CN118289660A - 一种转载车吊装扰度补偿的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转载车吊装扰度补偿的控制系统及方法，控制系统采用输入单元、控制器和输出单元，输入单元包括检测系统和操作手柄，检测系统包括销轴传感器、提升长度传感器、滑动长度传感器和倾角传感器，输出单元包括吊具提升油缸阀组、吊具滑动阀和吊具调平阀，操纵操作手柄，吊具提升油缸伸出，吊臂缓慢承载吊物重量；控制器通过销轴传感器检测到的吊臂实时承载重量，对照吊臂承载重量与其所产生扰度的曲线，得到装载车幅度方向的变化量，控制滑动油缸执行相应的位移量，实现幅度方向补偿；同时实时检测吊具翻滚角的角度变化，通过调平实现吊具翻滚角的补偿。本发明能补偿转载车吊装扰度在幅度方向和吊具翻滚角方向产生的偏差。

Description

一种转载车吊装扰度补偿的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及转载车技术领域，尤其公开了一种转载车吊装扰度补偿的控制系统及方法。

背景技术

转载车吊臂通过绞点、调平油缸与吊具刚性连接，吊具旋锁与载荷角件的锁止，实现吊具与载荷的刚性连接。刚性连接利于吊具自身姿态调整，可提高吊具装载效率，是实现转载车无人化、全自动操作的前提。

吊具与载荷刚性连接后，转载车开始吊装，数十吨重的载荷逐步由吊臂承载时，载荷重量让吊臂向下产生弯曲度(扰度)，使得吊具与载荷之间在幅度方向形成错位偏移；同时使得吊具自身产生一个翻滚角。

载荷放置于箱体内，侧方间隙仅数十毫米。转载车吊装载荷时，吊臂产生扰度使得幅度方向存在偏移，让载荷离地瞬间有碰撞箱体的风险。同时吊具与载荷幅度方向的位置偏差，使得吊具提升油缸将承受一个侧向力；加之吊装时扰度使得吊具自身还会产生一定的翻滚角，该翻滚角将加剧提升油缸的侧向受力，提升油缸在吊装时存在较大的侧载受力风险。因此，解决转载车吊臂扰度带来的吊装风险至关重要。

发明内容

本发明提供了一种转载车吊装扰度补偿的控制系统及方法，旨在解决转载车吊臂扰度带来的吊装风险的技术问题。

本发明的一方面涉及一种转载车吊装扰度补偿的控制系统，应用于转载车中，包括输入单元、控制器和输出单元，其中，输入单元包括检测系统和操作手柄，检测系统包括销轴传感器、提升长度传感器、滑动长度传感器和倾角传感器，输出单元包括吊具提升油缸阀组、吊具滑动阀和吊具调平阀，控制器分别与销轴传感器、提升长度传感器、滑动长度传感器、倾角传感器、吊具提升油缸阀组、吊具滑动阀和吊具调平阀相连接，用于负责程序逻辑及其算法处理；操纵操作手柄，吊具提升油缸伸出，吊臂缓慢承载吊物重量；控制器通过销轴传感器检测到的吊臂实时承载重量，对照吊臂承载重量与其所产生扰度的曲线，得到装载车幅度方向的变化量，控制滑动油缸执行相应的位移量，实现幅度方向补偿；同时实时检测吊具翻滚角的角度变化，通过调平实现吊具翻滚角的补偿。

进一步地，转载车包括转台、起竖臂、吊臂和吊具，起竖臂设于转台的上方，吊臂的一端与起竖臂的顶端相铰接，吊臂的另一端用于安装吊具。

进一步地，吊具包括旋锁架及设于旋锁架上的锁销。

进一步地，吊具包括绳排，绳排的一端通过销轴传感器与旋锁架相连接，绳排的另一端绕过提升油缸上方的滑轮固定在提升油缸上。

进一步地，提升油缸伸出或缩回时带动绳排做上升或下降动作。

进一步地，吊具上设有吊架和滑动油缸，吊架的一端与吊臂转动连接，吊架的另一端与滑动油缸滑动连接，滑动油缸用于实现吊具水平方向移动，滑动油缸上设有用于检测滑动油缸滑动行程的滑动长度传感器。

进一步地，吊架上设有倾角传感器，倾角传感器用于检测吊具的翻滚角；转载车上设有调平油缸，调平油缸的一端与吊臂相连接，调平油缸的另一端与吊架相连接，用于实现吊具翻滚角的调整。

进一步地，转载车上设有起竖油缸和变幅油缸，起竖油缸的一端与转台相连接，起竖油缸的另一端与起竖臂相连接；变幅油缸的一端与起竖臂相连接，变幅油缸的另一端与吊臂相连接。

