CN109324548A - 动车组车下设备舱组装工装控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动车组车下设备舱组装工装控制系统及控制方法，控制系统包括控制柜和控制装置，控制柜内的第一主控板存储有动车组车型与动车组车型对应的各第一定位架的待滑动位置信息；控制柜为控制装置提供电源且向控制装置发送第一定位架的待滑动位置信息；控制装置设置在第一定位架上且包括驱动装置、第二主控板、和用于存储第一定位架的当前位置信息的存储单元；驱动装置包括与第二主控板相连的驱动部件和与驱动部件相连的用于修正驱动部件偏差的光学编码器；第二主控板计算所接收的第一定位架的待滑动位置信息和当前位置信息之间的差值并根据差值生成驱动部件动作的控制信号。降低工装调整任务量，提高调整效率及精度。

Description

动车组车下设备舱组装工装控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于组装工装设备技术领域，具体涉及一种动车组车下设备舱组装工装控制系统及控制方法。

背景技术

高速动车组的设备舱作为底架设备的防护伞，有效确保动车组安全可靠。现有动车租车下设备舱为框架式结构，包括两条上横梁、两条下横梁、设置在两条下横梁之间的多根纵梁、设置在上横梁和下横梁之间的多根弯梁，通过利用现有组装工装将各种梁组焊形成设备舱，现有组装工装的具体结构参见申请号201510682049.4、名称为“动车组车下设备舱组装工装及其组装方法”中公开的动车组车下设备舱组装工装，在动车组车型变换时，通过滑动调整第一滑动座和第二滑动座在支撑架上的位置，实现第一定位架和第二定位架的位置调整，并在调整后人工通过定位销将第一定位架和第二定位架固定在支撑架上，这种人工调整任务量大、效率低且精度低，并且动车组车下设备舱多种多样，人工参与很难实现同车型设备舱批量生产，不同车型设备舱位置切换，易形成干涉，降低设备舱质量。

发明内容

本发明提供的一种动车组车下设备舱组装工装控制系统及控制方法，其目的在于，降低组装工装调整任务量，提高调整效率及精度，并且实现多种车型设备舱组装顺畅切换，便于批量生产并提高产品质量。

为了解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案予以解决：

一种动车组车下设备舱组装工装控制系统，所述组装工装包括支撑架、设置在支撑架且在所述支撑架上可滑动的多个第一定位架，其特征在于，所述控制系统包括控制柜和用于控制所述第一定位架滑动的控制装置，所述控制柜内的第一主控板存储有动车组车型与所述动车组车型对应的各第一定位架的待滑动位置信息；所述控制柜为所述控制装置提供电源且向所述控制装置发送第一定位架的待滑动位置信息；所述控制装置设置在所述第一定位架上，且包括用于驱动所述第一定位架滑动的驱动装置、第二主控板、和用于存储第一定位架的当前位置信息的存储单元；所述驱动装置包括与所述第二主控板相连的驱动部件和与所述驱动部件相连的用于修正所述驱动部件偏差的光学编码器；所述第二主控板计算所接收的第一定位架的待滑动位置信息和当前位置信息之间的差值并根据该差值生成所述驱动部件动作的控制信号。

进一步地，为了实现对第一定位架的位置存储，所述存储单元为记忆存储单元，其在所述第二主控板接收到第一定位架的待滑动位置信息并控制所述第一定位架滑动到位后存储所述第一定位架的当前位置信息。

进一步地，所述存储单元为记忆存储单元，且所述控制装置还包括均与所述电源的输出端相连的低电压检测电路和电容阵列电路；所述低电压检测电路用于检测所述电源的供电电压，在供电电压异常时，所述低电压检测电路输出控制切断对所述驱动部件供电的信号，且通过所述电容阵列电路存储的电能所述记忆存储单元存储所述第一定位架的当前位置信息。

进一步地，为了向操作人员指示当前第一定位架的状态，所述控制装置还包括有与所述第二主控板相连的指示灯。

进一步地，为了避免在第一定位架滑动时碰撞，所述控制装置还包括有与所述第二主控板相连的接近传感器，所述接近传感器的数量为两个，且沿所述第一定位架的滑动方向对应设置在所述第一定位架的两侧，用于所述第一定位架两侧的防撞检测。

