大部件吊裝姿態監控系統技術方案

本發明專利技術提供了一種大部件吊裝姿態監控系統，包括無線傾角儀，所述無線傾角儀由無線傾角傳感器和手持式顯示主機組成，其中：無線傾角傳感器通過永磁鐵吸附安裝在被吊裝構件的基準平面上，通過加速度傳感器采集加速度數據，通過積分運算之后得到角度數據，通過無線數傳模塊發送給手持式顯示主機；手持式顯示主機在收到信息后進行相應處理，交由液晶顯示模塊顯示，并且與預先設置的角度報警值進行對比，一旦實測角度與預設報警值的差值小于閾值，則通過聲光報警模塊發送警報。本發明專利技術安裝簡單、使用方便，系統穩定，不受現場環境影響。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及大型構件吊裝過程姿態角度監測的裝置，具體地，涉及一種大部件吊裝姿態監控系統。
技術介紹
汽輪機汽缸等大型結構件在生產裝配過程中通常需要吊裝翻身，在翻身過程中構件的姿態對翻身操作至關重要，會直接影響到翻身的安全性和操作步驟，所以在進行吊裝作業時需要對構件的姿態進行實時監測。目前對構件的姿態進行實時監測，最直觀的監測方式為監測構件的基準面與水平面或者豎直面的夾角。而目前市場上已有的傾角傳感器主要是直接輸出模擬信號或者通過RS232等串行接口輸出數字信號，需要配合上位機使用，限制了在吊裝作業現場的應用。如申請號為201020151064.9的中國技術專利，該技術涉及一種起重機抬吊監控系統,包括水平測量裝置、至少一垂直測量裝置和至少一測量監控裝置,水平測量裝置用于測量被吊物體的水平姿態,垂直測量裝置用于測量被吊物體與起重機的垂直姿態,水平測量裝置和垂直測量裝置分別與測量監控裝置通過信號鏈路連接。但是該專利只能在水平/垂直的狀態附近檢測被吊物體與水平/垂直狀態的差別，不能提供物體在吊裝翻身的整個過程中的±180°角度監測和任意設定角度的報警功能，不能用于大部件吊裝翻身的全過程姿態監控；而且該專利測量監控裝置固定在駕駛室內使用，不具備本系統體積小巧、安裝方便、通過無線傳輸信號、可手持移動使用的特性，所以不適用于企業吊裝環境的移動式使用要求。
技術實現思路
針對現有技術中的缺陷，本專利技術的目的是提供一種大部件吊裝姿態監控系統，通過無線傾角傳感器實時采集被吊裝構件的姿態信息，顯示在吊裝作業指揮人員手中的顯示設備上，為吊裝作業指揮人員提供參考。為實現以上目的，本專利技術提供一種大部件吊裝姿態監控系統，包括無線傾角儀，所述無線傾角儀由無線傾角傳感器和手持式顯示主機組成；所述無線傾角傳感器包括：加速度傳感器、積分運算模塊、第一無線數傳模塊、第一供電模塊，其中：加速度傳感器用于實時采集被吊裝構件的加速度數據并傳遞給積分運算模塊；積分運算模塊用于對加速度數據進行積分運算以得到角度數據并傳輸給第一無線數傳模塊；第一無線數傳模塊用于將角度數據信息轉換為無線信號并無線發送給手持式顯示主機；加速度傳感器、積分運算模塊、第一無線數傳模塊由第一供電模塊供電運行；所述無線傾角傳感器通過永磁鐵吸附安裝在被吊裝構件的基準平面上，保證加速度傳感器始終與被吊裝構件的基準平面同步運動，測量被吊裝構件的基準平面與水平方向的夾角；所述手持式顯示主機包括：第二無線數傳模塊、信息處理模塊、液晶顯示模塊、參數保存模塊、聲光報警模塊、第二供電模塊，其中：第二無線數傳模塊用于接收無線傾角傳感器中的第一無線數傳模塊發送的無線信號，解調后得到角度信息并傳送給信息處理模塊；信息處理模塊用于對角度信息簡單處理后通過液晶顯示模塊將角度信息顯示出來，同時計算實測角度與預設報警角度值的差值并進行對比，一旦差值小于閾值時通過聲光報警模塊進行聲光警報；參數保存模塊用于與信息處理模塊進行信息傳遞并保存數據信息；第二無線數傳模塊、信息處理模塊、液晶顯示模塊、參數保存模塊、聲光報警模塊由第二供電模塊供電運行。