一種基於仿生的起重機位移自動測量儀的製作方法

2023-05-07 19:22:51 1

一種基於仿生的起重機位移自動測量儀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於仿生的起重機位移自動測量儀及測量方法，自動測量儀包括測量平臺（1）、圖像採集傳感器（2）、三個可移動相互正交軸（3）、軸位移測量傳感器（4）、軸控制裝置（5）、傳輸通道（6、7）和計算機（8），三個可移動相互正交軸（3）分別沿X、Y、Z三個軸向布置在測量平臺（1）上，在Y軸的軸端安裝圖像採集傳感器（2）。採用本發明的測量儀可以在起重機位移測量點附近的空間位置保持不動的基準，結合自動化位移測量裝置即可實現起重機位移的高精度自動化測量，且測量儀器緊湊。
【專利說明】一種基於仿生的起重機位移自動測量儀

【技術領域】
[0001]本發明屬於起重機檢驗領域，具體涉及一種基於仿生原理的起重機位移自動測量儀。

【背景技術】
[0002]起重機結構加載位移是評價起重機結構性能、安全的重要指標之一。由於起重機結構空間大，弔取物品過程常伴隨有結構的空間移動，起重機位移測量點通常遠離固定地面，在起重機位移測量位置附近缺少位置固定的基準為位移測量參考，因此現有起重機位移測試方法主要為間接測量的人工測量方法，如拉鋼絲法、經緯儀法等，現場工作環境複雜幹擾因素諸多且難以控制，起重機結構位移量與結構空間尺寸相比數量級相差很大，諸多因素使得起重機位移測量過程存在測量原理誤差和人為誤差影響，測量環節不緊湊中間環節幹擾不確定因素多，測量結果往往不如人意，嚴重製約了測試結果對試驗研究的進一步貢獻作用。
[0003]隨著起重機大型化、重載化的發展，在起重機檢測領域迫切需要一種能夠試驗起重機位移高精度、自動化測量的儀器裝備。
[0004]自然界中雞等禽鳥的身體在一定的範圍內移動時，可以通過調整頭與身體的相對位置，使頭部相對地面保持空間位置的不變。科學家通過試驗研究發現，這一現象是雞保持眼看到空間景象不變，通過移動脖子，以抵消身體的空間移動，實現頭部空間位置的確定不動。基於這一生物原理，工程人員在照相機防抖、轎車懸掛等領域已成功應用且取得很好的效果。


