CN109353965A - 一种多支点智能平面平行液压同步升降系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多支点智能平面平行液压同步升降系统，包括中央控制单元、多个液压缸、支脚、直线滑动机构；温度传感器、湿度传感器、激光发生单元、实时正交补偿器、激光发射头、角锥反射镜；每个液压缸的活塞杆下端均与支脚固连；液压缸的缸体与升降对象固定；缸体与支脚之间连接有直线滑动机构；液压缸缸体下端固定有激光发射头，支脚固定有角锥反射镜；激光发生单元用以控制激光发射头产生激光；温度传感器、湿度传感器分别用以检测环境的温度和湿度，并传输给正交补偿器；激光发生单元与中央控制单元相连，将各个激光检测单元测得数据传输给中央控制单元；中央控制单元控制各个液压缸的行程；本发明可实现垂直同步平行升降。
Description
技术领域
本发明属于多点平面同步平行升降技术领域，特别是一种多支点智能平面平行液压同步升降系统。
背景技术
液压同步升降技术是一种集液压、计算机控制、激光探测和同步技术于一体的技术，与其它同步升降方式相比，液压同步升降技术具有结构简单、组成方便、易于控制和不受顶升对象体积和重量约束等的特点。该技术在各类金属加工设备、冶金机械、工程机械、航天航空驱动装置及建筑机械等领域得到了广泛的应用。液压同步控制技术在当今社会的发展过程中有广泛的应用前景，受到了社会的普遍重视。
对多点液压同步升降系统的研究是重型工程中机、电、液、激光一体化研究的重点之一。实际工程中，由于液压系统元件加工精度及外在作用干扰等因素，多点液压同步升降系统在精确同步方面具有很大的难度。而顶升支点的不同步将使顶升对象发生倾覆甚至毁坏、顶升效率低、不稳定、顶升过程卡死等一系列的工程性问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多支点智能平面平行液压同步升降系统，以实现顶升对象提供高精度垂直同步平行升降。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种多支点智能平面平行液压同步升降系统，其特征在于，包括中央控制单元、激光发生控制盒、激光检测单元、多个液压缸、支脚、直线滑动机构；温度传感器、湿度传感器；激光发生控制盒包括激光发生单元、实时正交补偿器；激光检测单元包括激光发射头、角锥反射镜；
每个液压缸的活塞杆下端均与支脚固连；液压缸的缸体与升降对象固定；缸体与支脚之间连接有直线滑动机构，保证液压缸保持垂直直线运动；所述液压缸缸体下端固定有激光发射头，所述支脚固定有角锥反射镜，角锥反射镜将激光发射头的激光反射给激光发射头，用以检测液压缸的升降高度；所述激光发生单元用以控制激光发射头产生激光；温度传感器、湿度传感器分别用以检测环境的温度和湿度，并传输给正交补偿器；所述正交补偿器与激光发生单元相连，用以补偿环境温度和湿度对激光精度的影响；所述激光发生单元与中央控制单元相连，将各个激光检测单元测得的油缸升降高度数据传输给中央控制单元；以一个油缸为基准，所述中央控制单元通过比较其余油缸与基准油缸的升降高度差值，控制各个液压缸的行程，从而保证每个液压缸的升降高度一致。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明的多支点智能平面平行液压同步升降系统，检测机构选用了激光测距尺系统，弥补了其它位移传感器只能测量动态位移而不能测量静态距离的缺点，且测量精度能达到1μm的数量级，完全满足液压平面平行升降的精度需求；
(2)本发明的多支点智能平面平行液压同步升降系统，基于平面位置检测机构构建了当前升降平面和集装箱搁置地面的相对平行度智能检测模型，可实时监测各点的升降高度及相对平行度；
