CN215402668U - 一种用于悬臂吊的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于悬臂吊的自动控制系统，包括：控制设备；第一绝对值编码器设置于大车机构海陆侧的转轮处；第二绝对值编码器设置于小车机构卷筒侧；第三绝对值编码器设置于起升机构卷筒侧；第一至第三绝对值编码器均与控制设备相连；第一脉冲编码器，分别与大车机构的电机和大车变频器相连，大车变频器还与控制设备连接；第二脉冲编码器，分别与小车机构的电机以及小车变频器相连，小车变频器还与控制设备连接；第三脉冲编码器，分别与起升机构的电机以及与起升变频器相连，起升变频器还与控制设备连接。采用该系统，可以控制悬臂吊可以根据用户设定的参数进行全自动作业，降低对操作人员的技术水平要求，减少人工劳动强度。

Description

一种用于悬臂吊的自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及起重机技术领域，特别涉及一种用于悬臂吊的自动控制系统。

背景技术

现阶段国内大型水利系统的清污用抓斗在汛期要求24小时工作，因为除污口大小有限且数量众多，在入水的时候，需要人力不停的去各个入水口去协助司机矫正位置，整个汛期工作时间长，工作强度大，长期在起重臂下工作，安全性也得不到充分保障。且随着人力成本升高及国内对自动化设备的要求，原先需要人工干预及指挥的悬臂吊已无法满足用户的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的悬臂吊由于需要人工干预，造成操作人员劳动强度大且存在较大的安全隐患的技术问题。本实用新型提供了一种用于悬臂吊的自动控制方法，无需人工干预即可实现对悬臂吊的全自动控制，大大减少劳动强度以及降低操作人员的技术水平要求。

基于此，本实用新型的实施方式公开了一种用于悬臂吊的自动控制方法，悬臂吊包括大车机构、小车机构和起升机构，其特征在于，自动控制方法包括：

接收目标作业地点的位置信息和水深信息；

根据位置信息分别确定大车机构的第一目标位置和小车机构的第二目标位置，以及，根据水深信息确定起升机构的目标降落位置；

控制大车机构移动，在大车机构的移动过程中，实时获取大车机构的实际位置，以判断大车机构是否到达至第一目标位置；

当大车机构到达第一目标位置时，控制小车机构移动至第二目标位置；

待小车机构移动至第二目标位置后，控制起升机构下降至目标降落位置以进行抓料作业。

采用上述技术方案，在用户设置参数后，悬臂吊系统可以根据用户设定的参数进行全自动作业，降低对操作人员的技术水平要求，也可以大大减少辅助工人的连班加班工作，并且由于全自动作业时，不需要人工在起重臂下工作，因此也避免了安全事故的发生。

根据本实用新型的另一具体实施方式，大车机构上设置有脉冲编码器和绝对值编码器，脉冲编码器与大车机构的电机和连接于大车机构的电机上的大车变频器的脉冲编码器卡相连接，脉冲编码器用于获取大车机构的电机的运行速度，绝对值编码器与大车机构海陆侧的转轮连接，用于获取大车机构的位置信息；获取大车机构的实际位置包括：

脉冲编码器检测大车机构的电机的运行速度，根据脉冲编码器检测到的运行速度计算大车机构的位置信息，作为第一位置信息；

绝对值编码器检测大车机构的位置信息，作为第二位置信息；

计算第一位置信息与第二位置信息之间的距离并将距离与第一预设值做比较，若距离小于或等于第一预设值，则将第二位置信息作为大车机构的实际位置。

根据本实用新型的另一具体实施方式，自动控制方法还包括：在大车机构的移动过程中，实时监测大车机构的运行轨道上是否存在障碍物，若存在，则控制大车机构减速或停止运行。

根据本实用新型的另一具体实施方式，大车机构上还设置有激光限位设备和雷达限位设备，均用于检测大车机构的运行轨道上是否存在障碍物；当激光限位设备和雷达限位设备中的至少一个检测到障碍物时，认为存在障碍物。

根据本实用新型的另一具体实施方式，小车机构上设置有脉冲编码器、绝对值编码器和激光定位器；控制小车机构移动至第二目标位置包括：

控制小车机构向第二目标位置移动，在小车机构移动过程中，分别利用脉冲编码器、绝对值编码器和激光定位器实时监测小车机构的位置信息；

分别对脉冲编码器、绝对值编码器和激光定位器监测到的小车机构的位置信息进行比对，若三者监测到的位置信息相互之间的距离均小于或等于第二预设值，则将绝对值编码器监测到的位置信息作为小车机构的实际位置；

将小车机构的实际位置与第二目标位置进行比对，当小车机构的实际位置与第二目标位置之间的距离小于或等于预设距离时，判断为小车机构运行至第二目标位置，控制小车机构停止运行。

