CN104445034B - 流体罐装鹤管自动对位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了流体罐装鹤管自动对位装置，包括桁架、具有行走轮的桁车和控制器，在桁车上安装着的动力输出装置驱动行走轮自转，乃至行走轮相应带动桁车在桁架上沿二维坐标平面移动，在桁车上安装着垂管；在桁车上还安装着用于测定行走轮转速及其转向的旋转编码器及用于扫描车载罐体顶部的非接触式扫描测距仪；控制器、旋转编码器、非接触式扫描测距仪、动力输出装置和桁车等配接成闭环反馈控制系统。本发明可使垂管自动与罐车顶部罐口相对位，工作效率高，大大降低人工操作强度，彻底避免人工误操作环节，基本不存在工作差错率。
Description
技术领域
本发明涉及流体装卸装备，属于使鹤管自动与罐口相对位的机电一体化自控设备，特别是流体罐装鹤管自动对位装置。
背景技术
普通桁架式顶部罐装设备(鹤管)主要包括驱动机构、桁车、桁架、罐装管等主要部分，其工作原理为：罐车停靠就位后，人工操作用于对位的手动换向阀，驱动机构驱动桁车在桁架上行进以带动罐装管(垂管)转移至罐车罐口的正上方，然后再人工操作手动换向阀，将罐装管(垂管)下降至指定位置，开始注液，注液完成后，人工操作用于罐装管(垂管)升降的手动换向阀，将罐装管(垂管)提升上去，整个罐装作业完成。但是，普通桁架式顶部罐装设备(鹤管)存在的一些问题：①工作效率低—罐装时需要人工依次使每个垂管和罐口进行对位，将罐装管(垂管)插入罐口、提升罐装管(垂管)等作业，整个过程耗时长、工作效率低；②工作强度高—如通过汽车罐装，操作人员需要逐一登上每个灌装平台进行操作；若通过火车罐装，操作人员需要沿几十米甚至长达几百米的罐装平台对每台罐装设备逐一进行操作，当设备数量较多时，操作人员的工作强度就会非常大；③工作差错率高—人工操作难免存在操作人员因疲劳、精力不集中等因素，相应造成垂管和罐口对位不准、提升下降不到位、忘记其它安全操作环节等较严重的操作流程问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种流体罐装鹤管自动对位装置，可使垂管自动与罐车顶部罐口相对位，工作效率高，大大降低人工操作强度，彻底避免人工误操作环节，基本不存在工作差错率。
本发明的目的是这样实现的：一种流体罐装鹤管自动对位装置，包括桁架、具有行走轮的桁车和控制器，在桁车上安装着的动力输出装置驱动行走轮自转，控制器控制动力输出装置工作，乃至行走轮带动桁车在桁架上沿二维坐标平面移动，在桁车上安装着用于在被运载罐体顶部开设的罐口正上方以悬垂方式由动力输出装置驱动而下降以对接罐口的垂管；在桁车上还安装着用于测定行走轮转速及其转向的旋转编码器及用于扫描被运载罐体顶部外表面的非接触式扫描测距仪；当非接触式扫描测距仪至少扫描到罐口时，控制器通过闭环反馈控制系统依据非接触式扫描测距仪所测得的罐口在同一水平面上的正投影几何中心点相对垂管下端管口在该同一水平面上的正投影几何中心点所在方位数值及罐口在该同一水平面上的正投影几何中心点与垂管下端管口在该同一水平面上的正投影几何中心点之间的水平直线距离数值，控制由动力输出装置驱动而自转的行走轮通过桁车带动垂管向接近罐口的方向移动，并依据该水平直线距离数值、非接触式扫描测距仪实时测得的罐口相对垂管下端管口的方位数值和旋转编码器实时测得的行走轮转速数值及其转向信号，控制由动力输出装置驱动而自转的行走轮通过桁车将垂管下端管口在该同一水平面上的正投影几何中心点移动至罐口在该同一水平面上的正投影区域内，最终旨在使垂管下端管口基本移动至罐口正上方；在垂管下端管口上安装着升降机构，在升降机构上安装着行程开关，控制器控制动力输出装置驱动升降机构工作；当行走轮通过桁车最终将垂管下端管口基本挪移至罐口正上方时，控制器控制动力输出装置驱动升降机构带动行程开关先于垂管下端管口下降至罐口内，位于罐口内的行程开关被由动力输出装置驱动而自转的行走轮通过桁车带动而沿水平方向移动以至受罐口限位而第一次碰触