一種自由輪定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于起重機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及起重機(jī)大小車(chē)的位置精確測(cè)量技術(shù)，尤其涉及一種自由輪定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，起重機(jī)被廣泛的應(yīng)用于調(diào)度的生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中，然而在起重機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中，由于大小車(chē)的加減速和負(fù)載的提升動(dòng)作以及摩擦引起的擾動(dòng)等會(huì)引起負(fù)載的來(lái)回?cái)[動(dòng)，這不但增加了事故發(fā)生的可能性，而且嚴(yán)重影響了生產(chǎn)作業(yè)效率的提高。
[0003]在自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)和卸貨等工況下，雖然依靠起重機(jī)操作員的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)貨物的安全運(yùn)輸和定位卸貨，但是由于熟練起重機(jī)操作員的訓(xùn)練周期長(zhǎng)和工作強(qiáng)度大等原因，使得工作效率的提高受到很大的限制，因此迫切需要出現(xiàn)起重機(jī)的智能化控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決起重機(jī)在生產(chǎn)作業(yè)中定位精度差、效率低的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種自由輪定位系統(tǒng)。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)行車(chē)任意位置的坐標(biāo)點(diǎn)采集，通過(guò)位置點(diǎn)的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)無(wú)需其他操作，只需啟動(dòng)系統(tǒng)，則可自動(dòng)完成物體搬運(yùn)。自由輪定位系統(tǒng)根據(jù)采集到的參數(shù)，使重物運(yùn)行過(guò)程中處于平穩(wěn)狀態(tài)，定位精度較高。采用遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控軟件，可在監(jiān)控室對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行觀察。本地監(jiān)控HMI，操作員可方便對(duì)某點(diǎn)位置坐標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)，并且可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)定位、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況功能，操作簡(jiǎn)單、靈活。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種自由輪定位系統(tǒng)，包括行車(chē)組件；上述行車(chē)組件包括大車(chē)；上述大車(chē)兩端固定設(shè)置有兩個(gè)相同的端梁；上述大車(chē)上還設(shè)置有小車(chē)，上述小車(chē)設(shè)置在兩個(gè)端梁之間；上述小車(chē)上固定設(shè)置有用于拖掛貨物的掛鉤組件；
[0006]其特殊之處在于:
[0007]還包括起重機(jī)控制系統(tǒng)；
[0008]上述起重機(jī)控制系統(tǒng)包括控制單元、用于控制大車(chē)、小車(chē)、掛鉤組件運(yùn)行的變頻器組、信號(hào)采集單元、本地監(jiān)控單元、遠(yuǎn)程監(jiān)控單元和控制臺(tái)；
[0009]上述兩個(gè)端梁和小車(chē)的行進(jìn)軌道上分別設(shè)置有帶有絕對(duì)值編碼器的自由輪；
[0010]上述掛鉤組件包括至少一個(gè)掛鉤；上述掛鉤上設(shè)置有用于測(cè)量掛鉤工作時(shí)繩長(zhǎng)的增量型編碼器；
[0011]上述變頻器組包括至少2+N臺(tái)變頻器，并分別用于控制大車(chē)、小車(chē)、掛鉤；N =掛鉤數(shù)量；
[0012]上述控制單元通過(guò)信號(hào)采集單元采集大車(chē)、小車(chē)以及掛鉤的位置信息，并將信息存入控制單元；
[0013]上述信號(hào)采集單元通過(guò)設(shè)置在大車(chē)、小車(chē)上的自由輪和絕對(duì)值編碼器以及設(shè)置在掛鉤上的增量型編碼器得到大車(chē)、小車(chē)、掛鉤的位置信息，并得到行車(chē)工作范圍內(nèi)每一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；