根据本实用新型的另一具体实施方式，该自动控制方法还包括：在小车机构的运行过程中，判断小车机构是否达到预设位置，若小车机构到达预设位置，控制小车机构减速运行。

根据本实用新型的另一具体实施方式，该自动控制方法还包括：

待抓料作业完成后，控制起升机构从海侧抓料目标位置上升到上停止位，在起升机构的上升过程中，实时检测起升机构的位置；

待起升机构到达停止位置后，控制小车机构向卸料陆侧目标运行，直至运行到卸料口的上方后控制小车机构停止运行，在小车机构的运行过程，实时检测小车机构的位置；

待小车机构到达卸料位置后，控制起升机构下降到卸料陆侧目标位置，在起升机构的下降过程中，实时检测起升机构的位置；

待卸料作业完成后，控制起升机构从卸料陆侧目标位置上升到上停止位。

根据本实用新型的另一具体实施方式，该自动控制方法还包括：实时采集并保存大车机构、小车机构和起升机构在运行过程中的视频信息。

相应地，本实用新型的实施方式还公开了一种用于悬臂吊的自动控制系统，悬吊臂包括大车机构、小车机构和起升机构，自动控制系统包括：

控制设备，用于控制大车机构、小车机构和起升机构的运转；

第一绝对值编码器，设置于大车机构海陆侧的转轮处，且与控制设备连接，第一绝对值编码器用于检测大车机构的位置信息，并将大车机构的位置信息输出至控制设备；

第二绝对值编码器，设置于小车机构卷筒侧，且与控制设备连接，第二绝对值编码器用于检测小车机构的位置信息，并将小车机构的位置信息输出至控制设备；

第三绝对值编码器，设置于起升机构卷筒侧，且与控制设备连接，第三绝对值编码器用于检测起升机构的位置信息，并将起升机构的位置信息输出至控制设备；

第一脉冲编码器，分别与大车机构的电机和连接于大车机构的电机的大车变频器的脉冲编码器卡相连接，大车变频器还与控制设备连接，第一脉冲编码器用于检测大车机构的电机运行转速信息并将电机转速信息通过大车变频器输出至控制设备，以获取大车机构的位置信息；

第二脉冲编码器，分别与小车机构的电机以及连接于小车机构的电机上的小车变频器的脉冲编码器卡相连接，小车变频器还与控制设备连接，第二脉冲编码器用于检测小车机构的电机运行转速信息并将该信息通过小车变频器输出至控制设备，以获取小车机构的位置信息；

第三脉冲编码器，分别与起升机构的电机以及与起升机构的电机相连接的起升变频器的脉冲编码器卡相连接，起升变频器还与控制设备连接，第三脉冲编码器用于检测起升机构的电机运行转速信息并将该信息通过起升变频器输出至控制设备，以获取起升机构的位置信息。

采用该系统，可以控制悬臂吊可以根据用户设定的参数进行全自动作业，降低对操作人员的技术水平要求，减少人工劳动强度。

根据本实用新型的另一具体实施方式，自动控制系统还包括：限位设备，分别设置于大车机构、起升机构和小车机构上，限位设备与控制设备连接。

根据本实用新型的另一具体实施方式，限位设备包括大车机构限位设备和凸轮限位设备，其中大车机构限位设备用于检测大车机构的运行轨道上是否存在障碍物，当大车机构限位设备检测到障碍物时，输出信号至控制设备；凸轮限位设备分别设置于起升机构和小车机构上，凸轮限位设备与控制设备连接，用于分别检测起升机构和小车机构的速度，并输出至控制设备。

根据本实用新型的另一具体实施方式，大车机构限位设备包括雷达限位器和激光限位器，均与控制设备连接。

根据本实用新型的另一具体实施方式，控制设备包括：CPU处理模块、通讯模块、模拟量输入模块和输入输出模块，CPU处理模块分别与通讯模块、模拟量输入模块和输入输出模块连接；其中，第一绝对值编码器、第二绝对值编码器、第三绝对值编码器、大车变频器、小车变频器和起升变频器均与通讯模块连接；限位设备与输入输出模块连接。

根据本实用新型的另一具体实施方式，自动控制系统还包括：视频采集设备，分别设置在大车机构、小车机构和起升机构上，视频采集设备与控制设备相连接。

根据本实用新型的另一具体实施方式，小车机构上还设置有激光定位器，与控制设备连接。

相应地，本实用新型的实施方式还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有指令，该指令在计算机上执行时使得计算机执行上述方法。

附图说明

图1示出本实用新型一实施例的用于悬臂吊的自动控制方法的流程图；

图2示出本实用新型一实施例的用于悬臂吊的自动控制系统的结构框图一；

图3示出本实用新型一实施例的用于悬臂吊的自动控制系统的结构框图二；

图4示出本实用新型一实施例的电子设备的示意图；

图5示出本实用新型一实施例的片上系统的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提供了一种用于悬臂吊的自动控制方法，具体地，悬吊臂包括大车机构、小车机构和起升机构。该方法包括：

