CN109607385A - 一种新型起重机电子防摇系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型起重机电子防摇系统及方法。系统包括加速度传感器、角度传感器、信号处理模块、防摇系统控制器、无线收发器一、无线收发器二；所述加速度传感器、角度传感器均设置在吊具上，用于分别检测吊具的加速度和摆动角度，并将加速度信号和摆动角度信号传送至信号处理模块，信号处理模块将处理后的信号通过无线收发器一发送出去；所述防摇系统控制器通过无线收发器二接收无线收发器一的信号，并将信号发送至起重机控制系统控制大、小车速度。本发明实时反馈吊具摇摆状态并实现稳定吊具、平稳操作，安装简便，可靠性好，适用于绝大多数的起重机应用场合，具有推广使用的意义。

Description

一种新型起重机电子防摇系统及方法

技术领域

本发明涉及起重机技术领域，更具体地，涉及一种新型起重机电子防摇系统及方法。

背景技术

当起重机在启动和制动过程中，大小车和吊具通过柔性钢丝绳连接，吊具跟大车在车间轨道上移动，小车在大车主梁上的移动而移动，相当于一个按照固定点移动的单摆运动。起重机在装卸货物料时，由于其速度的变化以及外界干扰因素的影响，使吊具前后、左右来回摆，在影响生产效率的同时造成一定的安全隐患。

近年来，考虑到现代起重机增加吊具防摇控制系统的必要性，对防摇控制理论研究较多，但这些理论该当主要以理论研究和仿真为主导，与实际可行的物理实现还存在一定的距离，很多应用还不是很理想。

目前主要的防摇方法主要分为两种：机械式和电子式。

机械式防摇主要通过在小车架下安装防摇导向机械装置或者采用合理的钢丝绳缠绕方式来实现起重机的减摇效果，但是该防摇装置相对复杂，可靠性不高，因此维修保养的工作量较大，并且防摇效果并不是十分理想，所以机械式防摇技术还有待于改进和提高。并且安装导向机械装置在高起升高度的情况将无法实现并且导致起重机载荷增加；采用钢丝绳缠绕方式将使得小车上的安装空间加大，使得小车尺寸上将加大影响靠边极限并且影响起升高度的上限位置。

电子式防摇系统大体分为两种。

第一种以ABB、施耐德公司为代表，采用对钢丝绳绳长的数据测量，结合单摆运动原理，通过实时进行变频器的速度控制，从而实现吊具的防摇。但这种方法未能考虑外来因素影响，如风速影响等，所以防摇效果不是特别明显。

第二种以西门子公司为代表，在小车架下安装光学传感器(激光、红外或摄像头)作为发射装置，另外在吊具相应的位置再安装一个反射器。当吊具出现摆动时，传感器将检测到吊具前后左右摆动的角度和角速度，从而能够准确得控制好大小车变频器，使摆动限制在一定的范围，最终实现防摇的目的。但这种应用在某些恶劣环境(强腐蚀、高粉尘)应用将无法适应。

所以，研发一套新型起重机电子防摇系统，能实时反馈吊具的摇摆状态并实现稳定吊具、平稳操作、甚至全自动操作成为起重机制造商非常重要的课题。一套好的起重机防摇系统，可以避免碰撞等一系列事故的发生，并且还能提高起重机的操作效率和安全性。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种能实时反馈吊具摇摆状态并实现稳定吊具、平稳操作的起重机电子防摇系统。

本发明目的通过以下技术方案实现：

提供一种新型起重机电子防摇系统，包括加速度传感器、角度传感器、信号处理模块、防摇系统控制器、无线收发器一、无线收发器二；所述加速度传感器、角度传感器均设置在吊具上，用于分别检测吊具的加速度和摆动角度，并将加速度信号和摆动角度信号传送至信号处理模块，信号处理模块将处理后的信号通过无线收发器一发送出去；所述防摇系统控制器通过无线收发器二接收无线收发器一的信号，并将信号发送至起重机控制系统控制大、小车速度。