(3)本发明的多支点智能平面平行液压同步升降系统，设计了直线滑动机构辅助液压升降单元进行垂直升降，利用其直线运动精度高、仅仅在直线运动方向无约束等特点，提高了各点垂直升降的精度；同时通过结构设计，在升降过程中约束了液压缸支脚的位置，实现了激光发射头和角锥反射镜的装配轴线不发生变化，保证了测距可靠性和精度。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为系统总体框图。
图2为系统总体布局图。
图3为系统局部布局图。
图4为液压升降单元总体布局图。
图5为直线滑动机构布置图。
图6为激光测距尺系统总体布局图。
图7为激光发生控制盒图。
图8为三种刚度加强装置图。
具体实施方式
为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
本发明的一种多支点智能平面平行液压同步升降系统，包括中央控制单元1、激光发生控制盒、激光检测单元、多个液压缸7、支脚8、直线滑动机构；温度传感器、湿度传感器；激光发生控制盒包括激光发生单元2、实时正交补偿器5、USB接口6；激光检测单元包括激光发射头3、角锥反射镜4；
每个液压缸7的活塞杆下端均与支脚8固连；液压缸7的缸体通过法兰9、10、11与升降对象固定；缸体与支脚8之间连接有直线滑动机构，保证液压缸7保持垂直直线运动；所述液压缸7缸体下端固定有激光发射头3，所述支脚8固定有角锥反射镜4，角锥反射镜4将激光发射头3的激光反射给激光发射头3，用以检测液压缸7的升降高度；所述激光发生单元2用以控制激光发射头3产生激光；温度传感器、湿度传感器分别用以检测环境的温度和湿度，并传输给正交补偿器5；所述正交补偿器5与激光发生单元2相连，用以补偿环境温度和湿度对激光精度的影响，以确保激光检测单元的精度。所述激光发生单元2通过USB接口6与中央控制单元1相连，将各个激光检测单元测得的油缸7升降高度数据传输给中央控制单元1；以一个油缸为基准，所述中央控制单元1通过比较其余油缸与基准油缸的升降高度差值，给出控制指令，控制各个液压缸7的行程，从而保证每个液压缸7的升降高度一致，保证同步升降。
作为一种实施方式，每个液压缸7均配备一个独立的液压泵，通过控制液压泵的转速，从而控制液压缸7的行程。
进一步的，所述直线滑动机构包括包括滑轨14、沿滑轨14上下滑动的第一滑块12和第二滑块13；所述滑轨14下端与支脚8固连；所述第一滑块12、第二滑块13通过连接板15相连；所述液压缸7通过法兰10与连接板15固连；所述直线滑动机构具有很高的直线运动精度，除了一个轴向直线自由度外，其它五个自由度都被严格约束住，因而可以约束液压缸7支脚的着地位置，实现激光发射头3和角锥反射镜4的装配轴线不发生变化，确保测距功能可靠实现，保证测距精度。
进一步的，在降落过程中，所述滑轨14在第一滑块12上面的部分会伸得很长，为了确保其刚度，设置了刚度加强杆16；所述刚度加强杆16通过一个底板贴在滑轨14的外立平面上，底板上每隔60mm都用1个内六方螺钉将滑轨14和刚度加强杆16的底板旋接固定，以确保滑轨14的刚度并实现长期使用寿命功能。
作为一种实施方式，刚度加强杆16可以是T型筋板结构、多筋板(例如π型)结构或者三角形衍架结构。
进一步的，所述支脚8底面覆盖一层2～4mm厚的软紫铜板。紫铜板的弹塑性变形可以确保支脚与水泥地面的附和，起到橡胶垫的部分功能。同时紫铜板还可以有效确保与水泥地面的平面贴合，有效保证激光发射头和角锥反射镜的平行度。
进一步的，所述支脚8上端还设有安装槽，所述角锥反射镜4固定在安装槽内，可对角锥反射镜4进行有效的保护。
优选的，所述液压缸7为四个，均布在待升降对象四个拐角，四个液压缸7同步支撑，保证同步升降的稳定性。
实施例
多支点智能平面平行液压同步升降系统的作用对象为一个6m电源方舱，四个液压缸7通过法兰9、10、11固定在方舱的四个立柱前后面上，方舱的宽度没有增加。液压缸7选用外径100mm的脚座型法兰盖小油缸。单个液压缸的最大行程可达2500mm，最大工作压力可达14MPa，速度范围0～300mm/s，测量精度能达到1μm的数量级，同步精度可以控制在±1～2mm以内，升降重量不小于10t。
