一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種清洗設(shè)備及控制系統(tǒng)領(lǐng)域的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)至少包括PC機、通訊端口、多軸運動控制器、執(zhí)行器、開關(guān)組、手輪脈沖發(fā)生器、角度傳感器。其中多軸運動控制器、執(zhí)行器、開關(guān)組、手輪脈沖發(fā)生器、角度傳感器均采用直流小于或等于48V安全工作電壓范圍。PC機通過通訊端口與多軸運動控制器相連傳輸用戶輸入配置信息和運動規(guī)劃信息以及其它狀態(tài)信息控制執(zhí)行器。PC機、多軸運動控制器、角度傳感器依次連接構(gòu)成位置閉環(huán)控制修正擾動偏差的影響，保證回轉(zhuǎn)定位精度。本發(fā)明可保證換熱管的重復(fù)定位精度；且在蒸發(fā)罐體內(nèi)工作的控制系統(tǒng)均采用安全工作電壓等級，確保高濕度環(huán)境下操作人員工作安全和設(shè)備的可靠運轉(zhuǎn)。
【專利說明】
一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于清洗設(shè)備及控制系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種控制系統(tǒng)，尤其是一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置的控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]列管式蒸發(fā)罐是制糖工藝蒸發(fā)濃縮過程中的關(guān)鍵核心裝備，其換熱器內(nèi)部豎直設(shè)置多達上萬根換熱管，換熱管的換熱效率直接影響制糖效率與節(jié)能降耗。在糖汁蒸發(fā)過程中，非糖分在換熱管內(nèi)壁結(jié)垢導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降，當(dāng)積垢厚度達到一定值時，必須停止生產(chǎn)來清除加熱管中的積垢。國內(nèi)外學(xué)者對蒸發(fā)罐清洗裝置進行了大量研究。中國專利文獻號CN 102305574 B于2011年8月23日公開的蒸發(fā)器換熱管清洗機，該裝置通過清洗機頭和清洗機架的配合將清洗水槍輸送到換熱管中，自動定位清洗換熱管，一方面由于其機械結(jié)構(gòu)的限制，其工作的固定軌道與蒸發(fā)罐最外沿的換熱管重疊，存在清洗盲區(qū)；另方面由于其采用固定機架，僅適用于直徑大小與機架長度相匹配的蒸發(fā)罐的清洗；中國專利文獻號CN103272813 A于2013年9月4日公開的列管式加熱器全自動清洗設(shè)備采用定位塊分區(qū)、換區(qū)方式自動定位清洗換熱管，其在不同區(qū)中執(zhí)行清洗任務(wù)時，需要重復(fù)定位原點，影響設(shè)備的定位精度；由于采用固定機架，其亦不能匹配直徑大小不同的蒸發(fā)罐的清洗；上述蒸發(fā)罐換熱管清洗機均未采用安全工作電壓等級，進行清洗作業(yè)時，操作人員存在觸電的安全隱患問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有蒸發(fā)罐清洗設(shè)備存在的問題:(I)清洗設(shè)備軌道與蒸發(fā)罐最外沿的換熱管重疊，存在清洗盲區(qū)；(2)清洗設(shè)備不適用于直徑大小不同的蒸發(fā)罐體清洗對象；(3)設(shè)備分區(qū)、換區(qū)重新設(shè)置參考點，重復(fù)定位精度低；(4)未采用安全工作電壓等級，存在觸電安全隱患，提供一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對兩級轉(zhuǎn)臂不同的角度組合控制，有效覆蓋直徑大小不同的蒸發(fā)罐體清洗對象，其采用閉環(huán)控制系統(tǒng)架構(gòu)保證換熱管的重復(fù)定位精度；在蒸發(fā)罐體內(nèi)工作的控制系統(tǒng)，采用安全工作電壓等級，有效避免蒸發(fā)罐清洗過程高濕度環(huán)境下操作人員的觸電危險；同時在其控制系統(tǒng)中應(yīng)用遺傳算法生成優(yōu)化清洗路徑，提升清洗效率。通過開發(fā)良好的可視化人機界面，實現(xiàn)簡單觸摸輸入控制管理清洗機器人，完成實時監(jiān)測、在線顯示清洗現(xiàn)場信息，以機器人自動化定位清洗換熱管替代人工清洗，解放人工勞力。
