[发明专利]一种桥、门式起重机大小车运行位姿监测装置及方法

权利要求书

1.一种桥、门式起重机大小车运行位姿监测装置，其特征在于，包括：MEMS器件和单片机，并且所述MEMS器件与单片机相连接；

所述MEMS器件，包括MEMS加速度传感器、MEMS陀螺仪、信号调理模块和模数转换模块，并且所述信号调理模块与MEMS加速度传感器、MEMS陀螺仪、模数转换模块相连接；

所述单片机，包括滤波器、运动处理器MPU，所述滤波器与模数转换模块、运动处理器MPU相连接；

所述MEMS加速度传感器，为三轴加速度传感器，用于采集起重机大车、小车运行方向的线性加速度信号；

所述MEMS陀螺仪，为三轴陀螺仪，用于采集起重机运行偏斜的角速度信号；

所述信号调理模块，用于放大信号，供所述模数转换模块处理；

所述模数转换模块，用于将所述MEMS加速度传感器和MEMS陀螺仪输出的模拟值转换成12位精度数字值，供所述单片机处理；

所述滤波器，采用卡尔曼滤波，用于对采集到的加速度和角速度数值进行过滤、降噪，去除毛刺，进行数值最优化处理；

所述运动处理器MPU，用于将模数转换模块采集到的数据转化成相应的位移变化量和角速度值。

2.根据权利要求1所述的一种桥、门式起重机大小车运行位姿监测装置，其特征在于，还包括：姿态解算器，分别与所述模数转换模块、滤波器相连接，用于对加速度、角速度数值进行运算，得出四位坐标或者欧拉坐标。

3.根据权利要求1所述的一种桥、门式起重机大小车运行位姿监测装置，其特征在于，还包括：数码显示器，与所述单片机的运动处理器MPU相连接。

4.根据权利要求1所述的一种桥、门式起重机大小车运行位姿监测装置，其特征在于，还包括：报警装置，与所述单片机的运动处理器MPU相连接。

5.根据权利要求1所述的一种桥、门式起重机大小车运行位姿监测装置，其特征在于，所述单片机为C8051Fxxx系列单片机。

6.根据权利要求1所述的一种桥、门式起重机大小车运行位姿监测装置，其特征在于，所述运动处理传感器MPU的型号为MPU6050。

7.根据权利要求1所述的一种桥、门式起重机大小车运行位姿监测装置，其特征在于，所述单片机通过RS485总线和上位计算机相连接。

8.一种桥、门式起重机大小车运行位姿监测方法，包括如下步骤：

步骤一，将组装好的桥、门式起重机大小车运行位姿监测装置安装在起重机小车机房内，随小车一起运动，同时大车的运动和偏斜也将改变小车和本监测装置的位姿，MEMS加速度传感器能侦测小车、大车运行方向的加速度，MEMS陀螺仪采集大车运行偏斜造成的绕垂直地面轴转动的角速度，并将采集到的加速度信号和旋转角度信号都传递给信号调理模块，进行放大信号处理；

步骤二，放大后的加速度和角速度信号被传递给模数转换模块，将输出的模拟值转换成12位精度数字值，再将数字值传递给单片机中的滤波器；

步骤三，滤波器接收到加速度和旋转角度数字值后，对接收到的数值进行过滤、降噪，去除毛刺，进行数值最优化处理；

步骤四，运动处理传感器MPU将接收到的数据转化成相应的位移变化量和角速度值，并进行存储和显示在数码显示器上。

9.根据权利要求8所述的一种桥、门式起重机大小车运行位姿监测方法，还包括：步骤五，将存储在单片机内的大车和小车的位置改变值和大车的角度改变值传递给上位计算机，当大车或小车的运行行程超出预先设定的范围时，单片机输出报警信号，给工作人员以提醒。

10.根据权利要求8所述的一种桥、门式起重机大小车运行位姿监测方法，还包括：步骤六，桥、门式起重机的内部系统或者上位计算机向单片机发射归零位信号，并且单片机将归零位信号传递给MEMS陀螺仪，进而消除MEMS陀螺仪多次测得角速度的累积误差，使其满足下次计算工作。