優選地，所述的加速度傳感器包括6軸陀螺加速度計和第一IIC接口，其中：所述6軸陀螺加速度計用于準確追蹤快速與慢速動作，并通過最高至400kHz的第一IIC接口以數字輸出旋轉矩陣、四元數、歐拉角格式的融合演算數據給積分運算模塊。優選地，所述的積分運算模塊包括第二IIC接口、第一TTL串口和微處理器，其中：所述微處理器通過第二IIC接口讀取加速度傳感器的信息，通過積分運算和動態卡爾曼濾波算法解算出角度數據，最后通過第一TTL串口將得到的角度數據發送至第一無線數傳模塊。優選地，所述的第一無線數傳模塊包括第二TTL串口、第一天線和第一射頻芯片，所述的第二無線數傳模塊包括第三TTL串口、第二天線和第二射頻芯片，其中：所述第一射頻芯片通過第二TTL串口接收第一TTL串口發送的角度數據，并將接收到的角度數據調制為無線信號后通過第一天線發出給第二天線；所述第二射頻芯片通過第二天線接收第一天線發送的無線信號，解調后將數據輸出至第三TTL串口。優選地，所述的信息處理模塊為微控制器，包括第四TTL串口、第一I/O口，其中：所述微控制器通過第四TTL串口接收第二無線數傳模塊經第三TTL串口發送的角度數據，經過簡單處理后得出實際角度，通過第一I/O口控制液晶顯示模塊顯示角度數據，同時通過第一I/O口讀取預設角度報警值，并將實測角度數據與預設角度報警值進行對比，一旦實測角度數據與預設角度報警值的差值小于閾值，則通過第一I/O口控制聲光報警模塊發送警報。優選地，所述的液晶顯示模塊包含大尺寸液晶顯示屏、顯示控制器和第二I/O口，其中：所述顯示控制器通過第二I/O口接收信息處理模塊發出的顯示控制指令，控制大尺寸液晶顯示屏顯示相應信息。優選地，所述的參數保存模塊包含數據存儲器和第三I/O口，其中：所述數據存儲器通過第三I/O口與信息處理模塊進行信息傳遞，并在關閉電源的情況下也能保存數據。優選地，所述的第一供電模塊、第二供電模塊均包括鋰電池、電池充放電保護芯片和電源轉換芯片，其中：所述第一供電模塊里的電源轉換芯片將鋰電池的電壓轉換為加速度傳感器、積分運算模塊、第一無線數傳模塊的額定電壓，電池充放電保護芯片在鋰電池充電和放電時保護電池，防止過充和過放損害鋰電池；所述第二供電模塊里的電源轉換芯片將鋰電池的電壓轉換為第二無線數傳模塊、信息處理模塊、液晶顯示模塊、參數保存模塊、聲光報警模塊的額定電壓，電池充放電保護芯片在鋰電池充電和放電時保護電池，防止過充和過放損害鋰電池。與現有技術相比，本專利技術具有如下的有益效果：(1)通過在被吊裝構件的基準平面上安裝無線傾角儀，實時測量被吊裝構件的姿態，并顯示在手持式顯示主機上，為吊裝指揮人員提供參考；(2)預先設定危險的姿態角度，在實測角度與危險的姿態角度之差小于閾值時，通過聲光報警的方式提示吊裝指揮人員，采取相應措施，避免發生安全事故；(3)無線傾角傳感器安裝簡單，無需更改被吊裝構件的結構，而且整個系統使用方便，不會對吊裝作業過程產生影響，系統穩定，不會受現場環境影響。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：圖1為本專利技術一實施例的無線傾角儀的安裝示意圖；圖1中：無線傾角儀100，永磁鐵101，被吊裝構件200，被吊裝構件的基本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大部件吊裝姿態監控系統，其特征在于，包括無線傾角儀，所述無線傾角儀由無線傾角傳感器和手持式顯示主機組成；所述無線傾角傳感器包括：加速度傳感器、積分運算模塊、第一無線數傳模塊、第一供電模塊，其中：加速度傳感器用于實時采集被吊裝構件