CN102501890B - 检查车转轨控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检查车转轨控制系统及控制方法，主要用于各种钢箱梁外悬挂式检查车转轨控制，自动化程度高、可靠性好、操作方便。本发明的技术要点为：包括检测开关、操作单元、编码器、控制器、驱动单元、回转机构，所述检测开关用于检测检查车是否到达回转轨道中心位置，并将检测信号传递给控制器；由操作单元传递方向控制信号到控制器，编码器用于检测回转机构转动的角度；控制器用于接收编码器输出的角度信息和操作单元的方向控制信号，并根据角度信息进行逻辑判断与运算，向驱动单元输出控制信号，驱动单元根据所述控制信号驱动回转电机按不同速度转动或停车。

Description

检查车转轨控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及钢箱梁外检查车转轨控制技术，尤其是涉及一种检查车自动转轨控制系统及控制方法。

背景技术

为了对钢箱梁外侧进行全方位、全立体的检测和维护，钢箱梁大桥检查车需要进行变轨过墩，利用横向轨道变轨对塔（墩）外的直线行走时的盲区进行检查。在变轨运行前，必须对活动的旋转轨道进行控制，才能实现变轨功能。

在传统转轨控制中，主要采用机械手动旋转轨道或采用电气手动控制，但由于自动化程度低，无检测机构，浪费了检修时间，增加了检修人员的劳动强度，如果行走机构没有到达回转轨道中心位置就进行回转控制，轨道在检查车自身重力作用下，会反方向运行，对人身和设备安全存在一定的安全隐患。所以对检查车自动转轨控制已成为钢箱梁外检查车比较受用户方关注的一项功能。

传统的转轨控制多采用：

在行走机构的前后对称位置用带有醒目颜色的物体做标记，回转轨道中心位置也用有醒目颜色的物体做标记，当两个标记重合时，即可机械或电气手动转轨。当轨道进行90°旋转到位操作时，通过人为观察回转轨道和固定轨道的位置，手动调节回转机构的速度，有时需要反复调节多次位置，才能使固定轨道和回转轨道对齐，浪费了时间和资源，又增加了劳动强度。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种自动化程度高、简单实用的检查车转轨控制系统及控制方法。

本发明的技术方案如下：一种检查车转轨控制系统，包括检测开关、操作单元、控制器、编码器、驱动单元和回转机构，其中：检测开关、操作单元、编码器、驱动单元分别通过信号线与控制器连接；编码器与回转机构机械连接，驱动单元与回转机构电气连接；所述检测开关用于检测检查车是否到达回转轨道的中心位置并将检测信号输出给控制器；所述操作单元用于将方向控制信号输出给控制器；所述编码器用于检测回转机构转动的角度，并将角度信息输出给控制器；所述控制器用于接收编码器输出的角度信息和操作单元输出的方向控制信号，并向驱动单元输出控制信号，所述驱动单元根据控制信号驱动回转机构。

所述编码器为绝对值编码器或增量式编码器；所述控制器为能实现现场总线通讯的PLC或单片机；所述检测开关为感应式接近开关或接触式行程开关；所述驱动单元为变频器或调速器；所述回转机构包括齿轮减速箱、回转电机和回转支承，所述回转电机为交流电机或直流电机。

本发明还提供了一种检查车转轨控制方法，包括如下步骤：

第一步、在检查小车的左行走执行机构与右行走执行机构上端的中心位置分别设置一个检测开关，在回转轨道上端的几何中心位置设置一个机械挡板；将编码器与驱动回转支承的齿轮同轴心安装；检测开关对检查车在回转轨道上的位置信息进行检测，并将检测信号输出给控制器；编码器实时检测回转机构转过的角度θ，并将角度θ反馈给控制器；

第二步、控制器根据检测开关输出的检测信号，对检查车在回转轨道上的位置信息进行判断：若检查车没到达中心位置，则检查车继续行走；若到达中心位置，则执行第三步；

第三步、检查车立即自动停车并利用检测开关触发的上升沿信号，把编码器此时检测的角度θ清零，旋转方向开关通过控制器输出控制信号，驱动单元根据控制信号驱动回转机构的回转电机转动，编码器实时检测回转机构转过的角度θ并反馈给控制器； 