[0004]為實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，至少包括清罐裝置機械本體和控制系統(tǒng)；
[0006]所述的清罐裝置機械本體至少包括中心回轉(zhuǎn)立柱12、一級臂14、二級臂18、一級臂驅(qū)動裝置15、二級臂驅(qū)動裝置16、水管轉(zhuǎn)盤4、水管轉(zhuǎn)盤驅(qū)動裝置17組成；所述的控制系統(tǒng)至少包括PC機7、通訊端口 8、多軸運動控制器9、執(zhí)行器5、開關(guān)組6、手輪脈沖發(fā)生器10、角度傳感器11 ;
[0007]所述的清罐裝置機械本體采用兩級轉(zhuǎn)臂式結(jié)構(gòu)，其中:一級臂14前端與中心回轉(zhuǎn)立柱12相連接，一級臂驅(qū)動裝置15安裝于一級臂14的末端減小驅(qū)動電機的負(fù)載，一級臂驅(qū)動裝置15驅(qū)動一級臂14繞中心回轉(zhuǎn)立柱12回轉(zhuǎn)運動；二級臂18與一級臂14末端相連接，二級臂驅(qū)動裝置16安裝于二級臂17的前端驅(qū)動二級臂17并繞一級臂14末端回轉(zhuǎn)運動，通過協(xié)調(diào)控制一級臂14、二級臂18轉(zhuǎn)角定位換熱管，通過一級臂14、二級臂18不同的角度組合匹配直徑大小不同的蒸發(fā)罐；所述的水管轉(zhuǎn)盤4安裝由于二級臂18的末端，在一級臂14、二級臂18定位換熱管后啟動水管轉(zhuǎn)盤驅(qū)動裝置17除垢清洗。
[0008]所述的在蒸發(fā)罐體內(nèi)工作的控制系統(tǒng)的多軸運動控制器9、執(zhí)行器5、開關(guān)組6、手輪脈沖發(fā)生器10、角度傳感器11都工作在小于或等于直流48V的安全工作電壓范圍。
[0009]所述的PC機7與多軸運動控制器9與角度傳感器11依次連接構(gòu)成的位置閉環(huán)控制系統(tǒng)修正擾動偏差的影響，保證回轉(zhuǎn)定位精度。
[0010]所述的PC機7通過通訊端口 8與多軸運動控制器9相連傳輸用戶輸入配置信息和運動規(guī)劃信息以及其它狀態(tài)信息；所述的多軸運動控制器9與執(zhí)行器5相連傳遞運動控制信息；所述的多軸運動控制器9與開關(guān)組6相連傳遞開關(guān)量控制信息；所述的角度傳感器11與多軸運動控制器9相連構(gòu)成位置閉環(huán)；所述的手輪脈沖發(fā)生器10與多軸運動控制器9相連傳遞手動控制信息。
[0011]所述的PC機7至少包括視頻采集子模塊7.1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)子模塊7.2、人機界面子模塊7.3、參數(shù)配置子模塊7.4、PC機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)7.5、運動規(guī)劃子模塊7.6、路徑規(guī)劃子模塊7.7、狀態(tài)監(jiān)控子模塊7.8。
[0012]所述的通訊端口 8至少包括標(biāo)準(zhǔn)RS-232端口 8.1及TCP/IP端口 8.2。
[0013]所述的多軸運動控制器9至少包括數(shù)據(jù)緩沖區(qū)9.1、命令解析子模塊9.2、運動控制子模塊9.3、邏輯控制子模塊9.10、狀態(tài)獲取子模塊9.9、1控制子模塊9.8、錯誤處理子模塊9.7、原點控制子模塊9.6、手動控制子模塊9.5，插補定位子模塊9.4。
[0014]所述的執(zhí)行器5至少包括直流無刷驅(qū)動器5.1、交流伺服驅(qū)動器a5.2、交流伺服驅(qū)動器b5.3、二級臂伺服電機5.4、一級臂伺服電機5.5、水管轉(zhuǎn)盤電機5.6。
[0015]所述的開關(guān)組6至少包括尚壓水噴射開關(guān)6.4、原點開關(guān)6.3、限位開關(guān)6.2、其它開關(guān)6.1 ;所述的開關(guān)組6的其它開關(guān)6.1至少包括:啟動按鈕、停止按鈕、緊急停止按鈕、運行模式選擇按鈕。
