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原文传递一种基于光衍射的桥吊摆角及绳长检测装置

专利名称：	一种基于光衍射的桥吊摆角及绳长检测装置
摘要：	本发明公开了一种基于光衍射的桥吊摆角及绳长检测装置，基于吊绳摆动使光发生偏转，利用夫琅禾费圆孔衍射原理将摆角转换成成Cmos阵列上光点偏移量的变化，Cmos阵列将光转化成电能，由计算机处理变为摆角信息输出；还利用菲涅尔圆孔衍射将小车升降的绳长变化转换成Cmos阵列上光斑面积的变化，Cmos阵列将光转化成成电能，由计算机处理变为绳长信息输出；本发明的绳长检测装置避免了接触测量的磨损、不易维护等外部因素的影响，有准确、高效、实时性强的优点；本发明也适用于多吊具的摆角和绳长检测问题，结构简单，使用简单，成本低。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海海事大学
发明人：	黄金玲;徐为民;赵微微;胡益彬;袁贺松
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910586320.2
公开号：	CN110282550A
代理机构：	上海元好知识产权代理有限公司
代理人：	徐雯琼;章丽娟
分类号：	B66C13/16(2006.01);B;B66;B66C;B66C13
申请人地址：	201306 上海市浦东新区临港新城海港大道1550号
主权项：	1.一种基于光衍射的桥吊摆角及绳长检测装置，其特征在于，包含：第一凸透镜(12)，光源发射的光线透过所述第一凸透镜(12)后呈平行光；轻质摆架(13)，桥吊的吊绳穿过所述轻质摆架(13)，吊绳摆动带动轻质摆架(13)等角度摆动；分光板(14)，与所述轻质摆架(13)相连，并随轻质摆架(13)等角度摆动；所述平行光照射在分光板(14)上，且随分光板(14)的摆动发生偏转，所述分光板(14)将平行光的一部分进行反射和/或将平行光的另外部分进行透射；其中，所述分光板(14)将所述平行光的一部分反射到一反射镜(15)上，经所述反射镜(15)反射后的光线继续反射到第一衍射孔(17)，并通过所述第一衍射孔(17)上、下方的各一第二凸透镜(18)将光线汇聚成光点，依次产生未摆动前的第一光点和摆动后偏移的第二光点，并落在附有短波通滤光片的第一Cmos阵列(19)上，产生光电效应生成对应的电信号；所述第一Cmos阵列(19)与一信号处置装置(9)连接，信号处置装置(9)接收所述第一Cmos阵列(19)发送的电信号，获得第一光点和第二光点之间的偏移量，计算得出摆角；和/或，所述分光板(14)将所述平行光的另外部分透射经过第二衍射孔(22)，衍射后的光线落在附有短波通滤光片的第二Cmos阵列(10)上，第二Cmos阵列(10)呈现光斑，产生光电效应生成对应的电信号；所述第二Cmos阵列(10)与一信号处置装置(9)连接，信号处置装置(9)接收所述第二Cmos阵列(10)发送的电信号，获取光斑面积，计算得出绳长。 2.如权利要求1所述的桥吊摆角及绳长检测装置，其特征在于，第二凸透镜(18)、光源、第一凸透镜(12)、轻质摆架(13)、分光板(14)和反射镜(15)均置于一黑盒子内；第一Cmos线阵列(19)设置在所述黑盒子内的底部。 3.如权利要求2所述的桥吊摆角及绳长检测装置，其特征在于，所述轻质摆架(13)的上端通过活动铰链与黑盒子内的顶部相连；所述轻质摆架(13)通过一轻质杆(23)与所述分光板(14)固定相连。 4.如权利要求1所述的桥吊摆角及绳长检测装置，其特征在于，分光板(14)呈45°放置且与反射镜(15)相互平行放置。 5.如权利要求1或2或3所述的桥吊摆角及绳长检测装置，其特征在于，反射镜(15)上反射的光线垂直向下反射到第一衍射孔(17)；反射镜(15)、上方的第二凸透镜(18)、第一衍射孔(17)、下方的第二凸透镜(18)以及第一Cmos线阵列(19)垂直相对且按照上下顺序依次设置。 6.如权利要求1所述的桥吊摆角及绳长检测装置，其特征在于，所述第二Cmos阵列(10)设置在位于吊绳下部的吊具上。 7.如权利要求2所述的桥吊摆角及绳长检测装置，其特征在于，所述黑盒子内还包含一隔板(21)，所述隔板(21)与第二凸透镜(18)固定相连，第一衍射孔(17)设置在所述隔板(21)上，第二凸透镜(18)与第一衍射孔(17)之间存在间距；所述隔板(21)上还设有第二穿孔(16)，所述第二穿孔(16)分别垂直正对在所述分光板(14)下方以及所述第二衍射孔(22)上方。 8.如权利要求2所述的桥吊摆角及绳长检测装置，其特征在于，所述光源为激光灯(11)，所述激光灯(11)设置在黑盒子内的顶部并固定连接；所述第一凸透镜(12)与黑盒子内的顶部相连；所述激光灯(11)的发光方向与所述第一凸透镜(12)的轴线重合且二者之间距离为所述第一凸透镜(12)的焦距，用以将所述激光灯(11)发出的激光穿过所述第一凸透镜(12)后变成平行光。 9.如权利要求1所述的桥吊摆角及绳长检测装置，其特征在于，将所述第一光点和所述第二光点之间的偏移量记为s，得出：式中，θ为所求的最大摆角，f为第一衍射孔(17)与第一Cmos线阵列(19)之间的距离。 10.如权利要求1所述的桥吊摆角及绳长检测装置，其特征在于，所述第二Cmos阵列(10)上的光斑面积记为S，其随桥吊负载的升降变化，根据菲涅尔圆孔衍射原理得出如下公式： S＝πr2 其中，λ为光的波长，ak为k时刻对应的绳长，r为光斑半径；因此，绳长的计算公式为：
所属类别：	发明专利