基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置，包括监测点模块、三维超声扫描模块和主控制台模块，监测点模块包括第一微处理器模块、第一电源模块、第一无线通信模块、超声波驱动电路模块和超声波发射传感器模块；三维超声扫描模块包括第二微处理器模块、第二电源模块、数据存储器模块、云台伺服控制器模块、第二无线通信模块、温度传感器模块、信号调理电路模块、超声波接收传感器模块和三维云台；主控制台模块包括微型计算机和第三无线通信模块。本实用新型专利技术结构简单，设计合理，实时性能好，工作可靠性高，实用性强，能够降低塔式起重机倾覆事故的发生，使塔式起重机安全、高效运行，使用效果好，便于推广使用。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及塔式起重机安全监控
，尤其是涉及一种基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置。
技术介绍
塔式起重机(简称塔机)属于一类特种机械设备，主要用于建筑工地上的吊装作业。目前，我国拥有300多个塔机生产厂家，年产塔机数量接近2万台，其中80吨米以下的中小型塔机占80%以上。塔机工作范围大，工况复杂，组成塔机的大型钢构件常年暴露在外界环境中。由于偶尔撞击、气候突变、材料老化和地基沉陷等因素的作用，这些大型钢构件容易产生形变，导致塔机发生倾斜，甚至导致失稳事故的发生。塔机的稳定性一直是行业的关注焦点，同时塔机的稳定性也在制约着塔机的发展。在塔机设计规范中，塔机的稳定性验算是塔机设计生产的重要指标。对于塔机的设计，塔机合力矩计算具有明显的指导作用。但是在实际工作中，直接监测塔机的合力矩几乎是不可能的。传统的监测方案是通过监测塔机的运行参数，获取塔机的各部分工作状态信息，依靠司机进行整体状态判断。这种监测方法不仅监测量多，同时增加了塔机司机劳动强度。申请日为2009年04月20日、申请号为200910022111.1的中国专利公开了一种基于超声传感网络的塔式起重机失稳在线监测预警系统及方法，提出了采用多超声传感器融合技术进行塔机上部结构的摆动和扭动监测。其特点是固定超声探头，利用参考点与多个监测点的超声距离测量，进行塔机形变动态监测。但是，由于远距离作用时，超声传感器具有较强的指向性，当塔机钢结构发生大形变时，该系统及方法的距离测量可能存在失效问题
技术实现思路
·本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置，其结构简单，设计合理，实现方便，实时性能好，工作可靠性高，实用性强，能够降低塔式起重机倾覆事故的发生，使塔式起重机安全、高效运行，使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:一种基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置，其特征在于:包括设置在塔式起重机顶升套架上的监测点模块、设置在塔式起重机下方且与所述监测点模块无线连接并通信的三维超声扫描模块和与所述三维超声扫描模块无线连接并通信的主控制台模块，所述监测点模块包括第一微处理器模块和为监测点模块中各用电模块供电的第一电源模块，以及与所述第一微处理器模块相接的第一无线通信模块和超声波驱动电路模块，所述超声波驱动电路模块的输出端接有超声波发射传感器模块；所述三维超声扫描模块包括第二微处理器模块和为三维超声扫描模块中各用电模块供电的第二电源模块，以及与所述第二微处理器模块相接的数据存储器模块、云台伺服控制器模块和与第一无线通信模块无线连接并通信的第二无线通信模块，所述第二微处理器模块的输入端接有温度传感器模块和信号调理电路模块，所述信号调理电路模块的输入端接有超声波接收传感器模块，所述云台伺服控制器模块上接有三维云台，所述超声波接收传感器模块安装在所述三维云台上；所述主控制台模块包括微型计算机和与所述微型计算机相接且与所述第二无线通信模块无线连接并通信的第三无线通信模块。上述的基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置，其特征在于:所述监测点模块的数量为一个或多个。上述的基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置，其特征在于:所述第一无线通信模块、第二无线通信模块和第三无线通信模块均为ZIGBEE无线通信模块。上述的基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置，其特征在于:所述第一微处理器模块为ARM微处理器。上述的基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置，其特征在于:所述ARM微处理器为芯片LPCl 114。上述的基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置，其特征在于:所述第二微处理器模块为FPGA微处理器。上述的基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置，其特征在于:所述FPGA微处理器为芯片CY7C68013。