息处理模块、液晶显示模块、参数保存模块、声光报警模块由第二供电模块供电运行。优选地，所述的加速度传感器包括6轴陀螺加速度计和第一IIC接口，其中：所述6轴陀螺加速度计用于准确追踪快速与慢速动作，并通过最高至400kHz的第一IIC接口以数字输出旋转矩阵、四元数、欧拉角格式的融合演算数据给积分运算模块。优选地，所述的积分运算模块包括第二IIC接口、第一TTL串口和微处理器，其中：所述微处理器通过第二IIC接口读取加速度传感器的信息，通过积分运算和动态卡尔曼滤波算法解算出角度数据，最后通过第一TTL串口将得到的角度数据发送至第一无线数传模块。优选地，所述的第一无线数传模块包括第二TTL串口、第一天线和第一射频芯片，所述的第二无线数传模块包括第三TTL串口、第二天线和第二射频芯片，其中：所述第一射频芯片通过第二TTL串口接收第一TTL串口发送的角度数据，并将接收到的角度数据调制为无线信号后通过第一天线发出给第二天线；所述第二射频芯片通过第二天线接收第一天线发送的无线信号，解调后将数据输出至第三TTL串口。优选地，所述的信息处理模块为微控制器，包括第四TTL串口、第一I/O口，其中：所述微控制器通过第四TTL串口接收第二无线数传模块经第三TTL串口发送的角度数据，经过简单处理后得出实际角度，通过第一I/O口控制液晶显示模块显示角度数据，同时通过第一I/O口读取预设角度报警值，并将实测角度数据与预设角度报警值进行对比，一旦实测角度数据与预设角度报警值的差值小于阈值，则通过第一I/O口控制声光报警模块发送警报。优选地，所述的液晶显示模块包含大尺寸液晶显示屏、显示控制器和第二I/O口，其中：所述显示控制器通过第二I/O口接收信息处理模块发出的显示控制指令，控制大尺寸液晶显示屏显示相应信息。优选地，所述的参数保存模块包含数据存储器和第三I/O口，其中：所述数据存储器通过第三I/O口与信息处理模块进行信息传递，并在关闭电源的情况下也能保存数据。优选地，所述的第一供电模块、第二供电模块均包括锂电池、电池充放电保护芯片和电源转换芯片，其中：所述第一供电模块里的电源转换芯片将锂电池的电压转换为加速度传感器、积分运算模块、第一无线数传模块的额定电压，电池充放电保护芯片在锂电池充电和放电时保护电池，防止过充和过放损害锂电池；所述第二供电模块里的电源转换芯片将锂电池的电压转换为第二无线数传模块、信息处理模块、液晶显示模块、参数保存模块、声光报警模块的额定电压，电池充放电保护芯片在锂电池充电和放电时保护电池，防止过充和过放损害锂电池。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：(1)通过在被吊装构件的基准平面上安装无线倾角仪，实时测量被吊装构件的姿态，并显示在手持式显示主机上，为吊装指挥人员提供参考；(2)预先设定危险的姿态角度，在实测角度与危险的姿态角度之差小于阈值时，通过声光报警的方式提示吊装指挥人员，采取相应措施，避免发生安全事故；(3)无线倾角传感器安装简单，无需更改被吊装构件的结构，而且整个系统使用方便，不会对吊装作业过程产生影响，系统稳定，不会受现场环境影响。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术一实施例的无线倾角仪的安装示意图；图1中：无线倾角仪100，永磁铁101，被吊装构件200，被吊装构件的基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大部件吊装姿态监控系统，其特征在于，包括无线倾角仪，所述无线倾角仪由无线倾角传感器和手持式显示主机组成；所述无线倾角传感器包括：加速度传感器、积分运算模块、第一无线数传模块、第一供电模块，其中：加速度传感器用于实时采集被吊装构件的加速度数据并传递给积分运算模块；积分运算模块用于对加速度数据进行积分运算以得到角度数据并传输给第一无线数传模块；第一无线数传模块用于将角度数据信息转换为无线信号并无线发送给手持式显示主机；加速度传感器、积分运算模块、第一无线数传模块由第一供电模块供电运行；所述无线倾角传感器通过永磁铁吸附安装在被吊装构件的基准平面上，保证加速度传感器始终与被吊装构件的基准平面同步运动，测量被吊装构件的基准平面与水平方向的夹角；所述手持式显示主机包括：第二无线数传模块、信息处理模块、液晶显示模块、参数保存模块、声光报警模块、第二供电模块，其中：第二无线数传模块用于接收无线倾角传感器中的第一无线数传模块发送的无线信号，解调后得到角度信息并传送给信息处理模块；信息处理模块用于对角度信息简单处理后通过液晶显示模块将角度信息显示出来，同时计算实测角度与预设报警角度值的差值并进行对比，一旦差值小于阈值时通过声光报警模块进行声光警报；参数保存模块用于与信息处理模块进行信息传递并保存数据信息；第二无线数传模块、信息处理模块、液晶显示模块、参数保存模块、声光报警模块由第二供电模块供电运行。...

【技术特征摘要】
1.一种大部件吊装姿态监控系统，其特征在于，包括无线倾角仪，所述无线倾
角仪由无线倾角传感器和手持式显示主机组成；
所述无线倾角传感器包括：加速度传感器、积分运算模块、第一无线数传模块、第
一供电模块，其中：加速度传感器用于实时采集被吊装构件的加速度数据并传递给积分
运算模块；积分运算模块用于对加速度数据进行积分运算以得到角度数据并传输给第一
无线数传模块；第一无线数传模块用于将角度数据信息转换为无线信号并无线发送给手
持式显示主机；加速度传感器、积分运算模块、第一无线数传模块由第一供电模块供电
运行；所述无线倾角传感器通过永磁铁吸附安装在被吊装构件的基准平面上，保证加速
度传感器始终与被吊装构件的基准平面同步运动，测量被吊装构件的基准平面与水平方
向的夹角；
所述手持式显示主机包括：第二无线数传模块、信息处理模块、液晶显示模块、参
数保存模块、声光报警模块、第二供电模块，其中：第二无线数传模块用于接收无线倾
角传感器中的第一无线数传模块发送的无线信号，解调后得到角度信息并传送给信息处
理模块；信息处理模块用于对角度信息简单处理后通过液晶显示模块将角度信息显示出
来，同时计算实测角度与预设报警角度值的差值并进行对比，一旦差值小于阈值时通过
声光报警模块进行声光警报；参数保存模块用于与信息处理模块进行信息传递并保存数
据信息；第二无线数传模块、信息处理模块、液晶显示模块、参数保存模块、声光报警
模块由第二供电模块供电运行。
2.根据权利要求1所述的一种大部件吊装姿态监控系统，其特征在于，所述的加
速度传感器包括6轴陀螺加速度计和第一IIC接口，其中：所述6轴陀螺加速度计用于
准确追踪快速与慢速动作，并通过最高至400kHz的第一IIC接口以数字输出旋转矩阵、
四元数、欧拉角格式的融合演算数据给积分运算模块。
3.根据权利要求1所述的一种大部件吊装姿态监控系统，其特征在于，所述的积
分运算模块包括第二IIC接口、第一TTL串口和微处理器，其中：所述微处理器通过第
二IIC接口读取加速度传感器的信息，通过积分运算和动态卡尔曼滤波算法解算出角度
数据，最后通过第一TTL串口将得到的角度数据发送至第一无线数传模块。
4.根据权利要求1所述的一种大部件吊装姿态监控系统，其特征在于，所述的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小锋，孙世旭，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31