罐口内周边第一处部位；控制器通过闭环反馈控制系统依据行程开关第一次已碰触罐口内周边第一处部位的开关信号控制由动力输出装置驱动而自转的行走轮通过桁车带动行程开关朝着离开与罐口内周边已相接触的第一处部位的方向移动以至行程开关又受罐口限位而重复碰触罐口内周边第二处部位，且控制器进一步依据行程开关第二次已碰触罐口内周边第二处部位的开关信号控制由动力输出装置驱动而自转的行走轮通过桁车带动行程开关朝着离开与罐口内周边已相接触的第二处部位的方向移动，以至行程开关又受罐口限位而重复碰触罐口内周边第三处部位；控制器进一步依据行程开关每相邻两次与罐口内周边不同处部位相碰触的开关信号的时差数值和旋转编码器实时测得的行走轮转速数值及其转向信号算得若干个行程开关在罐口内沿水平面移动的位移数值，依据由该若干个位移数值算得的罐口在水平面上的正投影边界范围数值控制由动力输出装置驱动而自转的行走轮通过桁车带动行程开关离开罐口内周边以使行程开关不再接触罐口内周边，控制动力输出装置驱动升降机构带动行程开关上升至罐口上方，并依据该罐口在该同一水平面上的正投影的几何中心点相对垂管下端管口在水平面上的正投影几何中心点的所在方位数据和旋转编码器实时测得的行走轮转速数值及其转向信号，控制由动力输出装置驱动而自转的行走轮通过桁车将始终基本位于罐口正上方的垂管下端管口在水平面上的正投影几何中心点向罐口在水平面上的正投影几何中心点移动，最终旨在使垂管下端管口在水平面上的正投影几何中心点更加接近罐口在水平面上的正投影几何中心点。
本发明所具有的桁架采用直角坐标系统，其动力输出装置由液压传动系统(或其它动力源)构成。本发明所具有的旋转编码器能采集有关行走轮在桁架上运动的运动参数。本发明所具有的扫描测距仪(如理当具有测距功能的光学3D扫描仪)为通过非接触式样测量方式对在车载罐体顶部开设的罐口所在位置进行(一级)检测，即对罐口的所在位置进行初步测定。本发明依靠现有的控制器、旋转编码器和扫描测距仪和已有的桁架、桁车、动力输出装置等配构成自动反馈控制装备(闭环反馈控制系统)，可使垂管(鹤管的一部分)自动与罐车顶部罐口相对位，工作效率高，大大降低人工操作强度，彻底避免人工误操作环节，基本不存在工作差错率，在整个罐装过程无需高强度人工干预，能自动罐装流体。
附图说明
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的主体结构简示图。
具体实施方式
一种流体罐装鹤管自动对位装置，如图1所示，包括桁架、具有行走轮的桁车2和控制器，在桁车2上安装着的动力输出装置1驱动行走轮自转，控制器控制动力输出装置1工作，乃至行走轮带动桁车2在桁架上沿二维坐标平面移动，在桁车2上安装着用于在被运载罐体顶部开设的罐口正上方以悬垂方式由动力输出装置1驱动而下降以对接罐口的垂管5；在桁车2上还安装着用于测定行走轮转速及其转向的旋转编码器3及用于扫描被运载罐体顶部外表面的非接触式扫描测距仪4；当非接触式扫描测距仪4至少扫描到罐口时，控制器通过闭环反馈控制系统依据非接触式扫描测距仪4所测得的罐口在同一水平面上的正投影几何中心点相对垂管5下端管口在该同一水平面上的正投影几何中心点所在方位数值及罐口在该同一水平面上的正投影几何中心点与垂管5下端管口在该同一水平面上的正投影几何中心点之间的水平直线距离数值，控制由动力输出装置1驱动而自转的行走轮通过桁车2带动垂管5向接近罐口的方向移动，并依据该水平直线距离数值、非接触式扫描测距仪4实时测得的罐口相对垂管5下端管口的方位数值和旋转编码器3实时测得的行走轮转速数值及其转向信号，控制由动力输出装置1驱动而自转的行走轮通过桁车2将垂管5下端管口在该同一水平面上的正投影几何中心点移动至罐口在该同一水平面上的正投影区域内，最终旨在使垂管5下端管口基本移动至罐口正上方。
