CN202829339U - 一种纠偏控制系统及具有该系统的轮胎式龙门起重机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轮胎式龙门起重机的纠偏控制系统，应用于包括驱动轮胎变频器及大车行驶机构的轮胎式龙门起重机上，包括：固定设置于所述轮胎式龙门起重机上的磁罗盘，用于检测当前方位角，并输出检测信号；控制器接收所述磁罗盘的检测信号，获取所述轮胎式龙门起重机当前运行方位角，并根据预定的控制策略输出控制信号。本实用新型具有较高的经济性和实用性，提高了轮胎式龙门起重机运行的安全性。本实用新型同时还公开了一种具有该系统的轮胎式龙门起重机。

Description

一种纠偏控制系统及具有该系统的轮胎式龙门起重机

技术领域

本实用新型涉及港口机械领域，特别地，涉及一种轮胎式龙门起重机的纠偏控制系统。 

背景技术

龙门起重机是水平桥架设置在两条支腿上构成门架形状的一种桥架型起重机，主要用在露天贮料场、船坞、电站、港口和铁路货站等地进行搬运和安装作业。由于跨度大，起重机运行机构大多采用分别驱动方式，以防止起重机产生歪斜运行而增加阻力，甚至发生事故。 

作为龙门起重机中的一种，轮胎式龙门起重机其结构图如图1所示。起重机的行驶系统主要组成为左侧大车行驶机构1及右侧大车行驶机构2，具体地左侧驱动轮胎变频器对大车行驶机构1的输出速度进行控制；右侧驱动轮胎变频器对大车行驶机构2的输出速度进行控制，左右两侧轮胎变频器将速度信号输出给到大车行驶机构，从而驱动大车行驶机构使起重机开始移动。 

轮胎式龙门起重机具有转场灵活，不受定点作业区域限制的特点，能够提高港口设备利用率，但是与有轨道的装卸设备相比，轮胎式龙门起重机存在着需要时刻对大车进行纠偏的技术问题。也就是说，由于没有固定轨道，且轮胎式龙门起重机本身结构的限制，大车在行驶时，司机必须不断进行纠偏，这样，司机作业易疲劳，存在安全隐患。 

在实现本发明的过程中，发明人发现目前纠偏控制通常采用的几种方法存在如下问题： 

(1)、在轮胎式龙门起重机跑道上每隔三至四米的距离埋设一个代码传感器，并在吊车机上安装相应的感应设备。此种方法的缺点是需要在码头埋设传感器，工作量较大，而且在传感器损坏时不易更换。 

(2)、通过激光或红外等测距传感器测量偏差来计算车轮偏移距离。此种方法的缺点是成本高，可靠性差。 

(3)、利用GPS实现大车位置定位及大车纠偏。此种方法的缺点是设备成本昂贵，不适合小型港口的应用。 

实用新型内容

本实用新型提供的一种轮胎式龙门起重机纠偏控制系统，采用起重机的运行方位角作为检测手段，通过磁罗盘的检测信号来判断机器的偏转状态，具有精度高、成本低，系统结构简单，系统可靠性高等优点。 

本实用新型提供了一种轮胎式龙门起重机的纠偏控制系统，应用于包括驱动轮胎变频器及大车行驶机构的轮胎式龙门起重机上，其中包括： 

磁罗盘，固定设置于所述轮胎式龙门起重机上，用于检测当前方位角，并输出检测信号； 

控制器，与所述磁罗盘相连接，用于接收所述磁罗盘的检测信号，获取所述轮胎式龙门起重机当前运行方位角，并根据预定的控制策略输出控制信号； 

所述驱动轮胎变频器分别与所述控制器及所述大车行驶机构连接，用于根据所述控制信号对所述大车行驶机构的速度进行控制，以实现对所述轮胎式龙门起重机的纠偏控制。 

优选地，所述纠偏控制系统，还包括： 

多个色标传感器，分别设置于所述轮胎式龙门起重机的预设位置上，检测预设位置正下方的运行路面是否具有警戒颜色，并输出检测信号； 

所述控制器与多个所述色标传感器分别相连，用于根据所述多个色标传感器检测信号确定所述轮胎式龙门起重机的当前运行路面是否符合预设的停车规则，若符合，则输出停车控制信号。 

