CN115432582B - 起重机大车纠偏自动控制系统及方法 - Google Patents

起重机大车纠偏自动控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了起重机大车纠偏自动控制系统及方法，第一轨道侧每隔预定距离设置有第一信息采集点，在其近旁预定距离设置第三信息采集点，第一车轮侧安装有第一传感器，第二轨道侧每隔预定距离设置有第二信息采集点，第二车轮侧安装有第二传感器，第一传感器靠近第一信息采集点和第三信息采集点时，获得采集信号，第二传感器靠近第二信息采集点时，获得采集信号，第一传感器、第二传感器均与控制器连接，控制器根据信息计算得知偏差，控制第一车轮或第二车轮减速纠偏。本发明避免使用计程轮和编码器，不存在因编码器和计程轮打滑、弹跳、磨损等误动作导致的计算误差，结构更加简单，控制更加精确，误动率极大降低。

Description

起重机大车纠偏自动控制系统及方法
技术领域
本发明涉及大跨度起重机的技术领域，尤其涉及起重机大车纠偏自动控制系统及方法。
背景技术
大跨度起重机由于其跨度大，刚度相对低，传动机构的制造安装精度难以保证特别是运行频繁的起重机其积累误差较大以及单侧负重等因素，因此在大部分桥式起重机上都有不同程度的跑偏或啃轨现象，即从机电及轨道上找不出明显问题而起重机总是偏向一侧运行，所以车轮轮缘与轨道侧面磨损严重。当这种偏差出现达到一定程度时，起重机运行阻力和内应力均会发生改变造成运行电机或者金属件损坏，降低运行装置和金属件的使用寿命，严重时会发生恶性事故。
目前通常的措施是根据起重机的结构特点，加装计程轮和编码器实现运行行程的监测。其工作原理是计程轮和大车运行轨道或车轮通过摩擦接触做纯滚动，计程轮带动编码器旋转，输出旋转方向和脉冲计数信号，使用PLC编程控制。通过计算编码器计程轮的旋转方向和脉冲获得起重机在轨道上的位置，当行驶中一侧位置超过安全偏差即将因超偏而啃轨时，使快转一侧电机减速达到纠偏效果。使用编码器测量车轮行程，两侧数据不一致时，PLC控制前行一侧减速后与另一侧趋于同步，理想状态下是有效的。但是：编码器计程轮打滑、弹跳、磨损等工况不可避免，实践中经常误动作，很多不实际使用。
专利201510020100.5公开了一种通过电磁传感器进行校正的方案：“[0033]…以固定距离间隔布置于刚腿轨道中间的刚腿轨道磁感应传感器、以固定距离间隔布置于柔腿轨道中间的柔腿轨道磁感应传感器。在本实施例中，该固定间隔是15米”。“[0041]…对应走行轮组低速端绝对值编码器发生“打滑”现象，纠偏程序需做处理，等待通过下一个磁感应传感器后，再执行纠偏程序，…”。
但是，实际应用中上述方法不能在运行中自动校正。由于大车工况是经常在各种位置启、停，必然产生加、减速，并且经常以不同速度运行，而软件识别磁感应信号进行分析的只能是时间。由于速度不同，无法判断距离偏差是多少。因此，编码器在使用中的“打滑”及磨损等现象用上述方法校正是不可行的。
发明内容
本发明提供了起重机大车纠偏自动控制系统及方法，以解决背景技术中提及的问题。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：起重机大车纠偏自动控制系统，包括控制装置、第一轨道、第二轨道、第一车轮、第二车轮，在固有的平行设置的第一轨道和第二轨道上，起重机大车的第一车轮位于第一轨道上，第二车轮位于第二轨道上；其特征是：所述第一轨道侧每隔预定距离设置有第一信息采集点，所述第一信息采集点旁距离sk处设有第三信息采集点，所述第一车轮侧安装有第一传感器；所述第二轨道侧每隔预定距离设置有第二信息采集点，所述第二车轮侧安装有第二传感器；所述第一传感器靠近第一信息采集点时，获得采集信号；所述第一传感器经过第一信息采集点和第三信息采集点两个信息采集点时，会感应到经过这两个采点的时间差tk，信息传递给控制装置后记录下时间差tk，并计算出第一车轮的速度
