CN204528697U - 一种刻度标尺斗轮堆取料机定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，包括刻度标尺、标尺夹具、游尺指针、EN箱、MD箱、ST箱、地面电气柜和车载电气柜，所述刻度标尺安装在导轨托辊下方一侧的支架上，游尺指针安装在大机车体上，大机车体前进时，游尺指针也将沿着刻度标尺平行移动，本实用新型采用在堆取料机上加装刻度标尺精确定位系统的检测技术，实现堆取料机的位置精确检测，刻度标尺检测到的堆取料机位置精度高，信号稳定可靠。无磨损的非接触式位置检测，使用寿命长。

Description

一种刻度标尺斗轮堆取料机定位系统

技术领域

本实用新型涉及堆取料机定位系统，具体是一种刻度标尺斗轮堆取料机定位系统。

背景技术

目前堆取料机位置检测大多采用的是人眼定位、光电编码器装置(光码盘)、激光测距传感器、行走限位开关、RFID方式。这几种检测位置的方式均存在一定缺陷，具体表现如下：人眼定位受制于眼睛健康状况和精神状态，环境影响比较大，作业时间长；光电编码器装置，整套装置安装在驱动电机前部的一个金属壳体内，由盘状齿轮与定位车齿条啮合，通过驱动轴驱动编码器，盘状齿轮的圆周与定位车驱动小齿轮的圆周相同。编码器由传动齿轮自下而上通过减速机、联轴节驱动，实现定位车的位置检测。光电编码器装置在车轮打滑就会形成累计误差，相对定位的机械接触工作方式；激光测距传感器是根据时间延迟原理计算被测物的距离，激光测距传感器在不洁净环境会失去作用，轨道沉降导致车辆走行抖动会使反光板靶位不准，亦会导致位置检测不准；行走限位开关由于是点定位，对连续性位置检测存在盲区；RFID方式是无线点定位，存在漏读现象，延时较大，一般用做旋转编码器辅助校正。

故这几种传感器在检测位置时多数灵敏度低、寿命短、故障率高、可靠性低，操作繁锁，而且存在溜放环节(即失控区)，致使半自动操作和全自动操作难以可靠稳定运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，包括刻度标尺、标尺夹具、游尺指针、EN箱、MD箱、ST箱、地面电气柜和车载电气柜，所述刻度标尺安装在导轨托辊下方一侧的支架上，游尺指针安装在大机车体上，大机车体前进时，游尺指针也将沿着刻度标尺平行移动，游尺指针外平面与刻度标尺始终保持在50～300mm的间隙；所述地面电气柜内部设置刻 度生成仪、信号分配器、电源，所述车载电气柜内部设置刻度分析仪、信号分配器、电源、网关(信号转换模块)，所述ST箱和EN箱分别连接在刻度标尺的两端，其中ST箱的信号输出接口通过32芯的引线电缆连接地面电气柜内的信号分配器再连接刻度生成仪；所述游尺指针通过信号线连接车载电气柜内的信号分配器，再连接刻度分析仪信号输入接口，刻度分析仪和网关连接，游尺指针与刻度标尺内的芯线无线连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述刻度标尺为多根拼接式，中间采用MD箱连接，刻度标尺两端采用钢丝绳和花篮螺栓拉紧，中间间隔1.5米或者2米用标尺夹具固定在导轨托辊下方一侧的支架上。

作为本实用新型再进一步的方案：所述刻度标尺是由扁平状的PVC合成材质外壳材料和内部按照二进制数字编码规律编制的芯线构成，所述芯线包括至少两对芯线，其中一对芯线为相互平行的基准线，其余各对芯线每隔一个步长交叉一次，每对芯线的步长各不相同，分别为最小步长的2ⁱ倍，所述游尺指针内设有感应线圈。

作为本实用新型再进一步的方案：所述刻度标尺通过夹具A、夹具B、T形支架、L形支架依次连接形成稳定的安装结构。

作为本实用新型再进一步的方案：所述刻度分析仪连接有PLC或者上位机。

作为本实用新型再进一步的方案：所述刻度生成仪、刻度分析仪和网关连接有电源。

作为本实用新型再进一步的方案：所述刻度标尺电缆还包括与至少一对地址线步长相等，且错开半个步长的地址线。

作为本实用新型再进一步的方案：所述刻度标尺电缆的最小步长为20～400毫米。

作为本实用新型再进一步的方案：所述刻度标尺电缆的总长度为2^n-1*W，其中，n为地址线的对数，W为最小步长。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用在堆取料机上加装刻度标尺精确定位系统的检测技术，实现堆取料机的位置精确检测。刻度标尺检测到的堆取料机位置精度高，信号稳定可靠。无磨损的非接触式位置检测，使用寿命长；可以断续或连续检测，测距长达5公里，位移检测长度可以根据需要定制；耐污染能力超强，可用在水 下、防蒸汽、耐酸碱；安装简单更换方便(无需改变现场环境)，免维护；高稳定性、高可靠性、多种信号输出方式选择；具有反向极性保护功能、防雷击、防射频干扰、防静电；无需参考点的位移量绝对型输出，不怕掉电；位置的取样时间和测量长度没有关系；可以用在环形运动机械位置检测；为对这些机械进行统一指挥调度，对整个生产过程进行实时监控的自动化无人操作控制系统提供基础位置数据。