进一步地，所述信号处理模块、无线收发器一均设置在吊具上，所述加速度传感器、角度传感器、信号处理模块、无线收发器一均由电缆卷筒进行供电。

进一步地，所述无线收发器二、防摇控制器二均设置在起重机的控制柜中。

进一步地，所述防摇控制器通过总线或I/O接口与起重机的大、小车变频器及编码器进行通讯。

进一步地，所述防摇控制器通过I/O接口接入起重机控制手柄信号。

进一步地，所述起重机采用触摸屏，所述触摸屏通过总线与防摇控制器进行通讯。

本发明的另一目的在于提供一种应用了上述新型起重机电子防摇系统的方法，在手动操作时，指令信号通过司机室联动台的操作手柄送到防摇控制器，吊具的摆动角度及加速度分别通过角度传感器及加速度传感器进行检测，角度及加速度信号经过信号处理模块处理后通过无线收发器发送到起重机控制柜，并由其中控制柜中的防摇控制器进行处理，防摇控制器根据相应的控制算法完成相应数据的处理后通过总线通讯或I/O接口将速度指令信号发送给大、小车变频器，通过实时调节变频器的输出达到控制大、小车速度的目的，实现吊具的防摇。

进一步地，当起重机采用了触摸屏，自动运行时，目标位置在触摸屏中预选后然后由其发送到防摇控制器，实时位置反馈由位置反馈设备送入防摇控制器，防摇控制器根据相应的控制算法完成相应数据的处理后通过总线通讯或I/O接口将速度指令信号发送给大、小车及起升变频器，通过实时调节变频器的输出达到控制大、小车速度的目的，以实现大小车定位及吊具的防摇。

进一步地，所述位置反馈设备包括设置在大、小车及吊具的激光测距传感器、编码尺、编码器。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

针对现阶段的机械式和电子式防摇方法存在的诸多问题，本方案提出一种在吊具安装加速度和角度传感器，通过有线或无线的方式传输给防摇系统控制器，通过防摇系统控制器处理后再控制变频器，从而达到防摇的目的。

本发明系统安装简便，可靠性好，完全克服了当前电子式防摇方法存在的所有问题，适用于绝大多数的起重机应用场合，具有推广使用的意义。

附图说明

图1为实施例1起重机电子防摇系统的系统拓扑示意图。

图2为实施例1起重机电子防摇控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种新型起重机防摇控制系统，包括加速度传感器、角度传感器、信号处理模块、防摇系统控制器、无线收发器一、无线收发器二；所述加速度传感器、角度传感器均设置在吊具上，用于分别检测吊具的加速度和摆动角度，并将加速度信号和摆动角度信号传送至信号处理模块，信号处理模块将处理后的信号通过无线收发器一发送出去；所述防摇系统控制器通过无线收发器二接收无线收发器一的信号，并将信号发送至起重机控制系统控制大、小车速度。

系统在布局上可以分为两部分，一为吊具部分，另一为天车桥架部分。吊具上安装有加速度传感器、角度传感器以及相应的信号处理模块和无线收发器一，采用电缆卷筒向吊具上设备供电。吊具部分与天车桥架部分采用无线通讯的方式进行信号传输。天车桥架部分包括大车控制柜及司机室相关设备，大车控制柜中安装有防摇系统控制器、大小车及起升变频器、无线收发器二；司机室相关设备包括触摸屏及天车控制手柄。防摇控制器具有丰富的I/O接口和通讯接口，编码器及变频器可以总线的方式与防摇控制器通讯也可采用I/O接口的方式直接进行数据交换；触摸屏作为人机交互界面，采用总线的方式与防摇控制器通讯；天车控制手柄信号直接通过I/O接口输入到防摇控制器中。

