CN103213902B - 吊钩偏角检监测、协同方监测、磁方位监测装置及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吊钩偏角检测、监测装置及起重机，用于起重机，包括至少一个角度测量仪，其特点是，在起重机起升滑轮组动滑轮与吊钩之间或定滑轮与起升滑轮组的固定点之间串连一节部件，且满足当吊钩偏角0度所述的部件上固定装设的平台面为水平面时，在不同吊钩偏角下通过吊钩的起升滑轮组提升力作用线仍垂直于在所述的部件上固定装设的平台面，比如在起重机提升滑轮组定滑轮与起升滑轮组固定点之间串连一节部件。

Description

吊钩偏角检监测、协同方监测、磁方位监测装置及起重机

本发明涉及起重机领域，特别涉及一种用于起重机的吊钩偏角检监测、协同方监测、磁方位监测装置。本发明还涉及一种包括上述吊钩偏角检监测、协同方监测、磁方位监测装置的起重机。

起重机要求垂直吊装，起重施工规范规定“使用流动式起重机起吊工件时吊钩偏角不应超过3度”，然而起重机迄今均未设垂直吊装显示，从而司机无法判断吊钩是否处于垂直状态，而要由吊装指挥者，依据监视被吊重物垂直吊装者提供的信息指挥司机操纵既不及时又准确，为此201110360173.0在吊装中同吊钩产生相同偏角的提升滑轮组构件上，装设经球绞连接的激光发生器，依据激光发生器发射至反光体反射面的光点，所处于标出对应偏角数值同心圆的位置，动态显示出吊钩偏角的方向和偏角度数；或201110387199.4在提升滑轮组动滑轮护板外侧上装设测量平台，且满足起重机吊装垂直度偏差角度0度时，测量平台面为水平面，在台面建立十字垂直坐标，设置双轴倾角仪测量X轴向与Y轴向的垂直度偏差角度；还可以将万向水平仪装设于动滑轮护板外侧与吊钩相垂直平面上，以检测实时吊钩偏角；还有201110148371.0吊车抬吊风险动态于协同方显示设置，提出将吊钩偏角在协同抬吊的双方均进行动态显示达到信息互通，在“知已知彼”情况下协同实现起重机垂直吊装的方案。

由于在起重机起升滑轮组动滑轮护板外侧上装设吊钩偏角检测装置和将所测吊钩偏角信号发射的无线发射装置，空间过于狭小且凸出于动滑轮护板外侧易遭到撞击，对于尺寸较大的装置或较小的动滑轮护板实际上无法装设，且装置的电池要经常更换或充电，维护量大。

目前起重机设计先进操控灵活，许多还采用先导式手柄，只要在司机操作室设置吊钩偏角的动态显示，即可依此控制起重机消除吊钩的偏角，实现垂直吊装，因而重要的是知道吊钩偏角是超前还是滞后。

发明内容

本发明的目的是为防止斜吊、控制吊钩偏摆和起重机垂直吊装提供一种能用于吊钩偏角检测且有较大的装置装设空间，既便于装置装设和防护，又能实时检测吊钩偏角且增设了协同方显示，既适用于单机吊装，又适用于抬吊作业的检测、监测装置，同时创造条件在吊钩偏角检测装置中装设大容量充电电池，或创造为装置直接供电、充电的条件;另一目的是提供一种包括上述吊钩偏角检测、监测装置的起重机。本申请文件中的滑轮护板是将位于多个滑轮两侧支持滑轮轴的、或称为护板或称为夹板的统称为滑轮护板;吊钩偏角是指通过吊钩的起（提）升滑轮组的提升力作用线偏离铅垂线的角度。

一种吊钩偏角检测装置，用于起重机，包括至少一个角度测量仪，其特点是，在起重机起升滑轮组动滑轮与吊钩之间或定滑轮与起升滑轮组的固定点之间串连一节部件，且满足当吊钩偏角0度所述的部件上固定装设的平台面为水平面时，在不同吊钩偏角下通过吊钩的起升滑轮组提升力作用线仍垂直于在所述的部件上固定装设的平台面，比如在起重机提升滑轮组定滑轮与起升滑轮组固定点之间串连一节部件，所述部件与起升滑轮组固定点间可以采用缷扣连接但不能采用焊接，焊死了所述部件在吊装中就不能与吊钩一起偏摆，与此同时也就满足不了之后在不同的吊钩偏角下通过吊钩的提升力作用线仍垂直于在所述的部件上固定装设的平台面了；在所述的部件上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台；在所述的平台面上装设角度测量仪。

优选的，在所述的部件两端中的一端与动滑轮两侧护板固定连接或与定滑轮两侧护板固定连接。由于所述的部件与动滑轮或定滑轮两侧护板固定连接，则在所述部件的平台上建立的坐标，是以相应的动（定）滑轮的方位为参照，而动（定）滑轮的方位相对明确且可以直接观察，因而有利于对吊钩偏角方位的确定。