附图说明

图1为本实用新型一种刻度标尺斗轮堆取料机定位系统的结构示意图；

图2为本实用新型一种刻度标尺斗轮堆取料机定位系统中刻度标尺的支架夹具安装结构示意图。

图中：1-刻度标尺、2-标尺夹具、3-游标指尺、4-大机车体、5-车载电气柜、6-EN箱、7-钢丝绳、8-花篮螺栓、9-MD箱、10-ST箱、11-引线电缆、12-地面电气柜、13-夹具A、14-夹具B、16-L形支架、17-T形支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，包括刻度标尺1、标尺夹具2、游尺指针3、EN箱6、MD箱9、ST箱10、地面电气柜12和车载电气柜5，所述刻度标尺1安装在导轨托辊下方一侧的支架上，游尺指针3安装在大机车体4上，大机车体4前进时，游尺指针3也将沿着刻度标尺1平行移动，游尺指针3外平面与刻度标尺1始终保持在50～300mm的间隙；所述地面电气柜12内部设置刻度生成仪、信号分配器、电源，所述车载电气柜12内部设置刻度分析仪、信号分配器、电源、网关(信号转换模块)，所述ST箱10和EN箱6分别连接在刻度标尺1的两端，其中ST箱10的信号输出接口通过32芯的引线电缆11连接地面电气柜12内的信号分配器再连接 刻度生成仪；所述游尺指针1通过信号线连接车载电气柜5内的信号分配器，再连接刻度分析仪信号输入接口，刻度分析仪和网关连接，游尺指针与刻度标尺内的芯线无线连接。

所述刻度标尺1是以格雷码方式排列的检测电缆，包括电缆护套和由所述电缆护套包裹的电缆芯线和模芯，所述电缆芯线有两种，即基准线R线和地址线G0线-G9线，基准线R线在整个刻度标尺段中不交叉，用于获取标准信号，地址线用于检测地址，各对地址线按不同步长规律编排，每隔一个步长交叉一次，设刻度标尺的最小步长为W，则G0、G1、G2…G8、G9步长分别为20W、21W、22W……28W、29W，即1W、2W、4W…256W、512W。

通过上述布置的地址线，可实现绝对地址的检测，地面站的刻度生成仪在TR0时刻接通标准信号线R0，首先发送一个同步头，紧接着发送R0信号；TG0时刻接通地址线G0，发送G0信号；依次接通并向G1、G2…G8、G9发送信号。车上的游尺指针3接收到同步头信号后，下一个时间的信号便是R0，紧接着是G0、G1、G2…G8、G9。车上刻度分析仪根据接收到的R0信号产生一个标准信号，紧接着将接收到的各路地址线信号放大整形后送入进行鉴相和计数，G0、G1、G2…G8、G9信号相位与R0信号相同，若规定地址为“0”，反相位时地址为“1”，即可得到一组格雷码。最后将格雷码转换成十进制数即可得到移动大机的位置。

从上面的分析可以看到，刻度标尺1用一对地址线可以检测到2个地址，用二对地址线可以检测到4个地址。实际上，用n对地址线可以检测到2n个地址。

根据电磁学理论：

Φ＝S*B        其中：Φ为磁通量，S为线圈面积，B为电磁强度。

e＝N*dΦ/dt   其中：e为感应电压，N为线圈的匝数。

理论上讲，只要将刻度标尺1最小步长W取得足够小，刻度标尺1定位精度就可以做得很高，但在工程上由于刻度标尺芯线、天线尺寸误差、机车摆动，磁场分布不均匀性，以及外界干扰等因素，刻度标尺1最小步长W取值受到一定限制。W取得太小，电磁感应面积变小，地址检测的信噪比低，造成地址不稳定。根据工程经验，W＝200毫米较好。

刻度标尺1最小步长W根据定位精度来确定，电缆长度由刻度标尺芯线的数量和最小步长W确定。一般来说：

绝对定位精度μ＝W/2(其中W为格雷母线最小步长)

格雷母线长度L＝2ⁿ*μ(其中n为格雷母线芯线的数量)

通过上面的分析我们知道当格雷母线最小步长W＝200毫米时，大地址的检测精度为：

μ＝W/2＝200/2＝100毫米。

如果格雷母线地址线为10对(G0-G9)，当W＝200毫米时，则格雷母线长度为:

L＝2¹⁰*100(毫米)＝102.4米。

地址线G0步长200毫米，在100毫米开始交叉；G1步长400毫米，在200毫米开始交叉；G2步长800毫米，在400毫米开始交叉，…；G8步长51.2米，在25.6米交叉一次,；G9步长102.4米，在51.2米交叉一次。

