CN2561757Y - 塔式起重机空间自动定位器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种塔式起重机空间自动定位器，特点是：包括发射器及接收器；其中，发射器包括按键触发装置，超声波发生装置，无线电发生装置及单稳延时装置；接收器包括无线电接收装置，三路超生波接收装置，受无线电接收装置的控制并对超声波发生装置发射信号时刻到三路超声波接收装置接收到信号时刻的时间间隔进行计数的计数/计时器，接收计数器输入的信号进行处理的CPU处理器，可驱动升降电机、旋转电机及变频电机动作的放大驱动器，接收CPU处理器输出的旋转量、变幅量及升降量信号并将其输入到放大驱动器的I/O接口扩展控制器。它由于运用了空间三点测距定位法，运用单片机为控制核心，以超声波测距，无线电同步为测量手段，构成了一个先进完善、可靠的自动化测控系统，成功的解决了塔式起重机在建筑施工中自动定位运送建筑材料的问题，提高了工作效率，推进了自动化进程。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及一种塔式起重机空间自动定位器。
(二)背景技术
塔式起重机是现代化工业与民用建筑的主要的施工机械，在高层工业和民用建筑施工的使用中一直处于领先地位。随着建筑的新工艺、新技术的不断改进、不断更新，如大型砌块，大板结构甚至箱形结构等，使建筑物结构件的预制装配化，工厂化达到了很高的水平，这就对塔式起重机的性能和参数提出了更高的要求。目前使用的塔式起重机是依靠人的视觉，司机操纵塔机升降、变幅及旋转运行，将建筑材料运送到目的地，它定位不准确，需多次就位，工作效率低等缺点。
(三)发明内容
本实用新型的目的是提供一次就能准确定位(确定需要建筑材料的位置的坐标值)，工作效率高的塔式起重机空间自动定位器。
为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的，其特征在于：它包括发射器及接收器；其中，发射器包括一按键触发装置，一超声波发生装置，一无线电发生装置，一接收按键触发装置发出的信号并控制超声波发生装置及无线电发生装置的单稳延时装置；接收器包括一安装在塔式起重机塔臂旋转底盘下方圆心的无线电接收装置，一安装在塔式起重机塔臂旋转底盘下方圆心的超生波接收装置，一安装在通过圆心的水平面上的且距圆心1米的另一超生波接收装置，一安装在通过圆心的水平面上的且距圆心1米，并且与圆心的连线垂直与超声波接收装置(6b)与圆心连线的又一超生波接收装置，一受无线电接收装置的控制并对超声波发生装置发射信号时刻到三路超声波接收装置接收到信号时刻的时间间隔进行计数的计数/计时器，一接收计数器输入的信号进行处理并将得出的三维直角坐标转换成空间圆柱坐标系下的对应值来计算出控制塔式起重机的旋转量、变幅量及升降量的CPU处理器，一可驱动升降电机、旋转电机及变幅电机动作的放大驱动器，一接收CPU处理器输出的旋转量、变幅量及升降量信号并将其输入到放大驱动器的I/O接口扩展控制器。
本实用新型进一步的改进为，按键触发装置包括按键及JK触发器，按键有三端，一端接地，另两端分别接JK触发器的1脚和5脚。单稳延时装置包括多谐振荡芯片U2A、电阻R3、R4、R10、R12及电容C1；电容C1并接在芯片U2A的14、15之间，电阻R4一端接直流电源，另一端接芯片U2A的15脚，电阻R3一端接芯片U2A的1脚，另一端接JK触发器的3脚，电阻R12一端接芯片U2A的13脚，电阻R10一端接芯片U2A的4脚。
超声波发生装置包括反相器U4A、U4B、U4C、U4D，模拟开关U14A、超声波传感器T/R，电阻R8、R12，可调电阻KR2及电容C3、C4、C5；反相器U4A、U4B、模拟开关U14A、电阻R8及电容C3组成串联回路；电容C4、C5串联后与反相器U4D并联，该并联电路一端接超声波传感器T/R的1脚，另一端接反相器U4C的输出端，U4C的输入端接电容C3的一端；可调电阻KR2一端接电容C3的另一端，其另一端分别接反相器U4C的输出端及超声波传感器T/R的2脚；模拟开关U14A的12脚接电阻R12的另一端。
无线电发生装置包括反相器U3A、U3B、U3C、U3D，模拟开关U14B，无线电发射模块UF，电阻R5、R6、R9、可调电阻KR1及电容C2、C12、C13；放大器与电阻R5串联，反相器U3B与电容C2串联，电阻R6与可调电阻KR1串联，上述三组串联电路互相并联；反相器U3C、U3D互相并联后再与模拟开关U14B及电阻R9串联，该串联电路一端接无线电发射模块UF的输入端，另一端接反相器U3B与电容C2的串联点；模拟开关U14B的13脚接电阻R10的另一端。
