CN103339055A - 监控系统和方法 - Google Patents

Abstract

一个具有在轮子上沿着由导轨限定的轨道移动、并包括由两个或更多个轮子承载的相反两侧的设备的系统。该设备包括探测器，在该设备的任一侧的、与轮子具有已知的空间连接的探测器用于给控制单元产生一个表示测得的轮子的特定部位离导轨的横向距离的信号。把从探测器接收到的信号与表示沿轨道的特定位置的位置数据相关联，在该位置处测量轮子的特定部位离导轨的横向距离。从与该设备的相反两侧的轮子具有空间连接的探测器接收到的信号被用于产生表示该设备和轨道的时间的尺寸相容性的指示。一个用于改善监测该设备和轨道的互操作性的有效工具。

Description

监控系统和方法

技术领域

本发明涉及在由导轨所限定的轨道上移动的设备，特别涉及一种根据独立权利要求的前序部分的系统、方法和计算机程序产品。

背景技术

在这里轨道指的是一种能提供使物体沿着其移动的基座和方向的结构。更具体来说，在这里轨道指的是一种由在确定方向上延伸且彼此平行运行的至少两条导轨所限定的结构。在轨道上移动的物体典型地包括某种啮合机构，例如凸缘（flanged）轮子使物体行进在导轨上并使运动物体保持在导轨上。

为了使物体沿着轨道实现平滑行进，轨道的尺寸和物体的尺寸必须匹配。当实现应用轨道输送的系统时，轨道和运行在轨道上的物体之间最佳顺应性（compliance）被精心建立起来。然而，在这种系统的安装和操作过程中，在这些轨道输送元件之间会出现不匹配。这种状况是非常不合要求的，并且修正它们很容易导致巨大的成本。

当轨道输送元件很小并且没有大的力作用其上时，这些轨道输送元件的尺寸确定是相对容易的。然而，承受并能移动重大负载的大尺寸系统也使用由导轨所限定的轨道，并且已经和它们一起的轨道输送元件的初步尺寸确定也是富有挑战性的。例如在起重机桥中，与导轨的厘米级的横向尺寸相比较，桥的横向尺寸是米或数十米级的。另外，桥携带的负载非常重，因此需要考虑桥的尺寸会依据有负载或无负载而发生变化。桥在操作过程中也许会发生显著的摇摆也需要被考虑。桥自身尺寸的变化可以相对精确的估计和预测，但是对轨道尺寸的变化却很难控制和管理。而且，起重机桥是高架结构以致导轨通常运行在高处。这种在高处的任何安装和服务操作有其固有的挑战性。在大多数的情况下，导轨由不同于起重机桥制造商的其它方进行装配，这样当轨道输送元件双方被完全安装时，仅仅轨道输送元件的真实顺应性能够被测试。

在另一方面，即使在安装中可以达到优越的顺应性，在使用中状态也可能改变。导轨通常固定在地基上，例如混凝土或钢结构或诸如此类。如果这个地基因为某些理由（地面移动，地震，材料问题）移动，导轨会移动并且轨道的尺寸会发生变化。轨道自身在操作过程中也会恶化或失效。例如，导轨接头的螺栓可能变得松动，并且导致导轨的变形，进而会扩展到整个轨道。

所有这些原因也许会导致轨道和桥之间顺应性的缺失，这会产生严重的后果。首先，当不合适的轨道输送元件被使用时，啮合元件彼此摩擦并导致部件的损耗。更换例如起重机桥的重型元件的部件，是非常昂贵的，并且会对应用轨道输送的生产过程的导致干扰。另外，在一些高等级的轨道输送实施方式中，物体的行进是由基于所期望的轨道输送元件的尺寸之间的横向顺应性的测量和驱动逻辑控制的。当这种顺应性开始恶化时，这种驱动逻辑也许会开始失效或者至少不是最优运行。

为了避免这种缺陷，极大地致力于监测轨道和沿着轨道运行的设备之间的尺寸的顺应性。尤其是对于重型起重机系统，如果轨道输送元件的时间的（temporal）顺应性能够被仔细的遵循，对生产中断运转时间和维护成本的节省都是重要的。然而，在实践中对这些类型的系统的监测是非常困难的。传统上，顺应性监测本质上等同于轨道监测，也就是说，轨道状况和尺寸的监测。轨道监测常常被直观地执行，或者是通过一个维护人员实际地走上高架轨道并观测轨道的状况，并有可能使用照相机进行记录。这种目视观测是不精确的，并且轨道和/或者使用这种设备的设施在观测期间需要被关闭。这种方法也是费力的和危险的，所以这种监测事件之间的间隔时间对实际状况来说太长。