Figure BDA0003874304480000031
所述第二传感器靠近第二信息采集点时，获得采集信号，与第一传感器经过第一信息采集点的信号比较，会有一个时间差；所述控制装置包括电源模块、主控板、触摸屏，主控板由单片机及外围电路组成，所述控制装置用于接收第一传感器和第二传感器信号，并进行计算后对第一车轮或第二车轮进行减速纠偏。
在其中的一些实施例中，可以不设第三信息采集点，且与第一传感器距离sk处设有第三传感器，第一传感器和第三传感器依次经过第一信息采集点时会感应到经过两个采点的时间差tk，信息传递给控制装置后记录下时间差tk，并计算出第一车轮的速度
Figure BDA0003874304480000032
在其中的一些实施例中，第一传感器采集到第一信息采集点信号的同时与第二传感器采集到对应第二信息采集点的信号进行比较；第一传感器采集到第一信息采集点信号的时间与第二传感器采集到对应第二信息采集点信号的时间会有时间差，信息传给控制装置后，由单片机软件计算出偏差距离。
在其中的一些实施例中，第一传感器、第二传感器和第三传感器均为霍尔传感器。
在其中的一些实施例中，第一信息采集点、第二信息采集点和第三信息采集点均为磁铁。
在其中的一些实施例中，第一信息采集点和第二信息采集点一一对应，相应的第一信息采集点和第二信息采集点之间的连线垂直于或接近垂直于第一轨道和第二轨道。
在其中的一些实施例中，起重机大车纠偏自动控制系统的控制方法，包括以下步骤：
起重机大车在轨道上运行，第一传感器靠近第一信息采集点时，获得采集信号，采集的时刻记为ti，其中，i为第一信息采集点的序号，第二传感器靠近第二信息采集点时，获得采集信号，采集的时刻记为tj，其中，j为第二信息采集点的序号，则相应的第一信息采集点和第二信息采集点之间轨道方向的距离差为S＝(ti-tj)*vk，第一车轮与第二车轮之间不同步偏差S偏＝S标-S，其中，S标为预先存储的第一信息采集点和第二信息采集点之间轨道方向的距离差，当S偏超过偏差阈值时，控制系统对第一车轮或第二车轮进行减速纠偏。
在其中的一些实施例中，偏差阈值为1‰L至3.5‰L，其中L为第一轨道与第二轨道之间的轨距。
与现有技术相比，本发明所具有的优点：
本发明在轨道上设置多个信息采集点，依据测得的第一车轮与第二车轮之间轨道方向的距离差与预先存储的第一信息采集点和第二信息采集点之间的轨道方向的距离差进行比较，获得第一车轮与第二车轮之间的不同步偏差值，然后根据该不同步偏差值对车轮纠偏。本发明采用非接触式采集信息，传感器与采集点之间均通过电磁感应触发，避免使用计程轮和编码器，不存在因编码器计程轮打滑、弹跳、磨损等误动作导致的计算误差，结构更加简单，控制更加精确，误动率极大降低。
附图说明
图1是本发明第一实施例的结构示意图；
图2是本发明第二实施例的结构示意图；
图3是剖视示意图。
图4是本发明控制装置流程图。
图中标记名称：第一轨道1、第一信息采集点11、第三信息采集点12、第二轨道2、第二信息采集点21、第一车轮3、第二车轮4、第一传感器31、第二传感器41、第三传感器32。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
第一实施例：