步骤S1：接收目标作业地点的位置信息和水深信息；

步骤S2：根据位置信息分别确定大车机构的第一目标位置和小车机构的第二目标位置，根据水深信息确定起升机构的目标降落位置。

具体地，可以利用控制设备控制悬臂吊中各机构的运行。在步骤S1之前，还可以包括：

在控制设备中存储各作业地点位置信息与大车机构目标位置和小车机构目标位置之间的一一对应关系以及水深信息与起升机构目标降落位置之间的一一对应关系。

在具体作业时，悬臂吊接收作业指令和目标作业位置信息后，会自动控制大车机构、小车机构以及起升机构运行到相应位置。

即在针对孔洞进行作业之前，可以先根据现场实际情况，测量各个孔洞的实际位置，然后根据大车机构和孔的位置来确定大车目标位置、起升机构目标降落位置和小车机构的目标位置，把这些确定之后的数据写入程序以存储在控制设备中。在具体实施时，即可以使得只需要用户输入目标作业地点的位置信息和水深信息，控制设备便可以自动根据客户设定的信息确定大车机构、小车机构以及起升机构的目标位置信息，从而准确控制各机构运行至目标位置点。

进一步地，由于各个孔洞的位置信息一般是固定的，即每个孔洞与其位置信息是一一对应的，因此还可以在控制设备中将每个孔洞的位置信息更改为其对应的孔洞序号，使得用户只需要输入孔洞号和水深。控制设备便可以根据用户设定的孔号和水深来进行选择实际需要达到的各机构位置以控制悬臂吊作业，简化了人员操作，同时也降低了操作人员的操作失误率。

步骤S3：控制大车机构移动，在大车机构的移动过程中，实时获取大车机构的实际位置，以判断大车机构是否到达第一目标位置；

步骤S4：当大车机构到达第一目标位置时，控制小车机构移动至第二目标位置；

步骤S5：待小车机构移动至第二目标位置后，控制起升机构下降至目标降落位置以进行抓料作业。

本实用新型依托市场需求，研制了全自动控制的悬臂吊，在国内尚属空白。在本实用新型中，在用户可以通过设置参数后，悬臂吊系统可以根据用户设定的参数进行全自动作业，降低对操作人员的技术水平要求，也可以大大减少辅助工人的连班加班工作，并且由于全自动作业时，不需要人工在起重臂下工作，因此也避免了安全事故的发生。

可选地，在步骤S5之后，上述用于悬臂吊的自动控制方法还可以包括以下步骤：

步骤S6：待抓料作业完成后，控制起升机构从海侧抓料目标位置上升到上停止位，在起升机构的上升过程中，实时检测起升机构的位置；

步骤S7：待起升机构到达停止位置后，控制小车机构向卸料陆侧目标运行，直至运行到卸料口的上方后控制小车机构停止运行，在小车机构的运行过程，实时检测小车机构的位置；

步骤S8：待小车机构到达卸料位置后，控制起升机构下降到卸料陆侧目标位置，在起升机构的下降过程中，实时检测起升机构的位置；

步骤S9：待卸料作业完成后，控制起升机构从卸料陆侧目标位置上升到上停止位。

悬臂吊可以在自动控制系统的控制下自动运行。该控制系统可以包括具有触摸屏的控制设备，用户可以在触摸屏上设置工作参数(比如孔号、循环次数、水深等信息)，然后按下启动键，控制设备则会自动控制大车、小车和起升机构运行，以进行入孔抓污及卸料作业。

具体地，在进行自动化作业前需要进行操作前准备工作：即当司机需要进行抓草作业时，需要先将起升机构、小车机构和大车机构分别归零，并将起升机构和小车机构设置到初始位置，比如将起升机构上升到6.5到7米位置，小车机构设置在2.3米左右。这里所说的初始位置可以现场根据用户需求进行设置，所有数值都可以在显示屏幕上实时看到。进一步地，在触摸屏操作界面可以有单孔设定和多孔设定以供操作人员选择。

下面以在五号孔进行反复4次循环为例说明下单孔设定下悬臂吊的工作过程：

操作人员在触摸屏进行孔号5、循环次数4及实时水深设定后，按下启动键。整个设备就开始自动化运行，此时设备进入电脑自己控制模式，将进行自动大车机构、小车机构和起升机构运行，以进行入孔抓污及卸料作业。当一个循环完成后，进行第二个循环，如此反复，直至达到设定的次数后设备停止运行。

其中，单次循环模式主要运行轨迹为：

a1：检测大车机构的实际位置并判断，当大车机构不在5号孔的位置时，大车机构在电脑控制模式下从远端自动运行到设定孔号的大车目标位置。在运行过程中需要控制悬在钢丝绳上的抓斗摇摆幅度同时需要对大车位置进行检测。

a2：待大车机构到位后，小车机构自动向海侧目标运行，小车机构自动运行到空位的上方后停止，在运行过程中需要注意在小车运行过程中钢丝绳上的抓斗摇摆幅度同时需要对小车位置进行检测。

a3：小车机构到位后，起升机构自动下降到抓料海侧目标位置，起升机构运行的过程中对起升位置进行实时检测。

a4：起升机构从海侧抓料目标位置自动上升到上停止位，运行的过程中对起升位置进行实时检测。

a5：小车机构向卸料陆侧目标运行，自动运行到卸料口的上方后停止，在运行过程中需要注意在小车运行过程中钢丝绳上的抓斗摇摆幅度同时需要对小车位置进行检测。

a6：起升机构到位后，起升机构下降到卸料陆侧目标位置，运行的过程中对起升位置进行实时检测。

a7：起升机构从卸料陆侧目标位置自动上升到上停止位。

如此为一个循环，第二个循环重复动作a2-a7。

同样的，多孔设定时设备的运行过程与单孔设定时大体相同，比如当依次设定1、3、5、6孔号的循环次数依次为3、2、4、2时，控制设备控制悬臂吊自动执行1号孔循环3次，然后自动执行3号孔循环2次，然后自动执行5号孔循环4次，然后自动执行6号孔循环2次，最后自动停止。

