CN108946484A - 一种起重机吊具定位系统及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种起重机吊具定位系统及定位方法，该定位系统包括：小车测距传感器、小车测距反射板、第一起重机测距传感器、第一起重机测距反射板、第二起重机测距传感器、第二起重机测距反射板以及PLC控制柜，通过将小车测距传感器、第一起重机测距传感器以及第二起重机测距传感器测得的数据传递到PLC控制柜并进行计算，从而对吊具进行精确定位。本发明提供的定位系统和定位方法，通过在传统的定位系统基础上，增加一套与原设计相同的起重机测距传感器和反射板，从而起到能够消除车轮及水平轮与轨道的间隙引起的误差对定位精度的影响的效果。

Description

一种起重机吊具定位系统及定位方法

技术领域

本发明涉及起重机电控系统技术领域，具体而言，尤其涉及一种起重机吊具定位系统及定位方法。

背景技术

目前起重机在水平面上的检测系统，通常采用在大小车上各设置一套检测元件(检测元件可能为条形码、绝对值编码器或激光测距仪等)，如附图1为传统定位系统配置图，包含小车测距传感器1’、小车测距反射板2’、起重机测距传感器3’、起重机测距反射板4’、PLC控制系统5’。测距传感器将测得数据传入PLC系统，分别转化成吊具距设定零点的距离数据，此数据即标定为吊具坐标(X,Y)。但实际运行中，由于起重机跨度较大，车轮及水平轮与轨道的间隙引起的实际位置偏差不可避免，如附图1的虚线所示，此时吊具的真实坐标为(X1,Y1)。因此，吊具位置除检测元件本身的误差外，还要叠加(X1-X,Y1-Y)的误差，导致误差变大，精度变低，不能满足无人化操作需求。

随着国内人工智能技术的发展，市场上对于自动化起重机的需求越来越多，对于自动化起重机的控制精度要求也越来越高，以上传统的位置检测由于不能消除车轮间隙引起的误差，导致精度低，已经不能够满足自动化起重机对控制精度的要求。

发明内容

根据上述提出不能消除因车轮间隙引起的误差所导致的定位精度低的技术问题，而提供一种起重机吊具定位系统及定位方法。本发明主要利用在传统的定位系统基础上，增加一套与原设计相同的起重机测距传感器和反射板，从而起到能够消除车轮及水平轮与轨道的间隙引起的误差对定位精度的影响的效果。

本发明采用的技术手段如下：

一种起重机吊具定位系统，其包括：

小车测距传感器，其设置于起重机的一侧端梁，能够沿着与小车轨道平行的方向发射激光；

小车测距反射板，其以与小车轨道垂直的方式设置于小车的与所述小车测距传感器相对应的一角，与小车一起移动，并且与所述小车测距传感器之间无遮挡物，能够将所述小车测距传感器发射的激光反射回所述小车测距传感器；

第一起重机测距传感器，其设置于起重机的靠近厂房端部的主梁的接近一侧端梁的位置，随着起重机一起移动，能够沿着与起重机轨道平行的方向发射激光；

第一起重机测距反射板，其以与起重机轨道垂直的方式设置在厂房端部的与所述第一起重机测距传感器相对应的位置，并且与所述第一起重机测距传感器之间无遮挡物，能够将所述第一起重机测距传感器发射的激光反射回所述第一起重机测距传感器；

第二起重机测距传感器，其设置于起重机的靠近厂房端部的主梁的接近另一侧端梁的位置，随着起重机一起移动，能够沿着与起重机轨道平行的方向发射激光；

第二起重机测距反射板，其以与起重机轨道垂直的方式设置在厂房端部的与所述第二起重机测距传感器相对应的位置，并且与所述第二起重机测距传感器之间无遮挡物，能够将所述第二起重机测距传感器发射的激光反射回所述第二起重机测距传感器；以及

PLC控制柜，其设置在起重机上方，内置有PLC控制系统和网络交换机，PLC控制系统借助网络交换机与各个测距传感器相连。

本发明还提供了一种起重机吊具定位系统的定位方法，首先，在同一时刻，利用小车测距传感器测量出吊具在小车运行方向上的距离M，并且利用第一起重机测距传感器和第二起重机测距传感器分别测量出在起重机两侧轨道上沿着起重机运行方向的距离Ya和Yb；然后，将M、Ya以及Yb这三个数据经由网络交换机传递到PLC控制系统；最后，建立直角坐标系，计算出吊具的坐标值(X，Y)。

进一步地，当Ya≥Yb时,

X＝M*cosα 式1

sinα＝(Ya-Yb)/L 式2

Y＝Yb+M*sinα 式3

其中，α表示小车与起重机主梁的夹角，L为起重机跨度。

进一步地，当Ya＜Yb时，

X＝M*cosα 式4

sinα＝(Yb-Ya)/L 式5

Y＝Ya+M*sinα 式6

其中，α表示小车与起重机主梁的夹角，L为起重机跨度。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的定位系统和定位方法，通过在传统的定位系统基础上，增加一套与原设计相同的起重机测距传感器和反射板，从而起到能够消除车轮及水平轮与轨道的间隙引起的误差对定位精度的影响的效果。

综上，本发明的技术方案解决了现有技术中的不能消除因车轮间隙引起的误差所导致的定位精度低的技术问题。

基于上述理由本发明可在起重机电控系统等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统吊具水平面定位系统配置示意图。

