CN111232767A - 港口机械设备行走定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种港口机械设备行走定位装置，该装置包括机械组件和控制系统两部分，机械组件包括驱动电机、减速箱、同步卷筒、同步电缆、同步卷筒转动轴、弹性联轴器和编码器；控制系统包括可编程逻辑控制器和显示屏。由于本装置利用同步卷筒转动轴驱动编码器转动，避免了行走轨道上异物对编码器工作的影响，增加了编码器的工作稳定性，提高了编码器测量数据的正确率，从而提高了机械设备行走定位数据获取装置的定位精度。

Description

港口机械设备行走定位装置
技术领域
本发明涉及定位技术领域，具体涉及一种港口机械设备行走定位装置。
背景技术
港口、厂矿等大型机械设备通常利用卫星定位配合增量型编码器进行行走数据采集，编码器安装在机械设备的行走轮处，利用行走轮的转动驱动编码器。在港口作业中常用的机械设备包括取料机、装船机、堆料机等，这些机械设备分布相对狭窄的作业面上。由于港口机械设备自身体积庞大，这一点与一般普通的机械设备是不能比拟的，因此在生产作业过程中，中控系统需要通过设备的轨道行走定位数据进行设备调度，而且设备自身的防碰撞系统也需要轨道行走定位数据去保护上述设备的运转安全，因此高精准的行走定位数据对于港口作业和设备安全都至关重要。但是，如上所述，由于当前基于增量型编码器原理的定位系统多数安装在设备行走轮处，其稳定性受行走轨道上异物的影响很大，煤块、矿粉等异物会干扰编码器的正常转动，导致采集到的数据经常出现差错，而且增量型编码器的抗干扰性较差，容易出现掉电数据丢失的情况，已经无法满足港口作业和设备防碰撞系统的安全防护要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够获取港口机械设备高精准行走定位数据的装置。
为解决上述技术问题，本发明提出一种港口机械设备行走定位装置，该装置包括机械组件和控制系统；
所述机械组件包括：驱动电机、减速箱、同步卷筒、同步电缆、同步卷筒转动轴、弹性联轴器和编码器；
所述驱动电机与所述减速箱固定安装在机械设备上，所述同步卷筒转动轴的第一端贯穿减速箱；所述驱动电机驱动所述减速箱带动所述同步卷筒转动轴转动；所述同步卷筒转动轴的第一端贯穿减速箱后与所述编码器连接，带动所述编码器的转动实现机械设备的行走数据的采集工作。
所述同步卷筒转动轴固定连接在所述同步卷筒的中心位置，所述同步卷筒能够以所述同步卷筒转动轴为轴转动，所述同步电缆的第一端固定连接在所述同步卷筒上，并缠绕在所述同步卷筒的电缆槽内，所述同步电缆的第二端与地面电源固定连接；
在收同步电缆时，所述驱动电机驱动所述减速箱转动，所述减速箱驱动所述同步卷筒转动轴转动，所述同步卷筒转动轴带动所述同步卷筒和编码器转动，所述同步卷筒带动所述同步电缆缠绕在所述同步卷筒的电缆槽内；
在放同步电缆时，由于机械设备的运动，同步电缆固定在地面上的第二端拉动同步卷筒转动，在放同步电缆的同时，同步卷筒转动带动同步卷筒转动轴和编码器转动；
所述控制系统包括可编程逻辑控制器和显示屏；所述可编程逻辑控制器与所述编码器通讯连接，所述可编程逻辑控制器对所述编码器采集的数据进行运算和输出信息；所述显示屏用于显示所述逻辑控制器输出的信息；所述可编程逻辑控制器与所述显示屏协同作用，可实现传输信息在所述显示屏上进行显示。
优选的，所述同步卷筒转动轴的第一端贯穿减速箱后与弹簧联轴器的第一端连接，所述弹簧联轴器的第二端与所述编码器连接；所述弹性联轴器用于实现同步卷筒转动轴和编码器轴的软连接，减缓所述电缆转动轴和所述编码器之间的震动，保障连接方式稳定可靠。
优选的，所述同步电缆为所述机械设备的通讯电缆，所述同步电缆的第二端与地面通讯设备相连。
优选的，所述编码器为多圈绝对值编码器，和原先的单圈增量型编码器相比能够避免发生停电复位特殊情况下的数据丢失。
优选的，所述可编程逻辑控制器与所述值编码器通过电缆连接，采用的数据传输方式为PROFIBUS协议通讯；所述PROFIBUS协议通讯与所述编码器和所述可编程逻辑控制器三者之间协同作用，可实现所述多圈绝对值编码器与所述可编程逻辑控制器之间的传输信息高度统一。