如图1、图3所示，本发明沿第一轨道1附近对应安装多组传感器触发点，即第一信息采集点11、在第一信息采集点近旁预定距离值sk处设置第三信息采集点12，第二轨道2附近对应安装第二信息采集点21，第一信息采集点11和第二信息采集点21对应设置，大跨度两轨对应安装磁铁不容易精准，稍有偏差无妨，但不得过大；同轨相邻的第一信息采集点11之间距离一般1m～3m，间隔不等无妨，第一信息采集点11的序号需要录入控制器。同理，同轨相邻的第二信息采集点21之间距离一般1m～3m，间隔不等无妨，与第一信息采集点11对应设置。第二信息采集点21的序号也需要录入控制器；通过激光测距，得出对应的第一信息采集点11和第二信息采集点21之间轨向距离差S标。
本系统在安装阶段将以下参数录入控制装置：
第一信息采集点11与第三信息采集点12预定距离sk；
第一信息采集点11和第二信息采集点21之间的轨向距离差S标；
L为第一轨道1与第二轨道2之间的轨距。
信息采集点之间序号在控制器“设置”和“读取”状态下试车读取录入控制装置。
如图4所示，本实施例的起重机大车纠偏自动控制系统的控制方法，包括以下步骤：
第一信息采集点11旁预定距离sk处设有第三信息采集点12，第一传感器31经过第一信息采集点11和第三信息采集点12两个信息采集点时，会感应到经过这两个信息采集点的时间差，信息传递给控制装置后记录下时间差tk，计算出第一车轮3的速度
Figure BDA0003874304480000061
起重机大车在轨道上运行，第一传感器31靠近第一信息采集点11时，获得采集信号，采集的时刻记为ti，其中，i为第一信息采集点11的序号，第二传感器41靠近第二信息采集点21时，获得采集信号，采集的时刻记为tj，其中，j为第二信息采集点21的序号，已测得的第一车轮3的速度为vk，则相应的第一信息采集点11和第二信息采集点21之间轨向距离差为S＝(ti-tj)*vk，第一车轮3与第二车轮4之间的不同步偏差值S偏＝S标-S，其中，S标为预先存储的第一信息采集点11和第二信息采集点21之间的轨向距离差，当S偏超过偏差阈值时，控制装置对第一车轮3或第二车轮4进行减速纠偏。
控制装置由电源模块、主控板、触摸屏等构成。主控板由单片机及外围电路组成。
在大车运行中每次通过3个信息采集点(第一信息采集点11和第二信息采集点21及第三信息采集点12)时，第一传感器31和第二传感器41都会把实时信息传递给单片机，单片机软件即时通过计算并比对相应原始储存资料后，判定是否两轨车轮不同步及哪一侧超前了多少距离。
其中第一传感器31和第二传感器41均为霍尔传感器。第一信息采集点11和第二信息采集点21及第三信息采集点12均为磁铁。
上述霍尔传感器与沿轨道安装的磁铁作为信息点是其中一种具体使用的元件，也可使用电感式传感器，同时不使用磁铁，另设其它金属物或直接用道轨螺钉作信息触发点。
根据大车控制器提供的实时信息得知此刻大车运行方向，大车偏斜需纠正左、右两侧车轮不同步工况，本方案设为二档，由用户选择：
第一档，当2个车轮不同步偏差达到1‰L时，控制器进行自动纠偏；
第二档，当2个车轮不同步偏差达到3.5‰L时，左、右两侧车轮不同步严重，需停车人工纠偏。
L为第一轨道1与第二轨道2之间的轨距。
所有各种工况状态在触摸显示屏上操作和实时显示并记录；
纠偏工作由单片机发出指令，通过控制端口自动控制前行一侧电机减速运行。
第二实施例：
如图2所示，本实施例与第一实施例的不同之处在于，不设第三信息采集点12，且与第一传感器31预定距离sk处增设第三传感器32。第一传感器31和第三传感器32依次经过第一信息采集点11时会感应到第一传感器31和第三传感器32经过第一信息采集点11的时间差，信息传递给控制器后记录下时间差tk，计算出第一车轮3的速度
Figure BDA0003874304480000081
其余部分同第一实施例。