第四步、控制器对θ进行判断：当θ在[0°, |85°|]时, 控制器输出控制信号给驱动单元，驱动单元根据控制信号驱动回转机构的回转电机以第一旋转速度υ₁旋转轨道；当θ在（|85°|，|90°|）之间时，控制器输出控制信号给驱动单元，驱动单元根据控制信号驱动回转机构的回转电机以第二旋转速度υ₂旋转轨道；当θ=|90°|时，控制器输出控制信号给驱动单元，驱动单元根据控制信号驱动回转机构的回转电机停止运行，将旋转轨道和固定轨道对齐，方便检查车继续运行。

所述υ₁﹥υ₂。

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明通过检测开关检测行走机构是否到达旋转轨道中心位置，通过编码器实时检测回转机构转动的角度，具有操作简易、运行可靠、自动化程度高的优点；解决了传统机械或电气手动控制转轨自动化程度低，劳动强度大的现象，控制精度高、安全可靠、操作方便，大大降低了操作人员的劳动强度和心理压力，并保证了转轨的安全性。  

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明中检查车自动转轨控制电路的原理图。

图2是本发明中检查车回转轨道外形图。

图3是本发明中检查车行走部分自动转轨时检测装置结构图。

具体实施方式

如图1至图3所示，检查车转轨控制系统包括检测开关11、操作单元12、编码器13、控制器14、驱动单元15和回转机构16等，其中：检测开关11、操作单元12、编码器13、驱动单元15分别通过信号线与控制器14连接，编码器13与回转机构16的一套齿轮进行机械连接，驱动单元15与回转机构16的回转电机6进行电气连接；所述检测开关11用于检测检查车是否到达回转轨道的中心位置并将检测信号输出给控制器14；操作单元12用于将方向控制信号输出给控制器14；编码器13用于检测回转机构16转动的角度，并将角度信息输出给控制器14；控制器14用于接收编码器13输出的角度信息和操作单元12输出的方向控制信号，并根据角度信息进行逻辑判断与运算，向驱动单元15输出控制信号，驱动单元15根据所述控制信号驱动回转机构16的回转电机6按不同速度转动或停车。

所述检测开关11通过安装板分别固定在检查小车的左行走执行机构与右行走执行机构上端的中心位置（是指在左、右行走机构上端的中心位置分别安装有一个检测开关）；所述机械挡板2焊接或用螺钉固定在回转轨道上端的几何中心位置，主要用于回转轨道转轨的前提条件判断。

所述回转机构16包括齿轮减速箱、回转电机6和回转支承4，所述回转电机为交流电机或直流电机；所述回转支承4分别焊接在检查小车的左行走执行机构与右行走执行机构的底端5（是指在左、右行走机构的底端分别焊接有一个回转支承4）。

所述编码器13与驱动回转支承4的齿轮同轴心安装，编码器13的外壳通过法兰盘7的螺栓连接固定，编码器13的轴套在齿轮旋转轴内，齿轮旋转轴的半径比编码器半径大0.1-0.2毫米，编码器的扁口一侧，用螺丝顶紧，使它能与齿轮旋转轴同步转动。编码器13为绝对值编码器或增量式编码器，能够实现现场总线通讯，编码器可以将任意角度作为相对零度位置。

回转电机6通过齿轮减速箱，驱动与编码器13同轴心的齿轮转动，从而带动编码器13和回转支承4转动，编码器13与回转支承4转动的角度比等于各自的驱动齿轮齿数比。

所述控制器14为能实现现场总线通讯的PLC或单片机。控制器14与编码器13通过现场总线通讯。

所述检测开关11为感应式接近开关或接触式行程开关等。

驱动单元15为变频器或调速器等。

可以通过操作单元12来进行手动与自动控制切换，当切入自动时，控制器14将根据操作单元12输入的方向控制信号和编码器13输入的角度信息，输出给驱动单元15，以驱动回转电机按给定方向和给定速度转动，通过齿轮箱带动回转机构转动；当切入手动时，可以通过操作单元设定的手动方式，在检查车到达回转轨道中心位置时，采用手动旋转和对齐轨道。

