CN103994127A - 油缸直线运动冗余检测装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油缸直线运动冗余检测装置，包括油缸的缸体和活塞杆、套筒、运动杆、直线位移测量仪和接近开关。其中套管固定在缸体上，运动杆位于套筒中，直线位移测量仪与运动杆的上端相连接，运动杆的下端与连接杆的一端相连，连接杆的另一端与活塞杆的前端连接。接近开关固定在安装架上，运动杆的一侧设有与接近开关感应孔相对的凹槽，凹槽最下端位于系统对活塞杆行程的预定高度位置，凹槽的深度大于接近开关的最大感应距离。本发明还提供了控制的方法。其优点是：实现了控制过程中的变速控制，大大的减小了系统伸到预定高度停止时的冲击和振动，从而缩短了调平时间。同时也解决了直线位移测量仪和接近开关单点故障后控制系统失效的问题。

Description

油缸直线运动冗余检测装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及检测设备和控制方法，特别涉及一种油缸直线运动冗余检测装置及其控制方法。

背景技术

调平控制是大型机械平台的一项关键动作，其用于实现大型机械平台的水平姿态调整，满足大型机械平台的水平度要求，是实现大型机械平台负载高精度工作的基础保障。调平控制主要采用多点调平复合运动的控制方式实现，一般调平控制均采用首先支腿伸到预定位置，然后采用多点调平控制实现大型机械平台的姿态调整。

由于支腿油缸首先伸到预定高度，传统的控制是直接使用位置传感器对预定高度进行检测的方式，虽然可以完成控制，但是由于过程中没有位移指示，运动过程速度不可调，从而导致大型机械平台最终停止时冲击振动大的现象，不能为大型机械平台负载提供一个较为良好的条件，另外，传感器单点故障后，将导致系统失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以实现控制过程中的变速控制，减小冲击，消除单点检测的缺陷，提高系统控制可靠性的油缸直线运动冗余检测装置及其控制方法。

为达上述目的，本发明提供的油缸直线运动冗余检测装置，包括油缸的缸体和活塞杆，还包括套筒、运动杆、直线位移测量仪、接近开关、固定支架、连接杆、安装支架、销钉和安装架，其中：

所述安装支架紧固在所述缸体上端部的外侧边沿，所述固定支架紧固在所述缸体下端部的外侧边沿，所述套管通过所述安装支架固定在所述缸体上，所述直线位移测量仪通过固定螺栓安装在所述安装支架上；

所述运动杆位于所述套筒中，所述运动杆的下端自所述套筒的下端伸出，所述销钉上部设有连接孔，下部设有螺纹，所述直线位移测量仪的拉绳连接在所述连接孔上，所述销钉通过所述螺纹与所述运动杆的上端相连接，所述运动杆的下端通过锁紧螺母与所述连接杆的一端相连，所述连接杆的另一端与所述活塞杆的前端通过另一锁紧螺母连接在一起；

所述安装架包裹在所述套管的中部，通过螺钉固定在所述套管上，所述接近开关固定在所述安装架上，所述套管在所述接近开关的位置处开有接近开关感应孔，所述运动杆的一侧设有与所述接近开关感应孔相对的凹槽，所述凹槽最下端位于系统对所述活塞杆行程的预定高度位置，所述凹槽的深度大于所述接近开关的最大感应距离。

本发明提供的油缸直线运动冗余检测装置，其中所述接近开关外侧安装有保护盖，所述保护盖通过螺钉连接在所述安装架上，所述保护盖的表面开有至少一个操作观察孔。

本发明提供的油缸直线运动冗余检测装置，其中所述接近开关采用型号为DW-AS-623-M12-120的位置检测传感器，其检测距离4mm。

本发明提供的油缸直线运动冗余检测装置，其中所述直线位移测量仪采用型号为B80的直线位移传感器，其测量范围为1m，检测精度为0.2％。

本发明提供的油缸直线运动冗余检测装置，其中所述活塞杆行程的预定高度为520～525mm。

为达上述目的，本发明提供的油缸直线运动冗余检测装置的控制方法包括如下步骤：

步骤1，判断位移传感器是否发生故障，如果是，执行步骤4，如果否，控制系统采用高速控制，执行下一步；

步骤2，判断是否到达预定高度，如果是，控制系统采用低速控制，执行下一步，如果否，控制系统继续采用高速控制；

步骤3，判断是否到最终高度，如果是，执行步骤5，如果否，控制系统继续采用低速控制；

步骤4，判断位置传感器是否发生故障，如果是，进行报警，执行步骤5，如果否，控制系统采用中速控制，执行步骤3；

步骤5，停止动作，流程结束。

本发明提供的油缸直线运动冗余检测装置的控制方法，其中所述步骤1判断位移传感器是否发生故障的方法为：如果直线位移传感器对应直线距离-15mm的初始值小于3.8mA或对应距离大于1100mm的初始值大于22mA，则认为位移传感器发生故障。