激光发射头3固定在液压缸7缸体下端，角锥反射镜4固定在支脚8上，通过直线滑动机构确保在升降过程中二者的装配轴线不变，保证了测距精度。
由于每个激光发生控制盒只能外接两套激光发射头3，因此这两个激光发生控制盒都被放置在电源方舱顶部中间的两侧，通过光纤线缆分别与激光发射头3和中央控制单元1相连，实现激光和测控数据的相互交换。中央控制单元1被放置在电源方舱电源配电箱内，激光测距尺系统的探测结果经过处理后形成控制指令向液压升降单元下达。在升降过程中，电源方舱相对地面的平行度不断被监测，通过控制四个液压缸的升降速度和行程最终实现电源方舱的平面平行液压升降。本发明的多支点智能平面平行液压同步升降系统检测机构选用了激光测距尺系统，弥补了其它位移传感器只能测量动态位移而不能测量静态距离的缺点，且测量精度能达到1μm的数量级，同步精度可以控制在±1～2mm以内，完全满足液压平面平行升降的精度需求。
Claims (8)
1.一种多支点智能平面平行液压同步升降系统，其特征在于，包括中央控制单元(1)、激光发生控制盒、激光检测单元、多个液压缸(7)、支脚(8)、直线滑动机构；温度传感器、湿度传感器；激光发生控制盒包括激光发生单元(2)、实时正交补偿器(5)；激光检测单元包括激光发射头(3)、角锥反射镜(4)；
每个液压缸(7)的活塞杆下端均与支脚(8)固连；液压缸(7)的缸体与升降对象固定；缸体与支脚(8)之间连接有直线滑动机构，保证液压缸(7)保持垂直直线运动；所述液压缸(7)缸体下端固定有激光发射头(3)，所述支脚(8)固定有角锥反射镜(4)，角锥反射镜(4)将激光发射头(3)的激光反射给激光发射头(3)，用以检测液压缸(7)的升降高度；所述激光发生单元(2)用以控制激光发射头(3)产生激光；温度传感器、湿度传感器分别用以检测环境的温度和湿度，并传输给正交补偿器(5)；所述正交补偿器(5)与激光发生单元(2)相连，用以补偿环境温度和湿度对激光精度的影响；所述激光发生单元(2)与中央控制单元(1)相连，将各个激光检测单元测得的油缸(7)升降高度数据传输给中央控制单元(1)；以一个油缸为基准，所述中央控制单元(1)通过比较其余油缸与基准油缸的升降高度差值，控制各个液压缸(7)的行程，从而保证每个液压缸(7)的升降高度一致。
2.根据权利要求1所述的多支点智能平面平行液压同步升降系统，其特征在于，每个液压缸(7)均配备一个独立的液压泵，通过控制液压泵的转速，从而控制液压缸(7)的行程。
3.根据权利要求1所述的多支点智能平面平行液压同步升降系统，其特征在于，所述直线滑动机构包括滑轨(14)、沿滑轨(14)上下滑动的第一滑块(12)和第二滑块(13)；所述滑轨(14)下端与支脚(8)固连；所述第一滑块(12)、第二滑块(13)通过连接板(15)相连；所述液压缸(7)通过法兰(10)与连接板(15)固连。
4.根据权利要求1所述的多支点智能平面平行液压同步升降系统，其特征在于，所述刚度加强杆(16)通过一个底板贴在滑轨(14)的外立平面上，底板上等间距的设有螺钉与滑轨(14)固连。
5.根据权利要求1所述的多支点智能平面平行液压同步升降系统，其特征在于，所述支脚(8)底面覆盖一层软紫铜板。
6.根据权利要求1所述的多支点智能平面平行液压同步升降系统，其特征在于，所述软紫铜板的厚度为2～4mm。
7.根据权利要求1所述的多支点智能平面平行液压同步升降系统，其特征在于，所述支脚(8)上端还设有安装槽，所述角锥反射镜4固定在安装槽内。
8.根据权利要求1所述的多支点智能平面平行液压同步升降系统，其特征在于，所述液压缸(7)为四个，均布在待升降对象四个拐角。
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