CN108910709A - 一种桥式起重机防摇传感器的位置标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥式起重机防摇传感器的位置标定方法，包括以下步骤：1)设定小车的停止位置，并开始标定；2)实时获取负载的速度v_load和加速度a_load；3)当负载的加速度由负值变为正直时，获取此时的负载位置数值P_load，并计算在累积时间T₁内的平均偏差数值P_offset；4)设定偏差阈值，当平均偏差数值P_offset小于阈值时，则判定标定成功，否则，返回步骤2)重新标定。与现有技术相比，本发明具有防摇效果好、重复校准、实现简单等优点。

Description

一种桥式起重机防摇传感器的位置标定方法

技术领域

本发明涉及桥式起重机领域，尤其是涉及一种桥式起重机防摇传感器的位置标定方法。

背景技术

在工业现场的码头、厂房、仓库等，桥式起重机被广泛地用来传输、调度重型货物。桥式抓斗卸船机、岸边集装箱起重机、行车等都属于桥式起重机的范畴。

以岸边集装箱起重机为例，图1为起重机的基本组成示意图。由图1可知，起重机的运动部件主要包括三部分：大车101、小车102以及连接在小车102和负载104之间的钢绳103。其中，大车101可以沿大车导轨作前后运动；小车102可以沿着大车101上的小车导轨作垂直于大车101运行方向的左右移动；钢绳103受固定于小车上的卷绳机构的控制，能够进行提升或下降动作，带动负载104的上下移动。通过上述大车101、小车102、钢绳103的运动，行车实现了对负载104(吊具和集装箱)的三维位置的控制，实现对重物在三维位置上的自由移动。

在桥式起重机的运行过程中，由于钢绳103吊装负载104时，属于柔性的连接，当桥式起重机作纵向或者横向的运动时，负载104会来回摇摆。这种摆动使货物吊运时定位困难，作业效率低；而且当摇摆严重时，可能会引起生产安全问题。为此，在桥式起重机的操作过程中，应当尽量减小负载的摇摆。

传统的控制负载摇摆的方法是由司机通过经验进行手动调节，但是，这种方式需要桥式起重机司机具有丰富的经验，并且容易出现偏差，引起生产安全问题。

现有技术中也采用了一些机械方式实现防摇控制，这些方式增加了桥式起重机结构的复杂性，导致成本上升。

为了更好地实现防摇，出现了闭环电子防摇系统，该系统利用防摇传感器实施测量负载的摆动，然后利用防摇算法进行防摇控制。该系统的核心部件之一就是防摇传感器，其可以利用图像处理的方式实现，如图2所示。图2中，防摇传感器的工业相机置于小车上，镜头垂直朝下；光源置于吊具上，光源面垂直朝上，且处于相机的正下方，如图1所示。通过工业相机实时检测光源的位置，可以间接地计算出集装箱的摆动幅度，并传送给防摇算法用于抑制集装箱负载的摆动。要检测出准确的摆动幅度，光源必须位于相机的正下方，这对相机和光源的安装提出了很高的要求。通常的做法，是利用硬件测量的方法进行反复校准，耗时长，而且无法重复校准。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种桥式起重机防摇传感器的位置标定方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种桥式起重机防摇传感器的位置标定方法，包括以下步骤：

1)设定小车的停止位置，并开始标定；

2)实时获取负载的速度v_load和加速度a_load；

3)当负载的加速度由负值变为正直时，获取此时的负载位置数值P_load，并计算在累积时间T₁内的平均偏差数值P_offset；

4)设定偏差阈值，当平均偏差数值P_offset小于阈值时，则判定标定成功，否则，返回步骤2)重新标定。

所述的步骤1)中，小车的停止位置的高度小于7m。

所述的步骤2)中，负载的加速度a_load的计算式为：

a_load＝d(v_load)/dt。

所述的平均偏差数值P_offset的计算式为：

所述的偏差阈值为0.03。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、防摇效果好：本标定方法在标定过程中通过不断记录累积的位置偏差，并计算平均的位置偏差值，最终在测量得到的位置幅度基础上扣除平均的位置偏差，从而得到准确的负载位置数据，确保防摇效果。

二、重复校准：本方法进行位置的校准，校准可以重复进行，可以保证标定的正确。

三、实现简单：本方法可以在PLC程序中实现，也可以利用其他的硬件来实现，如嵌入式系统、单片机、DSP，并且本发明可以在司机室设置一个开关或者按钮实现校准启动或关闭，并且也可以增加一个人机界面或者触摸屏，辅助调试人员或司机进行防摇校准过程。

附图说明

图1为岸边集装箱起重机示意图，其中，101、大车，102、小车，103、钢绳，104、负载。

图2为桥式起重机防摇传感器硬件示意图。

图3为标定结构框图。

图4为标定算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本方法利用软件编程的形式可以自动实现防摇传感器的位置标定，为防摇算法提供准确的负载位置数据，保证良好的防摇效果。

参阅图2，在防摇传感器安装结束之后，即可以进行防摇传感器的位置标定流程，标定的结构框图如图3所示。

把小车位置停在一个合适的位置，比如-23m到0m之间，同时起升高度小于7m。

在司机室，打开防摇校准钥匙开关，然后通过防摇校准启动按钮启动位置校准，此时校准启动按钮灯会慢速连续闪烁，表明位置标定正在进行。

标定算法会计算小车负载速度v_load，然后计算负载加速度

a_load＝d(v_load)/dt (1)

算法会判断负载加速度a_load由负值变为正值的瞬间，并记录此时防摇传感器发送的负载位置数值P_load。算法会在每个程序周期，对此位置进行积分累加计算，并计算累积的时间数值T₁，这样即可计算得到平均的位置偏差数值P_offset。

P_offset＝∫P_loaddt/T₁ (2)

然后进入标定校验阶段，此时积分累积对象则是P_load—P_offset，如果积分计算的平均结果小于一个设定值，比如0.03，则认为标定成功，否则需要重新先进行标定。具体的标定流程图如图4所示。

当校准启动按钮灯常亮时，表示标定结束。位置标定结束，在程序中查看光源对应的变量信号，其数值应在零左右连续变化。

在本方法的校准过程中，利用积分来计算累积的负载位置偏差，当然也可以利用其他类似的方法来进行计算。

Claims (5)

1.一种桥式起重机防摇传感器的位置标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)设定小车的停止位置，并开始标定；

2)实时获取负载的速度v_load和加速度a_load；

3)当负载的加速度由负值变为正直时，获取此时的负载位置数值P_load，并计算在累积时间T₁内的平均偏差数值P_offset；

4)设定偏差阈值，当平均偏差数值P_offset小于阈值时，则判定标定成功，否则，返回步骤2)重新标定。

2.根据权利要求1所述的一种桥式起重机防摇传感器的位置标定方法，其特征在于，所述的步骤1)中，小车的停止位置的高度小于7m。

3.根据权利要求1所述的一种桥式起重机防摇传感器的位置标定方法，其特征在于，所述的步骤2)中，负载的加速度a_load的计算式为：

a_load＝d(v_load)/dt。

4.根据权利要求1所述的一种桥式起重机防摇传感器的位置标定方法，其特征在于，所述的平均偏差数值P_offset的计算式为：

5.根据权利要求1所述的一种桥式起重机防摇传感器的位置标定方法，其特征在于，所述的偏差阈值为0.03。