优选的，上述部件两端中的一端与定滑轮两侧护板固定接时，所述部件是通过增加定滑轮两侧护板长度尺寸后，由所增长出的两侧护板组成。如通过增加定滑轮两侧护板长度尺寸后，在两侧护板上部仍保持设一吊（环）轴固定一吊环，吊环用缷扣与起升滑轮组固定点连接，从而拉大滑轮与吊（环）轴间距，提供了在护板内侧空置（该处及空间未被佔用，下同）的内侧上装设检测装置的空间，为此在起重机起升滑轮组定滑轮与起升滑轮组的固定点之间串连一节部件，且所述部件两端中的一端与滑轮两侧护板固定连接时，是增加定滑轮两侧护板长度尺寸，在所增长出的两侧护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台；在所述的平台面上装设角度测量仪。由于在护板两侧空置的内侧上装设，简化了结构且有利于装置的装设与防护，但为了无线传输要采取措施，如将装设无线发射器一侧的护板用无磁性的玻璃钢制造。

优选的，吊钩偏角检测装置及上述平台面上装设检测吊钩偏角（直接检测出吊钩偏角或依据检测数值经PC处理输出吊钩偏角或显示吊钩偏角，下同）的角度测量仪：可以是检测所述平台面相对于水平面倾角的角度测量仪； 可以是检测平台面相对于水平面二维倾角的双轴角度测量仪；还可以是检测平台倾斜角度的三轴角度测量仪；以及检测平台倾角组合的角度测量仪。因为：当出现吊钩偏角时所述平台面与水平面间夹角∠A，数值上等于起重机提升滑轮组的垂直度偏差角度或吊钩偏角∠B（如图1所示，因∠C=∠D=90度故∠A=∠B），吊钩偏角于平台面投影即垂直于所述平台面与水平面交线，指向朝平台面高端；还可通过双轴角度测量仪检测确定所述平台面相对于水平面的倾角，因为所述平台面与水平面间夹角数值上等于吊钩偏角，由于吊钩偏角只在几度内检测控制，如6度为0.1047，因而可依据二维X、Y轴向倾角的平方和近似等于所述的平台面相对于水平面倾角的平方，及依据二维X、Y轴向倾角的数值，经吊钩偏角监测装置的PC机处理而输出所述的平台面相对于水平面的倾角数值或吊钩偏角；同理依据所述平台面与水平面间夹角数值上等于吊钩偏角 ，还可以应用三轴角度测量仪，如在平台面居中建立三轴直角坐标装设三轴加速度计测量平台的倾斜角度，通过单芯片的应用，将三轴加速度计的输出电压运算并转换成角度或吊钩偏角输出或显示在液晶显示器(LCD)上；此外依据所述平台面与水平面间夹角数值上等于吊钩偏角，还有将可用于角度测量组合的测量仪。

优选的,上述平台面上装设角度测量仪为检测所述平台面相对于水平面倾角的万向水平仪，由于万向水平仪结构简单价廉、维护量小，而起重机种类众多，对于重要的是知道吊钩偏角是超前还是滞后的动态显示尚能胜任；或为检测平台面相对于水平面二维倾角的双轴角度传感器，尤其是需要输出吊钩偏角数值者;或为检测所述平台面倾角的三轴角度测量仪; 或为检测所述平台面倾角的组合的测量仪，如激光组合角度测量仪。

一种吊钩偏角监测装置，用于起重机，包括至少一个角度测量仪，装设吊钩偏角检测装置和将所测吊钩偏角信号发射的无线发射装置，在起重机操作室装设接收处理无线发射的、将吊钩偏角动态显示的接收控制装置，其特点是：在起重机起升滑轮组动滑轮与吊钩之间或定滑轮与起升滑轮组的固定点之间串连一节部件，且满足当吊钩偏角0度所述的部件上固定装设的平台面为水平面时，在不同吊钩偏角下通过吊钩的起升滑轮组提升力作用线仍垂直于在所述的部件上固定装设的平台面；在所述的部件上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台，和装设将所测信号发射的无线发射装置；在所述的平台面上装设角度测量仪。

优选的,上述在所述的部件两端中的一端与动滑轮两侧护板固定连接或与定滑轮两侧护板固定连接。

优选的, 上述在起重机起升滑轮组定滑轮与起升滑轮组的固定点之间串连一节部件，且所述部件两端中的一端与滑轮两侧护板固定连接时，是增加定滑轮两侧护板长度尺寸，在所增长出的两侧护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台，和装设将所测信号发射的无线发射装置；在所述的平台面上装设角度测量仪。

优选的,上述平台面上装设角度测量仪为检测所述平台面相对于水平面倾角的万向水平仪；或为检测平台面相对于水平面二维倾角的双轴角度传感器；或为检测所述平台面倾角的三轴角度测量仪; 或检测所述平台面倾角的激光组合角度测量仪。