自动多孔循环，从小到大依次执行，每个孔循环次数按需要设定循环几次。本孔洞循环次数完成，执行下一孔洞操作。在执行单个孔洞循环过程中，仍保留在进孔、出孔段的人工干预功能，和单孔自动操作一样。即所有流程同单孔设置模式，只是在换孔时候增加了动作a1的轨迹。

示例性的，大车机构上设置有脉冲编码器和绝对值编码器，脉冲编码器与大车机构的电机连接和连接于大车机构的电机上的变频器的脉冲编码器卡相连接，用于获取大车机构的电机的运行速度，绝对值编码器与大车机构海路侧的转轮连接，用于获取大车机构的位置信息；获取大车机构的实际位置包括：

脉冲编码器检测大车机构的电机的运行速度，根据脉冲编码器检测到的运行速度计算大车机构的位置信息，作为第一位置信息；

绝对值编码器检测大车机构的位置信息，作为第二位置信息；

计算第一位置信息与第二位置信息之间的距离并将该距离与第一预设值做比较，若该距离小于或等于第一预设值，则将第二位置信息作为大车机构的实际位置。

具体地，悬臂吊在控制设备的控制下运转。脉冲编码器和绝对值编码器均与控制设备电连接。脉冲编码器和绝对值编码器将其检测到的数据传送至控制设备。控制设备分别根据脉冲编码器和绝对值编码器输出的数据，计算大车机构的位置，即第一位置信息和第二位置信息，然后控制设备根据第一位置信息和第二位置信息计算这两者的距离，并将这两者之间的距离与第一预设值做对比，当该距离小于或等于第一预设值时，取第二位置信息作为大车机构的实际位置。

即通过在大车机构上配置的脉冲编码器和绝对值编码器达到双重的定位数据确认，避免因其中一台定位仪器出现问题，而导致出现定位错误，进而影响悬臂吊全自动作业的精准性。

示例性的，起升机构上也可以配置绝对值编码器和脉冲编码器，利用与上述检测大车机构实际位置信息相同的方法，检测起升机构的实际位置信息。

示例性的，该自动控制方法还包括：在大车机构的移动过程中，实时监测大车机构的运行轨道上是否存在障碍物，若存在，则控制大车机构减速或停止运行。

通过该方法，可以在全自动过程中对轨道上的异物或人员进行减速保护，以进一步降低安全事故的发生率。

可选地，可以在大车机构上设置激光限位设备和雷达限位设备，激光限位设备和雷达限位设备均用于检测大车机构的运行轨道上是否存在障碍物；当激光限位设备和雷达限位设备中的至少一个检测到障碍物时，认为存在障碍物。

即通过设置双重限位检测设备，进一步保证能够充分甄别到大车运行过程中的障碍物，防止安全事故的发生。

示例性的，小车机构上也设置有脉冲编码器、绝对值编码器，除此之外，小车机构上还设置有激光定位器。这三个设备均用于检测小车的当前位置。步骤S4中的控制小车机构移动至第二目标位置可以包括以下步骤：

控制小车机构向第二目标位置移动，在小车机构移动过程中，分别利用脉冲编码器、绝对值编码器和激光定位器实时监测小车机构的位置信息；

分别对脉冲编码器、绝对值编码器和激光定位器监测到的小车机构的位置信息进行比对，若三者监测到的位置信息相互之间的距离均小于或等于第二预设值，则将绝对值编码器监测到的位置信息作为小车机构的实际位置；

将小车机构的实际位置与第二目标位置进行比对，当小车机构的实际位置与第二目标位置之间的距离小于或等于预设距离时，判断为小车机构运行至第二目标位置，控制小车机构停止运行。

具体地，脉冲编码器、绝对值编码器和激光定位器均与控制设备连接，在具体实施时，脉冲编码器、绝对值编码器和激光定位器分别将其测量的数据传送至控制设备，控制设备分别根据各仪器输出的数据计算获得小车机构的三个当前位置信息，然后分别比对计算得出的三个位置信息，当符合条件时，将根据绝对值编码器的输出数据计算得到的第二位置信息作为小车机构的实际位置。

即对小车机构的定位，可以通过设置在卷筒侧的绝对值编码器进行计算得到数值A，为了防止小车滑动造成脉冲编码器和绝对值编码器的数据和实际位置不匹配。进一步通过在小车梁的最前端安装固定banner的激光传感器，在移动的小车架上焊接固定反射装置保证激光水平能照射到固定装置上。通过Banner的激光传感器有模拟量输出的信号端子连接PLC的模拟量输入模块，通过小车实际移动的位置和模拟量输入模块读到的数据进行线性标定来算出小车激光测算的距离数据B。通过对数据A和数据B进行数值比较，在一定的安全范围内允许设备继续允许，来保证小车在手动和自动运行过程中编码器计算出错导致的事故。