优选地，所述控制器根据预定的控制策略判断所述轮胎式龙门起重机的纠偏方向，确定对至少一侧大车行驶机构的输出速度增减信号并输出。 

优选地，所述磁罗盘及色标传感器在所述纠偏控制系统启动后执行自检 操作。 

优选地，所述纠偏控制系统，还包括警报器，所述警报器与所述控制器相连，用于根据所述停车控制信号发出警示信号。 

本实用新型还提供了一种轮胎式龙门起重机，包括上述任一项所述的纠偏控制系统。 

本实用新型实施例通过利用成本低廉、占用空间小的磁罗盘就能够实现轮胎式龙门起重机的纠偏控制，特别适用于中小型港口的应用，在高精度的基础上，具有较高的经济性和实用性，提高了轮胎式龙门起重机运行的安全性。 

附图说明

图1为现有技术中轮胎式龙门起重机的结构图； 

图2为本实用新型实施例一提供的纠偏控制系统的工作流程图； 

图3为本实用新型实施例一提供的轮胎式龙门起重机偏斜位置示意图； 

图4为本实用新型实施例一提供的对处于图3所示的偏斜位置的轮胎式龙门起重机进行纠偏后的位置示意图； 

图5为本实用新型实施例二提供的纠偏控制系统的示意图； 

图6为本实用新型实施例二提供的保护子系统的工作流程图； 

图7为本实用新型实施例二提供的轮胎式龙门起重机纠偏控制系统的保护子系统安装位置及相应警戒颜色的涂设位置示意图； 

图8为本实用新型实施例三提供的轮胎式龙门起重机纠偏控制系统的保护子系统安装位置及相应警戒颜色的涂设位置示意图。 

图例说明： 

1、大车行驶机构   2、大车行驶机构 

3、色标传感器     4、色标传感器     5、色标传感器    6、色标传感器 

7、警戒颜色       8、警戒颜色 

具体实施方式

本实用新型的目的是提供一种轮胎式龙门起重机纠偏控制系统，以解决现有纠偏控制系统成本高、可靠性差的技术问题，提供一种精度高、成本低且可靠性高的轮胎式龙门起重机纠偏控制系统，而本实用新型的另一目的是提供包括上述纠偏控制系统的轮胎式龙门起重机。 

为达到上述目的，本实用新型的基本构思为，在轮胎式龙门起重机(为便于叙述，以下简称为起重机)上固定安装磁罗盘，利用磁罗盘实时检测起重机当前运行的方位角，产生并发送不同的探测信号至控制器，控制器根据接收到的探测信号输出控制信号，控制两侧驱动轮胎变频器的输出，进而通过驱动轮胎变频器增加或者降低其对应一侧大车行驶机构的速度，以实现起重机纠偏控制的目的。 

请参看图2，该图为本实用新型起重机纠偏控制方法流程图，具体包括以下步骤： 

S201、磁罗盘进行自检。 

由于磁罗盘为一种高精度的设备，而实现起重机纠偏控制主要依赖的就是磁罗盘，因此磁罗盘的工作性能将直接影响着起重机的纠偏效果，基于这种情况，需要设置磁罗盘在纠偏前进行自检操作，在磁罗盘数据校验正常后方可进行纠偏控制。 

S202、起重机运行，设定预设运行方位角。 

预设方位角的方向即起重机的规定行驶方向，需要说明的是，该预设方位角可以在起重机运行前由操作人员人工设定，也可默认以起重机运行前的当前的方位角默认为预设运行方位角，具体角度的设定方式并不影响本实用新型的保护范围。 

S203、检测当前方位角，确定偏角值。若该偏角值为零，则代表起重机当前的行驶方向与预设的运行方向并不偏差，控制器继续根据磁罗盘的检测信号对起重机的行驶方向进行监测；相反，若该偏角值不为零，代表起重机的行驶方向偏离了原始的既定方向，此时需要控制器根据预定的控制策略输出控制信号。 

S204、输出控制信号到轮胎变频器。 

S205、对两侧大车行驶机构进行控制。 

下面以本实用新型实施例提供的轮胎式龙门起重机纠偏控制系统对起重机进行纠偏控制为例，并结合附图，对起重机的纠偏控制过程进行详细描述。本领域技术人员应能理解，对于其它类型的轮胎式龙门起重机，纠偏控制装置可以基于本实用新型实施例提供的思想进行纠偏控制。 