三路超生波接收装置的参数均相同，其中一路超生波接收装置包括超声波传感器H1，反相器U13D、U13E、U13F，锁相环解调芯片U9，单稳多谐振荡芯片U8A，电容C19-C23及电阻R30-R32、R35；反相器U13D、U13E、U13F互相串联后与电阻R35并联，该并联电路的一端接超声波传感器H1的2脚，另一端通过电容C21接锁相环解调芯片U9的3脚；电容C19、C20一端接地，它们的另一端分别接锁相环解调芯片U9的1脚、2脚；锁相环解调芯片U9的4脚接直流电源；电阻R30接在锁相环解调芯片U9的5、6脚间；电容C23一端接锁相环解调芯片U9的6脚，另一端接地；锁相环解调芯片U9的7脚接地；锁相环解调芯片U9的8脚接单稳多谐振荡芯片U8A的1脚，它还通过电阻R32接直流电源；电容C22接在单稳多谐振荡芯片U8A的14、15脚间，单稳多谐振荡芯片U8A的2、3脚接直流电源，单稳多谐振荡芯片U8A的15脚还通过电阻R31接直流电源。
无线电接收装置包括无线接收模块UJ，单稳多谐振荡芯片U8B，反相器U12A、U12B、U12C，电容C33-C36及电阻R20、RES；电容C33接在无线接收模块UJ的两输入端；反相器U12A、U12B、U12C与电容C34串联后一端接UJ的输出端，另一端接单稳多谐振荡芯片U8B的9脚，电容C35一端接反相器反相器的输出端，另一端接地；电阻R20接在反相器U12C的输入与输出端之间；电容C36接在U8B的6、7脚间；其10、11脚均接直流电源。
U7A的5脚、U7B的13脚、U8A的13脚分别与U14A的1、2、13脚相连，U14A的12脚与UI的12脚相连。计数器包括三个异或门U15A、U15B、U15C，计数芯片U6，反相器U16D、U16E，晶振CR2、电阻R17、R18及电容C11、C12；异或门U15A的1脚、异或门U15B的4脚、异或门U15C的9脚均与无线电接收装置的单稳多谐振荡芯片U8B的5脚相连，异或门U15A的2脚接一超生波接收装置的单稳多谐振荡芯片U7B的5脚；异或门U15B的5脚接另一超生波接收装置的单稳多谐振荡芯片U7A的13脚；异或门U15C的10脚接又一超生波接收装置的单稳多谐振荡芯片U8A的13脚；晶振CR2及电容C11串联，反相器U16D、U16E及电容C12互相串联，电阻R17及R18串联，上述三组串联电路并联，其输出端接计数芯片U6的9、15、18脚。
CPU处理器包括单片机芯片U1，RAM/ROM扩展芯片U2、U3、U4，晶振CR1、电容C1-C3及电阻R2；电容C1、C2互相串联后与晶体并联再并接在U1的18、19脚间；U1的32-39脚分别接计数芯片U6的1-9脚，其16、17脚与U6的23、22脚相连，U1的27脚与U6的21脚相连，U1的13脚与U8B的5脚相连。
I/O接口扩展控制器(9)包括接口芯片U5，其27-34脚分别与U1的32-39脚相连，其4、18、14脚为输出端，其8、9脚分别与U2的2、5脚相连，其5、36脚分别与U2的17、16脚相连，U5的6脚与U1的27脚相连，U5的35脚与U1的9脚相连，U2的6、9分别与U6的19、20脚相连。
本实用新型与现有技术相比的优点为，由于运用了空间三点测距定位法，运用单片机为控制核心，以超声波测距，无线电同步为测量手段，构成了一个先进完善、可靠的自动化测控系统，成功的解决了塔式起重机在建筑施工中自动定位运送建筑材料的问题，提高了工作效率，推进了自动化进程。
(四)附图说明
图1为本实用新型发射部分的电路方框图；
图2为接收部分的电路方框图；
图3为图1的电路原理图；
图4为图2的电路原理图；
图5为本实用新型使用状态参考图。
(五)具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的详述：