所述游尺指针3中包括主线圈和副线圈，所述主线圈与副线圈参数一样，同向连接，主线圈距感应电缆信号辐射范围近，副线圈距感应电缆信号辐射范围远。由于主线圈与副线圈有距离差，对地址感应信号来说，两个线圈接收的信号强弱有差异；对干扰信号来说，两个线圈接收的信号强弱相当。信号强弱有差异；对干扰信号来说，两个线圈接收的信号强弱相当。这样，通过对G0线和L0线的采集和比较，既能够消除电源开、停过程中产生的电磁干扰，又不降低位置检测天线的接收灵敏度，较比同轴分布的差分线圈造成系统信噪比要低很多。

所述游尺指针3通过信号线连接在车载电气柜5内的信号分配器，信号分配器和刻度分析仪连接，其中游尺指针3用于识别大机所在的位置，游尺指针3相对刻度标尺1平行非接触移动，游尺指针3指向的刻度即是当前位置值，可以在车上或地上得到位移量，无需初始参考点，定位精度5毫米，分辨率2毫米；所述刻度生成仪上的信号分配器连接地上电源，所述刻度分析仪和网关连接，同时和电源连接，所述网关通过通信线和PLC连接。

所述刻度标尺1精确定位系统采用电磁感应原理来检测移动设备的位移量，当游尺指针中的线圈中通入交变电流时，在游尺指针附近会产生交变磁场，而刻度标尺1近似处在 一个交变的、均匀分布的磁场中，每对刻度标尺1的芯线会在磁场中产生感应电动势，所述刻度生成仪的信号通过电磁耦合方式传送到刻度标尺1的感应环线上，刻度分析仪对接收到的信号进行相位比较。，叉线的信号相位与平行线的信号相位相同，地址为“0”；交叉线的信号相位与平行线的信号相位相反，地址为“1”，这样感应的地址信息是格雷码排列，由此确定游尺指针在刻度标尺长度方向上的位置，配合位置检测辅助旋转编码器加修正块对测量数据进行校准。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内。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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，包括刻度标尺(1)、标尺夹具(2)、游尺指针(3)、EN箱(6)、MD箱(9)、ST箱(10)、地面电气柜(12)和车载电气柜(5)，其特征在于，所述刻度标尺(1)安装在导轨托辊下方一侧的支架上，游尺指针(3)安装在大机车体(4)上，游尺指针(3)外平面与刻度标尺(1)始终保持在50～300mm的间隙；所述地面电气柜(12)内部设置刻度生成仪、信号分配器、电源，所述车载电气柜(12)内部设置刻度分析仪、信号分配器、电源、网关，所述ST箱(10)和EN箱(6)分别连接在刻度标尺(1)的两端，其中ST箱(10)的信号输出接口通过32芯的引线电缆(11)连接地面电气柜(12)内的信号分配器再连接刻度生成仪；所述游尺指针(1)通过信号线连接车载电气柜(5)内的信号分配器，再连接刻度分析仪信号输入接口，刻度分析仪和网关连接，游尺指针(3)与刻度标尺(1)内的芯线无线连接。

2.根据权利要求1所述的刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，其特征在于，所述刻度标尺(1)为多根拼接式，中间采用MD箱(9)连接，刻度标尺(1)两端采用钢丝绳(7)和花篮螺栓(8)拉紧，且中间间隔1.5米或者2米处设有用于固定的标尺夹具(2)。

3.根据权利要求1所述的刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，其特征在于，所述刻度标尺(1)由扁平状的PVC合成材质外壳材料和内部按照二进制数字编码规律编制的芯线构成，所述芯线包括至少两对芯线，其中一对芯线为相互平行的基准线，其余各对芯线每隔一个步长交叉一次，每对芯线的步长各不相同，分别为最小步长的2ⁱ倍，所述游尺指针(3)内设有感应线圈。

4.根据权利要求1所述的刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，其特征在于，所述刻度标尺(1)与夹具A(13)、夹具B(14)、T形支架(17)、L形支架(16)依次固定相连。

5.根据权利要求1所述的刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，其特征在于，所述刻度分析仪连接有PLC或者上位机。

6.根据权利要求1所述的刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，其特征在于，所述刻度生成仪、刻度分析仪和网关连接有电源。

7.根据权利要求1所述的刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，其特征在于，所述刻度标尺(1)的电缆还包括与至少一对地址线步长相等，且错开半个步长的地址线。

8.根据权利要求1所述的刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，其特征在于，所述刻度标尺(1)的电缆的最小步长为20～400毫米。

9.根据权利要求7或8所述的刻度标尺斗轮堆取料机定位系统，其特征在于，所述刻度标尺(1)的电缆的总长度为2^n-1*W，其中，n为地址线的对数，W为最小步长。