图3和图4分别是本实用新型实施例一中起重机偏斜位置示意图以及处于图3所示偏斜位置的起重机进行纠偏后的位置示意图。如图3，当轮胎式龙门起重机向左偏斜时，控制器根据磁罗盘的检测信号将起重机当前运行方位角与预设运行方位角进行例行判断，经分析后确定偏角值不为零，即大车当前运行方向偏离了预定的运行方向，于是控制器进一步根据当前的运行方位角和上述偏角值，执行向右方向的纠偏控制程序，具体地，控制器向右侧驱动轮胎变频器输出减慢右侧大车行驶机构输出速度的控制信号或向左侧驱动轮胎变频器输出加快左侧大车行驶机构输出速度的控制信号，或者同时向左右两侧驱动轮胎变频器输出所述的两个指令；相应地，驱动轮胎变频器根据控制器输出的控制信号对大车行驶机构的输出速度进行控制。即，若接收到加快当侧大车行驶机构的输出速度的控制信号，则驱动轮胎变频器增加该大车行驶机构的输出速度；同理，若接收到减慢当侧大车行驶机构的输出速度的控制信号，则驱动轮胎变频器降低该大车行驶机构的输出速度；其中，在该实施例一中，可以将大车行驶机构的输出速度增加或是减少一个预设值，具体地该预设值可以通过实际的操作或实验中得出，以能够可靠实现对大车行驶机构的纠偏控制为准，在执行纠偏控制时，起重机持续向右转前进直到控制器根据磁罗盘检测信号确定当前运行方位角与预设运行方位角的偏角值为零，从而恢复至图4所示的正常运行方向，随后控制器恢复正常控制程序。 

需要说明的是，除了上述具体的控制策略，凡是在本实用新型所提出的技术方案的基础上，所提出的通过磁罗盘检测的方位角实现纠偏控制的处理策略，均属于本实用新型的保护范围。 

同时，为了保证在实施例一中所述纠偏控制系统因设备故障出现问题时， 起重机在行驶或纠偏控制的过程中运行在规定的车道内，避免出现安全事故，本实用新型提出了实施例二，在实施例一的基础上增加保护系统，通过检测起重机任一侧大车行驶机构的行驶路面是否符合预设的停车规则，从而能够及时发现起重机偏离了预定车道的情况及采取相应的停车控制。 

本实施例中纠偏控制系统包括纠偏子系统和保护子系统，请参看图5。本实施例中纠偏子系统和与实施例一相同，在此不再累述。所增加的保护子系统和纠偏系统互不干涉，单独运行。本实用新型实施例二所提出保护子系统，其实现流程如图6所示，具体包括以下步骤： 

S201、色标传感器进行自检。 

S202、色标传感器对起重机任一侧大车行驶机构的运行路面进行检测，根据警戒颜色的有无输出检测信号；。 

其中，在本实用新型中对色标传感器所输出的检测信号并无具体的限定，色标传感器可以在检测到警戒颜色时输出检测信号；可以在不再检测到警戒颜色时输出检测信号；还可以持续地输出表征警戒颜色有无的检测信号，只要能够准确地将警戒颜色的有无反馈至控制器，信号形式的不同不会影响本实用新型的保护范围，同样，该警戒颜色也无具体的限制，以能够被色标传感器可靠识别为准。 

S203、控制器接收所述色标传感器输出的检测信号，根据检测信号确定起重机的当前运行路面是否符合预设的停车规则，若符合，则输出停车控制信号。 

具体地，在判断的过程中，对于不同的警戒颜色的涂设方式，控制器所依据的规则也相应的分为两种： 

在所述轮胎式龙门起重机运行路面的两侧均涂设有警戒颜色的场景下，所述预设的停车规则为：预设位置正下方的运行路面具有警戒颜色；或， 

在所述轮胎式龙门起重机的运行路面涂设有警戒颜色的场景下，所述预设的停车规则为：预设位置正下方的运行路面无警戒颜色。 

需要指出的是，上述警戒颜色的涂设方式以及相应的判断规则仅为本实用新型所涵盖的具体实施例中的几种，从理论上来说，只要能够通过预先的 涂设及相应规则对大车行驶机构的路面进行准确的判断，其也可以包括更多的方式。 

