CN110835051A

CN110835051A - 起重机夹钳定位方法、系统、装置及计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN110835051A
Application number: CN201810935818.0A
Authority: CN
Inventors: 陈欣; 李茜; 裴留锋; 周宏毅; 杨海荣
Original assignee: Shanghai Baosight Software Co Ltd
Current assignee: Shanghai Baosight Software Co Ltd
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2020-02-25

Abstract

本发明提供一种起重机夹钳定位方法、系统、装置及计算机可读存储介质，包括：步骤1，起重机夹钳移动到设定位置，获取安装在起重机夹钳上的定位组件的通断状态；步骤2，根据定位组件的通断状态判断起重机夹钳所处的设定位置是否处于钢卷的卷心区域内；若是，则结束；若否，则进入步骤3；步骤3，调整起重机夹钳，使起重机夹钳移动至钢卷的卷心区域内，返回步骤1。与现有技术相比，本发明起重机夹钳定位方法具有以下优点：根据传感器的信号在夹钳偏离钢卷中心一个内径距离之内都可以实现自动找卷，在不改造鞍座的情况下提高无人全自动起重机吊运钢卷的自动化率及安全性，从而自动准确的夹取钢卷。

Description

起重机夹钳定位方法、系统、装置及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及自动控制，特别涉及一种钢卷发生滚动后全自动无人起重机夹钳定位方法、系统、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

在工业控制高度自动化的今天，以及工业4.0、“中国制造”等概念的提出，全自动无人起重机的应用已经越来越多。当采用无人全自动起重机进行自动吊运时，虽然起重机的定位精度比人工定位精度要高得多，但是大多数钢厂的库区内，鞍座形式多种多样，无法保证钢卷放到鞍座上时，能固定住钢卷。钢卷在鞍座上会发生非预期的滚动。这就造成起重机在吊起卷时，夹钳可能无法精准定位钢卷卷心。

1)影响全自动无人起重机的自动吊运，例如当夹钳下放时，夹钳与钢卷的相对位置如图1所示，图1为夹钳2夹取钢卷1的侧视图，当发生这种情况时，全自动无人起重机无法自动夹取钢卷1。

2)损坏钢卷，当夹钳与钢卷的相对位置如图1所示时，如果夹钳在闭合时没有相关的保护措施进行检测，那么起重机自动夹取钢卷将夹到卷边，造成钢卷损坏，引起质量异议。

3)引起事故，当夹钳与钢卷的相对位置如图1所示时，如果夹钳在闭合时没有完全闭合就吊起钢卷，钢卷在吊运过程中将可能造成脱落，造成重大的安全事故。

公开文献1，中国发明专利《板坯库夹钳天车Z轴自动定位方法》(申请号：201110134846.0)公开了一种板坯库夹钳天车Z轴自动定位方法，属于自动定位技术领域。在天车夹钳处安装6条链，4条较长的铁链悬挂不圆形铁盘，2条稍短铁链用于定位信号的检测，并接24V电源的负极，圆形铁盘作为该系统的公共端。当夹钳天车下降进行吊装时，圆盘停放在板坯上，此时夹钳继续下降，当较长链接触到板坯时回路导通，控制继电器的触点吸合，信号输入到CPU，经过处理后给出切断变频器的信号，即控制夹钳停止，此时所停的位置就是夹钳夹紧的位置。当较短链接触到板坯时原理同上。实现了对软性连接的夹钳天车进行自动定位。优点在于，有效克制了夹钳天车在夹取过程中的因夹取不准而费时费力等问题，提高了工作效率，并有效的降低了劳动力，保证了安全自动化生产。

公开文献2，中国实用新型专利《一种工频感应加热炉的自动上锭装置》(申请号：201120117556.0)公开了一种工频感应加热炉的自动上锭装置，其包括上锭机和上锭机水平移动导轨，上锭机包括上锭机水平移动装置、上锭机垂直升降装置、上锭机夹头，上锭机水平移动装置安装在上锭机水平导轨上，上锭机垂直升降装置包括夹钳升降导轨和夹钳升降导杆，夹钳升降导杆的自由端连接上锭机夹头，所上锭机夹头包括可移动夹钳、夹钳移动动力装置以及安装在可移动夹钳内侧的铸锭位置探测装置。本实用新型的自动上锭装置可以保证上锭节拍，从而保证后续挤压工序的生产效率；可以将具有特种操作资格的熟练的天车工和天车从繁重的上锭工作中解放出来，更好地服务于后续工序，从而降低生产运营成本。