本发明的另一方面涉及一种转载车吊装扰度补偿的控制方法，应用于上述的转载车吊装扰度补偿的控制系统中，转载车吊装扰度补偿的控制方法包括以下步骤：

进入吊装扰度补偿模式；

读取操作手柄信号，定速处理后给到提升油缸阀组；并记录当前滑动油缸长度；

判断提升油缸长度是否大于阈值A；

若识别到提升油缸长度等于或小于阈值A时，则实时检测销轴传感器信号，得到吊臂实际承载重量；

判断销轴合力是否等于吊臂实际承载重量；

若识别到销轴合力不等于吊臂实际承载重量时，则根据吊臂实际承载重量与扰度对应曲线计算出油缸位移增量，结合滑动油缸初始长度给出滑动油缸目标长度；

判断滑动油缸目标长度是否越出阈值B；

若识别到滑动油缸目标长度未超出阈值B时，则实时检测滑动油缸长度，计算当前长度与目标长度的偏差，对滑动阀进行PID控制；

实时检测吊具倾角，计算当前倾角与0°的偏差，对调平阀进行PID控制。

进一步地，判断所述滑动油缸目标长度是否越出阈值B的步骤之后还包括：

若识别到所述滑动油缸目标长度超出阈值B时，则退出对滑动阀的控制。

本发明所取得的有益效果为：

本发明提供一种转载车吊装扰度补偿的控制系统及方法，转载车吊装扰度补偿的控制系统应用于转载车中，采用输入单元、控制器和输出单元，输入单元包括检测系统和操作手柄，检测系统包括销轴传感器、提升长度传感器、滑动长度传感器和倾角传感器，输出单元包括吊具提升油缸阀组、吊具滑动阀和吊具调平阀，控制器分别与销轴传感器、提升长度传感器、滑动长度传感器、倾角传感器、吊具提升油缸阀组、吊具滑动阀和吊具调平阀相连接，用于负责程序逻辑及其算法处理；操纵操作手柄，吊具提升油缸伸出，吊臂缓慢承载吊物重量；控制器通过销轴传感器检测到的吊臂实时承载重量，对照吊臂承载重量与其所产生扰度的曲线，得到装载车幅度方向的变化量，控制滑动油缸执行相应的位移量，实现幅度方向补偿；同时实时检测吊具翻滚角的角度变化，通过调平实现吊具翻滚角的补偿。本发明提供的转载车吊装扰度补偿的控制系统及方法，能补偿转载车吊装扰度在幅度方向和吊具翻滚角方向产生的偏差；有效控制载荷离地不碰撞箱体，且提升油缸侧向力小于安全阈值；采用以提升油缸动作为主操作，滑动与调平随动控制，降低操作强度。

附图说明

图1为本发明一种转载车吊装扰度补偿的控制系统的功能框图；

图2为本发明一种转载车吊装扰度补偿的控制系统应用于转载车中中的结构示意图；

图3为本发明一种转载车吊装扰度补偿的控制方法的流程示意图；

图4为本发明中承载重量与吊臂扰度对应关系示意图。

附图标号说明：

10、输入单元；20、控制器；30、输出单元；11、检测系统；12、操作手柄；111、销轴传感器；112、提升长度传感器；113、滑动长度传感器；114、倾角传感器；31、吊具提升油缸阀组；32、吊具滑动阀；33、吊具调平阀；1、转载车；2、转台；3、起竖臂；4、起竖油缸；5、变幅油缸；6、吊臂；7、吊具；8、调平油缸；9、滑轮；14、绳排；15、滑动油缸；16、旋锁架；17、锁销；18、角件；19、载荷；21、吊架；22、提升油缸。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

如图1和图2所示，本发明第一实施例提出一种转载车吊装扰度补偿的控制系统，应用于转载车中，包括输入单元10、控制器20和输出单元30，其中，输入单元10包括检测系统11和操作手柄12，检测系统11包括销轴传感器111、提升长度传感器112、滑动长度传感器113和倾角传感器114，输出单元30包括吊具提升油缸阀组31、吊具滑动阀32和吊具调平阀33，控制器20分别与销轴传感器111、提升长度传感器112、滑动长度传感器113、倾角传感器114、吊具提升油缸阀组31、吊具滑动阀32和吊具调平阀33相连接，用于负责程序逻辑及其算法处理；操纵操作手柄12，吊具提升油缸伸出，吊臂缓慢承载吊物重量；控制器20通过销轴传感器111检测到的吊臂实时承载重量，对照吊臂承载重量与其所产生扰度的曲线，得到装载车幅度方向的变化量，控制滑动油缸15执行相应的位移量，实现幅度方向补偿；同时实时检测吊具翻滚角的角度变化，通过调平实现吊具翻滚角的补偿。在本实施例中，控制器20可采用PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)或单片机。