在所述部件两端中的一端与动滑轮两侧护板固定连接时，通过增加动滑轮两侧护板长度尺寸后，护板下部仍保持固定一横梁，吊钩钩柄仍设置于两侧护板的对称中心线上，吊钩用螺毋固定在横梁上，从而拉大滑轮与吊钩钩头间距，提供了在护板内侧空置（该处及空间未被佔用，下同）的内侧上装设检测装置的空间，而在动滑轮两侧护板内侧空置的内侧上装设检测装置，自身满足当吊钩偏角0度所述的部件上固定装设的平台面为水平面时，在不同吊钩偏角下通过吊钩的起升滑轮组提升力作用线仍垂直于在所述的部件上固定装设的平台面，为此可以作为另一种方案：一种吊钩偏角动滑轮护板内侧检测装置，用于起重机，包括至少一个角度测量仪，吊钩钩柄仍设置于两侧护板的对称中心线上，其特点是，增加起重机起升滑轮组动滑轮两侧护板长度尺寸后，在所增长出的两侧护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台；在所述的平台面上装设角度测量仪。由于在护板两侧空置的内侧上装设，简化了结构且有利于装置的装设与防护。

优选的,上述在所述平台面上装设角度测量仪为检测所述平台面相对于水平面倾角的万向水平仪；或为检测平台面相对于水平面二维倾角的双轴角度传感器；或为检测所述平台面倾角的三轴角度测量仪; 或检测所述平台面倾角的激光组合角度测量仪。

由于通过增加动滑轮两侧护板长度尺寸后，护板下部仍保持固定一横梁，吊钩钩柄仍设置于两侧护板的对称中心线上，吊钩用螺毋固定在横梁上，从而拉大滑轮与吊钩钩头间距，提供了在护板内侧空置（该处及空间未被佔用，下同）的内侧上装设检测装置的空间，因而一种吊钩偏角动滑轮护板内侧监测装置，用于起重机，包括至少一个角度测量仪，吊钩钩柄仍设置于两侧护板的对称中心线上，装设检测吊钩偏角装置和将所测吊钩偏角信号无线发射的发射装置，在起重机操作室装设接收处理无线发射的、将吊钩偏角动态显示的接收、控制显示装置，其特点是，增加起重机起升滑轮组动滑轮两侧护板长度尺寸，在所增长出的两侧护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台，和装设将所测信号无线发射的发射装置；在所述的平台面上装设角度测量仪。由于在护板两侧空置的内侧上装设，简化了结构且有利于装置的装设与防护，但为了无线传输要采取措施，如将装设无线发射器一侧的护板用无磁性的玻璃钢制造。

优选的,上述在所述平台面上装设角度测量仪为检测所述平台面相对于水平面倾角的万向水平仪；或为检测平台面相对于水平面二维倾角的双轴角度传感器；或为检测所述平台面倾角的三轴角度测量仪; 或为检测所述平台面倾角的组合的测量仪。

鉴于抬吊与单机吊装均为流动式起重机的基本作业，抬吊要求在协同吊装下进行，抬吊双方互为协同方，抬吊的操纵要从整体出发，要依据双方起重机吊钩偏角变动的比较进行操纵，为此既要掌握自身吊钩偏角的动态，又要掌握协同方吊钩偏角的动态;尤其是在大型立式设备的主、辅机抬吊时，辅机抬送速度与主机提升速度之比值，应等于主、辅机吊点间连线的斜率，才能实现垂直吊装，且主、辅机吊钩产生的（主、辅机间）偏角绝对值大小，约与主、辅机各自承担的载荷成反比，若主、辅机各自承担载荷为4∶1，当主机吊钩偏角滞后0.75度（尚不易觉察），而辅机吊钩偏角竟超前3度，若此时设备仰角为75度，则辅机承担的载荷竟是吊钩偏角0度时的1.25倍，且辅机吊钩偏角达到允许值时，主机吊钩偏角也必符合要求，因而主、辅机司机均应以辅机显示的吊钩偏角不大于允许值为前提进行操纵，故更有必要将辅机吊钩偏角的动态同时显示于主、辅机操作室; 此外单机滑移法吊装立式重物要通过起重机提升速度与其它机械牵引重物滑移速度的配合才能实现垂直吊装，故也有必要将吊钩偏角动态显示于协同吊装的牵引机械监控点。

由于受力明确的独立吊点数只能≤3，因而一般是双机或三机抬吊，故可以设计一种双机或三机抬吊时通用的吊钩偏角协同方监测装置。

一种吊钩偏角增设协同方显示监测装置，用于起重机，包括至少一个角度测量仪，装设检测吊钩偏角装置和将所测吊钩偏角信号发射的无线发射装置，在起重机操作室装设接收处理无线发射的、将吊钩偏角动态显示的接收控制装置，其特点是：

(1)增加起重机起升滑轮组动滑轮两侧护板长度尺寸，在所增长出的两侧护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台，并装设一套二频道遥控切换的无线发射装置及在起重机操作室配套装设二套二频道切换的接收控制装置，或装设一套三频道遥控切换的无线发射装置及在起重机操作室配套装设三套三频道切换的接收控制装置，在所述的平台面上装设角度测量仪；