本发明基本工作流程：罐车停靠就位之后，人工打开封住罐车所装载的罐体顶部开设的罐口的罐盖，在罐盖被检测合格后，人工启动本发明，动力输出装置1液压传动系统提供动力以驱动行走轮自转，在桁车2上安装着的垂管5相应在桁架上向靠近罐口的方向移动，固定在桁车2前端的非接触式扫描测距仪4 (非接触式的一级检测系统)工作，固定在桁车2上的旋转编码器3开始计量行走轮的运动参数，垂管5在同一水平面上的正投影最终与罐口在水平面上的正投影大部分重合。当垂管5下降到位后，控制器自动开启注液阀门将液体经罐口注入罐体内，当罐体内的液位达到指定量或限定液位时，控制器也可自动指令注液阀门关闭，随后，控制器控制动力输出装置1驱动垂管5上升，桁车2复位。
如图1所示，在垂管5下端管口上安装着升降机构，在升降机构上安装着行程开关6，控制器控制动力输出装置1驱动升降机构工作；当行走轮通过桁车2最终将垂管5下端管口基本挪移至罐口正上方时，控制器控制动力输出装置1 驱动升降机构带动行程开关6先于垂管5下端管口下降至罐口内，位于罐口内的行程开关6被由动力输出装置1驱动而自转的行走轮通过桁车2带动而沿水平方向移动以至受罐口限位而第一次碰触罐口内周边第一处部位；控制器通过闭环反馈控制系统依据行程开关6第一次已碰触罐口内周边第一处部位的开关信号控制由动力输出装置1驱动而自转的行走轮通过桁车2带动行程开关6朝着离开与罐口内周边已相接触的第一处部位的方向移动以至行程开关6又受罐口限位而重复碰触罐口内周边第二处部位，且控制器进一步依据行程开关6第二次已碰触罐口内周边第二处部位的开关信号控制由动力输出装置1驱动而自转的行走轮通过桁车2带动行程开关6朝着离开与罐口内周边已相接触的第二处部位的方向移动，以至行程开关6又受罐口限位而重复碰触罐口内周边第三处部位；控制器进一步依据行程开关6每相邻两次与罐口内周边不同处部位相碰触的开关信号的时差数值和旋转编码器3实时测得的行走轮转速数值及其转向信号算得若干个行程开关6在罐口内沿水平面移动的位移数值，依据由该若干个位移数值算得的罐口在水平面上的正投影边界范围数值控制由动力输出装置1驱动而自转的行走轮通过桁车2带动行程开关6离开罐口内周边以使行程开关6不再接触罐口内周边，控制动力输出装置1驱动升降机构带动行程开关6上升至罐口上方，并依据该罐口在该同一水平面上的正投影的几何中心点相对垂管5下端管口在水平面上的正投影几何中心点的所在方位数据和旋转编码器3实时测得的行走轮转速数值及其转向信号，控制由动力输出装置1驱动而自转的行走轮通过桁车2将始终基本位于罐口正上方的垂管5下端管口在水平面上的正投影几何中心点向罐口在水平面上的正投影几何中心点移动，最终旨在使垂管5下端管口在水平面上的正投影几何中心点更加接近罐口在水平面上的正投影几何中心点。以接触方式测量罐口正投影尺寸的行程开关6可进一步提高对罐口的对位精度。
根据控制器设定的判断条件，非接触式扫描测距仪4对罐口在同一水平面上的正投影的所在位置(预定位置)进行一级检测，当检测到罐口在该同一水平面上的正投影的所在位置(预定位置)时，控制器自动向动力输出装置1(液压传动系统)具有的电磁换向阀发出打开指令，电磁换向阀则立即打开，动力输出装置1驱使桁车2向靠近罐口的方向移动，并在垂管5在该同一水平面上的正投影与罐口在该同一水平面上的正投影部分重合时，启动行程开关6(接触式的二级检测系统)进一步对罐口在该同一水平面上的正投影几何中心点进行二级检测，行程开关6由升降机构带动而进入罐口(下降到位)并接着由动力输出装置1驱使而接触罐口内周边，控制器根据行程开关6的若干个位移量计算出罐口在该同一水平面上的正投影的几何中心点，自行修正罐口在该同一水平面上的正投影几何中心点所在位置误差，即对垂管5在该同一水平面上的正投影几何中心点所在位置再次进行调整，最终使垂管5在该同一水平面上的正投影几何中心点更加地接近罐口在该同一水平面上的正投影的所在位置几何中心点(罐口在该同一水平面上的正投影与垂管5在该同一水平面上的正投影绝大部分相重合)，达到罐口与垂管5下端管口基本在竖直方向上就位以准确相对位的目的。
本发明具有的非接触式扫描测距仪4对罐口的定位精度为8-10mm，其具有的行程开关6对罐口的定位精度为3-5mm。根据对罐口的定位精度要求，本发明可单独采用非接触式扫描测距仪4或单独(接触式)采用行程开关6，或者可同时采用采用非接触式扫描测距仪4和(接触式)行程开关6。