图2为本发明的吊具水平面定位系统配置示意图。

图3为本发明的吊具水平面定位系统电气连接框图。

图4为本发明的吊具的坐标示意图。

图中：1、小车测距传感器；2、小车测距反射板；3、第一起重机测距传感器；4、第一起重机测距反射板；5、PLC控制系统；6、第二起重机测距传感器；7、第二起重机测距反射板；8、网络交换机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图2、3所示，本发明提供了一种起重机吊具定位系统，其包括：小车测距传感器1，其设置于起重机的一侧端梁，能够沿着与小车轨道平行的方向发射激光；小车测距反射板2，其以与小车轨道垂直的方式设置于小车的与小车测距传感器1相对应的一角，与小车一起移动，并且与小车测距传感器1之间无遮挡物，能够将小车测距传感器1发射的激光反射回小车测距传感器1；第一起重机测距传感器3，其设置于起重机的靠近厂房端部的下侧主梁，且位于左侧端梁上，随着起重机一起移动，能够沿着与起重机轨道平行的方向发射激光；第一起重机测距反射板4，其以与起重机轨道垂直的方式设置在厂房端部的与第一起重机测距传感器3相对应的位置，即左下方，并且与第一起重机测距传感器3之间无遮挡物，能够将第一起重机测距传感器3发射的激光反射回第一起重机测距传感器3；第二起重机测距传感器6，其设置于起重机的靠近厂房端部的主梁，且位于右侧端梁上，随着起重机一起移动，能够沿着与起重机轨道平行的方向发射激光；第二起重机测距反射板7，其以与起重机轨道垂直的方式设置在厂房端部的与第二起重机测距传感器6相对应的位置，即右下方，并且与第二起重机测距传感器6之间无遮挡物，能够将第二起重机测距传感器6发射的激光反射回第二起重机测距传感器6；以及PLC控制柜，其设置在起重机上方，内置有PLC控制系统5和网络交换机8，PLC控制系统5借助网络交换机8和通讯电缆与小车测距传感器1、第一起重机测距传感器3、第二起重机测距传感器6相连，能够通过网络通讯读取各个测距传感器的检测数据。

使用起重机吊具定位系统对吊具进行定位的工作流程如下：

建立直角坐标系，X轴表示吊具在起重机跨度方向的位移，Y轴表示吊具在起重机运行方向的位移，在时刻t，利用小车测距传感器1测量出吊具在小车运行方向上的距离M，并且利用第一起重机测距传感器3和第二起重机测距传感器6分别测量出吊具在起重机两侧轨道上沿着起重机运行方向的距离Ya和Yb。然后，将M、Ya以及Yb这三个数据经由网络交换机传递到PLC控制系统，并计算吊具的坐标值(X，Y)。

当Ya≥Yb时,

X＝M*cosα 式1

sinα＝(Ya-Yb)/L 式2

Y＝Yb+M*sinα 式3

当Ya＜Yb时，

X＝M*cosα 式4

sinα＝(Yb-Ya)/L 式5

Y＝Ya+M*sinα 式6

其中，α表示小车与起重机主梁的夹角，L为起重机跨度。

利用上述公式，最终求出吊具的坐标值(X，Y)。

由此可知，通过在传统的定位系统基础上，增加一套与原设计相同的起重机测距传感器和反射板，从而起到能够消除车轮及水平轮与轨道的间隙引起的误差对定位精度的影响的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种起重机吊具定位系统，其特征在于，包括：

小车测距传感器，其设置于起重机的一侧端梁，能够沿着与小车轨道平行的方向发射激光；

小车测距反射板，其以与小车轨道垂直的方式设置于小车的与所述小车测距传感器相对应的一角，与小车一起移动，并且与所述小车测距传感器之间无遮挡物，能够将所述小车测距传感器发射的激光反射回所述小车测距传感器；

第一起重机测距传感器，其设置于起重机的靠近厂房端部的主梁的接近一侧端梁的位置，随着起重机一起移动，能够沿着与起重机轨道平行的方向发射激光；

第一起重机测距反射板，其以与起重机轨道垂直的方式设置在厂房端部的与所述第一起重机测距传感器相对应的位置，并且与所述第一起重机测距传感器之间无遮挡物，能够将所述第一起重机测距传感器发射的激光反射回所述第一起重机测距传感器；

第二起重机测距传感器，其设置于起重机的靠近厂房端部的主梁的接近另一侧端梁的位置，随着起重机一起移动，能够沿着与起重机轨道平行的方向发射激光；

第二起重机测距反射板，其以与起重机轨道垂直的方式设置在厂房端部的与所述第二起重机测距传感器相对应的位置，并且与所述第二起重机测距传感器之间无遮挡物，能够将所述第二起重机测距传感器发射的激光反射回所述第二起重机测距传感器；以及

PLC控制柜，其设置在起重机上方，内置有PLC控制系统和网络交换机，PLC控制系统借助网络交换机与各个测距传感器相连。

2.一种起重机吊具定位系统的定位方法，其特征在于，

首先，在同一时刻，利用小车测距传感器测量出吊具在小车运行方向上的距离M，并且利用第一起重机测距传感器和第二起重机测距传感器分别测量出在起重机两侧轨道上沿着起重机运行方向的距离Ya和Yb；

然后，将M、Ya以及Yb这三个数据经由网络交换机传递到PLC控制系统；

最后，建立直角坐标系，计算出吊具的坐标值(X，Y)。

3.根据权利要求2所述的起重机吊具定位系统的定位方法，其特征在于，

当Ya≥Yb时,

X＝M*cosα 式1

sinα＝(Ya-Yb)/L 式2

Y＝Yb+M*sinα 式3

其中，α表示小车与起重机主梁的夹角，L为起重机跨度。

4.根据权利要求2所述的起重机吊具定位系统的定位方法，其特征在于，

当Ya＜Yb时，

X＝M*cosα 式4

sinα＝(Yb-Ya)/L 式5

Y＝Ya+M*sinα 式6

其中，α表示小车与起重机主梁的夹角，L为起重机跨度。