桥式起重机主梁挠度激光测试技术的研究

摘要

在桥式起重机的安全监测过程中,主梁挠度是认识起重机安全状况的重要手段.目前,针对测量主梁挠度的方法,即拉钢丝法、水准仪法、经纬仪法所存在的不足,急需研究一种方便、高效的适用于测量主梁挠度的新方法.鉴于实际工作的需要,在研究的基础上开发了主梁挠度检测系统.本课题分析了激光测量主梁挠度的可行性,提出了空载和试验载荷下测量挠度的新方法,从而避免了由于现场没有额定载荷而无法进行试验的弊端.本设计采用半导体激光器,经过透镜准直后,投射到四象限光电池的感光面上,由四象限光电池对中系统跟踪光束中心后,通过容栅式位移传感器识别出位移的变化,再将此变化输出给AT89C2051单片机采集.由于容栅式传感器的输出时钟信号高达90KHz,单片机采用一般方法难以采集到,为此,设计了一套专门的信号接口电路.在分析传感器输出信号时序的基础上,发现两个输出数据之间有一段很长的的低电平段,决定利用此段采用查询的方法进行接收数据,实践证明,取得了较好的效果.单片机将测量数据通过通讯程序传输给PC机.通过PC机对测量值的处理,在显示屏上直接显示出主梁拱度值和挠度变化曲线.PC机上的数据处理程序采用可视化编程语言Delphi编写,特点是直观、方便,便于程序化编程.通过现场实验数据验证了主梁挠度激光测量方法的准确性、可靠性.具有体积小、性能可靠、测量精度高等优点.激光测量桥式起重机主梁挠度的检测方法只是将激光技术应用于起重机安全监测的一次初步尝试.随着检验技术的不断发展,激光技术在起重机安全检验方面会发挥出更大的作用.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2课题的来源及研究的目的和意义

1.3国内外发展现状

1.3.1国内发展现状

1.3.2国外发展现状

1.4本文主要研究的内容

第2章激光测量主梁挠度技术分析

2.1主梁变形的危害性

2.2主梁下挠变形危险点的确定

2.3测量方法

2.3.1主梁跨中上拱度

2.3.2主梁上拱曲线

2.3.3主梁跨中下挠度

2.4试验载荷下的下挠度检测

2.4.1主梁下挠度检测的理论依据

2.4.2测量方法

2.4常用的主梁上拱度曲线

2.5本章小结

第3章激光挠度测量系统设计

3.1系统总体设计

3.1.1整体结构

3.1.2测量系统组成

3.2光学系统设计

3.2.1光路设计原理

3.2.2激光器的选择

3.3光电接收靶设计

3.3.1四象限光电传感器

3.3.2容栅式位移传感器

3.4本章小结

第4章测量系统的硬件及软件设计

4.1系统功能和特点

4.2单片机系统设计

4.2.1 AT89C2051单片机特点及系统概况

4.2.2容栅式数显尺接口设计

4.2.3显示电路设计

4.3单片机系统抗干扰设计

4.3.1引脚及指令说明

4.3.2单片机与X25045的接口设计

4.3.3 X25045的监控过程

4.4单片机系统的软件设计

4.4.1单片机主程序设计

4.4.2子程序设计

4.5单片机与PC机通讯

4.6 PC机软件设计

4.7本章小结

第5章激光测量数据分析

5.1测量结果的精度分析

5.2系统的稳定性检验

5.3测量范围的验证

5.4试验载荷下的下挠度测量

5.5测量效果对比

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢

个人简历