李 鹏 金晓明 马学文

（新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院，新疆 乌鲁木齐 830011）

桥式起重机轨距偏差测量装置设计

李 鹏 金晓明 马学文

（新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院，新疆 乌鲁木齐 830011）

设计一套桥式起重机轨距偏差测量装置，并对该装置的硬件设计、软件设计、上位程序设计等方面做了详细介绍，装置测试符合设计指标。

桥式起重机；轨距偏差；单片机；测量；测距传感器

桥式起重机大车或小车在运行过程中可产生啃轨。发生啃轨的原因较多，其中轨距超差是啃轨的重要原因。可见，提高轨距偏差测量精度，对保障桥式起重机在轨道上安全可靠运行，具有重要的意义和作用。

一、桥式起重机轨距偏差测量 装置的设计

1.工作原理

本装置利用桥式起重机本身做测量载体，将高精度微距传感器固定其上采集数据，数据处理系统将采集的数据信息结合长距激光测距仪采集的数据进行综合处理，可以直观地反映任一位置的轨距偏差。

检测过程中，本装置使用长距激光测距传感器检测起重机在轨道上的行驶位置，在规定的间距点上，通过安装在起重机两侧端梁上的微距激光测距传感器检测其到轨道的距离，并将检测到的结果传送到单片机中，单片机经程序处理后得到各检测点上的轨道偏差值，再将各偏差值存储在SD卡中，并能将不合格检测点的信息在LCD液晶屏中显示。SD卡中的数据经上位程序自动读取，按要求绘制轨距偏差曲线图。

具体研究原理见图1。

主要技术指标为：

微距激光测距仪测量精度：±0.5mm

图1 桥式起重机轨距偏差测量装置工作原理

图2 桥式起重机轨距偏差测量装置硬件系统图

长距激光测距仪测量精度：±10mm

动态测试速度：10～40m/min

稳定工作温度：-10～40℃

存储数据量：10 000组数据

电源：线性精密电源

2.硬件设计

检测系统主要由单片机、微距激光测距传感器、长距离激光传感器、电流/电压转化装置（I/V）、模/数（A/D）转换器、SD卡存储系统、LCD液晶屏、键盘、精密电源等组成。系统组成如图2所示。

3.软件设计

测量时，本装置电源闭合，用按键设置设备编号或保存数据组号，按下开始键进行测量，LCD实时显示当前测量轨距偏差不合格数据，桥式起重机大车运行停止，按结束键完成测量检测。采集、储存的每组数据包含两个微距激光测距传感器和一个长距激光测距传感器测量数据，通过按键可调阅、查询储存数据。具有“清零”“复位”功能按钮，可对误操作和无效数据进行及时方便的处理。另外，该装置还具有“动态测量”“静态测量”

功能按钮，以方便桥式起重机在运行过程的测量和桥式起重机静止时的复核测量。装置软件主流程见图3。

图3 桥式起重机轨距偏差测量装置软件主流程图

4.上位程序设计

轨距偏差测量装置储存数据与个人电脑连接后，自动生成数据报表及直观图形显示，同时，筛选不合格点生成单独表格。检验人员根据身份认证进入系统，通过串口的设置，把储存在SD卡中的数据导入上位机，即可生成图形和数据表格。与本检验单位内部报告系统设有接口，可将报告系统需要数据导入电子报告。

二、桥式起重机轨距偏差测量装置的应用

本装置实验室和实地测试效果及测试精度均符合设计主要技术指标。表1为本装置实验室测量结果与精密计量量块对比数据。该实验室测量过程中，采用桥式起重机轨道作为数据采集面，增加环境灰尘浓度、烟雾浓度，模拟工作现场环境进行测试。

从表1对比数据可以看出，实测数据的变化量与精密量块的变化量偏差控制在±0.5mm，符合设计指标，满足桥式起重机轨距偏差测量的使用要求。

将该装置安装于QD32t-22.5m桥式起重机小车轨道上进行轨距偏差实地测量，安装于小车的主动轮侧，微距激光测距传感器安装与轨道面垂直，用直角尺定位，且两侧安装位置在同一截面，测试数据见表2。

三次轨距偏差测量值最大差值为0.5mm，说明该装置能够满足检验测量要求，稳定性较好。

表1 实验室测量数据与标准计量量块数据对比

表2 轨距偏差测量装置测量数据 mm

三、结语

目前，国内对桥式起重机轨距变化测量仍普遍采用钢直尺、钢卷尺、手持激光测距仪等测量设备进行测量，测量难度和工作强度都较大，测量结果受人为因素和环境变化影响较大，特别是起重机跨度较大时，钢尺下垂和误差累积等因素难以保证测量精度。本装置研制新型轨距偏差测量装置，减轻了检测人员工作强度，提高了测量精度和测量速度。

[1] 刘宏．起重机“啃轨”的危害及处理[J]．甘肃冶金，1997，67（1）：39-42．

[2] 国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会．GB/ T10183-2005桥式和门式起重机制造及轨道安装公差[S]．北京：中国标准出版社，2006．

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1671-0711（2014）08-0012-02

2014-03-04）