进一步地，为了实现第一定位架的自校准，提高设备舱组焊质量，所述控制装置还包括与所述第二主控板相连的红外测距传感器，所述红外测距传感器的数量为两个，且沿所述第一定位架的滑动方向对应设置在所述第一定位架的两侧，用于检测相邻两个第一定位架之间的距离。

进一步地，所述控制柜上设置有人机交互界面，所述人机交互界面通过接口控制切换动车组车型并控制向所述第二主控板发送所述第一定位架的待滑动位置信息。

进一步地，为了便于第一定位架的滑动，所述控制柜与其中一个控制装置之间连接有用于通信和供电的弹簧线缆，且相邻两所述第一定位架上的控制装置之间也连接有用于通信和供电的弹簧线缆。

本发明还涉及一种利用如上所述的动车组车下设备舱组装工装控制系统控制组装工装的控制方法，包括如下步骤：校准各第一定位架的位置；

获取各第一定位架的当前位置信息；选择动车组车型并调取所述动车组车型对应的各第一定位架的待滑动位置信息；计算各第一定位架的待滑动的位置信息和当前位置信息之间的差值；根据差值生成脉冲信号并根据所述脉冲信号控制驱动部件驱动各第一定位架滑动到位；以及存储各第一定位架的当前位置信息。

进一步地，所述校准各第一定位架的位置包括如下步骤：获取相邻两个第一定位架滑动前的第一相对距离以及滑动到位后的第二相对距离；计算第一相对距离和第二相对距离之间的第一差值；根据相邻两个第一定位架的中一个第一定位架的当前位置信息和待滑动位置信息计算第一设定滑动距离，并根据另一个第一定位架的当前位置信息和待滑动位置信息计算第二设定滑动距离；判断第一差值与第二设定滑动距离和第三设定滑动距离之和之间的误差是否在预设误差内，如果否，修正所述一个第一定位架的待滑动位置信息和/或所述另一个第一定位架的待滑动位置信息。

本发明提供的动车组车下设备舱组装工装控制系统及控制方法，其通过在控制装置内存储各第一定位架的当前位置信息且在控制柜内的第一主控板上事先存储动车组车型以及该动车组车型对应的第一定位架的待滑动位置信息，当操作人员需要根据不同的动车组车型调整组装工装上的第一定位架时，控制装置内的第二主控板接收第一主控板发送的待滑动位置信息并将该位置信息与存储单元中存储的当前位置信息比较，计算出沿支撑架向其一端或另一端滑动的距离，从而第二主控板发出控制驱动部件驱动第一定位架滑动到位的信号，这种自动化调整任务量低，调整效率及精度高，并且能够随意切换多种动车组车型，便于同一生产线上的同车型设备舱批量生产。

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，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明动车组车下设备舱组装工装控制系统实施例的硬件原理图；

图2为本发明动车组车下设备舱组装工装控制方法的流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

为了避免人工通过定位销对第一定位架调整所带来的调整效率低、精度低的问题，本发明涉及一种动车组车下设备舱组装工装控制系统，现有技术中，组装工装（未示出）包括支撑架、设置在支撑架且在支撑架上可滑动的多个第一定位架，第一定位架沿支撑架向支撑架的一端（称为左侧）或向支撑架的另一端（称为右侧）滑动运行，本实施例控制系统包括控制柜20和用于控制第一定位架滑动的控制装置10，控制柜20内的第一主控板21存储有动车组车型与该动车组车型对应的各第一定位架的待滑动位置信息（例如，滑动到位后的坐标信息）；控制柜20内设置有供电电源23，用于为控制柜20内电器件和控制装置20提供电源，并且该控制柜20内的第一主控板21向控制装置10发送第一定位架的待滑动位置信息；控制装置10设置在第一定位架上，且包括用于驱动第一定位架滑动的驱动装置13、第二主控板11、和用于存储第一定位架的当前位置信息（例如，滑动前的坐标信息）的存储单元12；驱动装置13包括与第二主控板11相连的驱动部件131和与驱动部件131相连的用于修正驱动部件131偏差的光学编码器132；第二主控板11计算所接收的第一定位架的待滑动位置信息和当前位置信息之间的差值并根据该差值生成该驱动部件131动作的控制信号（例如脉冲信号）。在本实施例中，在第一主控板21上事先存储有动车组车型以及与该车型对应的各第一定位架的位置信息，因此，在用户选取车型的同时可以调出该车型对应的第一定位架的待滑动位置信息，即第一定位架滑动到位时的位置信息。