S204、输出停车控制信号至轮胎变频器。 

S205、所述轮胎变频器根据停车控制信号控制起重机停车。 

请参看图7，图7展示了使用本实用新型纠偏控制系统的起重机的实施例二的示意图。如图7所示的图1起重机的左侧局部放大图，该纠偏控制系统还包括，分别预设在大车行驶机构前后左右四角的色标传感器(3、4、5、6)及与该色标传感器电连接的控制器。利用本实施例中的纠偏控制系统进行纠偏之前，需要在起重机左侧大车行驶机构(1)运行的路径两侧的适当位置分别涂刷两条警戒颜色(7、8)，通过色标传感器(3、4、5、6)检测起重机大车行驶机构(1)当前运行的路面，并将检测信号发与控制器。控制器根据接收到的检测信号判断预设位置正下方的运行路面是否与预设的停车规则一致，即在该大车行驶机构(1)预定路线的两侧涂有警戒颜色的情况下，若任一色标传感器(3、4、5、6)反馈的检测信号表明当前运行的路面上具有警戒颜色，则说明起重机偏离了正常的运行路线，此时，控制器输出停车控制信号给驱动轮胎变频器，驱动轮胎变频器接收所述停车控制信号，停止对两侧大车行驶机构的输出，同时发出报警信号告知操作人员。 

图8展示了使用本实用新型纠偏控制系统的起重机的实施例三的示意图。如图8所示的图1起重机的左侧局部放大图，该自动纠偏控制系统中的装置及安装方式及相应的纠偏措施与前一实施例基本相同，在此不再赘述；在利用本实施例中的自动纠偏控制系统进行轮胎式龙门起重机纠偏前，需事先在起重机左侧大车行驶机构运行的路径下方涂刷警戒颜色(7)，通过色标传感器(3、4、5、6)检测起重机大车行驶机构(1)当前运行的路面，并将检测信号发与控制器。控制器根据接收到的检测信号判断预设位置正下方的运行路面是否与预设的警戒颜色规则一致，即在大车行驶机构预定路线涂有警戒颜色的情况下，若控制器通过色标传感器(3、4、5、6)的反馈信号判断大车行驶机构当前的运行路面出现了没有涂设警戒颜色的区域，则说明起重机偏离了正常的运行路线。 

以上具体实施例只是列举了色标传感器数量为四个且分别预置于左侧大车行驶机构前后左右四角的情形，对于其他大车行驶机构及传感器安装的位置或传感器个数不为以上具体实施例中所列举的情况，由于本领域技术人员完全可以通过以上具体实施例的描述类比地得到其他情形的纠偏方法，所以为了避免重复产生，在这里将其省略。 

除了上述纠偏控制系统，本实用新型还提供了一种包括上述纠偏控制系统的轮胎式龙门起重机，该轮胎式龙门起重机的其他各部分的结构请参考现有技术，在此不再赘述。 

通过以上流程可以看出，本实用新型实施例通过利用成本低廉、占用空间小的磁罗盘就能够实现轮胎式龙门起重机的纠偏控制，特别适用于中小型港口的应用，具有较高的经济性和实用性，提高了轮胎式龙门起重机运行的安全性。 

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。 

Claims (6)

1.一种轮胎式龙门起重机的纠偏控制系统，应用于包括驱动轮胎变频器及大车行驶机构的轮胎式龙门起重机上，其特征在于，包括： 

磁罗盘，固定设置于所述轮胎式龙门起重机上，用于检测当前方位角，并输出检测信号； 

控制器，与所述磁罗盘相连接，用于接收所述磁罗盘的检测信号，获取所述轮胎式龙门起重机当前运行方位角，并根据预定的控制策略输出控制信号； 

所述驱动轮胎变频器分别与所述控制器及所述大车行驶机构连接，用于根据所述控制信号对所述大车行驶机构的速度进行控制，以实现对所述轮胎式龙门起重机的纠偏控制。 

2.如权利要求1所述的纠偏控制系统，其特征在于，还包括： 

多个色标传感器，分别设置于所述轮胎式龙门起重机的预设位置上，检测预设位置正下方的运行路面是否具有警戒颜色，并输出检测信号； 

所述控制器与多个所述色标传感器分别相连，用于根据所述多个色标传感器检测信号确定所述轮胎式龙门起重机的当前运行路面是否符合预设的停车规则，若符合，则输出停车控制信号。 

3.如权利要求1所述的纠偏控制系统，其特征在于， 

所述控制器根据预定的控制策略判断所述轮胎式龙门起重机的纠偏方向，确定对至少一侧大车行驶机构的输出速度增减信号并输出。 

4.如权利要求2所述的纠偏控制系统，其特征在于，所述磁罗盘及色标传感器在所述纠偏控制系统启动后执行自检操作。 

5.如权利要求2所述的纠偏控制系统，其特征在于，还包括：警报器；所述警报器与所述控制器相连，用于根据所述停车控制信号发出警示信号。 

6.一种轮胎式龙门起重机，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的纠偏控制系统。 

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