[0014]上述控制臺(tái)通過(guò)控制單元控制行車(chē)的大車(chē)、小車(chē)以及掛鉤做出相應(yīng)的動(dòng)作；
[0015]上述本地監(jiān)控單元和控制臺(tái)通過(guò)Modbus通訊與控制單元連接，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制命令的下發(fā)。
[0016]上述遠(yuǎn)程監(jiān)控通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信與控制單元連接，使用戶可以在離行車(chē)較遠(yuǎn)的控制室對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制；
[0017]上述自由輪表面為金屬壓花；
[0018]上述自由輪的安裝方式采用磁鐵式或螺栓式。
[0019]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位功能，可實(shí)現(xiàn)起重機(jī)在工作區(qū)域內(nèi)的任意一點(diǎn)的位置學(xué)習(xí)，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)到達(dá)目的地點(diǎn)并自動(dòng)停機(jī)，無(wú)需人為手動(dòng)停機(jī)，并且可實(shí)現(xiàn)任意線路到達(dá)目標(biāo)位置，只需設(shè)置好運(yùn)行路線，系統(tǒng)運(yùn)行，便可按照設(shè)置的線路到達(dá)指定位置并停車(chē)。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還包括:
[0021]1、高精度；自動(dòng)定位系統(tǒng)的關(guān)鍵是位置檢測(cè)，因此采用絕對(duì)值編碼器，可提高系統(tǒng)的定位精度，本系統(tǒng)的定位精度小于3cm。
[0022]2、系統(tǒng)穩(wěn)定；系統(tǒng)在較長(zhǎng)的工作時(shí)間里，并無(wú)異常出現(xiàn)，系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定運(yùn)行。
[0023]3、高靈敏性；系統(tǒng)響應(yīng)速度高，當(dāng)給行車(chē)下達(dá)指令時(shí)，行車(chē)會(huì)迅速做出相應(yīng)的動(dòng)作。
[0024]4、抗干擾能力強(qiáng)；本系統(tǒng)采用自由輪和絕對(duì)值編碼器采集位置信息，復(fù)雜的工作環(huán)境對(duì)其影響較小，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。
[0025]5、降低對(duì)操作員的依賴(lài)性；傳統(tǒng)的行車(chē)需要操作員人工進(jìn)行貨物的運(yùn)輸和定位卸貨，而本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了這一行為，只需簡(jiǎn)單的一鍵啟動(dòng)就可完成物體的自動(dòng)搬運(yùn)和定位卸貨功能，降低了對(duì)操作人員的依賴(lài)性。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是行車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是定位控制系統(tǒng)空間示意圖；
[0029]其中，1-端梁、2-大車(chē)、3-小車(chē)、4-掛鉤組件、5-自由輪。
【具體實(shí)施方式】
[0030]參見(jiàn)圖1-3，一種自由輪定位系統(tǒng)，包括行車(chē)組件；行車(chē)組件包括大車(chē)2 ;大車(chē)2兩端固定設(shè)置有兩個(gè)相同的端梁1 ;大車(chē)2上還設(shè)置有小車(chē)3，小車(chē)設(shè)置在兩個(gè)端梁1之間；小車(chē)3上固定設(shè)置有用于拖掛貨物的掛鉤組件4 ;包括起重機(jī)控制系統(tǒng)；起重機(jī)控制系統(tǒng)包括控制單元、用于控制大車(chē)2小車(chē)、掛鉤組件4運(yùn)行的變頻器組、信號(hào)采集單元、本地監(jiān)控單元、遠(yuǎn)程監(jiān)控單元和控制臺(tái)；兩個(gè)端梁1和小車(chē)3的行進(jìn)軌道上分別設(shè)置有帶有絕對(duì)值編碼器的自由輪5 ;掛鉤組件4包括至少一個(gè)掛鉤；掛鉤上設(shè)置有用于測(cè)量掛鉤工作時(shí)繩長(zhǎng)的增量型編碼器；變頻器組包括至少2+N臺(tái)變頻器，并分別用于控制大車(chē)、小車(chē)、掛鉤；N =掛鉤數(shù)量；控制單元通過(guò)信號(hào)采集單元采集大車(chē)2、小車(chē)3以及掛鉤的位置信息，并將信息存入控制單元；信號(hào)采集單元通過(guò)設(shè)置在大車(chē)2、小車(chē)3上的自由輪5和絕對(duì)值編碼器以及設(shè)置在掛鉤上的增量型編碼器得到大車(chē)2、小車(chē)3、掛鉤的位置信息，并得到行車(chē)工作范圍內(nèi)每一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；控制臺(tái)通過(guò)控制單元控制行車(chē)的大車(chē)2、小車(chē)3以及掛鉤做出相應(yīng)的動(dòng)作；本地監(jiān)控單元和控制臺(tái)通過(guò)Modbus通訊與控制單元連接，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制命令的下發(fā)。