[0016]所述的PC機7的視頻采集子模塊7.1采用CCD攝像機通過圖像采集卡與人機界面子模塊7.3相連傳遞清洗現(xiàn)場信息；所述的人機界面子模塊7.3與參數(shù)配置子模塊7.4相連傳遞用戶參數(shù)配置信息；所述的參數(shù)配置子模塊7.4與上位機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)7.5相連發(fā)送用戶參數(shù)配置信息；所述的人機界面子模塊7.3與狀態(tài)監(jiān)控子模塊7.8相連實時顯示系統(tǒng)運行的狀態(tài)信息；所述的路徑規(guī)劃子模塊7.7與數(shù)據(jù)系統(tǒng)子模塊7.2相連傳遞待清洗的點位信息和運行的參數(shù)信息；所述的路徑規(guī)劃子模塊7.7采用遺傳算法生成路徑規(guī)劃信息；所述的運動規(guī)劃子模塊7.6與路徑規(guī)劃子模塊7.7相連傳遞點位的路徑規(guī)劃信息；所述的上位機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)7.5與多軸運動控制器9的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)9.1相連傳遞狀態(tài)及運動規(guī)劃信息。
[0017]所述的通訊端口 8采用Modbus通訊協(xié)議或TCP/IP協(xié)議下發(fā)、上傳數(shù)據(jù)。
[0018]所述的多軸運動控制器9采用獨立式多軸運動控制器；所述的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)9.1與通訊端口 8相連緩存PC機7下發(fā)的運動規(guī)劃信息、參數(shù)配置信息及多狀態(tài)獲取子模塊9.9采集的運行狀態(tài)信息；所述的命令解析模塊9.2與下位機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)9.1相連解析數(shù)據(jù)；所述的運動控制子模塊9.3與命令解析子模塊9.2相連傳遞運動規(guī)劃信息、參數(shù)配置信息；所述的邏輯控制子模塊9.10與命令解析子模塊9.2相連；所述的插補定位子模塊9.4與運動控制子模塊9.3相連按照給定的運動控制算法生成閉環(huán)插補定位伺服控制信號；所述的手動控制子模塊9.5與運動控制子模塊9.3傳遞手動控制信號；所述的原點控制子模塊9.6與運動控制子模塊9.3相連傳遞回原點控制信號完成機器人位姿的初始化；所述的錯誤處理子模塊9.6與運動控制子模塊9.3相連實時監(jiān)測、處理機器人的運行狀態(tài)及錯誤信息，這些信息經(jīng)過一定的運算處理后根據(jù)設(shè)定的觸發(fā)條件進行報警和異常停止等操作，對錯誤信息進行錯誤異常處理。所述的1控制模子模塊與邏輯控制子模塊9.10相連傳輸開關(guān)量1信息。
[0019]所述的角度傳感器11與多軸運動控制器9的插補定位子模塊9.4相連傳遞機器人轉(zhuǎn)臂的位置信息構(gòu)成脈沖位置閉環(huán)。
[0020]所述的多軸運動控制器9的1控制子模塊9.8分別與開關(guān)組6的尚壓水噴射開關(guān)6.4、原點開關(guān)6.3、限位開關(guān)6.2、其它開關(guān)6.1相連傳輸開關(guān)量1信息；所述的其它開關(guān)6.1的啟動按鈕與多軸運動控制器9的1控制子模塊9.8相連傳輸啟動信息；所述的其它開關(guān)6.1的停止按鈕與多軸運動控制器9的1控制子模塊9.8相連傳輸停止信息；所述的其它開關(guān)6.1的緊急停止按鈕與多軸運動控制器9的1控制子模塊9.8相連傳輸運動停止信息；所述的其它開關(guān)6.1的運行模式選擇開關(guān)與多軸運動控制器9的1控制子模塊9.8相連傳輸手動、自動運行模式選擇信息。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022](I)通過對兩級轉(zhuǎn)臂不同的角度組合控制，有效覆蓋直徑大小不同的蒸發(fā)罐體清洗對象。
[0023](2)由PC機與多軸運動控制器與角度傳感器依次連接構(gòu)成的位置閉環(huán)控制系統(tǒng)修正擾動偏差的影響，單次回參考點后通過對兩級轉(zhuǎn)臂的角度控制聯(lián)合定位換熱管，重復(fù)定位精度高。
[0024](3)在蒸發(fā)罐體內(nèi)工作的控制系統(tǒng)的多軸運動控制器、執(zhí)行器、開關(guān)組、手輪脈沖發(fā)生器、角度傳感器都工作在小于或等于直流48V的安全工作電壓范圍，有效避免蒸發(fā)罐清洗的高濕度環(huán)境下操作人員的觸電危險，安全可靠，保障人身安全。