如图2所示，本实施例的防摇控制，有两种方法：包括手动操作防摇及以目标位置为驱动的防摇。

手动操作防摇：

手动操作时，指令信号通过司机室联动台的操作手柄送到防摇控制器，吊具的摆动角度及加速度分别通过角度传感器及加速度传感器进行检测，角度及加速度信号经过信号处理模块处理后通过无线收发器一发送到天车控制柜，并由天车控制柜中的防摇控制器进行处理，防摇控制器根据相应的控制算法完成相应数据的处理后通过总线通讯(或I/O接口)将速度等指令信号发送给大、小车变频器，通过实时调节变频器的输出达到控制大、小车速度的目的，最终实现吊具的防摇。

以目标位置为驱动的防摇：

自动运行时，目标位置在触摸屏中预选后然后由其发送到防摇控制器，实时位置反馈由位置反馈设备(激光测距传感器、编码尺、编码器等)送入防摇控制器，防摇控制器根据相应的控制算法完成相应数据的处理后通过总线通讯(或I/O接口)将速度等指令信号发送给大、小车及起升变频器，通过实时调节变频器的输出达到控制大、小车速度的目的，以实现大小车定位及吊具的防摇。

本实施例设计了一种防摇系统，能够实现吊具的稳定运行，且提出了两种情况下的防摇控制方法，满足起重机不同操作模式的需求，具有推广应用的价值。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型起重机电子防摇系统，其特征在于，包括加速度传感器、角度传感器、信号处理模块、防摇系统控制器、无线收发器一、无线收发器二；所述加速度传感器、角度传感器均设置在吊具上，用于分别检测吊具的加速度和摆动角度，并将加速度信号和摆动角度信号传送至信号处理模块，信号处理模块将处理后的信号通过无线收发器一发送出去；所述防摇系统控制器通过无线收发器二接收无线收发器一的信号，并将信号发送至起重机控制系统控制大、小车速度。

2.根据权利要求1所述的新型起重机电子防摇系统，其特征在于，所述信号处理模块、无线收发器一均设置在吊具上，所述加速度传感器、角度传感器、信号处理模块、无线收发器一均由电缆卷筒进行供电。

3.根据权利要求1或2所述的新型起重机电子防摇系统，其特征在于，所述无线收发器二、防摇控制器二均设置在起重机的控制柜中。

4.根据权利要求3所述的新型起重机电子防摇系统，其特征在于，所述防摇控制器通过总线或I/O接口与起重机的大、小车变频器及编码器进行通讯。

5.根据权利要求4所述的新型起重机电子防摇系统，其特征在于，所述防摇控制器通过I/O接口接入起重机控制手柄信号。

6.根据权利要求5所述的新型起重机电子防摇系统，所述起重机采用触摸屏，其特征在于，所述触摸屏通过总线与防摇控制器进行通讯。

7.一种应用了权利要求4至6任意一项所述的新型起重机电子防摇系统的方法，其特征在于，在手动操作时，指令信号通过司机室联动台的操作手柄送到防摇控制器，吊具的摆动角度及加速度分别通过角度传感器及加速度传感器进行检测，角度及加速度信号经过信号处理模块处理后通过无线收发器发送到起重机控制柜，并由其中控制柜中的防摇控制器进行处理，防摇控制器根据相应的控制算法完成相应数据的处理后通过总线通讯或I/O接口将速度指令信号发送给大、小车变频器，通过实时调节变频器的输出达到控制大、小车速度的目的，实现吊具的防摇。

8.根据权利要求7所述的新型起重机电子防摇方法，其特征在于，自动运行时，目标位置在触摸屏中预选后然后由其发送到防摇控制器，实时位置反馈由位置反馈设备送入防摇控制器，防摇控制器根据相应的控制算法完成相应数据的处理后通过总线通讯或I/O接口将速度指令信号发送给大、小车及起升变频器，通过实时调节变频器的输出达到控制大、小车速度的目的，以实现大小车定位及吊具的防摇。

9.根据权利要求8所述的新型起重机电子防摇方法，其特征在于，所述位置反馈设备包括设置在大、小车及吊具的激光测距传感器、编码尺、编码器。