一种塔式起重机形变监测装置及监测方法与流程

本发明涉及塔式起重机设备，尤其涉及一种塔式起重机形变监测装置及监测方法。

背景技术：

1、建筑塔机因其具有变幅长、塔身高、吊装重、全方圆、作业效率高等特点，在建筑施工现场及现代化装配式建筑施工中得到极广泛应用。然而建筑塔机成群在狭小的施工场地高密度布设、高强度作业、大重量承载、全方圆范围内进行吊装作业，属于一种安全事故发生概率较大的机械设备。为满足建筑塔机吊装作业安全需求，近年来塔机状态安全监控与预警已成为保证塔机可靠工作的重要手段和研究热点，对塔机运行状态安全性保障提出了更高要求。

2、中国专利网上申请公布号为cn113983920a的专利，公开了一种塔式起重机形变监测方法和装置，通过应用gnss的高精准定位技术，在时间和空间上动态实时监测塔式起重机顶部位置，通过顶部位置变化信息的实时采集分析计算，进行结构能力验证和安全状态评价，对超过预设值的状况进行预警和控制，避免与结构性能相关的危险，从而提高塔式起重机的安全性能，提高塔机智能安全管理水平，

3、但是上述方案是对塔身顶部位置变化的监测，而未能对吊装的绳索起到同步监测，导致碰撞晃动的钢绳使得钢绳上的型材脱落或牵拽塔身受损，同时如何实现碰撞时的缓冲，防止塔身受到碰撞时来不及进行指定的发布，所以本发明的提出，解决了上述技术问题的不足。

技术实现思路

1、基于现有的塔式起重机形变监测装置未能对吊装的绳索起到同步监测，以及对碰撞的塔身未起到缓冲而使塔身受损的技术问题，本发明提出了一种塔式起重机形变监测装置及监测方法。

2、本发明提出的一种塔式起重机形变监测装置，包括进行吊装型材的塔吊起重机，所述塔吊起重机的下表面安装有驱动其匀速转动输送型材的转动组件，所述转动组件包括转动电机以及进行连接支撑的连接块，所述转动组件的下表面安装有对所述塔吊起重机进行支撑的塔基，所述塔吊起重机的表面设置有吊装钢绳，所述塔吊起重机的两侧外表面设置有缓冲机构，所述吊装钢绳的外表面设置有限位机构，所述塔吊起重机的外表面设置有报警机构。

3、其中，所述缓冲机构在所述塔吊起重机左右摇摆的过程中对塔体的两侧进行防碰撞处理。

4、其中，所述限位机构对所述吊装钢绳在吊装的过程中对其进行限位处理。

5、其中，所述报警机构对塔吊起重机受到撞击形变时进行警报处理。

6、优选地，所述缓冲机构包括分别固定安装在所述塔吊起重机两侧表面的安装板，所述安装板的一侧表面通过支撑耳板固定连接有表面为光滑状的支撑滑杆。

7、通过上述技术方案，塔吊起重机对型材实现吊装，并通过转动组件使塔吊起重机在塔基的上表面进行转动，因而为了避免塔吊起重机在转动的过程发生碰撞而使其发生形变导致事故发生，则在塔吊起重机的两侧设置缓冲机构，对塔吊起重机的移动碰撞时进行缓冲，并对撞击力进行监测，支撑滑杆对缓冲机构进行连接安装。

8、优选地，所述缓冲机构还包括安装在所述支撑滑杆两端的支撑耳板外表面的支撑弹簧，所述支撑弹簧的自由端固定连接有进行缓冲的缓冲杆。

9、通过上述技术方案，为了避免塔吊起重机发生碰撞，则使支撑弹簧连接的缓冲杆在塔吊起重机进行碰撞时缓冲，防止塔吊起重机机身因碰撞受损。

10、优选地，所述缓冲机构还包括呈相对分布固定安装在所述支撑滑杆中部外表面的压阻压力传感器，所述压阻压力传感器的表面设置有形变环，所述支撑滑杆的两端外表面呈对称分布滑动套接有连接套筒，所述连接套筒的一侧表面固定连接有在所述支撑滑杆外表面活动套接的抵筒，所述连接套筒的外表面固定连接有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的自由端与所述形变环的外表面固定连接。