具体地，在本实施例中，多个第一定位架在支撑架上可滑动，一种动车组车型对应一种设备舱框架结构，针对于设备舱框架结构，需要对设备舱框架结构的上边横梁、下边横梁、纵梁和弯梁进行定位，其中起决定性定位作用的是用于支撑弯梁的第一定位架，因此，针对不同动车组车下设备舱，需要将第一定位架定位至满足该动车组车下设备舱定位的位置。在本实施例中，存储单元12存储有第一定位架的当前位置信息，即第一定位架滑动前的位置信息，在操作人员需要定位第一定位架时，通过人机交互界面22（例如触摸屏）选取动车组车型，同时第一主控板21将该动车组车型对应的各第一定位架需要滑动的待滑动位置信息发送至第二主控板11，第二主控板11接收到该待滑动位置信息并将其与存储的当前位置信息比较，生成脉冲信号发送至驱动部件131，使驱动部件131驱动第一定位架滑动到新位置。在本实施例中，驱动部件131采用57步进电机，输出端连接100：1两级星型减速器，并且在其尾部采用光学编码器132，每50微秒高速采样位置反馈，一旦步进电机出现位置上的偏差立即修正位置偏差量，实现步进电机无丢步，提高定位准确性。当然，该驱动部件131也可以采用伺服电机。

在本实施例中，每个第一定位架上的控制装置10中的存储单元12均为记忆存储单元，其记忆第一定位架位置的方式有两种：第一种是在第二主控板11控制步进电机实现第一定位架滑动到位后存储所述第一定位架的当前位置信息，在本实施例中，第一定位架滑动到位后第一主控板21控制第一定位架锁定的同时向第二主控板11发送存储第一定位架当前位置信息的指令，第二主控板11接收到该指令后存储当前位置信息；第二种是在控制装置10供电异常而导致断电时的掉电记忆，具体地，在本实施例中，为了检测来自控制柜20的供电电源23对控制装置10的供电情况，在供电电源23输入至控制装置10的电源输入端连接有低电压检测电路14和电容阵列电路15，在检测到供电异常（例如低电压时）时，低电压检测电路14输出切断步进电机的供电，并且由于电容阵列电路15已存储了电能，因此在供电电源异常时，通过已存储的电能记录第一定位架的当前位置信息，以供下次调整第一定位架时使用。当然也可以对第二定位架进行自动调整，出于成本和对设备舱整体定位的重要性考虑，本实施例针对第一定位架进行了自动调整，第二定位架的调整与第一定位架的调整相类似。

在本实施例中，为了向操作人员展示第一定位架的当前状态，还设置有指示灯16，该指示灯16可以在第一定位架滑动时显示为红色，在第一定位架滑动到位时显示为绿色，并且在低电压检测电路14检测到供电电源23异常时在切断对步进电机的供电的同时切断对指示灯16的供电。

在本实施例中，为了实现第一定位架向左侧或右侧运行时的防碰撞安全检测，在每个第一定位架的左侧和右侧各设置有一个接近传感器17，具体地，在本实施例中，控制装置10设计成一个封装壳体，该壳体上设置有用于与控制柜20连接的接口，该控制装置10例如通过螺栓安装在第一定位架的下方，两个接近传感器17分别安装在封装壳体的两侧，在第一定位架的任一个接近传感器17接收到信号并将该信号发送至第二主控板11时，第二主控板11控制步进电机停止工作，避免发生将碰撞的危险。此外，可以设置有报警模块和与报警模块相连的报警装置（例如喇叭或蜂鸣器），在接近传感器16接收到信号时会使报警装置发出声响，提醒操作人员即将发生碰撞危险，此时操作人员可以手动断开对步进电机的供电或对控制柜20供电的总电源。