Claims (1)
1.一种流体罐装鹤管自动对位装置，包括桁架、具有行走轮的桁车(2)和控制器，在桁车(2)上安装着的动力输出装置(1)驱动行走轮自转，控制器控制动力输出装置(1)工作，乃至行走轮带动桁车(2)在桁架上沿二维坐标平面移动，在桁车(2)上安装着用于在被运载罐体顶部开设的罐口正上方以悬垂方式由动力输出装置(1)驱动而下降以对接罐口的垂管(5)；其特征在于：在桁车(2)上还安装着用于测定行走轮转速及其转向的旋转编码器(3)及用于扫描被运载罐体顶部外表面的非接触式扫描测距仪(4)；当非接触式扫描测距仪(4)至少扫描到罐口时，控制器通过闭环反馈控制系统依据非接触式扫描测距仪(4)所测得的罐口在同一水平面上的正投影几何中心点相对垂管(5)下端管口在该同一水平面上的正投影几何中心点所在方位数值及罐口在该同一水平面上的正投影几何中心点与垂管(5)下端管口在该同一水平面上的正投影几何中心点之间的水平直线距离数值，控制由动力输出装置(1)驱动而自转的行走轮通过桁车(2)带动垂管(5)向接近罐口的方向移动，并依据该水平直线距离数值、非接触式扫描测距仪(4)实时测得的罐口相对垂管(5)下端管口的方位数值和旋转编码器(3)实时测得的行走轮转速数值及其转向信号，控制由动力输出装置(1)驱动而自转的行走轮通过桁车(2)将垂管(5)下端管口在该同一水平面上的正投影几何中心点移动至罐口在该同一水平面上的正投影区域内，最终旨在使垂管(5)下端管口基本移动至罐口正上方；在垂管(5)下端管口上安装着升降机构，在升降机构上安装着行程开关(6)，控制器控制动力输出装置(1)驱动升降机构工作；当行走轮通过桁车(2)最终将垂管(5)下端管口基本挪移至罐口正上方时，控制器控制动力输出装置(1) 驱动升降机构带动行程开关(6)先于垂管(5)下端管口下降至罐口内，位于罐口内的行程开关(6)被由动力输出装置(1)驱动而自转的行走轮通过桁车(2)带动而沿水平方向移动以至受罐口限位而第一次碰触罐口内周边第一处部位；控制器通过闭环反馈控制系统依据行程开关(6)第一次已碰触罐口内周边第一处部位的开关信号控制由动力输出装置(1)驱动而自转的行走轮通过桁车(2)带动行程开关(6)朝着离开与罐口内周边已相接触的第一处部位的方向移动以至行程开关(6)又受罐口限位而重复碰触罐口内周边第二处部位，且控制器进一步依据行程开关(6)第二次已碰触罐口内周边第二处部位的开关信号控制由动力输出装置(1)驱动而自转的行走轮通过桁车(2)带动行程开关(6)朝着离开与罐口内周边已相接触的第二处部位的方向移动，以至行程开关(6)又受罐口限位而重复碰触罐口内周边第三处部位；控制器进一步依据行程开关(6)每相邻两次与罐口内周边不同处部位相碰触的开关信号的时差数值和旋转编码器(3)实时测得的行走轮转速数值及其转向信号算得若干个行程开关(6)在罐口内沿水平面移动的位移数值，依据由该若干个位移数值算得的罐口在水平面上的正投影边界范围数值控制由动力输出装置(1)驱动而自转的行走轮通过桁车(2)带动行程开关(6)离开罐口内周边以使行程开关(6)不再接触罐口内周边，控制动力输出装置(1)驱动升降机构带动行程开关(6)上升至罐口上方，并依据该罐口在该同一水平面上的正投影的几何中心点相对垂管(5)下端管口在水平面上的正投影几何中心点的所在方位数据和旋转编码器(3)实时测得的行走轮转速数值及其转向信号，控制由动力输出装置(1)驱动而自转的行走轮通过桁车(2)将始终基本位于罐口正上方的垂管(5)下端管口在水平面上的正投影几何中心点向罐口在水平面上的正投影几何中心点移动，最终旨在使垂管(5)下端管口在水平面上的正投影几何中心点更加接近罐口在水平面上的正投影几何中心点。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170215 Termination date: 20201215 |