进一步地，请见图1和图2，本实施例提出的转载车吊装扰度补偿的控制系统，转载车包括转台2、起竖臂3、吊臂6和吊具7，起竖臂3设于转台2的上方，吊臂6的一端与起竖臂3的顶端相铰接，吊臂6的另一端用于安装吊具7。吊具7包括旋锁架16及设于旋锁架16上的锁销17。吊具7包括旋锁架16及设于旋锁架16上的锁销17。吊具7包括绳排14，绳排14的一端通过销轴传感器111与旋锁架16相连接，绳排14的另一端绕过提升油缸22上方的滑轮9固定在提升油缸22上。提升油缸22伸出或缩回时带动绳排14做上升或下降动作。吊具7上设有吊架21和滑动油缸15，吊架21的一端与吊臂6转动连接，吊架21的另一端与滑动油缸15滑动连接，滑动油缸15用于实现吊具7水平方向移动，滑动油缸15上设有用于检测滑动油缸15滑动行程的滑动长度传感器113。吊架21上设有倾角传感器114，倾角传感器114用于检测吊具7的翻滚角；转载车上设有调平油缸8，调平油缸8的一端与吊臂6相连接，调平油缸8的另一端与吊架21相连接，用于实现吊具7翻滚角的调整。转载车上设有起竖油缸4和变幅油缸5，起竖油缸4的一端与转台2相连接，起竖油缸4的另一端与起竖臂3相连接；变幅油缸5的一端与起竖臂3相连接，变幅油缸5的另一端与吊臂6相连接。在本实施例中，吊具滑动阀32与滑动油缸15相连接，用于控制滑动油缸15实现吊具水平方向(转载车幅度方向)移动。吊具调平阀33与调平油缸8相连接，用于实现吊具翻滚角的调整。通过起竖油缸4和变幅油缸5的配合动作，可以调整转载车工作幅度与作业高度。

本发明的另一方面涉及一种转载车吊装扰度补偿的控制方法，应用于上述的转载车吊装扰度补偿的控制系统中，转载车吊装扰度补偿的控制方法包括以下步骤：

步骤S100、进入吊装扰度补偿模式。

步骤S200、读取操作手柄信号，定速处理后给到提升油缸阀组；并记录当前滑动油缸长度。

步骤S300、判断提升油缸长度是否大于阈值A。

步骤S400、若识别到提升油缸长度等于或小于阈值A时，则实时检测销轴传感器信号，得到吊臂实际承载重量。

步骤S500、判断销轴合力是否等于吊臂实际承载重量。

步骤S600、若识别到销轴合力不等于吊臂实际承载重量时，则根据吊臂实际承载重量与扰度对应曲线计算出油缸位移增量，结合滑动油缸初始长度给出滑动油缸目标长度。

步骤S700、判断滑动油缸目标长度是否越出阈值B；

步骤S800、若识别到滑动油缸目标长度未超出阈值B时，则实时检测滑动油缸长度，计算当前长度与目标长度的偏差，对滑动阀进行PID控制。

步骤S900、实时检测吊具倾角，计算当前倾角与0°的偏差，对调平阀进行PID控制。

如图1至图4所示，本实施例提供的转载车吊装扰度补偿的控制系统及方法，其工作原理如下所示：

转载车吊装扰度补偿装置包括：输入单元10、控制器20和输出单元30。输入单元10包括检测系统11和操作手柄12，检测系统11包括销轴传感器111、提升长度传感器112、滑动长度传感器113和倾角传感器114，输出单元30包括吊具提升油缸阀组31、吊具滑动阀32和吊具调平阀33，控制器20用于负责程序逻辑及其算法处理。操纵操作手柄12，吊具7的提升油缸22伸出，吊臂缓慢承载吊物重量；控制器20通过销轴传感器111检测到的吊臂实时承载重量，对照吊臂6承载重量与其所产生扰度的曲线，得到装载车幅度方向的变化量，控制滑动油缸15执行相应的位移量，实现幅度方向补偿；同时实时检测吊具翻滚角的角度变化，通过调平实现吊具翻滚角的补偿。