本发明提供的油缸直线运动冗余检测装置的控制方法，其中所述步骤4判断位置传感器是否发生故障的方法为：接近开关处于触发状态时为正常，处于非触发状态为发生故障。

本发明油缸直线运动冗余检测装置及其控制方法的优点是：由于设置了直线位移传感器和接近开关，通过检测油缸的连续位移，实现了控制过程中的变速控制，大大的减小了系统伸到预定高度停止时的冲击和振动，从而缩短了调平时间。同时也解决了直线位移测量仪和接近开关单点故障后控制系统失效的问题。

附图说明

图1是本发明油缸直线运动冗余检测装置的结构图；

图2是本发明油缸直线运动冗余检测装置的控制方法对运动速度规划的示意图；

图3是本发明油缸直线运动冗余检测装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明一种油缸直线运动冗余检测装置的实施例。

参照图1，本发明提供的油缸直线运动冗余检测装置包括油缸的缸体15和活塞杆14、套筒6、运动杆5、直线位移测量仪2、接近开关8、固定支架10、连接杆11、安装支架4、销钉3和安装架9。

安装支架4紧固在缸体15上端部的外侧边沿，固定支架10紧固在缸体15下端部的外侧边沿。套管6通过安装支架4和固定支架10固定在缸体15上。直线位移测量仪2通过固定螺栓1安装在安装支架4上。直线位移测量仪2采用型号为B80的直线位移传感器，其测量范围为1m，检测精度为0.2％。

运动杆5位于套筒6中，运动杆5的下端自套筒6的下端伸出。销钉3上部设有连接孔，下部设有螺纹。直线位移测量仪2的拉绳连接在连接孔上，销钉3通过螺纹与运动杆5的上端相连接，运动杆5的下端通过锁紧螺母12与连接杆11的一端相连，连接杆11的另一端与活塞杆14的前端通过另一锁紧螺母13连接在一起。

安装架9包裹在套管6的中部，通过螺钉固定在套管6上。接近开关8固定在安装架9上。接近开关8采用型号为DW-AS-623-M12-120的位置检测传感器，其检测距离4mm。接近开关8外侧安装有保护盖7，保护盖7通过螺钉连接在安装架9上。在保护盖7的表面上开有至少一个操作观察孔，以便安装接近开关8的插座以及观察接近开关8的状态。套管6在接近开关8的位置处开有接近开关感应孔。运动杆5的一侧设有与接近开关感应孔相对的凹槽，凹槽最下端位于系统对活塞杆14行程的预定高度位置，凹槽的深度大于接近开关8的最大感应距离。

在本发明提供的油缸直线运动冗余检测装置的实施例中，活塞杆14行程的预定高度为520～525mm。

参照图2，本发明油缸直线运动冗余检测装置的控制方法的控制策略是：

1)直线位移测量仪的故障判断采用边界识别的方法；

2)接近开关的故障判断采用初始状态判断法。

参照图3，本发明油缸直线运动冗余检测装置的控制方法包括如下步骤：

步骤1，判断位移传感器是否发生故障，如果是，执行步骤4，如果否，控制系统采用高速控制，执行下一步；

判断位移传感器是否发生故障的方法具体为：如果直线位移传感器对应直线距离-15mm的初始值小于3.8mA或对应距离大于1100mm的初始值大于22mA，则认为位移传感器发生故障。