在一些增强的解决方案中，一个分立单元沿着轨道移动来测量它的尺寸。在一些解决方案中，一个分立单元可以被固定到桥上，并且在桥的前方移动以沿途收集测量信息。在其它的系统中，这个分立单元是一个能够被遥控着沿着轨道移动并在移动过程中记录测量信息的移动式单元。这些轨道测量系统比目视观测能提供更加精确的信息，但是需要单独移动的测量实体并需要中断起重机桥的正常操作。另外，它们仅仅提供没有负载时的关于轨道输送元件之间顺应性的信息。在某些情况下，当负载和由可变驱动负载引起的桥的移动介入时，顺应性的变化相当显著。仅仅轨道测量不再是足够的，需要对轨道输送元件的协同工作的能力作更加整体上的考虑。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于改善设备与由导轨所限定的、并且设备的轮子能够沿着其移动的轨道之间的顺应性的监测的方法和设备。本发明的目的是通过一种系统、方法和计算机程序产品来达到，其特征在于独立权利要求中所记载的内容。本发明的具体实施例记载在从属权利要求和下面的详细描述和附图中。

本发明的实施例使用了一种在轮子上沿着由导轨所限定的轨道移动的设备，和与设备可操作的连接的控制单元。在设备的操作过程中从设备的相反两侧的探测器接收到的、具有匹配时间指示的信号被传送给控制单元并被用于产生表示设备和轨道的时间的尺寸相容性的指示。这样一种时间的指示，和在不同的操作条件下连续收集历史数据的可能性，为使用过程中的轨道输送元件的协同工作能力的预先监控提供了一种有效的工具。

在本发明的上下文中，术语“时间的尺寸相容性”应该理解为使得“时间的”涉及仅仅作为间接量的时间：例如，当收集测量值时，时间可以作为连接起重机的位置（作为时间的函数）和尺寸相容性（当收集测量值时，作为时间的函数）的纽带，并且由此可以确定尺寸相容性（作为起重机的位置的函数）。在另一方面，当测量值被实时用于最小化凸缘和导轨之间的摩擦，“时间的尺寸相容性”意思是“起重机正在移动到的位置处的尺寸相容性”。简而言之，最终所期待的是关于在不同的位置处轨道和轮子（尤其是轮子的凸缘）的尺寸之间的尺寸相容性的信息，并且时间能够充当用于提供以下两者之间纽带的临时变量：

1.关于在起重机已经执行测量的不同位置处的尺寸相容性的信息；以及

2.关于起重机正在移动到的位置处的尺寸相容性的信息。

本发明的另外的实施例提供了利用各个实施例的详细描述进一步讨论的几个其它的优点。

附图说明

以下将参照附图通过优选实施例的方式更详细地描述本发明，其中：

图1表示了该设备的一个实施例的顶视图；

图2例示了该系统的相互连接元件的操作；

图3示出了用于例示一个表示图1和图2的结构中的设备和轨道的时间的尺寸相容性的指示的产生的示例的框图；

图4例示了该设备的端部的偏斜值的定义；

图5例示了给控制轮子的电机驱动的操作系统逻辑产生一个或多个控制信号的控制流程图；以及

图6例示了通过图1中的设备的控制单元执行的一个方法的步骤。

具体实施方式

下面的实施例是示例性的。尽管本说明书可以在几个位置提及“一”，“一个”或“一些”实施例，这并不一定意味着每个这样提及的实施例是相同的实施例，或者特征仅应用于单个实施例。不同实施例中的单个特征也可以结合起来提供给其它的实施例。不同的实施例将使用一个系统结构的示例来描述，但是，不将本发明限制于所公开的术语和结构。

图1示出了表示轨道监测系统100的实施例中的相互连接实体的布置。图1是一个简化的系统结构图，其仅示出了在本实施例中对描述本发明的实施方式必需的元件和功能性实体。很明显对于本领域的技术人员，测量系统还可以包括在图1中未明确表示的其它结构。本领域的技术人员通常知道，所例示的实体表示可具有多种物理实施方式的逻辑单元和连接关系。一般情况下，应该指出的是为创建所公开的实施例的上下文所使用的一些功能、结构和元件本身可以与实际发明无关。以下描述中的文字和表达旨在例示而不是限制本发明或本实施例。

根据本发明的增强的监测系统100包括一个被配置为在轮子上沿着由导轨112、114限定的轨道移动的设备。这样的一个设备的示例是一个起重机桥102，其顶视图显示在图1中。该设备包括一个具有相反的两侧、由两个或更多个轮子承载的主体。在某些设备中，如在图1的起重机桥102中，主体包括一个具有第一端部e₁和第二端部e₂的加长元件，其中第一端部e₁对应于该设备的一侧，第二端部e₂对应于相反的另一侧。这些端部e₁、e₂的每一个都被固定到至少两个连续的轮子w₁、w₂、w₃、w₄。端部e₁、e₂中的轮子被布置成使得当端部e₁的两个轮子w₁、w₂在一个导轨112上连续运行时，端部e₁向着轨道的方向130运行在导轨112上。因此，当端部e₁、e₂行进在它们各自的导轨112、114上时，设备102的主体沿着由这些导轨112、114限定的轨道运行。