转载车1主要由转台2、起竖臂3、吊臂6和吊具7组成。吊具7包括调平油缸8、滑轮9、绳排14、滑动油缸15、旋锁架16、锁销17、吊架21和提升油缸22。旋锁架16上的锁销17与载荷19上的角件18锁止后，吊具7与载荷19刚性连接；绳排14一端通过销轴传感器111与旋锁架16连接(销轴传感器111还可以检测自身承受外力的大小)，另一端绕过提升油缸22上方的滑轮9固定在吊具7上，提升油缸22伸出或缩回带动绳排14的上升或下降，从而实现载荷19的垂直方向移动；滑动油缸15实现吊具7水平方向(转载车幅度方向)移动，滑动长度传感器113用于检测滑动行程；调平油缸8实现吊具7翻滚角的调整，倾角传感器114用于检测吊具7翻滚角。此外，起竖臂3通过起竖油缸4，吊臂6通过变幅油缸5可以调整转载车1工作幅度与作业高度。

转载车1的吊物(载荷19)一致，作业场景相对固定，吊装过程具有较好的重复性，吊臂6承载重量与其产生的扰度存在相对稳定的对应关系(见曲线图)。通过多次吊载试验，测量转载车吊臂承载重量与其扰度的对应关系并拟合成曲线存储于控制器20中。当载荷重量t小于15吨时，扰度变化量为2*(t-5)mm；当载荷重量t大于等于15吨时，扰度变化量为{3*(t-15)+20}mm。

操作手柄，控制器20将手柄信号定速处理后，给到吊具提升油缸阀组31，提升油缸22伸出，带动绳排14与旋锁架16上升，开始吊装载荷；同时记录当前滑动油缸长度L_init。实时检测销轴传感器信号，换算成吊臂实际承载重量，根据承载重量与吊臂扰度的对应曲线计算出转载车幅度方向的变化量。将该变化量设置为滑动油缸的位移增量ΔL，结合滑动油缸初始长度L_init得到其目标长度L_aim，有L_aim＝L_init+ΔL，计算滑动实际长度L_real与目标长度L_aim的偏差L_error，有L_error＝L_aim-L_real，对吊具滑动阀32进行PID控制，实现吊臂扰度幅度方向的补偿控制。同时实时检测吊具倾角信号A_real，计算实际倾角与0°的偏差A_error，有A_error＝-A_real，对吊具调平阀33进行PID(ProportionalIntegral Derivative，比例、积分、微分)控制，实现吊具翻滚角方向的补偿。

此外，增加滑动位移阈值判断，防止幅度补偿超调；增加销轴力阈值判断，用于扰度补偿算法退出；同时设置提升油缸行程阈值，也用于扰度补偿算法退出，增强算法的健壮性。

本实施例提供的转载车吊装扰度补偿的控制系统及方法，同现有技术相比，转载车吊装扰度补偿的控制系统应用于转载车中，采用输入单元、控制器和输出单元，输入单元包括检测系统和操作手柄，检测系统包括销轴传感器、提升长度传感器、滑动长度传感器和倾角传感器，输出单元包括吊具提升油缸阀组、吊具滑动阀和吊具调平阀，控制器分别与销轴传感器、提升长度传感器、滑动长度传感器、倾角传感器、吊具提升油缸阀组、吊具滑动阀和吊具调平阀相连接，用于负责程序逻辑及其算法处理；操纵操作手柄，吊具提升油缸伸出，吊臂缓慢承载吊物重量；控制器通过销轴传感器检测到的吊臂实时承载重量，对照吊臂承载重量与其所产生扰度的曲线，得到装载车幅度方向的变化量，控制滑动油缸执行相应的位移量，实现幅度方向补偿；同时实时检测吊具翻滚角的角度变化，通过调平实现吊具翻滚角的补偿。本实施例提供的转载车吊装扰度补偿的控制系统及方法，能补偿转载车吊装扰度在幅度方向和吊具翻滚角方向产生的偏差；有效控制载荷离地不碰撞箱体，且提升油缸侧向力小于安全阈值；采用以提升油缸动作为主操作，滑动与调平随动控制，降低操作强度。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种转载车吊装扰度补偿的控制系统，应用于转载车中，其特征在于，包括输入单元(10)、控制器(20)和输出单元(30)，其中，所述输入单元(10)包括检测系统(11)和操作手柄(12)，所述检测系统(11)包括销轴传感器(111)、提升长度传感器(112)、滑动长度传感器(113)和倾角传感器(114)，所述输出单元(30)包括吊具提升油缸阀组(31)、吊具滑动阀(32)和吊具调平阀(33)，所述控制器(20)分别与所述销轴传感器(111)、所述提升长度传感器(112)、所述滑动长度传感器(113)、所述倾角传感器(114)、所述吊具提升油缸阀组(31)、所述吊具滑动阀(32)和所述吊具调平阀(33)相连接，用于负责程序逻辑及其算法处理；操纵所述操作手柄(12)，吊具提升油缸伸出，吊臂缓慢承载吊物重量；所述控制器(20)通过所述销轴传感器(111)检测到的吊臂实时承载重量，对照吊臂承载重量与其所产生扰度的曲线，得到装载车幅度方向的变化量，控制滑动油缸执行相应的位移量，实现幅度方向补偿；同时实时检测吊具翻滚角的角度变化，通过调平实现吊具翻滚角的补偿。

