摘 要：通過對激光測距傳感器的開發(fā)應(yīng)用及與單片機的結(jié)合，可方便的實現(xiàn)門吊之間相對距離的測量，有效控制了在同一線路作業(yè)設(shè)備相撞事故的發(fā)生。具有成本低、性能可靠等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：激光測距傳感器 單片機 防撞

中圖分類號：TQ520.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0103-02

隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)的提高及成本的降低，激光器的使用非常廣泛，已深入到我們?nèi)粘Ｉ睢⒐ぷ鞯母鱾€領(lǐng)域，如激光碟機、醫(yī)療上使用的激光治療儀，工業(yè)上的激光切割焊接工藝，以及激光雷達等在軍事領(lǐng)域中應(yīng)用等等，并在各個領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。在全路倡導(dǎo)以科技保安全的背景下，針對我局裝卸系統(tǒng)機械設(shè)備特點，尤其是門吊作業(yè)中存在的一些問題，我們將激光測量技術(shù)成功應(yīng)用在門吊作業(yè)環(huán)節(jié)中，并取得較好的效果。

門吊在鐵路裝卸作業(yè)中發(fā)揮著重要作用，由于其自身結(jié)構(gòu)的特點和作業(yè)要求，往往在一條線路上同時有兩臺或多臺門吊同時作業(yè)，在作業(yè)中往往由于作業(yè)人員疏忽，違章作業(yè)，使門吊發(fā)生碰撞事故，造成人員和設(shè)備的傷害，帶來嚴重后果。在加強對職工安全教育和技能培訓(xùn)的同時，也對設(shè)備自身的安全性能提出要求，通過調(diào)研及技術(shù)方面的可行性的研究，我們在同一線路上存在多臺門吊上安裝防撞裝置來確保門吊的作業(yè)安全。

1 門吊防撞系統(tǒng)構(gòu)成

門吊防撞系統(tǒng)是一個開環(huán)系統(tǒng)，由傳感器、控制器兩部分組成。

傳感器用激光測距傳感器和反光板構(gòu)成?？刂破饔蓡纹瑱C組成，包括數(shù)值顯示、參數(shù)設(shè)定、報警指示、執(zhí)行控制四部組成（如圖1）。

2 防撞系統(tǒng)由激光測距傳感器、控制器、反光板三大部分組成。

2.1 激光測距傳感器

20世紀90年代初，隨著半導(dǎo)體激光二極管技術(shù)的開發(fā)，激光的實際應(yīng)用發(fā)生了革命性的變化，半導(dǎo)體激光測量器具有測量精度高，體積小、重量輕、可靠性高、轉(zhuǎn)換效率高、低功耗、驅(qū)動電路簡單且不易受電磁場干擾等優(yōu)點開始運用于測量領(lǐng)域。激光測量原理分為3種：一是脈沖法激光測距，測距儀發(fā)射出激光經(jīng)被測量物體反射后由被測距儀接收，測距儀同時記錄激光往返的時間，光速和往返時間的乘積的一半就是測距儀和被測物體之間的距離，脈沖法測距的精度一般在1m，適用于測量距離較遠的物體（建筑物，地質(zhì)等方面）。二是三角法激光測距（又稱結(jié)構(gòu)光掃描儀）以半導(dǎo)體激光器作光源，使其產(chǎn)生的光速照射被測物表面，經(jīng)表面散射（或反射）后，用面陣CCD攝像機接收，光點在CCD像平面上的位置將放映出表面法線方向上的變化，即點結(jié)構(gòu)光測量原理。三是相位法測量距離，它是用無線電波段頻率對激光速進行調(diào)幅、調(diào)制并測定調(diào)制光往返測線一次所產(chǎn)生的相位延遲，在根據(jù)調(diào)制光的波長，換算該相位延遲所代表的距離。相位式激光測距儀一般精密測距。我們采用的是三角法激光測距傳感器。

2.2 激光測距傳感器選用參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場實際需要選擇測量距離為70m的激光測距傳感器其參數(shù)如下。

最大測量頻率：10 Hz（連續(xù)測量時，數(shù)據(jù)返回時間可以調(diào)整，最短100 ms，最長105.000 ms）。

測量方式：連續(xù)測量和單次測量。

操作方式：命令操作和自動操作。

激光波長：635 nm（620～690）。

測量精度：正負1 mm。

測量距離：0.05～70 m。

電源電壓：6～30 V。

溫度范圍：-40 ℃～50 ℃。

數(shù)字輸出接口：RS232/485/422。

模擬輸出接口：4～20 Ma。

外形尺寸：133×65×35。

2.3 控制器設(shè)計

控制器采用微處理器進行控制，通過讀取測距傳感器數(shù)據(jù)，計算出兩臺門吊的距離后，根據(jù)預(yù)定參數(shù)，控制門吊的走行，從而保證兩臺門吊在安全距離范圍內(nèi)作業(yè)。

設(shè)計參數(shù)：

信號輸入：數(shù)字接口RS232通訊方式

顯示方式：-9999～9999測量值顯示。

分辨率：1字。

輸出信號：DC24V6A（阻性負載）。

輸入電壓：220V+15%（如圖2）。

2.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)上電后，首先判斷另一臺門吊的距離，當大于70 m時，每20 s檢測一次距離，當小于70 m時，每5 s檢測一次距離，當小于50 m時，進入連續(xù)測量方式，當距離小于20 m時系統(tǒng)發(fā)出聲光提示報警，當小于15 m時執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出執(zhí)行信號，切斷門吊相對方向行駛電路，使門吊只能朝遠離方向行駛（如圖3）。

3 設(shè)備安裝

激光測距傳感器和反光板分別安裝在兩臺門吊相對的一側(cè)，中間不能有遮擋現(xiàn)象。擋門吊A上的激光傳感器向門吊B發(fā)射激光束，通過檢測門吊B上的放射板反射回的激光束來測量兩臺門吊的距離參數(shù)，通過控制器對數(shù)據(jù)的分析計算，得到兩臺門吊的距離參數(shù)?？刂破鞲鶕?jù)作業(yè)技術(shù)要求，預(yù)先設(shè)定好的預(yù)警，執(zhí)行參數(shù)，當測的兩臺門吊距離達到預(yù)定值時，控制器發(fā)出預(yù)警信號并相應(yīng)發(fā)出執(zhí)行信號，切斷門吊的行走電路，使門吊停止相對運動，從而達到預(yù)防同一線路上兩臺門吊作業(yè)時相撞事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

防撞系統(tǒng)基于激光傳感器的進步與成本的降低，通過單片機對門吊相對位置的檢測與控制，使作業(yè)人員受環(huán)境和自身條件的影響降到最小，提高門吊作業(yè)效率，可有效防止設(shè)備相撞事故的發(fā)生。

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