的加速度數據并傳遞給積分運算模塊；積分運算模塊用于對加速度數據進行積分運算以得到角度數據并傳輸給第一無線數傳模塊；第一無線數傳模塊用于將角度數據信息轉換為無線信號并無線發送給手持式顯示主機；加速度傳感器、積分運算模塊、第一無線數傳模塊由第一供電模塊供電運行；所述無線傾角傳感器通過永磁鐵吸附安裝在被吊裝構件的基準平面上，保證加速度傳感器始終與被吊裝構件的基準平面同步運動，測量被吊裝構件的基準平面與水平方向的夾角；所述手持式顯示主機包括：第二無線數傳模塊、信息處理模塊、液晶顯示模塊、參數保存模塊、聲光報警模塊、第二供電模塊，其中：第二無線數傳模塊用于接收無線傾角傳感器中的第一無線數傳模塊發送的無線信號，解調后得到角度信息并傳送給信息處理模塊；信息處理模塊用于對角度信息簡單處理后通過液晶顯示模塊將角度信息顯示出來，同時計算實測角度與預設報警角度值的差值并進行對比，一旦差值小于閾值時通過聲光報警模塊進行聲光警報；參數保存模塊用于與信息處理模塊進行信息傳遞并保存數據信息；第二無線數傳模塊、信息處理模塊、液晶顯示模塊、參數保存模塊、聲光報警模塊由第二供電模塊供電運行。...

【技術特征摘要】
1.一種大部件吊裝姿態監控系統，其特征在于，包括無線傾角儀，所述無線傾
角儀由無線傾角傳感器和手持式顯示主機組成；
所述無線傾角傳感器包括：加速度傳感器、積分運算模塊、第一無線數傳模塊、第
一供電模塊，其中：加速度傳感器用于實時采集被吊裝構件的加速度數據并傳遞給積分
運算模塊；積分運算模塊用于對加速度數據進行積分運算以得到角度數據并傳輸給第一
無線數傳模塊；第一無線數傳模塊用于將角度數據信息轉換為無線信號并無線發送給手
持式顯示主機；加速度傳感器、積分運算模塊、第一無線數傳模塊由第一供電模塊供電
運行；所述無線傾角傳感器通過永磁鐵吸附安裝在被吊裝構件的基準平面上，保證加速
度傳感器始終與被吊裝構件的基準平面同步運動，測量被吊裝構件的基準平面與水平方
向的夾角；
所述手持式顯示主機包括：第二無線數傳模塊、信息處理模塊、液晶顯示模塊、參
數保存模塊、聲光報警模塊、第二供電模塊，其中：第二無線數傳模塊用于接收無線傾
角傳感器中的第一無線數傳模塊發送的無線信號，解調后得到角度信息并傳送給信息處
理模塊；信息處理模塊用于對角度信息簡單處理后通過液晶顯示模塊將角度信息顯示出
來，同時計算實測角度與預設報警角度值的差值并進行對比，一旦差值小于閾值時通過
聲光報警模塊進行聲光警報；參數保存模塊用于與信息處理模塊進行信息傳遞并保存數
據信息；第二無線數傳模塊、信息處理模塊、液晶顯示模塊、參數保存模塊、聲光報警
模塊由第二供電模塊供電運行。
2.根據權利要求1所述的一種大部件吊裝姿態監控系統，其特征在于，所述的加
速度傳感器包括6軸陀螺加速度計和第一IIC接口，其中：所述6軸陀螺加速度計用于
準確追蹤快速與慢速動作，并通過最高至400kHz的第一IIC接口以數字輸出旋轉矩陣、
四元數、歐拉角格式的融合演算數據給積分運算模塊。
3.根據權利要求1所述的一種大部件吊裝姿態監控系統，其特征在于，所述的積
分運算模塊包括第二IIC接口、第一TTL串口和微處理器，其中：所述微處理器通過第
二IIC接口讀取加速度傳感器的信息，通過積分運算和動態卡爾曼濾波算法解算出角度
數據，最后通過第一TTL串口將得到的角度數據發送至第一無線數傳模塊。
4.根據權利要求1所述的一種大部件吊裝姿態監控系統，其特征在于，所述的第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡小鋒，孫世旭，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：上海;31