 (2) 在起重机操作室至少预备一套与无线发射装置配套且相同频道切换的便携式接收控制装置。

上述无线发射装置的遥控开关设于本起重机操作室，所述的无线发射装置是无线摄像头，所述的角度测量仪是万向水平仪。

上述三频道遥控切换的无线发射装置用于三机或双机抬吊，二频道遥控切换的无线发射装置用于双机抬吊，若在各起重机均按吊钩偏角增设协同方显示监测装置方案设置无线发射装置和与其配套的接收控制装置，则各起重机除用于正常作业外，可通用于吊钩偏角增设协同方显示的起重机抬吊。

当起重机选作抬吊时，每台起重机通过设于本起重机操作室的遥控开关各佔用一个频道，设于本起重机操作室的接收控制装置，除一套切换至本机频道，将本机吊钩偏角动态显示于本机操作室外，同时将接收协同方的接收控制装置切换至协同方起重机频道，将协同方吊钩偏角动态再显示于本机操作室屏幕上。

上述便携式接收控制装置设于协同吊装的吊装指挥监控点，或设于协同吊装却未增设协同方显示的起重机及牵引机械监控点。

由于吊钩偏角数值上等于所述平台面与水平面间夹角，吊钩偏角于平台面投影即垂直于所述平台面与水平面交线，指向朝平台面高端；吊钩偏角分量于平台面投影即位于X、Y轴向上，并依吊钩偏角分量的正、负号显示其指向，因而吊钩偏角的方位角是以在所述平台面建立的坐标为参照，对于起重机吊钩偏角的方位角监测有较高要求者，可装设以地磁为参照的方位角测量仪测量。包括在所述平台面建立坐标，装设角度测量仪的同时装设地磁场测量仪，通过检测计算出吊钩以地磁北极方向为初始角的平面旋转角度（由于周边強磁干扰应对旋转角誤差补偿），并将所测信号处理无线发射，包括信息处理模块使用单片机实现对传感器的信号采集和姿态解算，通过数传模块将信息发送，在起重机操作室装设接收控制装置，包括通过相同的数传模块接收运动状态信息并控制液晶显示实时的吊钩偏角和（以地磁北极方向为初始角的）方位角，经观察设置于操作室的电子罗盘的刻度，方位自明。因而：

一种吊钩偏角及磁方位角监测装置，用于起重机，包括至少一个角度测量仪，装设检测吊钩偏角装置和将所测吊钩偏角及方位角信号发射的无线发射装置，在起重机操作室装设接收处理无线发射的、将吊钩偏角与方位动态显示的接收控制装置，其特点是，增加起重机起升滑轮组动滑轮两侧护板长度尺寸，在所增长出的两侧护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台；在所述的平台面上装设角度测量仪、同时装设地磁场测量仪。

优选的，上述平台面上装设的角度测量仪是三轴加速度计，装设的地磁场测量仪是三轴磁強计，且三轴磁強计三轴直角坐标与三轴加速度计三轴直角坐标的Z轴线位于一直线上，X、Y轴线相平行。

本发明起重机，其特点是，包括所述的吊钩偏角检测装置、吊钩偏角监测装置，或包括所述的吊钩偏角动滑轮护板内侧检测装置、吊钩偏角动滑轮护板内侧监测装置，或包括所述的吊钩偏角增设协同方显示监测装置，或包括所述的吊钩偏角及磁方位角监测装置。

附图说明

 图1为吊钩垂直度偏差原理说明图；

图2为本发明的构造示意图；

图3为专用水平泡显示实时吊钩偏角示意图；

图4为吊钩偏角双轴角度传感器无线采集方框图；

图5为吊钩偏角激光动态显示示意图；

本发明较好地克服了起重机要求垂直吊装却不设置垂直吊装显示的技术偏见，为防止斜吊、控制吊钩偏摆和起重机垂直吊装提供一种能用于吊钩偏角检测且有较大的装置装设空间，既便于装置装设和防护，又能实时检测吊钩偏角且增设了协同方显示，既适用于单机吊装，又适用于抬吊作业的检测、监测装置，和包括上述检测监测装置的起重机，届时司机即可依据屏幕上显示的吊钩偏角动态，控制起重机消除吊钩偏角实现垂直吊装。

具休实施方式 

实现在起重机起升滑轮组动滑轮1与吊钩2之间或定滑轮3与起升滑轮组固定点4之间串连一节部件5，图2所示，在所述部件上装设吊钩偏角检测监测装置，以及实现装设有吊钩偏角检测监测装置的起重机，作法如下：

 1一种吊钩偏角万向水平仪检测监测装置

1.1一种吊钩偏角万向水平仪检测装置

图3是专用万向水平仪显示实时吊钩偏角示意图。

(1)将桅杆式起重机起升滑轮组定滑轮两侧护板尺寸各增长20公分，且将装设发射器一侧护板改用玻璃钢制造，同时在两侧护板上部设一吊（环）轴固定一吊环，吊环用缷扣与起升滑轮组固定点的吊耳连接。

(2)在护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台; 在所述的平台面居中建立十字垂直坐标，装设检测所述的平台面相对于水平面倾角的万向水平仪。