优选的，所述显示屏的显示界面包括回转速度比率显示区、紧急故障显示区、走行位置显示区、回转位置显示区、俯仰位置显示区、主界面显示区。
优选的，所述可编程逻辑控制器对所述编码器采集的数据进行处理的方法为环形模拟算法。
优选的，所述同步电缆有换向点，所述换向点为所述多圈绝对值编码器的数据原点。本发明中，因机械设备行走距离较长，为了节省电缆而设置了换向点，用换向点作数据原点便于数据的处理。
优选的，所述显示屏为触摸屏，为一种可接收触头输入讯号的感应式液晶显示装置。
优选的，所述显示屏上设置有防护壳。
与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
本发明提出的港口机械设备行走定位装置，将编码器安装在同步卷筒转动轴处，在放电缆的时候，由电缆驱动同步卷筒转动轴进而驱动编码器进行行走数据采集，收电缆时，由电机驱动同步卷筒转动轴进而驱动编码器进行行走数据采集。相比于现有港口大型机械设备将编码器安装在机械设备的行走轮处而言，利用行走轮的转动驱动编码器进行行走数据采集的方法，避免了行走轨道上异物对编码器工作的影响，增加了编码器的工作稳定性，提高了编码器测量数据的正确率，从而提高了机械设备行走定位数据获取装置的定位精度。
进一步的，本发明采用多圈绝对值编码器进行数据检测，绝对值型编码器具有抗干扰性强，掉电之后再上电数据不丢失的特点，可以防止出现旧装置中单圈增量型编码器停电复位等情况下数据丢失的情况发生；可编程逻辑控制器与多圈绝对值编码器的数据传输方式为PROFIBUS协议通讯，能够确保可编程逻辑控制器与多圈绝对值编码器之间信息传输的高度同一；可编程逻辑控制器的运算方式为环形模拟算法，能够更加精准的进行运算。
附图说明
图1为本发明实施例中的机械组件整体正视图；
图2为本发明实施例中的同步卷筒及同步电缆左视图；以及
图3为本发明实施例中的显示屏界面示意图。
附图标记：同步卷筒1、同步电缆2、同步卷筒转动轴3、驱动电机4、减速箱5、弹性联轴器6、多圈绝对值编码器7、显示屏8、紧急故障显示区9、回转速度比率显示区10、主界面显示区11、走行位置显示区12、回转位置显示区13、俯仰位置显示区14。
具体实施方式
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。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。
本发明实施例提出一种港口机械设备行走定位装置，该装置包括机械组件和控制系统；机械件包括：驱动电机4、减速箱5、同步卷筒1、同步电缆2、同步卷筒转动轴3、弹性联轴器6和多圈绝对值编码器7。
同步卷筒转动轴3固定连接在同步卷筒1上，同步卷筒1能够以同步卷筒转动轴3为轴转动，同步电缆的第一端固定连接在同步卷筒1上，并缠绕在同步卷筒1的电缆槽内，同步电缆2的第一端与地面电源固定连接；
驱动电机4驱动与减速箱5固定安装在机械设备上，驱动电机4驱动减速箱5转动，同步卷筒转动轴3的第一端贯穿减速箱5与弹簧联轴器6的第一端连接，弹簧联轴器6的第二端与多圈绝对值编码器7连接；
在收电缆时，驱动电机4驱动减速箱5转动，减速箱5驱动同步卷筒转动轴3转动，同步卷筒转动轴3带动同步卷筒1和多圈绝对值编码器7转动，同步卷筒1带动同步电缆2缠绕在同步卷筒1的电缆槽内；
在放电缆时，由于机械设备的运动，第二端固定在地面的同步电缆2拉动同步卷筒1转动，在放同步电缆2的同时，同步卷筒1转动带动同步卷筒转动轴3和多圈绝对值编码器7转动；
控制系统包括可编程逻辑控制器和显示屏8，可编程逻辑控制器与多圈绝对值编码器7的数据传输方式为PROFIBUS协议通讯，可编程逻辑控制器的运算方式为环形模拟算法，显示屏8与可编程逻辑控制器通过数据线连接，显示屏8的显示界面包括紧急故障显示区9、回转速度比率显示区10、主界面显示区11、走行位置显示区12、回转位置显示区13和俯仰位置显示区14。
本发明实施例中，多圈绝对值编码器7与可编程逻辑控制器协同作用，可实现行走数据的检测和传输；
同步电缆2的换向点为多圈绝对值编码器7的数据原点，方便进行数据检测；
PROFIBUS协议通讯与多圈绝对值编码器7和可编程逻辑控制器三者之间协同作用，可实现多圈绝对值编码器7与可编程逻辑控制器之间的传输信息高度统一，能够避免发生停电复位特殊情况下的数据丢失；