起重机桥102通常包括一个在轮子118、120、122、124上沿着桥上的导轨126、128移动的小车116。起重机桥的轮子w₁、w₂、w₃、w₄和小车的轮子118、120、122、124连接到一个驱动系统（未示出），通过这个系统能够实现对桥和小车两者精确的速度控制。在典型的实施方式中，每个轮子w₁、w₂、w₃、w₄，或轮子对（w₁，w₂）和（w₃，w₄）都有一个已经布置了特定电机驱动的特定电机。该电机驱动通过根据编程控制计划和从起重机桥的操作系统接收到的控制命令的驱动控制逻辑来控制。

在轨道监测系统的本实施例中，桥的两个端部e₁、e₂已经配备了至少两个连续的探测器d₁、d₂和d₃、d₄。在这里探测器指的是一种能够测量一种物理量并将这种物理量转化为可以被其它电气设备读取的电信号的设备。在本实施例中，探测器测量从探测器到导轨的横向距离。对于在一个方向上延伸的导轨，在这里横向方向指的是垂直于导轨方向的方向。例如，超声波短量程的距离传感器和基于三角测量的激光传感器能够用于这个目的。这些探测器中的每一个都与一个轮子在空间上连接，使得在测量时通过探测器d₁、d₂、d₃、d₄产生的信号对应于和探测器连接的轮子w₁、w₂、w₃、w₄的特定部位离相应导轨112、114的横向距离I₁、I₂、I₃、I₄。

值得注意的是，图1是一个例示本实施例的相关元件的框图，而不是设备结构的严格尺寸的表示。为了更清晰的表示相关实体和距离，在图1中将探测器d₁、d₂、d₃、d₄表示为分别固定在桥的端部外侧的元件。在实际的实施方式中，探测器可能的确被装配到在桥的端部的前后侧运行并保证桥保持在导轨上的导辊对（未示出）上。然而，探测器相对与其相关的轮子的纵向位置（轨道方向上的位置）本身不是相关的。

然而，探测器和轮子的位置需要固定的空间连接，使得探测器在一个时间点上产生的信号表示在同一时间相关轮子的特定部位离导轨的横向距离。因此，当探测器与相关轮子的特定部位之间的距离是固定的并已知时，这个已知的距离可以和探测器测量的距离一起考虑，以确定相关轮子的特定部位离导轨的变化的横向距离。

此外，该设备以这样的一种方式装配，使得在该设备的移动过程中，轮子在相对于该设备固定的横向位置上转动。由于轮子和探测器之间固定的空间连接，当该设备沿着轨道行进时，探测器相应地沿着轨道行进。该系统包括用于记录该设备的特定部位沿着轨道的进程的装置，使得可以产生一个作为时间函数的用于存储该设备的特定部位沿着轨道的位置的记录。这意味着至少在一个时间段中测量了轮子的特定部位离导轨的横向距离，该设备的位置，进而轮子和探测器沿着轨道的位置可以被确切的知道并提供给控制单元。因此探测器产生的信号可以容易的和对沿着轨道的特定位置的记录相映射，在这个特定位置测量了轮子的特定部位离导轨的横向距离。

值得注意的是，定义测量发生的位置可以用许多方式实现。一种可能性是记录该设备沿着轨道的进程，并使用所记录的信息去将在特定时间上测量的距离映射到在沿着轨道的特定位置测量的距离。应用这种方式的一个实施例描述如下。然而，需要注意的是，在保护范围内可应用用于将测量的横向距离关联到沿导轨的位置的其他方法。例如，探测器可以被设置成在沿着导轨的定义的位置或时间间隔进行测量，使得信号的定时是没有必要的。这样测量安排中的变化对本技术领域的技术人员是显而易见的。

例如，让我们假设该记录将该设备的特定部位沿着轨道的位置存储为到固定的参考位置的距离，并将所述位置与该设备的特定部位通过此位置时的时间相关联。当来自特定的探测器的信号到达，并且探测器进行测量的时间被提供给控制单元时，仅需要使用该记录将探测器进行测量的时间映射到该设备的特定部位沿着轨道的特定位置。在探测器和该设备的特定部位之间有固定的距离，则控制单元能够确定沿轨道的测量位置作为沿轨道的该设备的特定部位的确定的特定位置和探测器与该设备的特定部位之间的固定距离的总和。

为了产生这个记录，轮子w₁、w₂、w₃、w₄中的至少一个可以配备与控制单元相连接并在沿着轨道的定义的参考导轨位置启动的转数计数器（未示出）。该控制单元可以将轮子的转数计数器的计数数量直接映射到离参考位置的距离，一圈对应于与导轨接触的轮子部位的圆周长度。在保护范围内也可以应用用于沿着轨道跟踪该设备的至少一个轮子的位置的其它装置。例如，该设备可以包括一个特定的测量装置，如激光，多普勒或无线电频率测量装置，该装置测量其到轨道的一个端部上的参考位置的距离，并将测得的距离提供给控制单元。也可以使用应用其它参考点的其它定位方式，如GPS（全球定位系统）。