可选地，除了在小车上增设激光定位器来进行2次精确保护的同时，还可以在小车机构的卷筒处设置凸轮限位以进行安全保护，凸轮限位的主要作用是为了防止小车机构定位超出定位口或者发生小车机构超载现象，同时还可以在起升机构上通过起升卷筒凸轮限位进行安全保护，及在起升机构上设置绝对值编码器，设置超负荷保护系统，以防止起升定位超出定位口或者发生起升机构超载现象。

在具体实施时，第一预设值、第二预设值和预设距离可以根据具体实际情况进行设定，其数值可以相同，也可以不同。示例性的，第一预设值、第二预设值和预设距离可以均设置为30mm。当任意机构的当前实际位置与其目标位置超出30mm时(实测操作时也可以控制精度在15mm以内)，会产生不对位现象，此时需要将机构停止运行，不再执行下一步动作，即此时处于自动暂停状态，所有主令在零位；通过报警或者其他手段通知人工干预，以使机构的当前实际位置控制在目标位置的合理范围内，然后可按压自动继续，则自动暂停消除，恢复自动功能运行。

示例性的，在小车机构的运行过程中，判断小车机构是否达到预设位置，若小车机构到达预设位置，控制小车机构减速运行。

同样的，在起升机构的运行过程中，判断起升机构是否达到起升预设位置，若起升机构到达起升预设位置，控制起升机构减速运行。

即起升机构、大车机构和小车机构通过绝对值编码器进行定位，通过DP的协议进行通讯。把起升机构的上终点作为归零点，而小车机构和大车机构则分别以小车机构后终点及大车机构的左终点作为归零点进行归零。起升机构和小车机构采用智能减速方法，根据各机构和目标位置终点距离的差值，加减速时间来进行速度给定，通过减速检测限位进行失速和位置检测保护。

示例性的，自动控制方法还包括以下步骤：

实时采集并保存大车机构、小车机构和起升机构在运行过程中的视频信息。

可选地，可以通过设置在大车机构、小车机构和起升机构上的视频采集设备(比如CCTV图像采集设备)采集各机构运行过程中的视频图像信息。视频采集设备和控制设备可以通过光纤建立通讯连接，视频采集设备通过光纤将采集到的视频图像信息上传至控制设备，并有控制设备保存，以便后续工作人员调取查看。

具体地，可以在主梁和司机室上设置能够自动跟随的摄像头，该摄像头可以全程自动跟随抓斗，从而让司机室更直观的观察到抓斗的位置及各种状态；在大车四个门腿设置摄像头，全程观察大车行动方向上发生的各种状态；在吊具卷盘位置、电气房、机房内都设置摄像头，观察关联机构位置的情况从而保证整机数据的保存及获取。

在悬臂吊自主工作时，操作人员只需在司机室或者中控室内，通过CCTV摄像显示装置来监控各个监控点包括取料位置处的情况，以使在紧急情况下，司机可随时干预、停止、启动全自动运行。

本实用新型提供的用于悬臂吊的自动控制方法，通过设置在电机上的脉冲编码器和配套在各个机构的绝对值编码器来进行读取数据，获得起升、小车和大车机构位置信息，进而对大车、小车和起升机构进行精准定位，以使设备能够自主运行工作。同时由于配套了视频采集设备，可以使得操作人员在司机室或远程中控室，就可以通过CCTV摄像显示装置来监控各个监控点包括大车、抓草机位置，以便于在紧急情况下，操作人员可随时干预、停止自动运行，提高了设备的安全性。

相应地，如图2所示，本实用新型还提供了一种用于悬臂吊的自动控制系统，悬吊臂包括大车机构、小车机构和起升机构，自动控制系统包括：

控制设备1，用于控制大车机构、小车机构和起升机构的运转；

第一绝对值编码器2，设置于大车机构海陆侧的转轮处，且与控制设备1连接(具体地，第一绝对值编码器2可以与控制设备1中的处理模块通讯连接，该处理模块可以具体为S7-1500PLC)，第一绝对值编码器2用于检测大车机构的位置信息，并将大车机构的位置信息输出至控制设备1；

第二绝对值编码器3，设置于小车机构卷筒侧，且与控制设备1连接(具体地，第二绝对值编码器3可以与控制设备1中的处理模块通讯连接)，第二绝对值编码器3用于检测小车机构的位置信息，并将小车机构的位置信息输出至控制设备1；

第三绝对值编码器4，设置于起升机构卷筒侧，且与控制设备1连接(具体地，第三绝对值编码器4可以与控制设备1中的处理模块通讯连接)，第三绝对值编码器4用于检测起升机构的位置信息，并将起升机构的位置信息输出至控制设备1；

第一脉冲编码器8，分别与大车机构的电机和连接于大车机构的电机的大车变频器5的脉冲编码器卡相连接，大车变频器5还与控制设备1连接，第一脉冲编码器8用于检测大车机构的电机运行转速信息并将该信息传输至大车变频器5，大车变频器5进而将该信息输出至控制设备1，以获取大车机构的位置信息，具体地，控制设备1即通过脉冲编码器的脉冲数来计算大车机构的实际位置。

