[实用新型]一种塔式起重机塔身垂直度实时检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及起重机检测技术，尤其是涉及一种塔式起重机塔身垂直度实时检测装置。

背景技术

随着我国国民经济的持续发展，高层建筑逐渐增多，建设高层建筑的塔式起重机数量急剧增长，塔式起重机除了应用在高层建筑施工外，还可以应用在多种施工场合，塔式起重机已经成为建筑行业中一种必不可少的机械设备。

作为建筑物料垂直运输的塔式起重机，其安全性能要求非常高，但由于自身结构的复杂度，事故概率较大；根据对塔式起重机事故的分析，塔机事故统计50％因为地基松动导致，还有很多是塔机安装和拆卸时发生；国家相关标准对塔机塔身垂直度有相当严格的要求，要求空载时塔身垂直度不得大于千分之四，满载时，不得超出1％；安装时通常使用经纬仪进行塔身垂直度检测，但如何实时监控塔身垂直度一直是一个大难题。

现有的产品技术状态如下：

1)通过在使用外部经纬仪，人工测量，不能做到实时；

2)使用GPSRTK测量技术可以实现实时监测，但成本太高，无法批量采用；

3)使用传统机械方法响应慢，精度低，成本高，难以满足塔身垂直度的实时监测。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现成本低、测量精度高的塔式起重机塔身垂直度实时检测装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种塔式起重机塔身垂直度实时检测装置，其特征在于，所述的电源模块、加速度传感器、温度传感器、MCU、RS485接口和上位机，所述的电源模块分别与加速度传感器、温度传感器、MCU连接，所述的MCU分别与速度传感器、温度传感器、RS485接口连接，所述的RS485接口与上位机连接。

所述的电源模块包括依次连接的电源滤波保护电路、第一LDO电路、DC/DC升压电路和第二LDO电路，所述的第一LDO电路与MCU连接，所述的第二LDO电路与加速度传感器连接。

所述的加速度传感器设有四个，分别固定在安装板上后通过磁铁吸附在塔顶上。

本实用新型的工作流程如下：

1)安装在塔式起重机塔顶上的加速度传感器采集塔身的水平度数据，并将其发送给MCU，同时设在加速度传感器上的温度传感器采集加速度传感器的温度数据并发送给MCU；

2)MCU采用温度补偿算法对加速度传感器的测量值进行补偿；

3)MCU对补偿后的测量值进行卡尔曼滤波；

4)MCU接收外部仪器测量的校准数据对滤波后的测量值进行校准；

5)MCU计算出塔身的水平度倾斜角数据，并将其发送给上位机；

6)上位机将水平度倾斜角转化为垂直度倾斜角。

所述的MCU采用温度补偿算法对加速度传感器的测量值进行补偿具体为：

Mxm＝Kt*(T-T0)*Mx；

Mym＝Kt*(T-T0)*My；

其中T为测量值温度值，Kt为温度值T时校准因子，T0为出厂校验时温度值，Mx为当前加速度计X方向测量值，My为当前加速度计X方向测量值，Mxm为补偿后计算值，Mym为补偿后计算值。

所述的MCU接收外部仪器的校准数据对滤波后的测量值进行校准具体为：

Ex＝Mxm-Mwx；

Ey＝Mym-Mwy；

其中Mwx和Mwy分别为外部仪器在水平台上测试的X轴倾斜值和Y轴倾斜值，Ex和Ey分别为X轴与Y轴误差。

所述的MCU计算出塔身的水平度倾斜角数据：

Mx(D)＝(Mox(t)+Mox(t-1)+Mox(t-2)+....+Mox(t-n))/n-Ex；

My(D)＝(Moy(t)+Moy(t-1)+Moy(t-2)+....+Moy(t-n))/n-Ey；

Mox(t)和Moy(t)分别为t时刻输出X轴倾斜和Y轴倾斜，Mox(t-n)和Moy(t-n)分别为t-n时刻输出X轴倾斜和Y轴倾斜，Mx(D)和My(D)为水平度输出X与Y轴数据。

所述的n值取3。

所述的外部仪器为水平仪或经纬仪。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)使用高精度的水平度测量，换算成垂直度测量值，在保证精度的基础上进一步降低了生产成本；

2)为了消除安装平台与塔身连接固有误差带来的转换误差，通过塔外第三方测量设备(经纬仪等)标定来实现，保证测量点水平度转换为该点垂直度后的精度；