1.2一种吊钩偏角万向水平仪监测装置

(1)首先将桅杆式起重机起升滑轮组定滑轮两侧护板尺寸各增长20公分，且将装设发射器一侧护板改用玻璃钢制造，同时在两侧护板上部仍保持设一吊（环）轴固定一吊环，吊环用缷扣与起升滑轮组固定点的吊耳连接。

 (2)在护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台; 在所述的平台面居中建立十字垂直坐标，装设检测所述的平台面相对于水平面倾角的万向水平仪，在万向水平仪上方装设无线摄像头，并在另一侧护板内侧装设大容量电池对装置供电;

(3)在起重机操作室装设与无线摄像头配套的无线接收机、控制显示器，将吊装中万向水平仪检测的图像放大后，显示于监控点的屏幕上（图3所示）。

 2、一种吊钩偏角双轴角度传感器监测装置

 (1)首先将起重机起升滑轮组动滑轮两侧护板(或称夹板)尺寸各增长25公分，在护板下部仍保持固定一横梁，吊钩用螺毋固定在横梁上，可沿钩柄（配有轴承）垂直轴线转动。从而拉大滑轮与吊钩钩头间距，提供了在护板内侧空置（该处及空间未被佔用）的内侧上装设检测装置的空间。

(2) 在护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台; 在所述的平台面居中建立十字垂直坐标，装设检测所述的平台面相对于水平面二维倾角的MEMS双轴角度传感器，同时装设无线发射器（主要由传感器模块，无线发射模块配天线组成）;并在另一侧护板内侧装设大容量电池对装置供电。

 (3)在起重机操作室装设无线接收器、天线，和控制显示器（主要由无线接收模块配天线和PC机组成），图4为双轴倾角无线采集方框图。由传感器模块，无线发射模块，无线接收模块，PC机4部分组成。传感器模块和无线发射模块（配天线）装设于动滑轮护板增长后的护板内侧上，无线接收模块（配天线）和PC机装设于起重机吊装的监控点。其中传感器模块由双轴倾角传感器、调理电路组成，无线发射模块由A/D转换部分、无线收发单片机和发射电路组成，无线接收模块由无线收发单片机、接收电路，及串口电路组成，PC机部分主要由PC机及串口通信软件、LED指示电路组成。

由于所述平台面与水平面间夹角数值上等于吊钩偏角，设起重机吊钩偏角及其X 、Y轴向分量，分别为α、α_x、α_y  ，则有：

(sinα)²= (sinα_x)²+ (sinα_y)² 又由于吊钩偏角只在几度内检测控制，如6度为0.1047 因而  (α_x) ²+(α_y) ² ≈(α) ²

 吊钩偏角投影偏离X轴向角度β_x= arctan(α_y)/ (α_x) , 故实时X 、Y轴向倾角经PC机处理，可输出或液晶显示器(LCD)上显示实时的吊钩偏角数值，及其于平台面投影与X轴向的夹角。

 3、一种吊钩偏角三轴加速度计监测装置

(1) 首先将起重机起升滑轮组动滑轮两侧护板(或称夹板)尺寸各增长25公分，同时将装设发射器一侧护板改用玻璃钢制造，在护板下部仍保持固定一横梁，吊钩用螺毋固定在横梁上，可沿钩柄（配有轴承）垂直轴线转动。

(2)在护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台，在所述的平台面居中建立X、Y、Z三轴直角坐标，装设三轴加速度计，并装设将所测信号、处理无线发射的装置,包括信息处理模块使用单片机实现对传感器的信号采集和姿态解算，通过数传模块将信息发送，同时在另一侧护板内侧上装设大容量电池对装置供电。

在吊钩缓慢运动物体上安装的三轴加速度计的各轴测量值可近似认为是重力加速度g在各轴的分量，按照空间矢量合成原理，X、Y轴的倾角α_x、α_y计算分别为：

  

   

式中：g_x、g_y、g_z为三轴MEMS加速度计的测量值

由于所设平台面与水平面夹角等于吊钩偏角，故设α、α_x、α_y 分别为起重机吊钩偏角或所设平台面与水平面夹角及其X 、Y轴向分量，且吊钩偏角只在几度内检测控制，则有：

(α_x) ²+(α_y) ² ≈(α) ² 吊钩偏角投影偏离X轴向角度β_x= arctan(α_y)/ (α_x) ，故经单片机处理，可输出或液晶显示器(LCD)上显示实时的吊钩偏角数值，及其投影偏离X 轴向的方位角。

(3)在起重机操作室装设接收控制装置，包括通过相同的数传模块接收运动状态信息并控制液晶显示的接收控制装置。

 4、一种吊钩偏角激光组合监测装置

 (1)在门式起重机提升滑轮组定滑轮与起升滑轮组的固定点之间串连一节承担全部吊重的柱状部件，部件的定滑轮端采用部件与定滑轮对中且与两侧护板固定连接，部件与机构固定点的吊耳采用缷扣连接（但不能采用焊接，焊死了所述部件在吊装中就不能与吊钩一起偏摆，与此同时也就满足不了在不同的吊钩偏角下通过吊钩的提升力作用线垂直于在之后所述的部件上固定装设的测量平台面了），在部件上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台；

