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基于倾角传感器的塔吊垂直度分段测量系统

基于倾角传感器的塔吊垂直度分段测量系统

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作者：苗文刚河北工业大学

学位级别：硕士

塔吊是建筑场地必备的吊卸设备,具有作业高度大、吊载重量大、作业时间长等特点,安装及使用过程中其安全性很重要,尤其使用过程中其稳定性尤为重要。塔吊垂直度是测评其稳定性的一项重要指标,多数事故的发生与塔吊的垂直度超过规定标准... 详细信息

塔吊是建筑场地必备的吊卸设备,具有作业高度大、吊载重量大、作业时间长等特点,安装及使用过程中其安全性很重要,尤其使用过程中其稳定性尤为重要。塔吊垂直度是测评其稳定性的一项重要指标,多数事故的发生与塔吊的垂直度超过规定标准有关,塔吊垂直度测量方法的研究引起了人们的关注。目前传统的塔吊垂直度测量方法是利用经纬仪和标靶配合的人工测量方式,此方法操作复杂、精度较低且操作限制条件较多。设计一个精度高、操作简便的塔吊倾斜检测系统十分必要,同时对其它领域的垂直度测量也有一定的研究意义。针对目前人工测量方法的缺点,通过对位移、角度测量传感器的分析,确定使用倾角传感器作为测量系统核心部件。采用Ansys建立了塔吊仿真模型,可更全面了解塔吊可能出现的各种倾斜变形情况。对部分工况下的塔吊倾斜状况进行了仿真分析,研究人员可以直观的观察塔吊在不同工况下可能出现的倾斜状态。对一些工况下塔吊的受力情况进行了分析,判断其是否产生挠性变形,为数据补偿提供了一定的参考。塔吊模型的模态分析结果显示,塔吊在受外界扰动的情况下塔身会出现弯曲、扭曲、抖动、旋转等姿态。部分动态分析结果显示塔吊在作业中可能产生瞬间的过大倾斜。通过以上分析可知准确掌握塔吊的整体倾斜变形情况需要对塔吊进行多点测量,据此确定分段测量的方案。并且为防止瞬时过大倾斜引起系统误报警,测量系统应设置相应的功能,这为测量系统的设计提供了参考。对测量方案流程进行了设计,并对传感器安装位置、姿态等细节进行了分析,结果显示设计合理。基于ADXL345加速度传感器设计了简易倾角传感器,并对影响其精度的因素做了相关介绍分析,对倾角传感器的测量原理给出了更详细的介绍,并应用自制传感器对无线通讯模块进行了测试。采用倾角传感器设计了塔吊垂直度分段测量系统,编制了简洁的上位机控制界面。实际测量实验结果与经纬仪多次测量并对数据进行严谨处理后的结果进行对比,两者基本一致,说明了系统测量精度的可靠性。为减小操作过程的危险性,采用无线通讯读取数据,实验结果表明,无线通讯信息传送流畅,可实时显示塔吊的倾斜状态,较精确的显示塔吊的整体状态。该方法可以更简便、直观的检测塔吊的整体倾斜状态,对塔吊的安全作业有较好的指导作用和实际应用意义。

关键词：塔吊垂直度倾角传感器塔吊仿真模型分段测量系统

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