具体实施方式

以下结合附图1-7和具体实施方式对本发明提出的桥吊吊绳绳长和摆角检测装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参阅图1，本发明一实施例提供的一种桥吊吊绳绳长和摆角检测装置，用于检测桥吊小车3和桥吊吊具7之间吊绳6的绳长以及摆动角度，图1中4是小车的车轮，5是小车的轨道，6是长度可变的吊绳，7是吊车的吊具，它与吊绳6相连，8是吊车的负载，它与吊具相7连，9是大车的车轮，10是大车车轮的承重支架，11是建筑物的承重墙体，12是建筑物的顶棚结构。所述检测装置包括安装在所述桥吊吊具7上的光源2和设置在所述桥吊小车3下方的受光装置1，如图2所示，所述受光装置1包括一个直角三棱镜13、感光平面16、检测计算机系统18和方形壳体17。如图2所示，所述直角三棱镜13的一直角面设置在所述方形壳体17的底面上，所述方形壳体17顶面上设置有所述感光平面16，所述直角三棱镜13的斜面与所述感光平面16相对，所述方形壳体17的底面上开设有一通孔14作为入射点，所述光源2发出的光通过所述通孔14经所述直角三棱镜13折射后从斜面的出射点射出，最后在所述感光平面16上显示光斑；所述检测计算机系统18与所述感光平面16相连，用于通过所述光斑的位置计算所述吊绳6的长度以及所述吊绳6的摆动角度。

在本实施例中，为了计算的简便性，参阅图1-3，所述方形壳体17的底面和所述感光平面16均垂直于所述吊绳6；所述直角三棱镜13为等腰直角三棱镜；所述光源2发出的光由所述等腰直角三棱镜13一直角面的入射点P入射，所述入射点P位于所述等腰直角三棱镜13一直角面的几何中心；所述等腰直角三棱镜13的均质方向与所述桥吊小车3的移动方向平行。

基于上述计算简便设置，具体计算所述吊绳6的长度的时候，参阅图4，所述光源2的发光方向朝向检测装置，所述光源2发出的光经过所述通孔14进入到所述等腰直角三棱镜13，入射点为P，经过所述等腰直角三棱镜13的折射作用使光线方向发生变化，最终光线投影到所述感光平面16形成一个光斑，光斑位置为D点，经过与所述感光平面16连接的所述检测计算机系统18识别处理，确定所述光斑的位置，光斑位置将与所述吊具7的空间位置一一对应，进而可以获得所述负载8的空间位置。

具体地，如图4所示，所述等腰直角三棱镜13等腰直角面的两个直角边长BA＝BC＝a为已知量，所述通孔14距离直角边BB'的垂直距离m为已知量，即入射点P距离直角边BB'的垂直距离m为已知量，且入射点P位于几何中心，则有a＝2m。设所述吊绳6的长度为l，它是一个待求取的未知量，光线入射角度为i₁，i₁会随着所述吊绳6的长度为l的变化而变化，入射光线经过所述等腰直角三棱镜13的折射，光线的出射角度为i₄，出射点为P’，则光线在所述感光平面16上形成的光斑位置D与吊绳的垂直距离l'是一个已知量，并且会随着入射角度i₁变化而变化，可以利用所述检测计算机系统18直接检测得到l'的精确值。设i₂＝αi₁，i₄＝βi₃，其中，α和β(α＝1/β)是与所述等腰直角三棱镜13折射率有关的已知常数，即光线在所述等腰直角三棱镜13的折射角度i₂和i₄与该三棱镜的材质有关。如图4所示，根据光线在等腰直角三棱镜中的折射角度关系，利用平面几何原理很容易地可以计算出来测量值l'与吊绳长度l的关系，即：

i₃＝45°-i₂

a＝2m

则有：

且

由上式整理后得到：

于是就建立了所述吊绳6的长度l与光斑位置D和所述吊绳6距离l'之间的关系。根所述检测计算机系统18得到的距离l'，就可以确定出吊绳长度l的值。实际应用中，可以在如图3中的所述感光平面16的x'轴上对不同光斑位置D进行标记，于是就得到了对应的D与y'轴测量值l'，则它与吊绳长度l一一对应。

上述为对于所述吊绳6的长度检测，以下叙述对于所述吊绳6摆动角度以及摆动方向的检测。当所述桥吊小车3静止的时候(如图1所示)，所述吊具7上的所述光源2发出的光线经过所述通孔14进入到所述等腰直角三棱镜13中(如图2和图3所示)，经过所述等腰直角三棱镜13的折射作用，将在图2中的x'轴上产生一个光斑D，这个光斑D的像素位置可以通过所述检测计算机系统18获得，当所述桥吊小车3沿着所述轨道5进行移动时，所述吊具7将会发生摆动，例如所述吊具7向右侧摆动，所述吊具7上的所述光源2发出的光线会经过所述通孔14进入到所述等腰直角三棱镜13中，经过折射作用，将在图3中的沿着z'轴方向产生一系列的光斑D(如图5所示)，这些光斑D的像素位置可以通过所述检测计算机系统18得到，这些像素位置就与所述吊具7的摆动角度一一对应。于是，所述吊具7的摆动角度就可以检测出来。由于沿着z'轴方向光斑的移动是在三棱镜匀质方向上进行的，因此，沿着z'轴方向光斑D的移动像素距离与所述吊具7的摆动角度呈固定的比例关系，不需要采用光线折射原理计算。具体的比例关系需要根据三棱镜的实际尺寸和具体安装位置来标定出来。

所述吊绳6的绳长以及摆动角度和方向的具体检测流程如图7所示。

在本实施例中，所述光源2一般为恒定单色光源，形成恒定单色光斑，便于识别，所述感光平面16一般为CMOS感光平面。

在本实施例中，该检测装置可以用于双吊具吊车或者其他多吊具吊车，应用广泛，参阅图6，该检测装置在应用于双吊具吊车时，可以选择恒定光源2和2'为不同的颜色(比如红色和蓝色)，于是这两个光源产生的光线通过所述通孔14后将会在所述感光平面16上产生两个不同颜色的光斑，于是，对于这两种颜色的光斑，采用上述的检测方法，就可以分别检测得到两个吊具的摆动情况，同时也可以检测到两个不同吊具绳长的数字值。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。