 (2)装设激光组合角度测量仪。即在所设平台面上装设经球绞连接后的激光发生器，在激光发生器正前方于柱状构件上装设带平面的激光反光体，且满足激光反光体平面与所设平台面平行，同时在所设平台面为水平面时以激光发生器发射于反光体平面上的光点为坐标原点，标出十字坐标，同时以原点为圆心，分别各按所设平台面与水平面夹角α等于0.25度、0.5度、1.25度、1.5度、1.75度、2度、2.25度、2.5度、2.75度、3度、3.5度、4度时激光的光点至原点间距r（r=Rtanα，R为球绞中心至水平面垂距）为半径，在反光体平面上刻出与偏角α一一对应的同心圆，并标出对应的偏角度数，原点标为0度;

(3)在激光反光体平面下方，于柱状部件相连的组件上装设无线摄像头，并利用门式起重机小车的电源线设计为装置供电的电源，同时通过与所述的与柱状部件相连的组件装设无磁性坚固的外壳加以防护。

(4)在起重机操作室装设与无线摄像头配套的无线接收机、控制显示器，将吊装中在起重机吊钩偏角激光平面检测装置的反光体平面上图象放大5倍后显示于屏幕上，并依据图像中激光发生器发射至反光体平面的光点，所处于标出对应偏角数值的同心圆位置，动态显示出吊钩偏角的方向和偏角度数，图5是吊钩偏角激光动态显示示意图。

5、一种吊钩偏角增设协同方显示万向水平仪监测装置

(1)首先将起重机起升滑轮组动滑轮两侧护板(或称夹板)尺寸各增长20公分，在护板下部仍保持固定一横梁，吊钩用螺毋固定在横梁上，可沿钩柄（配有轴承）垂直轴线转动。从而拉大滑轮与吊钩钩头间距，提供了在护板内侧空置（该处及空间未被佔用）的内侧上装设检测装置的空间。

(2) 在护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的平台面为水平面的平台; 在所述的平台面居中建立十字垂直坐标，装设万向水平仪，同时装设一套三频道遥控切换（遥控开关设于本起重机操作室的将本起重机吊钩偏角动态无线发射）的无线摄像头，并将无线摄像头对准万向水平仪盘面;在另一侧护板内侧装设大容量电池对装置供电。

   (3)在起重机操作室装设三套三频道切换的与无线摄像头配套的接收控制装置

 (4)预备一套与无线发射装置配套三频道切换的（显示本机吊钩偏角动态）的便携式接收控制装置

当起重机选作抬吊时，通过设于本起重机操作室的遥控开关各佔用一个频道，设于本起重机操作室的接收机控制装置，除一套切换至本机频道将本机吊钩偏角动态显示于本机操作室外，同时将接收协同方的接收控制装置切换至协同方起重机频道，将协同方吊钩偏角动态再显示于本机操作室屏幕上, 便携式接收控制装置切换至本机频道、设于吊装指挥监控点或设于协同吊装却未增设协同方显示的起重机及牵引机械监控点。若在各起重机均按上述方案设置无线发射装置和与其配套的接收控制装置，则各起重机除用于正常作业外，可通用于吊钩偏角增设协同方显示的起重机抬吊。

因而抬吊时，可将吊装中万向水平仪检测的图像放大后（图3所示），除显示于本机操作室外，同时显示于协同方操作室和吊装指挥监控点。并依据万向水平仪上的气泡图像所处的方向位置直接显示实时吊钩偏角的方向和偏角度数。

6一种吊钩偏角磁方位角监测装置

(1)首先将流动式起重机起升滑轮组动滑轮两侧护板(或称夹板)尺寸各增长30公分，在护板下部仍保持固定一横梁，吊钩用螺毋固定在横梁上，可沿钩柄（配有轴承）垂直轴线转动。从而拉大滑轮与吊钩钩头间距，提供了在护板内侧空置（该处及空间未被佔用）的内侧上装设检测装置的空间。

(2) 在护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的上、下二层平台面相平行且均为水平面的平台，和装设将所测信号处理发射的无线发射装置；在所述的下层平台面居中建立三轴直角坐标，装设三轴加速度计，在所述的上层平台面居中建立三轴直角坐标，装设三轴磁強计，且三轴磁強计与三轴加速度计的Z轴线位于一直线上，X、Y轴线相平行，并在另一侧护板内侧装设大容量电池对装置供电。

 倾角X轴和Y轴与水平面的夹角，反映吊钩偏角于X轴向和Y轴向分量，在吊钩缓慢运动物体上安装的三轴加速度计的各轴测量值可近似认为是重力加速度g在各轴的分量，按照空间矢量合成原理，X、Y轴的倾角α_x、α_y计算分别为：

  

   

式中：g_x、g_y、g_z为三轴MEMS加速度计的测量值

 三轴磁強计可以输出立体空间内两两正交的3个轴的当前磁场強度值，磁強计通过测

量地磁场強度确定吊钩平面旋转角，旋转角可以通过下式计算：

         φ= arctan(Y_H)／(X_H)