公开文献3，中国实用新型专利《一种钢卷自动入库装置》(申请号：201721305321.8)公开了一种钢卷自动入库装置，所述装置包括：第一识别设备，所述第一识别设备设置在天车的夹钳钳臂上；所述第一识别设备用于识别设置在所述钢卷内部的识别码并获得第一信息；车载终端，所述车载终端将所述第一信息和所述天车的定位系统产生的库位信息录入数据系统。本实用新型实现库区钢卷自动入库动能，提高工作效率，缩短钢卷产出至三级系统的入库时间，降低人为出错率，节约人力成本，真正实现地面无人化操作。

上述三篇公开文献均不涉及行车自动找卷心功能，而且公开文献1的发明为板坯的自动吊运。

另外，可以在起重机上安装激光扫描仪，对需要吊运的钢卷进行扫描，获得实际的位置，或者在起重机上安装照相机，通过图像识别的方式获得需要吊运的钢卷的实际位置，但是这两种方式这种方式成本较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种解决上述技术问题的起重机夹钳定位方法、系统、装置及计算机可读存储介质。

为解决上述技术问题，本发明提供一种起重机夹钳定位方法，包括：步骤1，起重机夹钳移动到设定位置，获取安装在起重机夹钳上的定位组件的通断状态；

步骤2，根据定位组件的通断状态判断起重机夹钳所处的设定位置是否处于钢卷的卷心区域内；

若是，则结束；

若否，则进入步骤3；

步骤3，调整起重机夹钳，使起重机夹钳移动至钢卷的卷心区域内，返回步骤1；其中

若定位组件的通断状态为导通状态，则判定起重机夹钳当前的位置处于钢卷的卷心区域内；

若定位组件的通断状态为阻断状态，则判定起重机夹钳当前的位置处于钢卷的卷心区域外。

优选地，所述步骤1包括：

步骤1.1，起重机夹钳下降到设定位置；

步骤1.2，获取定位组件的通断状态；其中

设定位置与钢卷卷心区域最远端之间的间距≤钢卷的内径。

优选地，所述步骤3包括：

步骤3.1，根据定位组件的通断状态确定起重机夹钳所处的设定位置的位置信息；

步骤3.2，根据位置信息调整起重机夹钳，驱动起重机夹钳移动至钢卷的卷心区域内，返回步骤1。

优选地，调整起重机夹钳包括上升、下降、左移或右移中任意一项或任意组合。

优选地，定位组件包括若干个对中传感器，若干个对中传感器在水平方向和竖直方向上间隔设置。

优选地，定位组件包括左对中传感器、右对中传感器及下对中传感器，左对中传感器、右对中传感器及下对中传感器之间的连线呈等腰三角形；其中

左对中传感器与右对中传感器之间的连线与水平面平行；

下对中传感器位于左对中传感器与右对中传感器的下方。

优选地，步骤1中，

若左对中传感器、右对中传感器及下对中传感器均处于导通状态，则判定起重机夹钳当前的位置处于钢卷的卷心区域内；

若左对中传感器、右对中传感器及下对中传感器中任意一个处于阻断状态，则判定起重机夹钳当前的位置处于钢卷的卷心区域外。

一种起重机夹钳定位系统，包括：

定位模块，用于通过安装在起重机夹钳上的定位组件获取起重机夹钳相对于钢卷的位置；

判断模块，用于判断起重机夹钳当前的位置是否处于钢卷的卷心区域内；

调整模块，用于调整起重机夹钳，使起重机夹钳移动至钢卷的卷心区域内。

一种起重机夹钳定位装置，包括：存储有起重机夹钳定位程序的存储器及用于运行起重机夹钳定位程序的处理器，起重机夹钳定位程序配置为实现起重机夹钳定位方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有起重机夹钳定位程序，起重机夹钳定位程序被处理器执行实现起重机夹钳定位方法的步骤。

与现有技术相比，本发明起重机夹钳定位方法具有以下优点：根据传感器的信号在夹钳偏离钢卷中心一个内径距离之内都可以实现自动找卷，在不改造鞍座的情况下提高无人全自动起重机吊运钢卷的自动化率及安全性，从而自动准确的夹取钢卷。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征.目的和优点将会变得更明显。