第二脉冲编码器9，分别与小车机构的电机以及连接于小车机构的电机上的小车变频器6的脉冲编码器卡相连接，小车变频器6还与控制设备1连接，第二脉冲编码器9用于检测小车机构的电机运行转速信息并将该信息传输至小车变频器6，小车变频器6进而将该信息输出至控制设备1，以获取小车机构的位置信息；

第三脉冲编码器10，分别与起升机构的电机以及与起升机构的电机相连接的起升变频器7的脉冲编码器卡相连接，起升变频器7还与控制设备1连接，第三脉冲编码器10用于检测起升机构的电机运行转速信息并将该信息传输至起升变频器7，起升变频器7进而将该信息输出至控制设备1，以获取起升机构的位置信息。

在具体实施时，第一脉冲编码器8检测大车机构的电机的运行速度并将该运行速度传送至控制设备1，控制设备1根据第一脉冲编码器8检测到的运行速度计算大车机构的位置信息，并将其作为第一位置信息；

第一绝对值编码器2检测大车机构的运动速度并将该检测到的转动圈数传送至控制设备1，控制设备1根据第一绝对值编码器2检测到的大车机构的转动圈数计算大车机构的位置信息，将其作为第二位置信息；

控制设备1根据第一位置信息和第二位置信息计算第一位置信息与第二位置信息之间的距离并将该距离与第一预设值做比较，若该距离小于或等于第一预设值，则将第二位置信息作为大车机构的实际位置。

即通过在大车机构上配置的脉冲编码器和绝对值编码器达到双重的定位数据确认，避免因其中一台定位仪器出现问题，而导致出现定位错误，进而影响悬臂吊全自动作业的精准性。

同样的，利用第二脉冲编码器9和第二绝对值编码器3获取小车机构的实际位置信息的过程与利用第一脉冲编码8和第一绝对值编码器2获得小车机构的位置信息的过程相类似，在此不做赘述。

同样的，利用第三脉冲编码器10和第三绝对值编码器4获取起升机构的实际位置信息的过程与利用第一脉冲编码8和第一绝对值编码器2获得起升机构的位置信息的过程相类似，在此不做赘述。

采用该系统，可以控制悬臂吊可以根据用户设定的参数进行全自动作业，降低对操作人员的技术水平要求，减少人工劳动强度。

示例性的，小车机构上还设置有激光定位器，该激光定位器与控制设备1连接，用于对小车机构的定位进行二次精确保护。同时还可以在小车机构的卷筒处设置凸轮限位以进行安全保护，凸轮限位的主要作用是为了防止小车机构定位超出定位口或者发生小车机构超载现象，同时还可以在起升机构上通过起升卷筒凸轮限位进行安全保护，及在起升机构上设置绝对值编码器，设置超负荷保护系统，以防止起升定位超出定位口或者发生起升机构超载现象。

具体地，脉冲编码器、绝对值编码器和激光定位器分别将监测到的小车机构的位置信息传送至控制设备1，控制设备1分别根据三者传送的数据，计算获得关于小车机构的3个当前实际位置信息，然后将这三个实际位置信息进行比对，计算他们相互之间的距离，若该距离均小于或等于第二预设值，则利用将绝对值编码器监测的数据计算得到的位置信息作为小车机构的实际位置。

示例性的，本实用新型提供的自动控制系统还包括：限位设备，分别设置于大车机构、小小车机构和起升机构上，限位设备与控制设备1通讯连接。具体地，限位设备包括大车机构限位设备和凸轮限位设备，其中大车机构限位设备用于检测大车机构的运行轨道上是否存在障碍物，当大车机构限位设备检测到障碍物时，输出信号至控制设备1以使控制设备1控制大车机构停止运行或减速运行，以提高作业安全性。凸轮限位设备分别设置于起升机构和小车机构上，凸轮限位设备与控制设备1连接，用于分别检测起升机构和小车机构的速度，并输出至控制设备1。

示例性的，该大车机构限位设备可以包括雷达限位器和激光限位器，这两者均与控制设备1连接，当控制设备1接收到激光限位设备和雷达限位设备中的至少一个传来的信号时，控制设备1就会控制大车机构停止运行或加速运行。

示例性的，如图3所示，控制设备1包括：CPU处理模块(具体可以为S7-1500 CPU)、通讯模块、模拟量输入模块和输入输出模块，CPU处理模块分别与通讯模块、模拟量输入模块和输入输出模块连接；其中，第一绝对值编码器、第二绝对值编码器和第三绝对值编码器均通过通讯模块与CPU处理模块连接；限位设备与输入输出模块连接；激光定位器与模拟量输入模块连接。

示例性的，本实用新型提供的自动控制系统还包括：视频采集设备，分别设置在大车机构、小车机构和起升机构上，视频采集设备与控制设备1相连接。

具体地，视频采集设备可以为CCTV图像采集设备，用于采集各机构运行过程中的视频图像信息。视频采集设备和控制设备1可以通过网线建立通讯连接，机器上的视频控制器与远程中控的视频控制器通过光纤进行连接。视频采集设备通过将采集到的视频图像信息上传至硬盘上，并有控制设备1进行画面切换和变焦控制，后续工作人员可以直接从硬盘上调取查看历史画面。