[0025](4)控制系統(tǒng)路徑規(guī)劃子模塊采用遺傳算法生成優(yōu)化清洗路徑，提升清洗效率。
[0026](5)系統(tǒng)可以操作人員通過簡單觸摸輸入控制管理清洗機器人，實時監(jiān)測、在線顯示清洗現(xiàn)場信息，可視性好，操作簡單，以機器人自動化定位清洗換熱管替代人工清洗，解放人工勞力。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)框圖。
[0028]圖2是PC機功能模塊框圖。
[0029]圖3是通訊端口框圖。
[0030]圖4是多軸運動控制器框圖。
[0031]圖5是開關(guān)組框圖。
[0032]附圖中:1_待洗換熱管；2_高壓水噴槍導(dǎo)引頭；3_高壓水管；4_水管轉(zhuǎn)盤；5-執(zhí)行器；5.1-直流無刷驅(qū)動器；5.2-交流伺服驅(qū)動器a ;5.3-交流伺服驅(qū)動器b ;5.4- 二級臂伺服電機；5.5- 一級臂伺服電機；5.6-水管轉(zhuǎn)盤電機；6_開關(guān)組；6.4-高壓水噴射開關(guān)；7-PC機；8_通訊端口 ；9_多軸運動控制器；10-手輪脈沖發(fā)生器；11-角度傳感器；12_中心回轉(zhuǎn)立柱；13-蒸發(fā)罐換熱管表面；14-一級臂；15-—級臂驅(qū)動裝置；16-二級臂驅(qū)動裝置；17-水管轉(zhuǎn)盤驅(qū)動裝置；18_ 二級臂。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明:
[0034]如圖1所示，本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，至少包括清罐裝置機械本體和控制系統(tǒng)；
[0035]所述的清罐裝置機械本體至少包括中心回轉(zhuǎn)立柱12、一級臂14、二級臂18、一級臂驅(qū)動裝置15如履帶行走機構(gòu)或主動萬向輪驅(qū)動機構(gòu)、二級臂驅(qū)動裝置16、水管轉(zhuǎn)盤4、水管轉(zhuǎn)盤驅(qū)動裝置17組成；所述的控制系統(tǒng)至少包括PC機、通訊端口 8、多軸運動控制器9，執(zhí)行器5、開關(guān)組6、手輪脈沖發(fā)生器10、角度傳感器11 ;
[0036]所述的清罐裝置機械本體采用兩級轉(zhuǎn)臂式結(jié)構(gòu)，其中:一級臂14前端與中心回轉(zhuǎn)立柱12相連接，一級臂驅(qū)動裝置15安裝于一級臂14的末端減小驅(qū)動電機的負(fù)載，一級臂驅(qū)動裝置15驅(qū)動一級臂14繞中心回轉(zhuǎn)立柱12回轉(zhuǎn)運動；二級臂18與一級臂14末端相連接，二級臂驅(qū)動裝置16安裝于二級臂17的前端驅(qū)動二級臂17并繞一級臂14末端回轉(zhuǎn)運動，通過協(xié)調(diào)控制一級臂14、二級臂18轉(zhuǎn)角定位換熱管，通過一級臂14、二級臂18不同的角度組合匹配直徑大小不同的蒸發(fā)罐；所述的水管轉(zhuǎn)盤4安裝由于二級臂18的末端，在一級臂14、二級臂18定位換熱管后啟動水管轉(zhuǎn)盤驅(qū)動裝置17除垢清洗。
[0037]所述的控制系統(tǒng)的多軸運動控制器9、執(zhí)行器5、開關(guān)組6、手輪脈沖發(fā)生器10、角度傳感器11都工作在小于或等于直流48V的安全工作電壓范圍。
[0038]所述的PC機7與多軸運動控制器9與角度傳感器11依次連接構(gòu)成的位置閉環(huán)控制系統(tǒng)修正擾動偏差的影響，保證回轉(zhuǎn)定位精度。
[0039]所述的PC機通過通訊端口 8與多軸運動控制器9相連傳輸用戶輸入配置信息和運動規(guī)劃信息以及其它狀態(tài)信息；所述的多軸運動控制器9與執(zhí)行器5相連傳遞運動控制信息；所述的多軸運動控制器9與開關(guān)組6相連傳遞開關(guān)量控制信息；所述的角度傳感器11與多軸運動控制器9相連構(gòu)成位置閉環(huán)；所述的手輪脈沖發(fā)生器10與多軸運動控制器9相連傳遞手動控制信息。