遠(yuǎn)程監(jiān)控通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信與控制單元連接，使用戶可以在離行車(chē)較遠(yuǎn)的控制室對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制；自由輪5表面為金屬壓花；自由輪5的安裝方式采用磁鐵式或螺栓式。
[0031]為解決起重機(jī)的定位精度差、效率低等缺點(diǎn)，提出自由輪和絕對(duì)值編碼器的測(cè)位置方案，其中絕對(duì)編碼器具有精度高、工作穩(wěn)定、反應(yīng)靈敏、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。采用此方案對(duì)大車(chē)和小車(chē)的運(yùn)行位置進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)在搬運(yùn)過(guò)程中的精確定位，快速平穩(wěn)運(yùn)行，并提高生產(chǎn)的安全性。采用自由論和絕對(duì)值編碼器組合安裝可精確采集大車(chē)、小車(chē)的位置。絕對(duì)值編碼器安裝于自由輪上，帶絕對(duì)值編碼器的自由輪安裝于大車(chē)和小車(chē)一端，具體安裝位置如圖1所示。大車(chē)和小車(chē)在運(yùn)行時(shí)，其帶動(dòng)自由輪轉(zhuǎn)動(dòng)行走，自由輪上的編碼器記錄自由輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)，再根據(jù)自由輪的外徑計(jì)算出行走的位移，由此可以得到大小車(chē)的位置值。
[0032]自動(dòng)定位的總體控制方案如圖2所示:
[0033]本定位控制系統(tǒng)采用以觸摸屏和后臺(tái)監(jiān)控作為上位機(jī)，控制核心為本公司自行研發(fā)的起重機(jī)智能控制器。結(jié)構(gòu)各部分功能如下:
[0034]1、起重機(jī)智能控制器；起重機(jī)智能控制器主要功能:控制臺(tái)信號(hào)采集，編碼器信號(hào)采集，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行(大車(chē)、小車(chē)、主鉤、輔鉤)，與HMI進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，和后臺(tái)監(jiān)控軟件進(jìn)行無(wú)線通訊。
[0035]2、本地監(jiān)控:啟動(dòng)、停止系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)故障及故障查詢功能。
[0036]3、遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控；后臺(tái)監(jiān)控采用無(wú)線通訊，操作員可在操作室進(jìn)行行車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)(狀態(tài)、故障、運(yùn)行記錄、記錄查詢等)，并且可遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)。
[0037]系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體步驟如下:
[0038]1、按照接線圖完成接線，安裝編碼器；
[0039]1)大車(chē)編碼器；帶編碼器的自由輪安裝于行車(chē)的端梁側(cè)(圖1);
[0040]2)小車(chē)編碼器(可根據(jù)實(shí)際情況而定)(圖1));既可以安裝于大車(chē)兩側(cè)也可安裝于小車(chē)底部；
[0041]2、主提升/輔提升繩長(zhǎng)
[0042]本系統(tǒng)控制器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位功能，則需要測(cè)量出主/輔鉤的提升繩長(zhǎng)，只有精確的測(cè)量才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中平穩(wěn)，保證操作員的人身安全。
[0043]主提升/輔提升的繩長(zhǎng)值由增量型編碼器得到，控制器根據(jù)編碼器的信號(hào)計(jì)算得到繩長(zhǎng)值。
[0044]3、目標(biāo)點(diǎn)位置學(xué)習(xí)
[0045]在完成步驟2之后，進(jìn)行手動(dòng)操作，將重物搬移到目標(biāo)位置，采用HMI保存此點(diǎn)的坐標(biāo)值(Χ，Υ，Ζ)，此時(shí)起重機(jī)控制器中也保存了此坐標(biāo)值；此系統(tǒng)可學(xué)習(xí)多個(gè)位置點(diǎn)。