具体地，可以在主梁和司机室上设置能够自动跟随的摄像头，该摄像头可以全程自动跟随抓斗，从而让司机室更直观的观察到抓斗的位置及各种状态；在大车四个门腿设置摄像头，全程观察大车行动方向上发生的各种状态；在吊具卷盘位置、电气房、机房内都设置摄像头，观察关联机构位置的情况从而保证整机数据的保存及获取。

在悬臂吊自主工作时，操作人员只需在司机室或者中控室内，通过CCTV摄像显示装置来监控各个监控点包括取料位置处的情况，以使在紧急情况下，司机可随时干预、停止、启动全自动运行。

相应地，本实用新型实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有指令，该指令在计算机上执行时使得计算机执行上述自动控制方法。

参考图4，所示为根据本申请的一个实施例的电子设备400的框图。电子设备400可以包括耦合到控制器中枢403的一个或多个处理器401。对于至少一个实施例，控制器中枢403经由诸如前端总线(FSB，Front Side Bus)之类的多分支总线、诸如快速通道连(QPI，QuickPath Interconnect)之类的点对点接口或者类似的连接与处理器401进行通信。处理器401执行控制一般类型的数据处理操作的指令。在一实施例中，控制器中枢403包括，但不局限于，图形存储器控制器中枢(GMCH，Graphics&Memory Controller Hub)(未示出)和输入/输出中枢(IOH，Input Output Hub)(其可以在分开的芯片上)(未示出)，其中GMCH包括存储器和图形控制器并与IOH耦合。

电子设备400还可包括耦合到控制器中枢403的协处理器402和存储器404。或者，存储器和GMCH中的一个或两者可以被集成在处理器内(如本申请中所描述的)，存储器404和协处理器402直接耦合到处理器401以及控制器中枢403，控制器中枢403与IOH处于单个芯片中。

存储器404可以是例如动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random AccessMemory)、相变存储器(PCM，Phase Change Memory)或这两者的组合。存储器404中可以包括用于存储数据和/或指令的一个或多个有形的、非暂时性计算机可读介质。计算机可读存储介质中存储有指令，具体而言，存储有该指令的暂时和永久副本。该指令可以包括：由处理器中的至少一个执行时导致电子设备400实施如图1所示方法的指令。当指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一实施例或组合实施例公开的方法。

在一个实施例中，协处理器402是专用处理器，诸如例如高吞吐量MIC(ManyIntegrated Core，集成众核)处理器、网络或通信处理器、压缩引擎、图形处理器、GPGPU(General-purpose computing on graphics processing units，图形处理单元上的通用计算)或嵌入式处理器等等。协处理器402的任选性质用虚线表示在图4中。

在一个实施例中，电子设备400可以进一步包括网络接口(NIC，NetworkInterface Controller)406。网络接口406可以包括收发器，用于为电子设备400提供无线电接口，进而与任何其他合适的设备(如前端模块，天线等)进行通信。在各种实施例中，网络接口406可以与电子设备400的其他组件集成。网络接口406可以实现上述实施例中的通信单元的功能。

电子设备400可以进一步包括输入/输出(I/O，Input/Output)设备405。I/O405可以包括：用户界面，该设计使得用户能够与电子设备400进行交互；外围组件接口的设计使得外围组件也能够与电子设备400交互；和/或传感器设计用于确定与电子设备400相关的环境条件和/或位置信息。

值得注意的是，图4仅是示例性的。即虽然图4中示出了电子设备400包括处理器401、控制器中枢403、存储器404等多个器件，但是，在实际的应用中，使用本申请各方法的设备，可以仅包括电子设备400各器件中的一部分器件，例如，可以仅包含处理器401和网络接口406。图4中可选器件的性质用虚线示出。

现在参考图5，所示为根据本申请的一实施例的SoC(System on Chip，片上系统)500的框图。在图5中，相似的部件具有同样的附图标记。另外，虚线框是更先进的SoC的可选特征。在图5中，SoC500包括：互连单元550，其被耦合至处理器510；系统代理单元580；总线控制器单元590；集成存储器控制器单元540；一组或一个或多个协处理器520，其可包括集成图形逻辑、图像处理器、音频处理器和视频处理器；静态随机存取存储器(SRAM，StaticRandom-Access Memory)单元530；直接存储器存取(DMA，Direct Memory Access)单元560。在一个实施例中，协处理器520包括专用处理器，诸如例如网络或通信处理器、压缩引擎、GPGPU(General-purpose computing on graphics processing units，图形处理单元上的通用计算)、高吞吐量MIC处理器或嵌入式处理器等。

静态随机存取存储器(SRAM)单元530可以包括用于存储数据和/或指令的一个或多个有形的、非暂时性计算机可读介质。计算机可读存储介质中存储有指令，具体而言，存储有该指令的暂时和永久副本。该指令可以包括：由处理器中的至少一个执行时导致SoC实施如1所示方法的指令。当指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中公开的方法。