[0040]如圖2所示，所述的PC機7至少包括視頻采集子模塊7.1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)子模塊7.2、人機界面子模塊7.3、參數(shù)配置子模塊7.4、PC機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)7.5、運動規(guī)劃子模塊7.6、路徑規(guī)劃子模塊7.7、狀態(tài)監(jiān)控子模塊7.8。
[0041 ] 如圖3所示，所述的通訊端口 8至少包括標(biāo)準(zhǔn)RS-232端口 8.1及TCP/IP端口 8.2。
[0042]如圖4所示，所述的多軸運動控制器9至少包括數(shù)據(jù)緩沖區(qū)9.1、命令解析子模塊9.2、運動控制子模塊9.3、邏輯控制子模塊9.10、狀態(tài)獲取子模塊9.9、1控制子模塊9.8、錯誤處理子模塊9.7、原點控制子模塊9.6、手動控制子模塊9.5，插補定位子模塊9.4。
[0043]所述的執(zhí)行器5至少包括直流無刷驅(qū)動器5.1、交流伺服驅(qū)動器a5.2、交流伺服驅(qū)動器b5.3、二級臂伺服電機5.4、一級臂伺服電機5.5、水管轉(zhuǎn)盤電機5.6。
[0044]如圖5所示，所述的開關(guān)組6至少包括高壓水噴射開關(guān)6.4、原點開關(guān)6.3、限位開關(guān)6.2、其它開關(guān)6.1 ;所述的其它開關(guān)6.1至少包括:啟動按鈕、停止按鈕、緊急停止按鈕、運行模式選擇按鈕。
[0045]所述的PC機7如工業(yè)平板電腦的視頻采集子模塊7.1與人機界面子模塊7.3相連傳遞清洗現(xiàn)場信息；所述的人機界面子模塊7.3通過工業(yè)平板電腦的觸摸屏向用戶提供圖形界面并接受用戶觸摸、點擊輸入，連接參數(shù)配置子模塊7.4傳遞用戶參數(shù)配置信息；所述的人機界面子模塊7.3與狀態(tài)監(jiān)控子模塊7.8相連實時顯示系統(tǒng)運行的狀態(tài)信息；數(shù)據(jù)系統(tǒng)子模塊7.2如SQL Server數(shù)據(jù)庫存儲換熱管目標(biāo)點位信息、運行的參數(shù)信息；所述的路徑規(guī)劃子模塊7.7與數(shù)據(jù)系統(tǒng)子模塊7.2相連，依據(jù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)子模塊7.2傳遞的換熱管目標(biāo)點位信息，采用遺傳算法生成點位清洗路徑規(guī)劃信息；所述的運動規(guī)劃子模塊7.6依據(jù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)子模塊7.2傳遞的運行的參數(shù)信息生成插補運動參數(shù)，與路徑規(guī)劃子模塊7.7相連傳遞點位清洗路徑規(guī)劃信息；所述的PC機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)7.5與多軸運動控制器9的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)9.1相連傳遞狀態(tài)及運動規(guī)劃信息。
[0046]所述的通訊端口 8，例如RS-232串口或以太網(wǎng)采用Modbus通訊協(xié)議或TCP/IP協(xié)議下發(fā)PC機7的運動規(guī)劃信息、參數(shù)配置信息，上傳多軸運動控制器9運行的狀態(tài)信息。
[0047]所述的多軸運動控制器9采用不同廠家的已有型號的獨立式或PCI卡槽式多軸運動控制器，例如雷賽PMC6496運動控制器或深圳正運動ZMC206運動控制器的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)9.1與通訊端口 8相連緩存PC機7下發(fā)的運動規(guī)劃信息、參數(shù)配置信息及多狀態(tài)獲取子模塊9.9采集的運行狀態(tài)信息；所述的命令解析模塊9.2與下位機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)9.1相連解析數(shù)據(jù)；所述的運動控制子模塊9.3與命令解析子模塊9.2相連傳遞運動規(guī)劃信息、參數(shù)配置信息；所述的邏輯控制子模塊9.10與命令解析子模塊9.2相連；所述的插補定位子模塊9.4與運動控制子模塊9.3相連按照給定的運動控制算法生成閉環(huán)插補定位伺服控制信號；所述的手動控制子模塊9.5與運動控制子模塊9.3傳遞手動控制信號；所述的原點控制子模塊9.6與運動控制子模塊9.3相連傳遞回原點控制信號完成機器人位姿的初始化；所述的錯誤處理子模塊9.6與運動控制子模塊9.3相連實時監(jiān)測、處理機器人的運行狀態(tài)及錯誤信息，這些信息經(jīng)過一定的運算處理后根據(jù)設(shè)定的觸發(fā)條件進行報警和異常停止等操作，對錯誤信息進行錯誤異常處理。所述的1控制模子模塊與邏輯控制子模塊9.10相連傳輸開關(guān)量1信息。