[0046]4、自動(dòng)運(yùn)行
[0047]根據(jù)步驟3，在ΗΜΙ上選擇相應(yīng)的起始位置和目標(biāo)位置，以及行車(chē)的軌跡設(shè)置，循環(huán)次數(shù)等，點(diǎn)擊ΗΜΙ的“啟動(dòng)按鈕”，此時(shí)，行車(chē)根據(jù)設(shè)置的起始位號(hào)和目標(biāo)位號(hào)之間進(jìn)行行走，系統(tǒng)的往返次數(shù)和設(shè)置的循環(huán)次數(shù)一致。
[0048]5、遠(yuǎn)程監(jiān)控
[0049]若需此功能，需在HMI上點(diǎn)擊“遠(yuǎn)程連接”按鈕，啟動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。功能:可監(jiān)測(cè)行車(chē)的運(yùn)行狀況，控制系統(tǒng)的啟動(dòng)，停止；此功能是在自動(dòng)運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行，手動(dòng)方式不支持。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自由輪定位系統(tǒng)，包括行車(chē)組件；所述行車(chē)組件包括大車(chē)；所述大車(chē)兩端固定設(shè)置有兩個(gè)相同的端梁；所述大車(chē)上還設(shè)置有小車(chē)，所述小車(chē)設(shè)置在兩個(gè)端梁之間；所述小車(chē)上固定設(shè)置有用于拖掛貨物的掛鉤組件； 其特征在于: 還包括起重機(jī)控制系統(tǒng)； 所述起重機(jī)控制系統(tǒng)包括控制單元、用于控制大車(chē)、小車(chē)、掛鉤組件運(yùn)行的變頻器組、信號(hào)采集單元、本地監(jiān)控單元、遠(yuǎn)程監(jiān)控單元和控制臺(tái)； 所述兩個(gè)端梁和小車(chē)的行進(jìn)軌道上分別設(shè)置有帶有絕對(duì)值編碼器的自由輪； 所述掛鉤組件包括至少一個(gè)掛鉤；所述掛鉤上設(shè)置有用于測(cè)量掛鉤工作時(shí)繩長(zhǎng)的增量型編碼器； 所述變頻器組包括至少2+N臺(tái)變頻器，并分別用于控制大車(chē)、小車(chē)和掛鉤；N =掛鉤數(shù)量; 所述控制單元通過(guò)信號(hào)采集單元采集大車(chē)、小車(chē)以及掛鉤的位置信息，并將信息存入控制單元； 所述信號(hào)采集單元通過(guò)設(shè)置在大車(chē)、小車(chē)上的自由輪和絕對(duì)值編碼器以及設(shè)置在掛鉤上的增量型編碼器得到大車(chē)、小車(chē)、掛鉤的位置信息，并得到行車(chē)工作范圍內(nèi)每一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)； 所述控制臺(tái)通過(guò)控制單元控制行車(chē)的大車(chē)、小車(chē)以及掛鉤做出相應(yīng)的動(dòng)作； 所述本地監(jiān)控單元和控制臺(tái)通過(guò)Modbus通訊與控制單元連接，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制命令的下發(fā)； 所述遠(yuǎn)程監(jiān)控通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信與控制單元連接，使用戶可以在離行車(chē)較遠(yuǎn)的控制室對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自由輪定位系統(tǒng)，其特征在于:所述自由輪表面為金屬壓花。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自由輪定位系統(tǒng)，其特征在于:所述自由輪的安裝方式采用磁鐵式或螺栓式。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種自由輪定位系統(tǒng)。包括行車(chē)組件；行車(chē)組件包括大車(chē)；大車(chē)兩端固定設(shè)置有兩個(gè)相同的端梁；大車(chē)上還設(shè)置有小車(chē)，小車(chē)設(shè)置在兩個(gè)端梁之間；小車(chē)上固定設(shè)置有用于拖掛貨物的掛鉤組件；還包括起重機(jī)控制系統(tǒng)。本發(fā)明提供了一種高精度、系統(tǒng)穩(wěn)定、高靈敏性、抗干擾能力強(qiáng)、降低對(duì)操作員的依賴(lài)性的自由輪定位系統(tǒng)。
【IPC分類(lèi)】B66C13/46, B66C13/48
【公開(kāi)號(hào)】CN105366552
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510868538
【發(fā)明人】趙敏
【申請(qǐng)人】西安寶德自動(dòng)化股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日