11、通过上述技术方案，支撑滑杆两端的连接套筒在其外表面相对运动，为了对塔吊起重机受到撞击时发生形变进行监测，则撞击力使连接套筒在支撑滑杆的外表面滑动，并压缩缓冲弹簧，使缓冲弹簧的自由端挤压压阻压力传感器的形变环，当形变环受到压力作用产生电阻变化，则压阻压力传感器内的惠斯登电桥把电阻变成电压输出，信号经过放大后交给mcu处理，经过比例标定后得到压力值，当塔吊起重机受到更大的冲击力后，则抵筒在支撑滑杆的外表面滑动后接触并挤压形变环，使压阻压力传感器对该压力值进行测定并上传，则可对该压力进行警报处理。

12、优选地，所述缓冲机构还包括通过铰接轴铰接安装在所述连接套筒一侧外表面的联动杆，所述联动杆的一端外表面通过铰接轴与所述缓冲杆的一侧表面铰接。

13、通过上述技术方案，为了对缓冲杆受到撞击时的力量进行反应，则使缓冲杆的两端通过支撑弹簧限位在支撑耳板的一侧表面，并使联动杆将缓冲杆与滑动的连接套筒进行连接，则当缓冲杆受到撞击时，缓冲杆压缩支撑弹簧，从而在联动杆的联动下而挤压连接套筒在支撑滑杆上移动，进而使缓冲弹簧压缩形变环而完成压阻压力传感器对撞击力以及撞击程度的监测。

14、优选地，所述限位机构包括固定安装在所述塔吊起重机一端下表面的导向筒，所述吊装钢绳贯穿所述导向筒的内部，所述导向筒的内部设置有呈环形阵列的导向块，所述导向块的底部呈锥形状，所述吊装钢绳的外表面与所述导向块的内表面滑动接触。

15、通过上述技术方案，为了避免吊装钢绳吊装型材的过程中遭受外力的撞击而晃动，从而使转动的塔吊起重机以及吊装钢绳的收卷机构受损，则通过导向筒对吊装钢绳收放卷时进行导向限位，同时使其内部环形阵列的导向块对吊装钢绳实现夹持导向，同时可对吊装钢绳晃动时进行监测。

16、优选地，所述限位机构还包括转动连接在所述导向块上端一侧表面开设的凹槽内壁的t型杆，所述t型杆的两端均固定套接有扭簧，所述扭簧的自由端与所述导向块表面开设的凹槽内壁固定连接，所述t型杆的一侧表面通过连接杆与所述导向筒的内壁固定连接。

17、通过上述技术方案，为了使导向块在导向筒内进行支撑而完成对吊装钢绳的夹持导向，则使带有扭簧的t型杆将导向块铰接安装在导向筒的内壁，因而可使导向块具有夹紧力。

18、优选地，所述限位机构还包括固定连接在所述导向块一侧表面的挤压弹簧，所述挤压弹簧的自由端与所述导向筒的内壁固定连接，所述导向块的下端外表面呈上下分布套接有橡胶圈，所述吊装钢绳的下端固定连接有拉压力传感器，所述导向筒的外表面固定套接有感应环。

19、通过上述技术方案，拉压力传感器可对吊装的型材质量进行监测，为了使导向块起到导向夹持的作用，从而通过挤压弹簧对导向块进行向内推动，为了对吊装钢绳受到撞击进行监测，则使橡胶圈对扭簧作用而呈张开状态的导向块下端进行捆绑，从而当吊装钢绳受到撞击而晃动时，使橡胶圈在导向块的下端滑槽内摩擦，当撞击力超过限定值时，则橡胶圈断裂，导向块呈膨胀状态而挤压挤压弹簧，从而触发感应环，使塔吊起重机停止作业。