[0048]所述的角度傳感器11，可采用不同類型的編碼器，例如用海德漢ERN120編碼器、多摩川多摩川0IH-48-2500P8與多軸運動控制器9的插補定位子模塊9.4相連接，編碼器信號反饋給插補定位子模塊9.4，按照給定的閉環(huán)插補定位控制算法生成伺服控制信號，通過信號線纜發(fā)送給執(zhí)行器5構(gòu)成脈沖位置閉環(huán)。
[0049]所述的多軸運動控制器9的1控制子模塊9.8分別與開關(guān)組6的尚壓水噴射開關(guān)6.4、原點開關(guān)6.3、限位開關(guān)6.2、其它開關(guān)6.1相連傳輸開關(guān)量1信息；所述的啟動按鈕與多軸運動控制器9的1控制子模塊9.8相連傳輸啟動信息；所述的停止按鈕與多軸運動控制器9的1控制子模塊9.8相連傳輸停止信息；所述的緊急停止按鈕與多軸運動控制器9的1控制子模塊9.8相連傳輸運動停止信息；所述的運行模式選擇開關(guān)與多軸運動控制器9的1控制子模塊9.8相連傳輸手動、自動運行模式選擇信息。
[0050]所述的執(zhí)行器5中的交流伺服驅(qū)動器a5.2、交流伺服驅(qū)動器b5.3等都可采用不同廠家和型號的產(chǎn)品。例如交流伺服驅(qū)動器a5.2采用雷賽低壓交流伺服驅(qū)動器ACS806、對應(yīng)的交流伺服驅(qū)動器b5.3采用雷賽低壓交流伺服驅(qū)動器ACS806 ;直流無刷驅(qū)動器5.1采用哈維Atlas4820無刷直流驅(qū)動器、二級臂伺服電機5.4采用雷賽ACM604V60、一級臂伺服電機5.5采用雷賽ACM604V60、水管轉(zhuǎn)盤電機5.6采用直流無刷電機如SH86BLDC-003，構(gòu)成整個執(zhí)行器。上述執(zhí)行器均采用直流48V工作電壓范圍，保證在高濕、高溫環(huán)境下操作人員的防觸電操作安全；所述的交流伺服驅(qū)動器a5.2與一級臂伺服電機5.5完成一級臂位置控制；所述的交流伺服驅(qū)動器b5.3與二級臂伺服電機5.4完成二級臂位置控制；所述的直流無刷驅(qū)動器5.1與水管轉(zhuǎn)盤電機5.6完成高壓水管的輸送和回收。
[0051]本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對兩級轉(zhuǎn)臂不同的角度組合控制，有效覆蓋直徑大小不同的蒸發(fā)罐體清洗對象；其采用閉環(huán)控制系統(tǒng)架構(gòu)保證換熱管的重復(fù)定位精度；采用安全工作電壓等級，有效避免蒸發(fā)罐清洗過程高濕度環(huán)境下操作人員的觸電危險，安全可靠，保障人身安全；同時在其控制系統(tǒng)中應(yīng)用遺傳算法生成優(yōu)化清洗路徑，提升清洗效率。通過開發(fā)友好的人機界面，實現(xiàn)通過簡單觸摸輸入控制管理清洗機器人，能實時監(jiān)測、在線顯示清洗現(xiàn)場信息，可視性好，以機器人自動化定位清洗換熱管替代人工清洗，解放人工勞力。
[0052]最后說明的是本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)不局限于上述實施例，還可以做出各種修改、變換和變形。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改、修飾或等同變化，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的思想和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，它至少包括清罐裝置機械本體和控制系統(tǒng)；所述的清罐裝置機械本體至少包括中心回轉(zhuǎn)立柱(12)、一級臂(14)、二級臂(18)、一級臂驅(qū)動裝置(15)、二級臂驅(qū)動裝置(16)、水管轉(zhuǎn)盤(4)、水管轉(zhuǎn)盤驅(qū)動裝置(17)組成； 