探测器d₁、d₂、d₃、d₄和控制单元140可操作的连接。在这里可操作的连接指的是一个结构，探测器与控制单元140在此处连接，在该设备的操作期间由探测器产生的信号被传递给控制单元，控制单元被设置成根据预先定义的过程（通常编程的过程）系统地执行对接收到的信号的操作。这些过程可以用硬件或专用电路、软件、逻辑或其任意组合实现。该过程的某些方面可以通过硬件实现，而一些其它的方面可以通过固件或软件实现，这可由控制器，微控制器或其它的计算设备执行。用于执行的软件例程可以被称作程序产品，其表示的是能够存储于任何计算机可读数据存储器中的制品。

图2例示了系统相互连接元件的操作。正如上述所讨论的，在系统的操作过程中，探测器d₁、d₂、d₃、d₄中的每一个都与该设备的一个特定的轮子在空间上相关联。当该设备移动时，探测器产生信号S₁、S₂、S₃、S₄。来自探测器的信号分别表示在信号产生的时刻（即进行测量的时刻）相关轮子的特定部位离导轨的横向距离。当控制单元C接收到信号s_i时，其将它与表示沿轨道的特定位置的认证数据相关联，在此位置测量轮子的特定部位离导轨的横向距离。

在本示例中，为了将信号与沿轨道的特定位置相关联，控制单元C将接收到的信号s_i和时间指示t_i相关联。探测器可以被设置为连续性的或周期性的产生信号。通常情况下，从探测器到控制单元的传递路径是非常快的，所以信号的产生时间和接收此信号的时间之间的时间间隔是微不足道的，并且控制单元可以将该信号和它接收该信号的时间相关联并有效考虑与测量轮子的横向距离的特定时刻相对应的时间指示。

然而，依靠系统的尺寸和/或元件之间的距离，系统结构可以自然地进一步包括用于消除在探测器和控制单元之间的信号传输中的延迟的装置。例如，在一些实施方式中，基于通过通信网络接收到的来自该设备的探测器读数，可以远程实现轨道监测。在这些实施方式中，探测器可以是包括一个定时器并产生携带测量结果和记录的或估计的测量时间的信号的更先进的探测器系统。相应地，控制单元需要将从这些探测器系统接收到的信号和从信号自身提取的时间指示相关联，而不是和信号的接收时间相关联。这保证了探测器读数和特定时间的横向距离相对应，并对进一步的处理是有用的。

控制单元的过程包括一个函数C（s_i，T），其在操作过程中操作分别来自探测器d₁、d₂、d₃、d₄的一组信号s_i＝（s₁，s₂，s₃，s₄）。由于控制单元和探测器之间可操作的连接，控制单元能够识别每个接收信号的源探测器，并由此将源探测器提供的测量信息映射到相应的测量到的相关轮子离导轨的横向距离I₁、I₂、I₃或I₄。此外，该控制单元将信号映射到沿着轨道的特定位置。

在本实施例中，该控制单元提取和组合至少两个来自探测器的信号，所述探测器位于该设备的相反的端部e₁、e₂上，并具有相匹配的时间指示。相匹配的时间指示T通常表示与信号s₁、s₂、s₃、s₄相关联的时间指示t₁、t₂、t₃、t₄是在定义的时间间隔T_meas内(t₁，t₂，t₃，t₄∈T_meas)内。当时间间隔T_meas被定义为短暂的，在数毫秒内（例如30毫秒），这样所述信号和所述信号中所携带的横向距离I₁、I₂、I₃、I₄可以被合理的考虑为同时发生的。在这里信号的并发性表示在时间T_meas，源探测器相对于彼此和相对于它们相关轮子的位置是已知的，并且沿轨道的探测器的位置对控制单元是有用的。因此，该控制单元可以使用在该设备的相反端部上的并发信号，并且基于它们产生一个表示在该位置上该设备和轨道的时间的尺寸相容性的指示L(t)。

图3示出了用于例示具有在图1和2中实施例的配置的指示L(t)的产生的示例的框图。只要有可能，就采用相同的附图标记。需要注意的是图3的目的是例示相关的元件，这样配置的尺寸是不符合比例的，并且有一定程度的夸大。图3示出了在由导轨112、114限定的轨道上移动的设备102。理想情况下，导轨是直线型的，但是实际上导轨可以包括随时间变化的变形和损坏。该设备102的轮子w₁、w₂、w₃、w₄通常形成有一个或多个保持元件，它们与导轨在物理上相互作用以使转动的轮子保持在导轨上。在图3的实施例中，轮子设置有至少一个圆形凸缘，其圆形平面从轮子的外部边缘垂直延伸以防止轮子的横向移动超出与导轨的接触点。在可操作的系统中，相当大数量的凸缘接触源自导轨上的缺陷和变形。这种接触是非常不希望的，因为它们产生大量磨损并导致轮子寿命缩短。为一个已安装好的起重机桥更换轮子是费力且花费大的操作，并且每次使得起重机操作的服务中断。应该尽可能的避免这些缺陷中的任何一点。

