基于MEMS的吊车系统摆角无线测量*

2014-09-25高丙团张罗马范怡然朱振宇

传感器与微系统 2014年9期

高丙团, 张罗马, 范怡然, 朱振宇, 周勰

(东南大学电气工程学院，江苏南京 210096)

0 引言

在码头、仓库、工地等工业场所广泛应用着吊车系统，其在吊运过程中不可避免地会出现“摆动”现象，这种摆动会危害吊车作业和工人安全，也会降低吊车的工作效率。所以，对吊车系统进行有效的防摆控制非常必要，基于反馈控制进行防摆的一个重要前提是能够准确地进行摆角检测[1]。

吊车摆角检测方法主要包括光电编码器[2]、电位计[3]、视觉传感器[4]和倾角计[5]等。光电编码器和电位计一般只适用于小型的实验室实验装置，视觉传感器成本较高且易受环境影响；倾角计在检测过程中具有一定的优势，特别是基于微机电系统(MEMS)的倾角计成本较低。倾角计检测吊车摆角的缺点是当负载围绕吊绳转动时刻，则无法判断负载的实际摆动角度。在多数的吊运过程中，特别是单股吊绳的情况，负载一般都具有围绕吊绳转动的特征，此刻采用倾角计则不能准确检测负载的空间摆角，然而可采用广泛应用于航天航空的航姿参考系统(AHRS)模块[6]实现。

基于国内外在吊车系统和移动物体姿态导航方面的研究成果，本文提出一种吊车系统摆角检测方法：由2套基于MEMS传感器的AHRS模块分别检测吊车和负载的空间姿态，经无线传输后相互校核解算获得吊车负载的摆角。