图1为现有技术夹取示意图；

图2为本发明起重机夹钳定位方法流程示意图；

图3为本发明起重机夹钳定位方法夹取示意图一；

图4为本发明起重机夹钳定位方法夹取示意图二；

图5为本发明起重机夹钳定位方法夹取示意图三。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图2～图5所示，本发明一种起重机夹钳定位方法，夹钳1对中传感器共3个，安装成三角形状，分别称左对中传感器3、右对中传感器4、下对中传感器5。只有当夹钳1的三个对中传感器信号全通以及夹钳1面包块处于钢卷2中心位置时才能夹卷。夹钳1闭合时如果这3个传感器的信号出现任何异常情况，起重机立即中断动作。自动找卷功能主要是通过钢卷2下降过程中的三个对中传感器信号的通断情况来实现的。在起升下降过程中，夹钳1会经过钢卷2的上表面，再到钢卷2的中心。对中传感器信号会经由通->断->通的状态变化过程。在信号变化的时候记录当前的高度数据。在下降到地面指令的指定高度时，判断当前的对中传感器的通断状态，综合对中传感器经由钢卷2上表面时的通断数据记录判断，可判断出当前夹钳1相对于钢卷2的中心位置是否有偏差。若没有偏差，则直接进行夹卷，进入夹卷流程。若有偏差，判断当前对中传感器的通断状态，从而判断下一步动作方向。

偏差判断方法：夹钳1上的左对中传感器3和右对中传感器4安装在同一水平面，在夹钳1下降的过程中，如果刚好正对中传感器钢卷2中心，则从理论上来说，左对中传感器3和右对中传感器4是同时灭，同时亮的。在夹钳1灭和亮的瞬间记录此时夹钳1的高度。若是记录的数据相同，则可以判断此时夹钳1在钢卷2左右方向的正中心。若左对中传感器3高度>右对中传感器4高度，说明位置偏右。反之，说明位置偏左。在下降过程中对中传感器信号有亮→灭，灭→亮两种状态变化，分别为经过钢卷2的外边缘和内边缘。正常情况下，左对中传感器3和右对中传感器4信号由亮→灭的过程都能记录得到，若记录不到，则说明行车定位有巨大偏差，此时说明系统出现问题，直接报警。左对中传感器3和右对中传感器4右灭→亮的过程若有位置偏差，有可能记录不到。左对中传感器3数据没有，说明位置偏左。右对中传感器4数据没有，说明位置偏右。综合亮→灭，灭→亮，两道数据判断，可以可靠的判断出夹钳1相对于钢卷2位置偏差的方向。若是两道判断的结论不一致，通常是卷心下榻、外包装突出等外在因素造成，及时报警，通知人工介入。可以保证吊卷安全，以免损坏钢卷2。

调整的原则如下：

若当前只有一个对中传感器通，位置如下图所示，可以明显的看出此时夹钳1处于钢卷2的内边缘位置。钢卷2的内径已知，可根据当前位置，夹钳1尺寸，钢卷2内径以及现场实测的微调参数计算出钢卷2的中心位置。行车向相反方向以恒定速度(速度为行车能动且夹钳1晃动在可接受范围，现场实测出来的最佳速度)移动到中心位置，同时起升以恒定速度(速度为综合考虑效率最高且能定位到1cm以内两种因素得出，具体与行车性能以及现场情况有关，为现场实测出来的最佳速度)向上或向下调整至目标位置。

若此时有两个到三个对中传感器信号通，起升先向上或向下以恒定速度调整至目标位置，后先向偏差方向(偏差方向即夹钳1相对于钢卷2中心是偏左还是偏右，判断方法在上文已有详细说明)继续移动直至对中传感器信号全灭。记录此时的数据，再根据夹钳1尺寸，钢卷2内径信息计算出目标位置，再向反方向以恒定速度移动至目标位置。

以夹钳1偏左靠下，两个对中传感器信号通为例，夹钳1先向上调整至目标位置，再向左调整至对中传感器全部不通的位置，最后向右调整至钢卷2的正中心位置。

整个流程中起重机的目标位置计算是根据起升过程中对中传感器通断数据记录、卷心半径数据、夹钳1尺寸、对中传感器安装位置等参数综合计算得出。

根据对中传感器的实际通断情况，在地面指令与实际卷心位置偏差时，在至少有一个对中传感器通光的情况下，可自动找到卷心，实现钢卷2的自动吊运。

对中传感器信号相对于钢卷2位置说明，夹钳1三个对中传感器信号相对于钢卷2卷心位置共有8种情况。详见下表1(0-导通状态，1-阻断状态)

表1

左对中传感器	右对中传感器	下对中传感器
			0	0	0
0	0	1
			0	1	0
0	1	1
			1	0	0
1	0	1
			1	1	0
1	1	1

三个对中传感器都不通的情况，无法判断此时夹钳1相对于钢卷2的位置，无法自动吊卷。

下对中传感器5的安装横向位置在左对中传感器3和右对中传感器4的正中间，最终状态若为左对中传感器3和右对中传感器4全通，起升由上至下下对中传感器5必然会通，因此会出现三个对中传感器全通的状态。三个对中传感器全通时，起升将不再下降，因此，不存在110的最终状态。