本申请的各方法实施方式均可以以软件、磁件、固件等方式实现。

可将程序代码应用于输入指令，以执行本文描述的各功能并生成输出信息。可以按已知方式将输出信息应用于一个或多个输出设备。为了本申请的目的，处理系统包括具有诸如例如数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)、微控制器、专用集成电路(ASIC)或微处理器之类的处理器的任何系统。

程序代码可以用高级程序化语言或面向对象的编程语言来实现，以便与处理系统通信。在需要时，也可用汇编语言或机器语言来实现程序代码。事实上，本文中描述的机制不限于任何特定编程语言的范围。在任一情形下，该语言可以是编译语言或解释语言。

至少一个实施例的一个或多个方面可以由存储在计算机可读存储介质上的表示性指令来实现，指令表示处理器中的各种逻辑，指令在被机器读取时使得该机器制作用于执行本文的技术的逻辑。被称为“IP(Intellectual Property，知识产权)核”的这些表示可以被存储在有形的计算机可读存储介质上，并被提供给多个客户或生产设施以加载到实际制造该逻辑或处理器的制造机器中。

在一些情况下，指令转换器可用来将指令从源指令集转换至目标指令集。例如，指令转换器可以变换(例如使用静态二进制变换、包括动态编译的动态二进制变换)、变形、仿真或以其它方式将指令转换成将由核来处理的一个或多个其它指令。指令转换器可以用软件、硬件、固件、或其组合实现。指令转换器可以在处理器上、在处理器外、或者部分在处理器上且部分在处理器外。

虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于悬臂吊的自动控制系统，悬吊臂包括大车机构、小车机构和起升机构，其特征在于，所述自动控制系统包括：

控制设备，用于控制所述大车机构、所述小车机构和所述起升机构的运转；

第一绝对值编码器，设置于所述大车机构海陆侧的转轮处，且与控制设备连接，所述第一绝对值编码器用于检测所述大车机构的位置信息，并将所述大车机构的位置信息输出至所述控制设备；

第二绝对值编码器，设置于所述小车机构卷筒侧，且与所述控制设备连接，所述第二绝对值编码器用于检测所述小车机构的位置信息，并将所述小车机构的位置信息输出至所述控制设备；

第三绝对值编码器，设置于所述起升机构卷筒侧，且与所述控制设备连接，所述第三绝对值编码器用于检测所述起升机构的位置信息，并将所述起升机构的位置信息输出至所述控制设备；

第一脉冲编码器，分别与所述大车机构的电机和连接于所述大车机构的电机的大车变频器的脉冲编码器卡相连接，所述大车变频器还与所述控制设备连接，所述第一脉冲编码器用于检测所述大车机构的电机运行转速信息并将所述电机转速信息通过所述大车变频器输出至所述控制设备，以获取所述大车机构的位置信息；

第二脉冲编码器，分别与所述小车机构的电机以及连接于所述小车机构的电机上的小车变频器的脉冲编码器卡相连接，所述小车变频器还与所述控制设备连接，所述第二脉冲编码器用于检测所述小车机构的电机运行转速信息并将该信息通过所述小车变频器输出至所述控制设备，以获取所述小车机构的位置信息；

第三脉冲编码器，分别与所述起升机构的电机以及与所述起升机构的电机相连接的起升变频器的脉冲编码器卡相连接，所述起升变频器还与所述控制设备连接，所述第三脉冲编码器用于检测所述起升机构的电机运行转速信息并将该信息通过所述起升变频器输出至所述控制设备，以获取所述起升机构的位置信息。

2.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，还包括：限位设备，分别设置于所述大车机构、所述起升机构和所述小车机构上，所述限位设备与所述控制设备连接。

3.如权利要求2所述的自动控制系统，其特征在于，所述限位设备包括大车机构限位设备和凸轮限位设备，其中所述大车机构限位设备用于检测所述大车机构的运行轨道上是否存在障碍物，当所述大车机构限位设备检测到障碍物时，输出信号至所述控制设备；所述凸轮限位设备分别设置于所述起升机构和所述小车机构上，所述凸轮限位设备与所述控制设备连接，用于分别检测所述起升机构和所述小车机构的速度，并输出至所述控制设备。

4.如权利要求3所述的自动控制系统，其特征在于，所述大车机构限位设备包括雷达限位器和激光限位器，均与所述控制设备连接。

5.如权利要求2所述的自动控制系统，其特征在于，所述控制设备包括：CPU处理模块、通讯模块、模拟量输入模块和输入输出模块，所述CPU处理模块分别与所述通讯模块、所述模拟量输入模块和所述输入输出模块连接；其中，所述第一绝对值编码器、所述第二绝对值编码器、所述第三绝对值编码器、所述大车变频器、所述小车变频器和所述起升变频器均与所述通讯模块连接；所述限位设备与所述输入输出模块连接。

6.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，还包括：视频采集设备，分别设置在所述大车机构、所述小车机构和所述起升机构上，所述视频采集设备与所述控制设备相连接。

7.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述小车机构上还设置有激光定位器，与所述控制设备连接。

Images