在安装完成组装工装后初始使用组装工装时，可以通过人工对第一定位架校准，并且在组装工装运行一段时间时定期校准。另外，可以对第一定位架的自检测校准，具体地，可以在在每个第一定位架的左侧和右侧各设置有一个红外测距传感器18，相邻两个第一定位架的相对的红外测距传感器18可以测得该两个第一定位架之间的距离，在调整之前，该两个第一定位架之间的距离被检测为d1，此时该两个第一定位架都具有一个当前位置信息，例如记录坐标信息为（x1，0）和（x2，0），在控制调整之后，该两个第一定位架之间的距离被检测为d2，且此时每个第一定位架具有一个某个动车组车型对应的待滑动位置信息，例如记录坐标信息为（x1’，0）和（x2’，0），可计算出实际运动距离为d1-d2，并且已知一个第一定位架设定的移动距离d3=|x1’-x1|且另一个第一定位架设定移动的距离d4=|x2’-x2|，比较|d1-d2|和d3+d4之间的差值Δd，当Δd≤预设误差（例如1mm）时，不对（x1’，0）和（x2’，0）做修正，当Δd>预设误差（例如1mm）时，第一主控板21通过该两个第一定位架中一个第一定位架上的红外测距传感器18在滑动前位置和在滑动后位置反馈的信号和d3判断该一个第一定位架是否存在第一滑动误差，以及通过该两个第一定位架中另一个第一定位架上的红外测距传感器18在滑动前位置和在滑动后位置反馈的信号和d4判断该另一个第一定位架是否存在第二滑动误差，如果存在第一滑动误差，修正待滑动位置信息（x1’，0），如果存在第二滑动误差，修正待滑动位置信息（x2’，0），以及如果存在第一滑动误差和第二滑动误差，修正待滑动位置信息（x1’，0）和（x2’，0），保证各第一定位架的定位准确。

在本实施例中，控制柜20上设置有人机交互界面22，例如触摸屏，操作人员通过触控人机交互界面22选择或切换动车组车型，进而调取该动车组车型对应的第一定位架的待滑动位置信息并将该位置信息发送给对应的各个第一定位架。此外，可以通过触控人机交互界面22上的运动执行按钮，第二主控板11接收到该待滑动位置信息和已存储的当前位置信息发送信号至步进电机并驱动步进电机正转或反转，从而带动第一定位架向左侧或向右侧滑动，直至滑动到位。在本实施例中，由于第一定位架可滑动，因此，通过弹簧线缆（未示出）对控制柜20和其中一个控制装置10之间和各控制装置10之间进行数据通信和电源传输，适合于位置不断变化的第一定位架，线路简洁美观。

本发明还涉及一种利用如上所述的动车组车下设备舱组装工装控制系统控制组装工装的控制方法，包括如下步骤：校准各第一定位架的位置；获取各第一定位架的当前位置信息；选择动车组车型并调取动车组车型对应的各第一定位架的待滑动位置信息；计算各第一定位架的待滑动的位置信息和当前位置信息之间的差值；根据差值生成脉冲信号并根据所述脉冲信号控制驱动部件驱动各第一定位架滑动到位；以及存储各第一定位架的当前位置信息。具体控制方法参见如上所述内容，在此不做赘述。