20、优选地，所述报警机构包括分别安装在所述塔吊起重机外表面的声光报警器与ai防碰仪，所述报警机构还包括数据采集模块与数据处理模块。

21、通过上述技术方案，为了实现防碰撞的预警提示，则使声光报警器与拉压力传感器和ai防碰仪电性连接，进而在ai防碰仪和拉压力传感器监测到数值超出设定值时发出声光警告，从而可提醒工作人员进行调整，并且拉压力传感器和ai防碰仪监测到的数值被数据采集模块采集，同时拉压力传感器、压阻压力传感器、感应环检测的数值均被其采集，数据采集模块将采集到得到数据转换成数值信号，并发送给数据处理模块进行处理分析，得出塔吊起重机的形变情况，并将结果以可视化的方式进行平台展示。

22、本发明提出的一种塔式起重机形变监测装置的监测方法，其监测方法为：

23、s1、塔吊起重机对型材实现吊装，并通过转动组件使塔吊起重机在塔基的上表面进行转动，在塔吊起重机作业的过程中，由ai防碰仪对其两侧的环境进行监测，实现防碰撞的预警提示；

24、s2、塔吊起重机的两侧受到碰撞时，两侧的缓冲杆被向内压缩而对碰撞的过程进行缓冲，撞击力使缓冲杆向内压缩时挤压支撑弹簧，从而在联动杆的铰接下推动支撑滑杆两端的连接套筒相对运动，进而压接两端的缓冲弹簧；

25、s3、压接的缓冲弹簧自由端挤压压阻压力传感器的形变环，当形变环受到压力作用产生电阻变化，则压阻压力传感器内的惠斯登电桥把电阻变成电压输出，信号经过放大后交给mcu处理，经过比例标定后得到压力值，当塔吊起重机受到更大的冲击力后，则抵筒在支撑滑杆的外表面滑动后接触并挤压形变环，使压阻压力传感器对该压力值进行测定并上传，则可对该压力进行警报处理；

26、s4、吊装钢绳穿过导向筒并被环形阵列的导向块进行夹持导向而对型材进行吊装，拉压力传感器对吊装钢绳的吊装监测，橡胶圈对扭簧作用而呈张开状态的导向块下端进行捆绑，在吊装钢绳受到撞击而晃动时，使橡胶圈在导向块的下端滑槽内摩擦，当撞击力超过限定值时，则橡胶圈断裂，导向块呈膨胀状态而挤压挤压弹簧，从而触发感应环，使塔吊起重机停止作业；

27、s5、在塔吊起重机作业的过程中，拉压力传感器和ai防碰仪监测到的数值被数据采集模块采集，同时拉压力传感器、压阻压力传感器、感应环检测的数值均被其采集，数据采集模块将采集到得到数据转换成数值信号，并发送给数据处理模块进行处理分析，得出塔吊起重机的形变情况，并将结果以可视化的方式进行平台展示。

28、本发明中的有益效果为：

29、1、通过设置缓冲机构，可对塔吊起重机左右摇摆的过程中对塔体的两侧进行防碰撞处理，在调节的过程中，通过塔吊起重机的两侧受到碰撞时，两侧的缓冲杆被向内压缩而对碰撞的过程进行缓冲，撞击力使缓冲杆向内压缩时挤压支撑弹簧，从而在联动杆的铰接下推动支撑滑杆两端的连接套筒相对运动，进而压接两端的缓冲弹簧，压接的缓冲弹簧自由端挤压压阻压力传感器的形变环，并随着缓冲杆所受压力增大，则抵筒在支撑滑杆的外表面滑动后接触并挤压形变环，使压阻压力传感器对该压力值进行测定并上传，则可对该压力进行警报处理，不仅能使塔吊起重机轻微碰撞时进行缓冲，也能对较大冲力实现预警。

30、2、通过设置限位机构，可对吊装型材的吊装钢绳作业时进行导向限位，并对其进行晃动时实现预警，在调节的过程中，通过吊装钢绳穿过导向筒并被环形阵列的导向块进行夹持导向而对型材进行吊装，拉压力传感器对吊装钢绳的吊装监测，橡胶圈对扭簧作用而呈张开状态的导向块下端进行捆绑，在吊装钢绳受到撞击而晃动时，使橡胶圈在导向块的下端滑槽内摩擦，当撞击力超过限定值时，则橡胶圈断裂，导向块呈膨胀状态而挤压挤压弹簧，从而触发感应环，使塔吊起重机停止作业，进而可预防结构破坏或事故的发生。