最终状态为001的状态，起升将自动下降一定距离，直至跳转至其他状态或到达下降距离最大值，判断找卷失败。

综上，最终传感器状态剩下5种情况。

010：向左移动至小车目标位置，控制起升至指定高度。

011：先控制起升至指定高度，后向右摸至对中传感器信号全灭，算出小车目标位置，向左移至小车目标位置。

100：向右移动至小车目标位置，控制起升至指定高度。

101：先控制起升至指定高度，后向左摸至对中传感器信号全灭，算出小车目标位置，向右移至小车目标位置。

111：判断此时的方向是偏左/中间/偏右？

偏左：向左摸一定距离，待信号变化进入下一个流程。

偏右：向右摸一定距离，待信号变化进入下一个流程。

中间：直接起卷。

实施例

钢卷2内径(直径)有508mm和610mm两种规格，成品卷包装之后内径变化为470mm和572mm。钢卷2内径信息以及是否包装标志在下去夹卷之前能够获得。因此，找卷移动时有关内径的微调参数是根据这四种规格的卷实测所得。微调参数主要是考虑到现场因素干扰，包括夹钳1不正，晃动等因素，为增大成功率以及提高效率所设。参数释义见下表2。

表2

上下中心位置计算方法：

Z_record：判断夹钳1偏左还是偏右，取相反的对中传感器信号由灭→亮所记录的高度值。

微调参数：各种内径的钢卷2参数稍有区别，根据实测所定。

l_stAdjustParam.calcu_to_z＝Z_record-l_stAdjustParam.r_in_4updn+微调参数；

左右中心位置计算方法：

两个对中传感器灯亮：

Y_record：判断夹钳1偏左还是偏右，取相反的对中传感器信号由亮→灭所记录的坐标值。

微调参数：各种内径的钢卷2参数稍有区别，根据实测所定。

l_stAdjustParam.calcu_to_y＝Y_record-l_stAdjustParam.r_in/1000+微调参数；

一个对中传感器灯亮：

l_stAdjustParam.calcu_to_y＝当前Y轴坐标-l_stAdjustParam.r_in/1000+微调参数。

本发明还提供了一种起重机夹钳定位系统，包括：

本发明还提供了一种起重机夹钳定位装置，包括：存储有起重机夹钳定位程序的存储器及用于运行起重机夹钳定位程序的处理器，起重机夹钳定位程序配置为实现起重机夹钳定位方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有起重机夹钳定位程序，起重机夹钳定位程序被处理器执行实现起重机夹钳定位方法的步骤。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims

1.一种起重机夹钳定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，起重机夹钳移动到设定位置，获取安装在起重机夹钳上的定位组件的通断状态；

若是，则结束；

若否，则进入步骤3；

2.根据权利要求1所述的起重机夹钳定位方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1.1，起重机夹钳下降到设定位置；

步骤1.2，获取定位组件的通断状态；其中

设定位置与钢卷卷心区域最远端之间的间距≤钢卷的内径。

3.根据权利要求2所述的起重机夹钳定位方法，其特征在于，所述步骤3包括：

4.根据权利要求3所述的起重机夹钳定位方法，其特征在于，调整起重机夹钳包括上升、下降、左移或右移中任意一项或任意组合。

5.根据权利要求1所述的起重机夹钳定位方法，其特征在于，定位组件包括若干个对中传感器，若干个对中传感器在水平方向和竖直方向上间隔设置。

6.根据权利要求5所述的起重机夹钳定位方法，其特征在于，定位组件包括左对中传感器、右对中传感器及下对中传感器，左对中传感器、右对中传感器及下对中传感器之间的连线呈等腰三角形；其中

左对中传感器与右对中传感器之间的连线与水平面平行；

下对中传感器位于左对中传感器与右对中传感器的下方。

7.根据权利要求6所述的起重机夹钳定位方法，其特征在于，步骤1中，

8.一种起重机夹钳定位系统，其特征在于，包括：

9.一种起重机夹钳定位装置，其特征在于，包括：存储有起重机夹钳定位程序的存储器及用于运行起重机夹钳定位程序的处理器，起重机夹钳定位程序配置为实现如权利要求1～7任一项所述的起重机夹钳定位方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质上存储有起重机夹钳定位程序，起重机夹钳定位程序被处理器执行实现如权利要求1～7任一项所述的起重机夹钳定位方法的步骤。