本发明提供的动车组车下设备舱组装工装控制系统及控制方法，其通过在控制装置10内存储各第一定位架的当前位置信息且在控制柜20内的第一主控板21上事先存储动车组车型以及该动车组车型对应的第一定位架的待滑动位置信息，当操作人员需要根据不同的动车组车型调整组装工装上的第一定位架时，控制装置10内的第二主控板11接收第一主控板21发送的待滑动位置信息并将该位置信息与存储单元12中存储的当前位置信息比较，计算出沿支撑架向左侧或右侧滑动的距离，从而第二主控板11发出控步进电机驱动第一定位架滑动到位的信号，这种自动化调整任务量低，调整效率及精度高，并且能够随意切换多种动车组车型，便于同一生产线上的同车型设备舱批量生产。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种动车组车下设备舱组装工装控制系统，所述组装工装包括支撑架、设置在支撑架且在所述支撑架上可滑动的多个第一定位架，其特征在于，所述控制系统包括控制柜和用于控制所述第一定位架滑动的控制装置，所述控制柜内的第一主控板存储有动车组车型与所述动车组车型对应的各第一定位架的待滑动位置信息；所述控制柜为所述控制装置提供电源且向所述控制装置发送第一定位架的待滑动位置信息；所述控制装置设置在所述第一定位架上，且包括用于驱动所述第一定位架滑动的驱动装置、第二主控板、和用于存储第一定位架的当前位置信息的存储单元；所述驱动装置包括与所述第二主控板相连的驱动部件和与所述驱动部件相连的用于修正所述驱动部件偏差的光学编码器；所述第二主控板计算所接收的第一定位架的待滑动位置信息和当前位置信息之间的差值并根据所述差值生成所述驱动部件动作的控制信号。

2.根据权利要求1所述的动车组车下设备舱组装工装控制系统，其特征在于，所述存储单元为记忆存储单元，其在所述第二主控板接收到第一定位架的待滑动位置信息并控制所述第一定位架滑动到位后存储所述第一定位架的当前位置信息。

3.根据权利要求1所述的动车组车下设备舱组装工装控制系统，其特征在于，所述存储单元为记忆存储单元，且所述控制装置还包括均与所述电源的输出端相连的低电压检测电路和电容阵列电路；所述低电压检测电路用于检测所述电源的供电电压，在供电电压异常时，所述低电压检测电路输出控制切断对所述驱动部件供电的信号，且通过所述电容阵列电路存储的电能所述记忆存储单元存储所述第一定位架的当前位置信息。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的动车组车下设备舱组装工装控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括有与所述第二主控板相连的指示灯，用于指示所述第一定位架的状态。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的动车组车下设备舱组装工装控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括有与所述第二主控板相连的接近传感器，所述接近传感器的数量为两个，且沿所述第一定位架的滑动方向对应设置在所述第一定位架的两侧，用于所述第一定位架两侧的防撞检测。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的动车组车下设备舱组装工装控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括与所述第二主控板相连的红外测距传感器，所述红外测距传感器的数量为两个，且沿所述第一定位架的滑动方向对应设置在所述第一定位架的两侧，用于检测相邻两个第一定位架之间的距离。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的动车组车下设备舱组装工装控制系统，其特征在于，所述控制柜上设置有人机交互界面，所述人机交互界面通过接口控制切换动车组车型并控制向所述第二主控板发送所述第一定位架的待滑动位置信息。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的动车组车下设备舱组装工装控制系统，其特征在于，所述控制柜与其中一个控制装置之间连接有用于通信和供电的弹簧线缆，且相邻两所述第一定位架上的控制装置之间也连接有用于通信和供电的弹簧线缆。

9.一种利用如上权利要求1-8中任一项所述的动车组车下设备舱组装工装控制系统控制组装工装的控制方法，包括如下步骤：

校准各第一定位架的位置；

获取各第一定位架的当前位置信息；

选择动车组车型并调取所述动车组车型对应的各第一定位架的待滑动位置信息；

计算各第一定位架的待滑动的位置信息和当前位置信息之间的差值；

根据差值生成脉冲信号并根据所述脉冲信号控制驱动部件驱动各第一定位架滑动到位；以及

存储各第一定位架的当前位置信息。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述校准各第一定位架的位置包括如下步骤：获取相邻两个第一定位架滑动前的第一相对距离以及滑动到位后的第二相对距离；计算第一相对距离和第二相对距离之间的第一差值；根据相邻两个第一定位架的中一个第一定位架的当前位置信息和待滑动位置信息计算第一设定滑动距离，并根据另一个第一定位架的当前位置信息和待滑动位置信息计算第二设定滑动距离；判断第一差值与第二设定滑动距离和第三设定滑动距离之和之间的误差是否在预设误差内，如果否，修正所述一个第一定位架的待滑动位置信息和/或所述另一个第一定位架的待滑动位置信息。