应该注意的是，本发明的第一轨道1和第二轨道2可以互换，相应的，第一信息采集点11和第二信息采集点21及第三信息采集点12，第一车轮3和第二车轮4、第一传感器31和第二传感器41第三传感器32都是可以对应互换的。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.起重机大车纠偏自动控制系统，包括控制装置、第一轨道(1)、第二轨道(2)、第一车轮(3)、第二车轮(4)，其特征是：所述第一轨道(1)侧每隔预定距离设置有第一信息采集点(11)，所述第一信息采集点(11)旁距离sk处设有第三信息采集点(12)，所述第一车轮(3)侧安装有第一传感器(31)；所述第二轨道(2)侧每隔预定距离设置有第二信息采集点(21)，所述第二车轮(4)侧安装有第二传感器(41)；
所述的第一信息采集点(11)和第二信息采集点(21)一一对应，相应的第一信息采集点(11)和第二信息采集点(21)之间的连线垂直于或接近垂直于第一轨道(1)和第二轨道(2)；
所述第一传感器(31)经过第一信息采集点(11)时，获得采集信号；所述第一传感器(31)经过第一信息采集点(11)和第三信息采集点(12)两个信息采集点时，会感应到经过这两个采点的时间差tk，信息传递给控制装置后记录下时间差tk，并计算出第一车轮(3)的速度
Figure FDA0004133753110000011
所述控制装置包括电源模块、主控板、触摸屏，主控板由单片机及外围电路组成，所述控制装置用于接收第一传感器(31)和第二传感器(41)信号，并进行计算后对第一车轮(3)或第二车轮(4)进行减速纠偏；
所述第二传感器(41)经过第二信息采集点(21)时，获得采集信号；所述第一传感器(31)采集到第一信息采集点(11)信号的时间与第二传感器(41)采集到对应第二信息采集点(21)信号的时间会有时间差，信息传给控制装置后，由单片机软件按照以下方法计算出偏差距离：
起重机大车在轨道上运行，第一传感器(31)经过第一信息采集点(11)时，获得采集信号，采集的时刻记为ti，其中，i为第一信息采集点(11)的序号，第二传感器(41)经过第二信息采集点(21)时，获得采集信号，采集的时刻记为tj，其中，j为第二信息采集点(21)的序号，则相应的第一信息采集点(11)和第二信息采集点(21)之间轨道方向的距离差S＝(ti-tj)*vk，第一车轮(3)与第二车轮(4)之间的不同步偏差S偏＝S标-S，其中，S标为预先存储的第一信息采集点(11)和第二信息采集点(21)之间轨道方向的距离差，当S偏超过偏差阈值时，控制装置对第一车轮(3)或第二车轮(4)进行纠偏；
在大车运行中每次通过第一信息采集点(11)和第二信息采集点(21)及第三信息采集点(12)这3个信息采集点时，第一传感器(31)和第二传感器(41)都会把实时信息传递给单片机，单片机软件即时通过计算并比对相应原始储存资料S偏后，判定两轨车轮是否不同步。
2.根据权利要求1所述的起重机大车纠偏自动控制系统，其特征是：所述第一传感器(31)采集到第一信息采集点(11)信号的同时与所述第二传感器(41)采集到对应第二信息采集点(21)的信号进行比较。
3.根据权利要求2所述的起重机大车纠偏自动控制系统，其特征是：所述的第一传感器(31)、第二传感器(41)和第三传感器(32)均为霍尔传感器。
4.根据权利要求3所述的起重机大车纠偏自动控制系统，其特征是：所述的第一信息采集点(11)、第二信息采集点(21)和第三信息采集点(12)均为磁铁。
5.根据权利要求1所述的起重机大车纠偏自动控制系统，其特征是：偏差阈值为1‰L至3.5‰L，其中，L为第一轨道(1)与第二轨道(2)之间的轨距。
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