所述的清罐裝置機械本體采用兩級轉(zhuǎn)臂式結(jié)構(gòu)，其中:一級臂(14)前端與中心回轉(zhuǎn)立柱(12)相連接，一級臂驅(qū)動裝置(15)安裝于一級臂(14)的末端減小驅(qū)動電機的負(fù)載，一級臂驅(qū)動裝置(15)驅(qū)動一級臂(14)繞中心回轉(zhuǎn)立柱(12)回轉(zhuǎn)運動；二級臂(18)與一級臂(14)末端相連接，二級臂驅(qū)動裝置(16)安裝于二級臂(17)的前端驅(qū)動二級臂(17)并繞一級臂(14)末端回轉(zhuǎn)運動，通過協(xié)調(diào)控制一級臂(14)、二級臂(18)轉(zhuǎn)角定位換熱管，通過一級臂(14)、二級臂(18)不同的角度組合匹配直徑大小不同的蒸發(fā)罐；所述的水管轉(zhuǎn)盤(4)安裝由于二級臂(18)的末端，在一級臂(14)、二級臂(18)定位換熱管后啟動水管轉(zhuǎn)盤驅(qū)動裝置(17)除垢清洗； 其特征在于，所述的控制系統(tǒng)至少包括PC機(7)、通訊端口(8)、多軸運動控制器(9)、執(zhí)行器(5)、開關(guān)組￠)、手輪脈沖發(fā)生器(10)、角度傳感器(11)組成； 所述的控制系統(tǒng)的多軸運動控制器(9)、執(zhí)行器(5)、開關(guān)組￠)、手輪脈沖發(fā)生器(10)、角度傳感器(11)均采用直流小于或等于48V安全工作電壓范圍； 所述的控制系統(tǒng)的PC機(7)與多軸運動控制器(9)與角度傳感器(11)依次連接構(gòu)成的位置閉環(huán)控制系統(tǒng)； 所述的PC機(7)通過通訊端口(8)與多軸運動控制器(9)相連傳輸用戶輸入配置信息、運動規(guī)劃信息以及其它狀態(tài)信息；所述的多軸運動控制器(9)與執(zhí)行器(5)相連傳遞運動控制信息；所述的多軸運動控制器(9)與開關(guān)組(6)相連傳遞開關(guān)量控制信息；所述的角度傳感器(11)與多軸運動控制器(9)相連構(gòu)成位置閉環(huán)；所述的手輪脈沖發(fā)生器(10)與多軸運動控制器(9)相連傳遞手動控制信息； 所述的PC機(7)至少包括視頻采集子模塊(7.1)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)子模塊(7.2)、人機界面子模塊(7.3)、參數(shù)配置子模塊(7.4)、上位機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(7.5)、運動規(guī)劃子模塊(7.6)、路徑規(guī)劃子模塊(7.7)、狀態(tài)監(jiān)控子模塊(7.8)、組成； 所述的通訊端口(8)至少包括標(biāo)準(zhǔn)RS-232端口(8.1)及TCP/IP端口(8.2)組成； 所述的多軸運動控制器(9)至少包括數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(9.1)、命令解析子模塊(9.2)、運動控制子模塊(9.3)、邏輯控制子模塊(9.10)、狀態(tài)獲取子模塊(9.9),10控制子模塊(9.8)、錯誤處理子模塊(9.7)、原點控制子模塊(9.6)、手動控制子模塊(9.5)，插補定位子模塊(9.4)組成； 所述的執(zhí)行器(5)至少包括直流無刷驅(qū)動器(5.1)、交流伺服驅(qū)動器a (5.2)、交流伺服驅(qū)動器b(5.3)、二級臂伺服電機(5.4)、一級臂伺服電機(5.5)、水管轉(zhuǎn)盤電機(5.6)組成；所述的開關(guān)組(6)至少包括高壓水噴射開關(guān)(6.4)、原點開關(guān)(6.3)、限位開關(guān)(6.2)、其它開關(guān)(6.1)組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的PC機(7)的視頻采集子模塊(7.1)采用CCD攝像機通過圖像采集卡與人機界面子模塊(7.3)相連傳遞清洗現(xiàn)場信息；所述的人機界面子模塊(7.3)與參數(shù)配置子模塊(7.4)相連傳遞用戶參數(shù)配置信息；所述的參數(shù)配置子模塊(7.4)與上位機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(7.5)相連發(fā)送用戶參數(shù)配置信息；所述的人機界面子模塊(7.3)與狀態(tài)監(