在一些现有的实施方式中，距离I₁和距离I₂被监测并且它们的相互关系被用来控制尝试使起重机桥直行且在导轨112、114的中间的轮子w₁、w₂、w₃、w₄的电机驱动。然而，正如从图3中所看到的，单靠这种控制操作可能有助于避免在第一端部e₁中轮子w₁、w₂的凸缘（flange）接触。但是，由于没有关于在另一端部e₂中的导轨尺寸的任何信息，控制操作不会显著改善轮子w₃、w₄的凸缘接触情况。事实上，如果发生严重剧烈的导轨变形，基于在第一端部e₁的测量的控制操作也许使情况更加恶化，并最终使轮子w₃、w₄与导轨114相纠缠，或者甚至推动在另一端部e₂中的轮子w₃、w₄超出导轨114。

为了避免这种情况，在图3的实施例中，来自该设备一侧的探测器d₁、d₂和该设备102相反侧的探测器d₃、d₄的信号被监测和记录，并结合使用以产生指示L(t)，其表示该设备和由两条导轨所限定的整条轨道的时间的尺寸相容性。由于系统结构，探测器在该设备的正常操作期间是可操作的，并且产生在装载和卸载操作状态时的信息。因此，所生成的指示L(t)对操作系统和/或操作者以及该设备的操作管理系统（如起重机桥的起重机管理系统（CRM））都是有用的。

例如，在图3的情况中，控制单元可以使用在起重机桥的两个端部的距离I₁、I₂、I₃、I₄来计算一个或多个表示当前轨道尺寸的指示值。在这里，控制单元可以计算表示桥的前面部分的桥的跨度的值S₁。可以在利用在桥的相反端部e₁、e₂上的探测器d₁、d₃测量的横向距离I₁、I₃的基础上来计算S₁。相应地，可以在利用在桥的相反端部e₁、e₂上的探测器d₂、d₄测量的横向距离I₂、I₄的基础上来计算表示桥的后面部分的桥的跨度的值S₂。所生成的跨度指示值S₁和S₂能够直接比作该设备的尺寸，也就是已知的轮子w₁、w₃和w₂、w₄之间的距离。

作为另一个示例，控制单元可以同时编译所有的测量距离I₁、I₂、I₃、I₄来产生所有轮子的凸缘距离的组合指示值。在起重机两侧的前部和后部距离的组合表示起重机桥与底层导轨的总相容性。由于根据桥的尺寸对导轨进行初始优化，与桥的尺寸的偏差的组合直接表示轨道的时间和横向的偏差。

值得注意的是，本发明并不限于这些示例性的指示值。不偏离保护范围的情况下，导轨的其它的横向尺寸可以被用作指示值。

关于轨道尺寸的横向的和时间的信息对于该设备的有效管理系统是非常重要的。当该设备和导轨的相容性（compatibility）被连续监测时，这可以在它们的早期阶段检测到偏差，并可以比以前更早的触发预防纠正措施。这种方法可以防止要求服务中断的状态的发展。例如，就起重机桥来说，由于本发明的解决方案，轮子的寿命可以容易的达到两倍或三倍，并分别延长昂贵的轮子更换的时间间隔和相关的服务中断的时间间隔。

连续检测也有利于用于问题分析或引起问题的趋势的分析的历史数据的收集。装载小车和卸载小车、以及小车的不同位置的值都能被测量，这允许对任何可注意到的偏差的原因进行更精确的估计。例如，该系统可以用于在定义的操作条件下为轨道计算一组横向尺寸值（例如跨度值），并且主要的操作条件也可以和计算值一起被记录。操作条件可以涉及，例如：

－沿轨道的探测器/设备的位置

－无负载和/或具有定义负载的测量

－各种驱动方案

－小车的位置

－风速

－环境温度，湿度

之后，当在与以前至少是部分相同的操作条件下进行相同的测量时，早期的值提供了历史数据基础，新值可以与其相比较。新值与早期数值的的检测偏差可以被解释为表示在轨道尺寸、触发检测、可能的维修和服务活动中发展的变化。关于测量尺寸的历史数据、检测偏差和关于主要条件的信息可以生成一个广大的数据库，其可以被处理以检测趋势和/或变化数值之间的因果关系，并由此分析即将发生的问题的根本原因。由于本发明的实施例，潜在的与尺寸有关的问题能够被避免或至少被检测到，并且在由轮子和导轨之间的不相容性产生任何破坏性影响之前及时采取良好的修复行动就变得显而易见。

分布式配置也有利于轨道输送元件的相容性的远程监测，鉴于此起重机制造商提供专业支持作为连续的系统服务。这确保准确和及时的校正操作，这是因为与起重机系统的性能和特征有关的最深层次的知识通常是设计其的专业人士所具有的。此外，来自大量的已安装的起重机的累积操作历史可以被收集，并且用于彻底和主动地分析系统内的有疑问的相容性问题。