【發明內容】

[0005]本發明為了解決現有起重機位移測量存在的上述問題，提供了一種基於仿生原理的起重機位移高精度自動測量儀。
[0006]本發明公開了一種基於仿生的起重機位移自動測量儀，包括測量平臺、圖像採集傳感器、三個可移動相互正交軸、軸位移測量傳感器、軸控制裝置、傳輸通道和計算機，三個可移動相互正交軸分別沿X、Y、Z三個軸向布置在測量平臺上，在Y軸的軸端安裝圖像採集傳感器。
[0007]其中，圖像採集傳感器用於採集空間圖像信息並傳輸至計算機進行處理，三個軸控制裝置控制三個可移動相互正交軸的移動，實現圖像採集傳感器一定範圍內空間位置的固定不變，為位移測試提供基準。
[0008]其中，每個軸都設置有位移測量傳感器，用於採集空間各項位移信號，三個軸控制裝置通過控制數據傳輸通道與計算機相連實現三個軸位移動作量控制。
[0009]其中，測試數據傳輸通道傳輸測試信息，實現計算機與位移傳感器的連接；控制信號傳輸通道傳輸控制信息，實現計算機與控制裝置連接；計算機提供圖像信息運算處理、測量儀相關動作的控制、以及位移測量數據的處理計算的軟硬體支持。
[0010]本發明還公開了採用上述基於仿生的起重機位移自動測量儀進行測量的方法，包括如下步驟:
1)將測量儀裝置於起重機位移測量位置，保證裝置穩定可靠；
2)空載工況下啟動測量儀，各部分正常工作，採集該工況下環境圖像信息作為圖像基準，標定此時位移O點；
3)起重機加載，自動完成測試，傳輸測量結果，顯示位移值。
[0011]其中，步驟3)中，起重機加載，圖像傳感器採集圖像變化，與空載工況下圖像信息比較，通過控制各軸運動調整圖像採集傳感器位置，直至圖像傳感器採集的圖像與空載工況下圖像一致為止，三個相互正交軸的位移就是起重機的空間位移值，整個測試過程在計算機控制下自動完成，自動完成測試，並實現測量結果的傳輸，顯示位移值。
[0012]採用本發明的測量儀可以在起重機位移測量點附近的空間位置保持不動的基準，結合自動化位移測量裝置即可實現起重機位移的高精度自動化測量，且測量儀器緊湊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明位移自動測量儀的結構組成圖；
圖2為本發明位移自動測量儀基於仿生的固定基準控制算法流程圖；
圖3為本發明位移自動測量儀在橋門式起重機上的安放位置圖；
圖4為本發明位移自動測量儀在臂架類起重機上的安放位置圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明進行具體描述。
[0015]本發明的基於仿生的起重機位移自動測量儀包括:測量平臺1、三個圖像採集傳感器2、三個可移動相互正交軸3、三個軸位移測量傳感器4、三個軸控制裝置5、測試數據傳輸通道6、控制數據傳輸通道7和計算機。
[0016]測量平臺I為自動測量儀各部分裝置提供安置平臺，用於起重機位移測量位置上測量儀的安裝放置，是可攜式的。
[0017]三個可移動相互正交軸3分別沿X、Y、Z三個軸向布置在測量平臺I上，圖像採集傳感器2固定在Y軸(即豎直軸)的軸端,其運動由相互正交軸3帶動，可實現圖像採集傳感器2在空間一定範圍內的任意位置移動。圖像採集傳感器2用於採集空間圖像信息並傳輸至計算機處理，得到控制三個軸控制裝置5的控制信號，通過控制三個可移動相互正交軸3的移動，可實現圖像採集傳感器2 —定範圍內空間位置的固定不變，為位移測試提供基準。
[0018]針對每個軸都設置有位移測量傳感器4，用於採集空間各項位移信號，三個軸控制裝置5通過控制數據傳輸通道與計算機相連實現三個軸位移動作量控制。其中測試數據傳輸通道6傳輸測試信息，實現計算機與位移傳感器的連接；控制信號傳輸通道7傳輸控制信息，實現計算機與控制裝置連接。計算機8提供圖像信息運算處理、自動測量儀相關動作的控制、以及位移測量數據的處理計算的軟硬體支持。
[0019]本發明的起重機位移自動測量儀以計算機(模仿雞實現信息計算處理)為核心，測量平臺I (模仿雞的身體)上裝有空間相互正交的三個軸3 (模仿雞的脖子)，其中豎直軸頂端裝有可移動的圖像採集傳感器2 (模仿雞的眼睛)。該裝置通過測量平臺I設置於起重機位移測量點處，起重機加載並發生結構位移，與之相固定的測量平臺I隨起重機結構一同發生位移且保持時間、空間的一致，測量平臺I上三個正交軸3可各自移動使得圖像採集傳感器在空間一定範圍內的任意移動；用計算機8控制三正交軸3的動作使圖像採集傳感器2在加載前後及加載過程中採集圖像保持固定不變，即圖像傳感器空間位置固定不變，這一固定位置即為起重機位移測量點附近提供了一個空間位置固定的測量基準；計算機8控制三正交軸3的動作控制量通過計算即可得到起重機加載前後測量平臺與位置固定不動的圖像採集傳感器之間的相對空間位移量，即為起重機加載前後結構位移量；如需更高的位移測量精度，可在三正交軸3上加裝位移傳感器；該測量儀可為起重機加載前後位移測試點附近提供一個空間位置固定不變的基準，位移測試量可由計算機處理實現自動化讀取、處理及顯示。
[0020]進行測量時:
1)將測量儀裝置於起重機位移測量位置，保證裝置穩定可靠；
2)空載工況下啟動測量儀，各部分正常工作，採集該工況下環境圖像信息作為圖像基準，標定此時位移O點；
3)起重機加載，圖像傳感器採集圖像變化，與空載工況下圖像信息比較，通過控制各軸運動調整圖像採集傳感器位置，直至圖像傳感器採集的圖像與空載工況下圖像一致為止，三個相互正交軸的位移就是起重機的空間位移值，整個測試過程在計算機控制下自動完成，自動完成測試，並實現測量結果的傳輸，顯示位移值。
【權利要求】
1.一種基於仿生的起重機位移自動測量儀，其特徵在於，包括測量平臺(I)、圖像採集傳感器(2)、三個可移動相互正交軸(3)、軸位移測量傳感器(4)、軸控制裝置(5)、傳輸通道(6、7)和計算機(8)，三個可移動相互正交軸(3)分別沿X、Y、Z三個軸向布置在測量平臺(I)上，在Y軸的軸端安裝圖像採集傳感器(2)。
2.根據權利要求1所述的自動測量儀，其特徵在於:圖像採集傳感器(2)用於採集空間圖像信息並傳輸至計算機進行處理，三個軸控制裝置(5)控制三個可移動相互正交軸(3)的移動，實現圖像採集傳感器(2)—定範圍內空間位置的固定不變，為位移測試提供基準。
3.根據權利要求1或2所述的自動測量儀，其特徵在於:每個軸都設置有位移測量傳感器(4)，用於採集空間各項位移信號，三個軸控制裝置(5)通過控制數據傳輸通道(6)與計算機(8)相連實現三個軸位移動作量控制。
4.根據權利要求1-3任一項所述的自動測量儀，其特徵在於:測試數據傳輸通道(6)傳輸測試信息，實現計算機與位移傳感器(4)的連接；控制信號傳輸通道(7)傳輸控制信息，實現計算機(8)與控制裝置(5)連接；計算機(8)提供圖像信息運算處理、測量儀相關動作的控制、以及位移測量數據的處理計算的軟硬體支持。
5.採用權利要求1所述的基於仿生的起重機位移自動測量儀進行測量的方法，其特徵在於包括如下步驟: 1)將測量儀裝置於起重機位移測量位置，保證裝置穩定可靠； 2)空載工況下啟動測量儀，各部分正常工作，採集該工況下環境圖像信息作為圖像基準，標定此時位移O點； 3)起重機加載，自動完成測試，傳輸測量結果，顯示位移值。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於:步驟3)中，起重機加載，圖像傳感器採集圖像變化，與空載工況下圖像信息比較，通過控制各軸運動調整圖像採集傳感器位置，直至圖像傳感器採集的圖像與空載工況下圖像一致為止，三個相互正交軸的位移就是起重機的空間位移值，整個測試過程在計算機控制下自動完成，自動完成測試，並實現測量結果的傳輸,顯示位移值。
【文檔編號】G01B11/02GK104296666SQ201410603048
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】楊瑞剛, 徐格寧, 段治斌, 王磊 申請人:太原科技大學