上述的基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置，其特征在于:所述数据存储器模块为RAM存储器模块。本技术与现 有技术相比具有以下优点:1、本技术采用了集成化、模块化的设计，结构简单，设计合理，实现方便。2、本技术监测点模块、三维超声扫描模块和主控制台模块的安装布设方便，由于三维超声扫描模块中的超声波接收传感器模块能够在三维云台的带动下三维转动，因此，使用时，只需一个三维超声扫描模块，且只需将三维超声扫描模块放置在塔式起重机的下方即可；而且，每个监测点模块中只需要一个超声波发射传感器，与现有技术相比，有效地减少了超声波传感器的数量。3、本技术第一微处理器模块为ARM微处理器，第二微处理器模块为FPGA微处理器，主控制台模块采用了微型计算机，使得整个系统的数据处理速度快，实时性强。4、本技术能够判断得到监测点模块安装位置处塔式起重机的结构形变信息，解决了塔式起重机结构大形变监测这一难题。5、本技术工作可靠性高，由于三维超声扫描模块能够对监测点模块发出的超声波信号进行三维扫描，因此即使超声传感器具有较强的指向性，也不存在失效问题。6、本技术的实用性强，能够有效降低塔式起重机司机的劳动强度，提高了塔式起重机的形变监测有效性，能够降低塔式起重机倾覆事故的发生，使塔式起重机安全、高效运行，使用效果好，便于推广使用。综上所述，本技术结构简单，设计合理，实现方便，实时性能好，工作可靠性高，实用性强，能够降低塔式起重机倾覆事故的发生，使塔式起重机安全、高效运行，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术实施例1中监测点模块、三维超声扫描模块和主控制台模块的布置示意图。图2为本技术实施例2中监测点模块、三维超声扫描模块和主控制台模块的布置示意图。图3为本技术的电路原理框图。附图标记说明:I一监测点模块； 1-1一第一微处理器模块； 1-2—第一电源模块；1-3一第一无线通彳目模块；1-4一超声波驱动电路模块；1-5一超声波发射传感器模块；2—三维超声扫描模块；2-1—第二微处理器模块；2-2—第二电源模块；2-3—数据存储器模块；2-4—云台伺服控制器模块；2-5—第二无线通信模块；2-6—温度传感器模块；2-7—信号调理电路模块；2-8—超声波接收传感器模块；2-9一二维z 台；3—主控制台模块；3-1—微型计算机；`3~2 一第二无线通/[目模块。具体实施方式实施例1如图1和图3所示，本技术包括设置在塔式起重机顶升套架上的监测点模块1、设置在塔式起重机下方且与所述监测点模块I无线连接并通信的三维超声扫描模块2和与所述三维超声扫描模块2无线连接并通信的主控制台模块3，所述监测点模块I包括第一微处理器模块1-1和为监测点模块I中各用电模块供电的第一电源模块1-2，以及与所述第一微处理器模块1-1相接的第一无线通信模块1-3和超声波驱动电路模块1-4，所述超声波驱动电路模块1-4的输出端接有超声波发射传感器模块1-5 ;所述三维超声扫描模块2包括第二微处理器模块2-1和为三维超声扫描模块2中各用电模块供电的第二电源模块2-2，以及与所述第二微处理器模块2-1相接的数据存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维超声扫描的塔式起重机结构形变在线监测装置，其特征在于：包括设置在塔式起重机顶升套架上的监测点模块（1）、设置在塔式起重机下方且与所述监测点模块（1）无线连接并通信的三维超声扫描模块（2）和与所述三维超声扫描模块（2）无线连接并通信的主控制台模块（3），所述监测点模块（1）包括第一微处理器模块（1?1）和为监测点模块（1）中各用电模块供电的第一电源模块（1?2），以及与所述第一微处理器模块（1?1）相接的第一无线通信模块（1?3）和超声波驱动电路模块（1?4），所述超声波驱动电路模块（1?4）的输出端接有超声波发射传感器模块（1?5）；所述三维超声扫描模块（2）包括第二微处理器模块（2?1）和为三维超声扫描模块（2）中各用电模块供电的第二电源模块（2?2），以及与所述第二微处理器模块（2?1）相接的数据存储器模块（2?3）、云台伺服控制器模块（2?4）和与第一无线通信模块（1?3）无线连接并通信的第二无线通信模块（2?5），所述第二微处理器模块（2?1）的输入端接有温度传感器模块（2?6）和信号调理电路模块（2?7），所述信号调理电路模块（2?7）的输入端接有超声波接收传感器模块（2?8），所述云台伺服控制器模块（2?4）上接有三维云台（2?9），所述超声波接收传感器模块（2?8）安装在所述三维云台（2?9）上；所述主控制台模块（3）包括微型计算机（3?1）和与所述微型计算机（3?1）相接且与所述第二无线通信模块（2?5）无线连接并通信的第三无线通信模块（3?2）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫小乐，谷立臣，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：实用新型
国别省市：