与该设备的尺寸相比较的关于轨道尺寸的横向和时间信息可以被提供给该设备的驱动逻辑。在轮子的电机驱动的控制中，驱动逻辑可以使用生成的时间指示值作为进一步的参数。例如，生成的指示值可以揭示轨道上的一个确定的位置，在该位置导轨发生变形使得轮子之间的跨度比原始设计的跨度更宽。为了尽量减少在轨道这种部位的凸缘接触的影响，当该设备移动到这个部位时，可以调节电机驱动使其较慢的移动。此外，可以根据优化轮子驱动的逻辑，控制电机驱动来调节电机驱动，使得实现所有四个轮子的凸缘接触最小化。当该设备和轨道的尺寸被认为是过度偏离时，此指示值也可以用来作为触发报警的基础。在这里驱动逻辑是一个逻辑单元，它可以被实现为在控制单元中或在属于一个单独的操作系统但与操作单元可操作的连接的驱动单元中的过程，或者作为控制单元和该操作系统的一个或多个分立的计算机单元的过程的组合。

举一个简单的例子，让我们来看看一个用于响应与位于图3中的设备的相反两侧的导轨的时间的横向相容性而管理电机驱动的方案。在图3所示的情况中，该起重机在图中向上移动。如上所述，控制单元针对沿轨道在定义位置处全部轮子w₁、w₂、w₃、w₄的凸缘距离产生指示值I₁、I₂、I₃、I₄。让我们假设在沿轨道的渐进运动过程中，轮子到相应导轨的距离如下所示：I₁=5mm，I₂=8mm，I₃=28mm和I₄=32mm。事实上这意味着轮子w₁、w₂的凸缘已经非常的接近导轨，需要采取一些纠正措施。对轮子驱动进行优化的逻辑对数值I₁、I₂、I₃、I₄的组合进行分析并决定使该设备向导轨114移动7mm。这可以通过与轮子w₁、w₂的旋转相比较，首先使轮子w₃、w₄的旋转减速来实现，从而使该设备相对于轨道变得轻微的偏斜。通过这种方式，增加了轮子w₁、w₂到导轨112的距离，减少了轮子w₃、w₄到导轨114的距离。当实现所期望的增加/减少时，与轮子w₃、w₄的转速相比较，降低了轮子w₁、w₂的转速，使得该设备重新与轨道在一条直线上。在纠正运动之后，轮子到导轨的距离如下：I₁=12mm，I₂=15mm，I₃=21mm和I₄=25mm，这允许该设备和导轨之间良好的配合动作。

作为进一步的例子，描述了一个用于响应图3所示设备的相反两侧的横向尺寸而管理电机驱动的更增强的方案。在该方案中，控制单元使用值I₁、I₂来计算第一端部凸缘值Fe₁=(I₁+I₂)/2，此值表示第一端部e₁中的轮子和底层导轨112的时间的横向相容性，使用值I₃、I₄来计算第二端部凸缘值Fe₂=(I₁+I₂)/2，此值表示的是第二端部e₁中的轮子和底层导轨114的时间的横向相容性。

此外，该控制单元使用值I₁、I₂来计算第一端部偏斜值Se₁=(I₁-I₂)/w_e1，并用值I₃、I₄来计算第二端部偏斜值Se₂=(I₃-I₄)/w_e2。图4说明了具有第一端部e₁的尺寸的端部偏斜值的定义。线41表示的是第一端部e₁运行所在的导轨12的内边缘，w_e1是连接轮子w₁、w₂的对应的横向参考点的线。w_e1的长度与轮子w₁、w₂之间的距离相一致（通常w_e1＝w_e2）。可以看出，值I₁、I₂之差越大，线w_e1偏离导轨112的内边缘越多，因此，时间偏斜值Se₁就越大。

然后，在相反的端部e₁，e₂中的第一和第二凸缘值Fe₁和Fe₂被用来计算设备的凸缘值AF=(Fe₁+Fe₂)/2。相应地，第一和第二端部的时间偏斜值Se₁和Se₂能够被用来计算设备的时间偏斜值AS=(Se₁+Se₂)/2。

图5例示了一个表示了用来给控制该设备的轮子的电机驱动的操作系统逻辑产生一个或多个控制信号的过程的控制图。在计算开始时，控制单元有一个预先定义的表示所期望的设备凸缘值的数值AF₀。在操作过程中，控制单元计算设备的时间凸缘值AF并将它与所期望的设备凸缘值AF₀相比较。这两个值之间的差值Δ_F表示了偏离该设备和轨道之间所期望的横向相容性的偏差。Δ_F可以用作用于第一控制过程C_F的初始值，此控制过程以上述方式计算所期望的转速来补偿检测到的偏差Δ_F，该转速对生成所要求的偏斜值S₀是必须的。

该控制单元也计算设备的时间偏斜值AS并将其与计算出的偏斜值S₀相比较。这两个值之间的差值Δ_s表示的是实现通过AF₀方式定义的所期望的横向位置所要求的增加的偏斜量。这样该数值Δ_s可以被用作用于产生一个或多个用于轮子w₁、w₂、w₃、w₄的电机驱动的速度控制信号的第二控制过程C_S的初始值。