2.如权利要求1所述的转载车吊装扰度补偿的控制系统，其特征在于，所述转载车包括转台(2)、起竖臂(3)、吊臂(6)和吊具(7)，所述起竖臂(3)设于所述转台(2)的上方，所述吊臂(6)的一端与所述起竖臂(3)的顶端相铰接，所述吊臂(6)的另一端用于安装所述吊具(7)。

3.如权利要求1所述的转载车吊装扰度补偿的控制系统，其特征在于，所述吊具(7)包括旋锁架(16)及设于所述旋锁架(16)上的锁销(17)。

4.如权利要求3所述的转载车吊装扰度补偿的控制系统，其特征在于，所述吊具(7)包括绳排(14)，所述绳排(14)的一端通过销轴传感器(111)与所述旋锁架(16)相连接，所述绳排(14)的另一端绕过提升油缸(22)上方的滑轮(9)固定在所述提升油缸(22)上。

5.如权利要求4所述的转载车吊装扰度补偿的控制系统，其特征在于，所述提升油缸(22)伸出或缩回时带动所述绳排(14)做上升或下降动作。

6.如权利要求4所述的转载车吊装扰度补偿的控制系统，其特征在于，所述吊具(7)上设有吊架(21)和滑动油缸(15)，所述吊架(21)的一端与所述吊臂(6)转动连接，所述吊架(21)的另一端与所述滑动油缸(15)滑动连接，所述滑动油缸(15)用于实现所述吊具(7)水平方向移动，所述滑动油缸(15)上设有用于检测所述滑动油缸(15)滑动行程的滑动长度传感器(113)。

7.如权利要求6所述的转载车吊装扰度补偿的控制系统，其特征在于，所述吊架(21)上设有倾角传感器(114)，所述倾角传感器(114)用于检测所述吊具(7)的翻滚角；所述转载车上设有调平油缸(8)，所述调平油缸(8)的一端与所述吊臂(6)相连接，所述调平油缸(8)的另一端与所述吊架(21)相连接，用于实现所述吊具(7)翻滚角的调整。

8.如权利要求7所述的转载车吊装扰度补偿的控制系统，其特征在于，所述转载车上设有起竖油缸(4)和变幅油缸(5)，所述起竖油缸(4)的一端与所述转台(2)相连接，所述起竖油缸(4)的另一端与所述起竖臂(3)相连接；所述变幅油缸(5)的一端与所述起竖臂(3)相连接，所述变幅油缸(5)的另一端与所述吊臂(6)相连接。

9.一种转载车吊装扰度补偿的控制方法，应用于如权利要求1至8任意一项所述的转载车吊装扰度补偿的控制系统中，其特征在于，所述转载车吊装扰度补偿的控制方法包括以下步骤：

进入吊装扰度补偿模式；

读取操作手柄信号，定速处理后给到提升油缸阀组；并记录当前滑动油缸长度；

判断所述提升油缸长度是否大于阈值A；

若识别到所述提升油缸长度等于或小于阈值A时，则实时检测销轴传感器信号，得到吊臂实际承载重量；

判断销轴合力是否等于所述吊臂实际承载重量；

若识别到销轴合力不等于所述吊臂实际承载重量时，则根据所述吊臂实际承载重量与扰度对应曲线计算出油缸位移增量，结合滑动油缸初始长度给出滑动油缸目标长度；

判断所述滑动油缸目标长度是否越出阈值B；

若识别到所述滑动油缸目标长度未超出阈值B时，则实时检测滑动油缸长度，计算当前长度与目标长度的偏差，对滑动阀进行PID控制；

实时检测吊具倾角，计算当前倾角与0°的偏差，对调平阀进行PID控制。

10.如权利要求9所述的转载车吊装扰度补偿的控制方法，其特在于，所述判断所述滑动油缸目标长度是否越出阈值B的步骤之后还包括：

若识别到所述滑动油缸目标长度超出阈值B时，则退出对滑动阀的控制。