jiān)控子模塊(7.8)相連實時顯示系統(tǒng)運行的狀態(tài)信息；所述的路徑規(guī)劃子模塊(7.7)與數(shù)據(jù)系統(tǒng)子模塊(7.2)相連傳遞待清洗的點位信息和運行的參數(shù)信息；所述的路徑規(guī)劃子模塊(7.7)采用遺傳算法生成路徑規(guī)劃信息；所述的運動規(guī)劃子模塊(7.6)與路徑規(guī)劃子模塊(7.7)相連傳遞點位的路徑規(guī)劃信息；所述的上位機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(7.5)與多軸運動控制器(9)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(9.1)相連傳遞狀態(tài)及運動規(guī)劃信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的通訊端口(8)采用Modbus通訊協(xié)議下發(fā)、上傳數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的多軸運動控制器(9)采用獨立式多軸運動控制器；所述的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(9.1)與通訊端口(8)相連緩存PC機(7)下發(fā)的運動規(guī)劃信息、參數(shù)配置信息及多狀態(tài)獲取子模塊(9.9)采集的運行狀態(tài)信息；所述的命令解析模塊(9.2)與下位機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(9.1)相連解析數(shù)據(jù)；所述的運動控制子模塊(9.3)與命令解析子模塊(9.2)相連傳遞運動規(guī)劃信息、參數(shù)配置信息；所述的邏輯控制子模塊(9.10)與命令解析子模塊(9.2)相連；所述的插補定位子模塊(9.4)與運動控制子模塊(9.3)相連按照給定的運動控制算法生成閉環(huán)插補定位伺服控制信號；所述的手動控制子模塊(9.5)與運動控制子模塊(9.3)傳遞手動控制信號；所述的原點控制子模塊(9.6)與運動控制子模塊(9.3)相連傳遞回原點控制信號完成機器人位姿的初始化；所述的錯誤處理子模塊(9.6)與運動控制子模塊(9.3)相連實時監(jiān)測、處理機器人的運行狀態(tài)及錯誤信息；所述的狀態(tài)獲取子模塊(9.9)與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(9.1)相連傳遞電機的運行狀態(tài)信息、機器人運行的錯誤信息；所述的1控制模子模塊與邏輯控制子模塊(9.10)相連傳輸開關(guān)量1信息。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的角度傳感器(11)與多軸運動控制器(9)的插補定位子模塊(9.4)相連傳遞機器人轉(zhuǎn)臂的位置信息構(gòu)成脈沖位置閉環(huán)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的多軸運動控制器(9)的1控制子模塊(9.8)分別與開關(guān)組(6)的尚壓水噴射開關(guān)(6.4)、原點開關(guān)(6.3)、限位開關(guān)(6.2)、其它開關(guān)(6.1)相連完成1控制。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的開關(guān)組(6)的其它開關(guān)(6.1)至少包括:啟動按鈕、停止按鈕、緊急停止按鈕、運行模式選擇按鈕；所述的啟動按鈕與多軸運動控制器(9)的1控制子模塊(9.8)相連傳輸啟動信息；所述的停止按鈕與多軸運動控制器(9)的1控制子模塊(9.8)相連傳輸停止信息；所述的緊急停止按鈕與多軸運動控制器(9)的1控制子模塊(9.8)相連傳輸運動停止信息；所述的運行模式選擇開關(guān)與多軸運動控制器(9)的1控制子模塊(9.8)相連傳輸手動、自動運行模式選擇信息。
【文檔編號】G05B19/042GK105892337SQ201410767375
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月15日
【發(fā)明人】潘海鴻, 涂曉曉, 陳琳, 黃炳瓊, 龔建剛, 董海濤
【申請人】廣西大學(xué)