这种方案有利于加强考虑整个设备和轨道之间的时间的相容性的驱动逻辑，并有助于有效的避免在使用过程中和导轨啮合的部件的不希望的磨损。

作为一个更进一步的方面，本发明的实施例有利于这样的方案，在此方案中所记录的关于轨道和设备之间顺应性的历史数据被应用于更有效和更经济的控制该设备的电机驱动。图5所讨论的，控制信号的计算通常是基于所期望的设备凸缘值AF₀。在轨道中导轨之间的跨度可能会变化相当大，使用一个固定值作为所期望的设备凸缘值AF₀对补偿跨度中相当大的偏差可能是不合适的。然而，在该设备的操作过程中收集的历史数据记录了表示在定义位置该设备和轨道的时间的尺寸相容性的指示值。因此，该数据可以被应用于改变所期望的设备凸缘值AF₀的值，使得轨道的真实尺寸可被预先考虑在驱动逻辑中。因此，在本实施例中，被驱动逻辑应用的数值不是恒定的，而是沿轨道的不同位置变化的数值的函数（例如样条函数）。通过该方案，例如，可以使靠近导轨之间的跨度狭窄的轨道位置的起动机桥轻微的偏斜来补偿导轨之间较短的距离。

在图5的实施例中，来自与在该设备前部和后部的轮子相关的探测器的信号被用于产生用于整个设备的时间值。因为提议的方案是基于应用涉及桥的相反端部中轮子的距离，则可能分别地产生用于连续的轮子对w₁、w₃和w₂、w₄的驱动电机的控制信号。在许多实施方式中，轨道方向上的设备的尺寸比横向尺寸要小得多，并且该设备的所有轮子可应用共享的控制值。然而，在偏差彼此非常紧密跟随的轨道上，在该设备的前部和后部对时间不相容性问题产生不同反应的这种可能性是非常重要的。

本发明的实施例还包括一种计算机程序产品，该产品包括当程序在一台计算机设备上运行时执行方法步骤的程序代码装置。这样的一种计算机设备可用作图1的控制单元。图6中的流程图例示了这种方法的步骤。图6的过程开始于当控制单元被启动并且与包括一组探测器的设备可操作的连接，每个探测器与该设备的轮子在空间上连接。因此，该控制单元等待（步骤60）接收和处理来自探测器的信号。在本实施例中，可操作的每个探测器给控制单元产生一个表示特定轮子的特定部位离导轨的横向距离的信号。当这样的信号被接收到时（步骤62），控制单元将该信号与位置数据相关联，位置数据表示的是沿轨道的一个特定位置，在此位置测量轮子的特定部位离导轨的横向距离。如在图2中所讨论的，由控制单元接收到信号的时间可以被应用于确定位置数据，或者为此目的使用更进一步的方案。然后，控制单元组合（步骤66）从与该设备的相反两侧的轮子在空间上连接的探测器接收到的、并具有匹配时间指示的信号。时间指示的匹配已经通过图3进行了更详细的讨论。然后，被组合的信号被用于产生（步骤68）一个指示L(t)，其表示的是该设备和轨道的时间的尺寸相容性，同样也通过图3做了讨论。

可以在不脱离所附的权利要求书的范围的情况下做出各种修改，这对本技术领域的技术人员将是显而易见的。例如，尽管以上描述的一些示例指的是轮子和探测器之间的“固定的空间连接”。虽然轮子和探测器之间的固定空间连接简化了数据处理，本领域的技术人员将理解轮子和探测器之间的空间连接是已知的或者可以被确定的是非常重要的。例如，假设探测器被安装在柔性的安装基座上。在每个安装基座上，一个探测器测量到轮子的距离，而另一个探测器测量到导轨的距离。在这样的设置下，尽管轮子和探测器之间的空间连接是不固定的，导轨和轮子之间的距离也能被测量。因此本发明及其实施例并不限于上述的特定示例，而是在权利要求的范围内可能发生变化。

Claims (16)

1.一种系统（100），包括：

-被设置成沿着导轨（112，114；126，128）限定的轨道移动的设备（102，116），所述设备包括相反的两侧（e₁，e₂），每侧由两个或更多个轮子（w1-w4；118-124）承载，

-与所述设备可操作地连接的控制单元（140）；

其中：

-所述设备在其每一侧都包括探测器（d1，d2，d3，d4），在所述设备的任一侧中至少一个探测器和相应的轮子（w1，w2，w3，w4）具有已知的空间连接，用于向所述控制单元产生表示测得的轮子的特定部位离导轨的横向距离（I1，I2，I3，I4）的信号；

-所述控制单元被设置成从所述探测器接收信号（s1-s4）并将接收到的信号和位置数据相关联，所述位置数据表示沿所述轨道的特定位置，在此位置测量所述轮子的特定部位离所述导轨的横向距离；