显示屏8为触摸屏，为一种可接收触头输入讯号的感应式液晶显示装置，能够方便进行显示；
可编程逻辑控制器与显示屏8协同作用，可实现传输信息在显示屏8上进行显示；
显示屏8上设置有防护壳，能够对显示屏8进行防护。
本发明的工作原理是：多圈绝对值编码器7通过弹簧联轴器6连接于同步卷筒转动轴3的一端，所以在机械设备行走时，同步卷筒1在对同步电缆2进行收放电缆作业，同时同步卷筒转动轴3带动多圈绝对值编码器7，多圈绝对值编码器7就会同步采集到电缆的收放长度，之后通过PROFIBUS通讯协议，将信息传递到可编程逻辑控制器，然后利用环形模型算法，将采集到的数据换算转化成行走数据信息，最后由显示屏8进行显示，最终完成精准定位。
实践证明，本发明提出的获取高精准行走定位数据的装置能够提高港口设备的作业面利用率，能够使港口设备的作业面利用率提升2％，有效减少了设备作业对剁时间1钟/次，以港口作业平均料量3000吨/小时为例，单天对垛或对舱次数合计73次，合计每天节约73.7分钟的作业压缩时间。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种港口机械设备行走定位装置，其特征在于：其包括机械组件和控制系统；
所述机械组件包括：驱动电机、减速箱、同步卷筒、同步电缆、同步卷筒转动轴、弹性联轴器和编码器；
所述驱动电机与所述减速箱固定安装在机械设备上，所述同步卷筒转动轴的第一端贯穿减速箱；所述驱动电机驱动所述减速箱带动所述同步卷筒转动轴转动；所述同步卷筒转动轴的第一端贯穿减速箱后与所述编码器连接，带动所述编码器的转动实现机械设备的行走数据的采集工作；
所述同步卷筒转动轴固定连接在所述同步卷筒的中心位置，所述同步卷筒能够以所述同步卷筒转动轴为轴转动，所述同步电缆的第一端固定连接在所述同步卷筒上，并缠绕在所述同步卷筒的电缆槽内，所述同步电缆的第二端与电源固定连接；
在收同步电缆时，所述驱动电机驱动所述减速箱转动，所述减速箱驱动所述同步卷筒转动轴转动，所述同步卷筒转动轴带动所述同步卷筒和编码器转动，所述同步卷筒带动所述同步电缆缠绕在所述同步卷筒的电缆槽内；
在放同步电缆时，由于机械设备的运动，同步电缆固定在地面上的第二端拉动同步卷筒转动，在放同步电缆的同时，同步卷筒转动带动同步卷筒转动轴和编码器转动；
所述控制系统包括可编程逻辑控制器和显示屏；所述可编程逻辑控制器与所述编码器通讯连接，所述可编程逻辑控制器对所述编码器采集的数据进行运算和输出信息；所述显示屏用于显示所述逻辑控制器输出的信息；所述可编程逻辑控制器与所述显示屏协同作用，实现传输信息在所述显示屏上进行显示。
2.根据权利要求1所述的港口机械设备行走定位装置，其特征在于：所述同步卷筒转动轴的第一端贯穿减速箱后与弹簧联轴器的第一端连接，所述弹簧联轴器的第二端与所述编码器连接，所述弹性联轴器用于实现同步卷筒转动轴和编码器轴的软连接。
3.根据权利要求1所述的港口机械设备行走定位装置，其特征在于：所述同步电缆为所述机械设备的通讯电缆，所述同步电缆的第二端与地面通讯设备相连。
4.根据权利要求1所述的港口机械设备行走定位装置，其特征在于：所述编码器为多圈绝对值编码器。
5.根据权利要求1所述的港口机械设备行走定位装置，其特征在于：所述可编程逻辑控制器与所述值编码器通过电缆连接，采用的数据传输方式为PROFIBUS协议通讯。
6.根据权利要求1所述的港口机械设备行走定位装置，其特征在于：所述显示屏的显示界面包括回转速度比率显示区、紧急故障显示区、走行位置显示区、回转位置显示区、俯仰位置显示区和主界面显示区。
7.根据权利要求1所述的港口机械设备行走定位装置，其特征在于：所述可编程逻辑控制器对所述编码器采集的数据进行处理的方法为环形模拟算法。
8.根据权利要求1所述的港口机械设备行走定位装置，其特征在于：所述同步电缆有换向点，所述换向点为所述多圈绝对值编码器的数据原点。
9.根据权利要求1所述的港口机械设备行走定位装置，其特征在于：所述显示屏为触摸屏，为一种可接收触头输入讯号的感应式液晶显示装置。
10.根据权利要求1所述的港口机械设备行走定位装置，其特征在于：所述显示屏上设置有防护壳。
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