以下介绍本发明检查车自动转轨控制方法：包括以下步骤：

第一步、检测开关11对检查车在回转轨道上的位置信息进行检测，并将检测信号输出给控制器14；

第二步、控制器14根据检测开关11输出的检测信号，对检查车在回转轨道上的位置信息进行判断：若检查车没到达中心位置，则检查车继续行走；若到达中心位置（即检查车的任意一边行走执行机构的检测开关11碰上回转轨道中心位置的机械挡板2），则执行第三步；

第三步、检查车立即自动停车并利用检测开关11触发的上升沿信号，把编码器13此时的角度位置设为相对零度（即初始角度），旋转自复位开关（即旋转方向开关），控制器14输出控制信号，驱动单元15根据控制信号驱动回转机构16转动，编码器13实时检测回转机构16转过的角度θ并反馈给控制器14，所述角度θ定义为旋转轨道当前角度减去初始角度； 

第四步、控制器对θ进行判断：当θ在[0°, |85°|]时, 回转电机6以第一旋转速度υ₁快速旋转轨道；当θ在（|85°|，|90°|）之间时，回转电机6以第二旋转速度υ₂慢速旋转轨道；当θ=|90°|时，回转电机6停止运行，将旋转轨道和固定轨道对齐，方便检查车继续运行；其中：υ₁﹥υ₂。

通过检测和分段速度控制，检查车可以实现自动停车，运距离控制转轨操作，并能使旋转轨道和固定轨道快速对齐，节省了检查车转轨时间，降低了工人劳动强度，提高了检查车整体控制性能。

本发明的工作原理为：操作单元、检测开关、编码器、控制器、驱动单元、回转机构形成检查车自动转轨控制方案，用检测开关检测回转机构是否具备回转的前提条件，如果检测开关信号碰上回转轨道上的机械挡板时（行走机构上端的中心位置与回转轨道上端的中心位置重合），检查车自动停车，否则继续行进；控制器根据操作单元的方向信息，控制驱动单元的方向信号，驱动回转电机按给定方向转动，通过齿轮箱带动回转机构转动。在转动过程中，编码器检测回转机构的转动角度，编码器与驱动回转支承的齿轮轴同轴安装，编码器精度可高达0.005度（编码器的自身精度越高，旋转轨道与固定轨道在同一方向的重合度就越高，在此系统中采用的编码器分辨率为2¹⁶）。编码器可以通过现场总线与控制器进行数据交换，双核控制器在程序扫描周期内，读取到编码器的角度值，通过逻辑判断和运算，对回转电机的回转速度做出相应调整，使旋转轨道和固定轨道可以快速对齐。

Claims (2)

1.一种检查车转轨控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步、在检查小车的左行走执行机构与右行走执行机构上端的中心位置分别设置一个检测开关，在回转轨道上端的几何中心位置设置一个机械挡板；将编码器与驱动回转支承的齿轮同轴心安装；检测开关对检查车在回转轨道上的位置信息进行检测，并将检测信号输出给控制器；编码器实时检测回转机构转过的角度θ，并将角度θ反馈给控制器；

第二步、控制器根据检测开关输出的检测信号，对检查车在回转轨道上的位置信息进行判断：若检查车没到达中心位置，则检查车继续行走；若到达中心位置，则执行第三步；

第三步、检查车立即自动停车并利用检测开关触发的上升沿信号，把编码器此时检测的角度θ清零，旋转方向开关通过控制器输出控制信号；驱动单元根据控制信号驱动回转机构的回转电机转动，编码器实时检测回转机构转过的角度θ并反馈给控制器； 

第四步、控制器对θ进行判断：当θ在[0°, |85°|]时, 控制器输出控制信号给驱动单元，驱动单元根据控制信号驱动回转机构的回转电机以第一旋转速度υ₁旋转轨道；当θ在（|85°|，|90°|）之间时，控制器输出控制信号给驱动单元，驱动单元根据控制信号驱动回转机构的回转电机以第二旋转速度υ₂旋转轨道；当θ=|90°|时，控制器输出控制信号给驱动单元，驱动单元根据控制信号驱动回转机构的回转电机停止运行，将旋转轨道和固定轨道对齐，方便检查车继续运行。

2.根据权利要求1所述的检查车转轨控制方法，其特征在于：所述υ₁﹥υ₂。

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