式中： X_H、Y_H － 磁強计读出的X、Y轴磁场強度。

现以初始角度取地磁北极方向，则可确定吊钩挂载后相对地磁北极方向的旋转角度（由于周边強磁干扰应对旋转角誤差补偿）

 三轴MEMS加速度计ADXL312作为倾角测量传感器，微磁強计采用HMR2300, 将所测信号处理无线发射的装置，包括信息处理模块使用单片机MSP430F149实现对传感器的信号采集和姿态解算，通过数传模块将信息发送

  (3)在起重机操作室装设接收控制装置，包括通过相同的数传模块接收运动状态信息并控制液晶显示的接收控制装置。

   因而可在起重机操作室显示实时的吊钩偏角和（以地磁北极方向为初始角的）方位角，经观察设置于操作室的电子罗盘的刻度，方位自明。

应当说明以上所述是本发明的优选实施方式1-6只是举例，对于本领域普通技术人员，按本发明所作出的若干更改和润饰也应视为本发明的保护范围。比如地磁场测量仪可以为地磁传感器、磁通门传感器、霍尔传感器、磁敏方位传感器等等，角度测量仪可以为角度传感器、陀螺仪、磁強计、万向电子水平仪等等，尤其是可用于动态检测所述的平台面相对于水平面倾角的万向角度测量仪、双轴角度测量仪、三轴角度测量仪或将可用于角度测量的、不同类型测量仪组合的测量仪，当然在具体选用时要从是否可行以及技术上、经济上比较确定。

Claims (16)

1.一种吊钩偏角检测装置，用于起重机，包括至少一个角度测量仪，其特征是，在起重机起升滑轮组动滑轮与吊钩之间或定滑轮与起升滑轮组的固定点之间串连一节部件，所述的部件是满足当吊钩偏角0o所述的部件上固定装设的平台面为水平面时，在不同吊钩偏角下通过吊钩的起升滑轮组提升力作用线仍垂直于在所述的部件上固定装设的平台面的部件；在所述的部件上固定装设满足吊钩偏角0o时所设的平台面为水平面的平台；在所述的平台面上装设检测所述的平台面相对于水平面倾角的角度测量仪。

2.根据权利要求1所述的吊钩偏角检测装置，其特征是，所述部件两端中的一端与滑轮两侧护板固定连接。

3.根据权利要求2所述的吊钩偏角检测装置，其特征是，在起重机起升滑轮组定滑轮与起升滑轮组的固定点之间串连一节部件，且定滑轮与滑轮组固定点间串连的部件两端中的一端与滑轮两侧护板固定连接时，是增加定滑轮两侧护板长度尺寸，在所增长出的两侧护板内侧空置的位置上固定装设满足吊钩偏角0o时所设的平台面为水平面的平台，在平台面上装设角度测量仪。

4.根据权利要求2所述的吊钩偏角检测装置，其特征是，在起重机起升滑轮组动滑轮与吊钩之间串连一节部件，且动滑轮与吊钩之间串连的部件两端中的一端与滑轮两侧护板固定连接时，是增加动滑轮两侧护板长度尺寸，以拉大滑轮与吊钩之间距离，吊钩钩柄仍设置于两侧护板的对称中心线上,在所增长出的两侧护板内侧空置的位置上固定装设满足吊钩偏角0o时所设的平台面为水平面的平台，同时在平台面上装设检测平台面相对于水平面倾角的角度测量仪。

5.根据权利要求4所述的吊钩偏角检测装置，其特征是，在增加动滑轮两侧护板长度尺寸所设的平台面上装设角度测量仪为检测平台面相对于水平面倾角的万向水平仪；或检测平台面相对于水平面二维倾角的双轴角度传感器；或检测平台面倾角的三轴角度测量仪；或检测平台面倾角的激光组合角度测量仪。

6.一种吊钩偏角监测装置，用于起重机，包括至少一个角度测量仪，装设吊钩偏角检测装置和将所测吊钩偏角信号发射的无线发射装置，在起重机操作室装设接收处理无线发射的、将吊钩偏角动态显示的接收控制装置，其特征是，在起重机起升滑轮组动滑轮与吊钩之间或定滑轮与起升滑轮组的固定点之间串连一节部件，所述的部件是满足当吊钩偏角0o所述的部件上固定装设的平台面为水平面时，在不同吊钩偏角下通过吊钩的起升滑轮组提升力作用线仍垂直于在所述的部件上固定装设的平台面的部件； 在所述的部件上固定装设满足吊钩偏角0o时所设的平台面为水平面的测量平台；在所述的平台面上装设检测所述的平台面相对于水平面倾角的角度测量仪。