步骤2，判断是否到达预定高度，如果是，控制系统采用低速控制，执行下一步，如果否，控制系统继续采用高速控制；

步骤3，判断是否到最终高度，如果是，执行步骤5，如果否，控制系统继续采用低速控制；

步骤4，判断位置传感器是否发生故障，如果是，进行报警，执行步骤5，如果否，控制系统采用中速控制，执行步骤3；

判断位置传感器是否发生故障的方法具体为：接近开关处于触发状态时为正常，处于非触发状态为发生故障。

步骤5，停止动作，流程结束。

下面说明本发明油缸直线运动冗余检测装置的工作过程。

本发明提供的油缸直线运动冗余检测装置，当装置开始工作时，装置向油缸正腔注油，油缸活塞杆14向外伸出，同时通过连接杆11带动运动杆5向下运动，运动杆5通过连接销钉3带动直线位移测量仪2的拉绳向下运动，从而使直线位移测量仪2能够检测出油缸活塞杆14的位移量。同时，由于开始时运动杆5上没有凹槽，因此接近开关8一直处于触发状态，当运动杆5的凹槽位置运动到接近开关8处时，接近开关8状态变为未触发状态，从而检测出油缸的位置信息。控制系统根据直线位移测量仪的故障判断和接近开关的故障判断采用相应的控制速度，可保证大型机械平台的调平控制系统在直线位移测量仪和接近开关单点故障后控制系统失效的问题，使整个系统功能不丧失，并且能够适当降低系统振动和冲击。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (8)

1.一种油缸直线运动冗余检测装置，包括油缸的缸体(15)和活塞杆(14)，其特征在于：还包括套筒(6)、运动杆(5)、直线位移测量仪(2)、接近开关(8)、固定支架(10)、连接杆(11)、安装支架(4)、销钉(3)和安装架(9)，其中：

所述安装支架(4)紧固在所述缸体(15)上端部的外侧边沿，所述固定支架(10)紧固在所述缸体(15)下端部的外侧边沿，所述套管(6)通过所述安装支架(4)和固定支架(10)固定在所述缸体(15)上，所述直线位移测量仪(2)通过固定螺栓(1)安装在所述安装支架(4)上；

所述运动杆(5)位于所述套筒(6)中，所述运动杆(5)的下端自所述套筒(6)的下端伸出，所述销钉(3)上部设有连接孔，下部设有螺纹，所述直线位移测量仪(2)的拉绳连接在所述连接孔上，所述销钉(3)通过所述螺纹与所述运动杆(5)的上端相连接，所述运动杆(5)的下端通过锁紧螺母(12)与所述连接杆(11)的一端相连，所述连接杆(11)的另一端与所述活塞杆(14)的前端通过另一锁紧螺母(13)连接在一起；

所述安装架(9)包裹在所述套管(6)的中部，通过螺钉固定在所述套管(6)上，所述接近开关(8)固定在所述安装架(9)上，所述套管(6)在所述接近开关(8)的位置处开有接近开关感应孔，所述运动杆(5)的一侧设有与所述接近开关感应孔相对的凹槽，所述凹槽最下端位于系统对所述活塞杆(14)行程的预定高度位置，所述凹槽的深度大于所述接近开关(8)的最大感应距离。

2.根据权利要求1所述的油缸直线运动冗余检测装置，其特征在于：其中所述接近开关(8)外侧安装有保护盖(7)，所述保护盖(7)通过螺钉连接在所述安装架(9)上，所述保护盖(7)的表面开有至少一个操作观察孔。

3.根据权利要求2所述的油缸直线运动冗余检测装置，其特征在于：其中所述接近开关(8)采用型号为DW-AS-623-M12-120的位置检测传感器，其检测距离4mm。

4.根据权利要求3所述的油缸直线运动冗余检测装置，其特征在于：其中所述直线位移测量仪(2)采用型号为B80的直线位移传感器，其测量范围为1m，检测精度为0.2％。

5.根据权利要求4所述的油缸直线运动冗余检测装置，其特征在于：其中所述活塞杆(14)行程的预定高度为520～525mm。

6.一种采用权利要求1-5中任一所述油缸直线运动冗余检测装置的控制方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤1，判断位移传感器是否发生故障，如果是，执行步骤4，如果否，控制系统采用高速控制，执行下一步；

步骤2，判断是否到达预定高度，如果是，控制系统采用低速控制，执行下一步，如果否，控制系统继续采用高速控制；

步骤3，判断是否到最终高度，如果是，执行步骤5，如果否，控制系统继续采用低速控制；

步骤4，判断位置传感器是否发生故障，如果是，进行报警，执行步骤5，如果否，控制系统采用中速控制，执行步骤3；

步骤5，停止动作，流程结束。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：其中所述步骤1判断位移传感器是否发生故障的方法为：如果直线位移传感器对应直线距离-15mm的初始值小于3.8mA或对应距离大于1100mm的初始值大于22mA，则认为位移传感器发生故障。

8.根据权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于：其中所述步骤4判断位置传感器是否发生故障的方法为：接近开关处于触发状态时为正常，处于非触发状态为发生故障。