-所述控制单元被设置成使用从所述设备的相反两侧上的探测器接收到的、并与匹配的位置数据相关联的信号以生成指示（L(t)），所述指示表示所述设备和所述轨道的时间的尺寸相容性，所述时间的尺寸相容性指示在所述设备正在移动到的位置处所述设备和所述轨道的相容性。

2.根据权利要求1的系统，进一步包括用于产生作为时间的函数的记录的装置，所述记录存储了沿着所述轨道的所述设备的特定部位的位置，并且所述控制单元被设置为使用所述记录将沿着所述轨道的所述设备的特定部位的位置映射到沿着所述轨道的探测器的位置。

3.根据权利要求2的系统，其中所述控制单元被设置为：

-识别接收到的信号的源探测器；

-识别所述源探测器进行测量的时间；

-使用所述记录将测量的时间映射到沿着所述轨道的所述设备的特定部位的位置；以及

-将沿着所述轨道的所述设备的特定部位的位置映射到沿着所述轨道的探测器的位置；

-使用沿着所述轨道的探测器的位置作为所述信号的位置数据。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中表示所述设备和所述轨道的时间的尺寸相容性的指示是表示所述轨道的横向尺寸的值。

5.根据权利要求4的系统，其中所述控制单元被设置为使用从与所述设备相反两侧的轮子具有所述空间连接的两个探测器接收到的信号来产生限定轨道的导轨之间的跨度的值。

6.根据权利要求4或5的系统，其中所述控制单元被设置为使用从与轮子具有所述空间连接的两对探测器接收到的信号，每对探测器在沿着所述轨道的特定位置上，并且探测器对中的探测器是在所述设备的相反两侧，用以产生所有轮子中的特定部位到它们的相应导轨的距离的组合指示。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述系统连接到操作管理系统，并且所述控制单元被设置为将表示所述设备和所述轨道的时间的尺寸相容性的指示发送到所述操作管理系统。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述设备被设置为在所述轨道上运行路线，并且所述控制单元被设置为产生一组表示沿着所述轨道上的所述路线的位置上的所述设备的时间的尺寸相容性的指示。

9.根据权利要求8的系统，其中所述控制单元被进一步设置为在运行过程中递送表示主要操作条件的这组指示值。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包括引导轮子的驱动装置的驱动逻辑，所述控制单元被设置为向所述驱动逻辑提供表示所述设备和所述轨道的时间的尺寸相容性的指示。

11.根据权利要求10的系统，其中所述驱动逻辑被设置成为所述设备的一侧计算端部凸缘值和端部偏斜值，所述端部凸缘值表示在所述设备的该侧的轮子与在所述设备的该侧的底层导轨的时间的横向相容性，所述端部偏斜值表示连接所述设备的该侧的连续轮子的线的偏斜程度。

12.根据权利要求10或11的系统，其中所述驱动逻辑包括：

-使用计算出的端部凸缘值来确定所期望的端部旋转的第一控制过程；以及

-使用计算出的端部偏斜值来确定一个或多个用于电机驱动的速度控制信号的第二控制过程。

13.根据权利要求10－12中任一项所述的系统，其中所述驱动逻辑使用可变的端部凸缘值，该值是从表示沿所述轨道的不同位置的函数计算出来的。

14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述设备是起重机或起重机的承载部件。

15.一种方法，包括：

-使设备在轮子上沿着导轨限定的轨道移动，所述设备包括由两个或更多个轮子承载的相反的两侧，和与任一侧的至少一个轮子具有所述空间连接的相关的探测器；

-通过探测器向所述设备的控制单元产生信号，来自探测器的信号表示测得的轮子的特定部位离导轨的横向距离；

-接收来自探测器的信号并将接收到的来自探测器的信号与位置数据相关联，所述位置数据表示沿所述轨道的特定位置，在此位置测量所述轮子的特定部位离导轨的横向距离；

-使用从与所述设备的相反两侧的轮子具有所述空间连接的探测器接收、并与匹配的位置数据相关联的信号，以产生表示所述设备和所述轨道的时间的尺寸相容性的指示。

16.一种计算机程序产品，包括程序代码装置，所述装置适用于当在控制如权利要求1中限定的设备的计算机设备上运行此程序时执行一种方法的步骤，所述方法包括：

-接收控制单元信号，信号表示测得的轮子的特定部位离导轨的横向距离；

-将接收到的来自探测器的信号和位置数据相关联，所述位置数据表示沿所述轨道的特定位置，在所述位置测量所述轮子的特定部位离导轨的横向距离；

-组合来自与所述设备的相反两侧的轮子具有所述空间连接的探测器的、并具有匹配的时间指示的信号；

-使用来自所述设备的相反两侧的轮子的、并具有匹配的时间指示的信号，来产生表示所述设备和所述轨道的时间的尺寸相容性的指示，所述时间的尺寸相容性指示在所述设备正在移动到的位置处所述设备和所述轨道的相容性。

Images