7.根据权利要求6所述的吊钩偏角监测装置，其特征是，所述部件两端中的一端与滑轮两侧护板固定连接。

8.根据权利要求7所述的吊钩偏角监测装置，其特征是，在起重机起升滑轮组定滑轮与起升滑轮组的固定点之间串连一节部件，且定滑轮与滑轮组固定点间串连的部件两端中的一端与滑轮两侧护板固定连接时，是增加定滑轮两侧护板长度尺寸，在所增长出的两侧护板内侧空置的位置上固定装设满足吊钩偏角0o时所设的平台面为水平面的平台，在平台面上居中建立直角坐标，并装设检测平台面相对于水平面倾角的角度测量仪，和装设将所测信号处理发射的无线发射装置，以及装设对装置供电电池。

9.根据权利要求7所述的吊钩偏角监测装置，其特征是，所述部件两端中的一端与滑轮两侧护板固定连接，且在起重机起升滑轮组动滑轮与吊钩之间串连一节部件时，是增加起重机起升滑轮组动滑轮两侧护板长度尺寸，以拉大滑轮与吊钩之间距离，吊钩钩柄仍设置于两侧护板的对称中心线上,在所增长出的两侧护板内侧空置的位置上固定装设满足吊钩偏角0o时所设的平台面为水平面的平台，在平台面上居中建立直角坐标，并装设检测平台面相对于水平面倾角的角度测量仪。

10.根据权利要求9所述的吊钩偏角监测装置，其特征是，在增加动滑轮两侧护板长度尺寸所设的平台面上装设角度测量仪为检测平台面相对于水平面倾角的万向水平仪；或检测平台面相对于水平面二维倾角的双轴角度传感器；或检测平台面倾角的三轴角度测量仪；或检测平台面倾角的激光组合角度测量仪。

11.一种吊钩偏角增设协同方显示监测装置，用于起重机，包括至少一个角度测量仪，装设检测吊钩偏角装置和将所测吊钩偏角信号发射的无线发射装置，在起重机操作室装设接收处理无线发射的、将吊钩偏角动态显示的接收控制装置，其特征是：

(1)增加起重机起升滑轮组动滑轮两侧护板长度尺寸，在所增长出的两侧护板内侧空置的位置上固定装设满足吊钩偏角0o时所设的平台面为水平面的平台，在所述的平台面上居中建立直角坐标，装设检测所述的平台面相对于水平面倾角的角度测量仪，并装设一套二频道遥控切换的无线发射装置，或装设一套三频道遥控切换的无线发射装置，以及装设对装置供电电池；

(2) 在起重机操作室装设与二频道遥控切换无线发射装置配套的二套二频道切换的接收控制装置，或装设与三频道遥控切换无线发射装置配套的三套三频道切换的接收控制装置，并至少预备一套与无线发射装置配套且相同频道切换的便携式接收控制装置，并至少预备一套与无线发射装置配套且相同频道切换的便携式接收控制装置。

12.根据权利要求11所述的吊钩偏角增设协同方显示监测装置，其特征是，所述的无线发射装置的遥控开关设于本起重机操作室，所述的无线发射装置是无线摄像头，所述的角度测量仪是万向水平仪。

13.根据权利要求11所述的吊钩偏角增设协同方显示监测装置，其特征是，当所述起重机选作抬吊时，每台起重机通过设于本起重机操作室的遥控开关各佔用一个频道，设于本起重机操作室的接收控制装置，除一套切换至本机频道，将本机吊钩偏角动态显示于本机操作室外，同时将接收协同方的接收控制装置切换至协同方起重机频道，将协同方吊钩偏角动态再显示于本机操作室。

14.一种吊钩偏角及磁方位角监测装置，用于起重机，包括至少一个角度测量仪，装设检测吊钩偏角装置和将所测吊钩偏角及方位角信号发射的无线发射装置，在起重机操作室装设接收处理无线发射的、将吊钩偏角与方位动态显示的接收控制装置，其特征是，增加起重机起升滑轮组动滑轮两侧护板长度尺寸，在所增长出的两侧护板内侧空置的位置上固定装设满足吊钩偏角0o时所设的平台面为水平面的平台，在所设的平台面居中建立直角坐标，装设检测所设平台面相对于水平面倾角的角度测量仪及地磁场测量仪，和装设将所测信号处理发射的无线发射装置，以及装设对装置供电电池；在起重机操作室装设接收装置以显示吊钩偏角和显示以地磁场北极方向为初始角的方位角，同时设置电子罗盘。

15.根据权利要求14所述的吊钩偏角及磁方位角监测装置，其特征是，在护板内侧空置的内侧上固定装设满足吊钩偏角0度时所设的上、下二层平台面相平行且均为水平面的平台，在所述的下层平台面居中建立三轴直角坐标，装设三轴加速度计，在所述的上层平台面居中建立三轴直角坐标，装设三轴磁強计，且三轴磁強计与三轴加速度计的Z轴线位于一直线上，X、Y轴线相平行。

16.一种起重机，其特征是，包括权利要求1-5任一项所述的吊钩偏角检测装置，或权利要求6-10任一项所述的吊钩偏角监测装置，或包括权利要求11-13任一项所述的吊钩偏角增设协同方显示监测装置，或包括权利要求14、15任一项所述的吊钩偏角及磁方位角监测装置。