如图1、2、5所示，它包括发射器及接收器；其中，发射器包括一按键触发装置1，一超声波发生装置3，一无线电发生装置4，一接收按键触发装置1发出的信号并控制超声波发生装置3及无线电发生装置4的单稳延时装置2；接收器包括一安装在塔式起重机塔臂旋转底盘下方圆心的无线电接收装置5，一安装在塔式起重机塔臂旋转底盘下方圆心的超生波接收装置6a，一安装在通过圆心的水平面上的且距圆心1米的另一超生波接收装置6b，一安装在通过圆心的水平面上的且距圆心1米，并且与圆心的连线垂直与超声波接收装置6b与圆心连线的又一超生波接收装置6c，一受无线电接收装置的控制并对超声波发生装置发射信号时刻到三路超声波接收装置接收到信号时刻的时间间隔进行计数的计数/计时器7，一接收计数器7输入的信号进行处理并将得出的三维直角坐标转换成空间圆柱坐标系下的对应值来计算出控制塔式起重机的旋转量、变幅量及升降量的CPU处理器8，一可驱动升降电机、旋转电机及变频电机动作的放大驱动器10，一接收CPU处理器输出的旋转量、变幅量及升降量信号并将其输入到放大驱动器10的I/O接口控制器9。
如图3所示，发射器的按键触发装置1包括按键及JK触发器，按键有三端，一端接地，另两端分别接JK触发器的1脚和5脚。单稳延时装置2包括多谐振荡芯片U2A、电阻R3、R4、R10、R12及电容C1；电容C1并接在芯片U2A的14、15之间，电阻R4一端接直流电源，另一端接芯片U2A的15脚，电阻R3一端接芯片U2A的1脚，另一端接JK触发器的3脚，电阻R12一端接芯片U2A的13脚，电阻R10一端接芯片U2A的4脚。JK触发器的3脚输出低电平触发芯片U2A，使其13脚即Q端输出高电平控制下述无线电发射装置4及超声波发生装置3。超声波发生装置3包括反相器U4A、U4B、U4C、U4D，模拟开关U14A、超声波传感器T/R，电阻R8、R12，可调电阻KR2及电容C3、C4、C5；反相器U4A、U4B、模拟开关U14A、电阻R8及电容C3组成串联回路；电容C4、C5串联后与反相器U4D并联，该并联电路一端接超声波传感器T/R的1脚，另一端接反相器U4C的输出端，U4C的输入端接电容C3的一端；可调电阻KR2一端接电容C3的另一端，其另一端分别接反相器U4C的输出端及超声波传感器T/R的2脚；模拟开关U14A的12脚接电阻R12的另一端。反相器U4A、U4B、U4C、电阻R8、KR2及电容C3组成40KHZ信号发生器，经反相器U4D放大后驱动超声波传感器T/R，将40KHZ电信号转化为超声波信号发射出去，模拟开关U14A控制信号发生器的工作与停止。无线电发生装置4包括反相器U3A、U3B、U3C、U3D，模拟开关U14B，无线电发射模块UF，电阻R5、R6、R9、可调电阻KR1及电容C2、C12、C13；反相器U3A与电阻R5串联，反相器U3B与电容C2串联，电阻R6与可调电阻KR1串联，上述三组串联电路互相并联，它们组成40KHZ信号发生器；反相器U3C、U3D互相并联后再与模拟开关U14B及电阻R9串联，该串联电路一端接无线电发射模块UF的输入端，另一端接反相器U3B与电容C2的串联点；模拟开关U14B的13脚接电阻R10的另一端。信号发生器经反相器U3C、U3D放大后输入至无线电发射模块UF，UF将40KHZ信号调制到260MHZ载波通过天线发射出去，模拟开关U14B控制信号通过与断开。
如图4所示，超生波接收装置6a，超生波接收装置6b及超生波接收装置6c它们的参数均相同，超生波接收装置6c包括超声波传感器H1，反相器U13D、U13E、U13F，锁相环解调芯片U9，单稳多谐振荡芯片U8A，电容C19-C23及电阻R30-R32、R35；反相器U13D、U13E、U13F互相串联后与电阻R35并联，该并联电路的一端接超声波传感器H1的2脚，另一端通过电容C21接锁相环解调芯片U9的3脚，该并联电路对40KHZ信号整形、放大输出40KHZ方波，经电容C21滤除高次谐波输入芯片U9；电容C19、C20一端接地，它们的另一端分别接锁相环解调芯片U9的1脚、2脚；锁相环解调芯片U9的4脚接直流电源；电阻R30接在锁相环解调芯片U9的5、6脚间；电容C23一端接锁相环解调芯片U9的6脚，另一端接地；锁相环解调芯片U9的7脚接地；锁相环解调芯片U9的8脚接单稳多谐振荡芯片U8A的1脚，该端还通过电阻R32接直流电源；电容C22接在单稳多谐振荡芯片U8A的14、15脚间，单稳多谐振荡芯片U8A的2、3脚接直流电源，其的15脚还通过电阻R31接直流电源；芯片U9接收信号后输出低电平触发芯片U8A，使其13脚即Q端输出高电平。无线电接收装置5包括无线接收模块UJ，单稳多谐振荡芯片U8B，反相器U12A、U12B、U12C，电容C33-C36及电阻R20、RES；电容C33接在无线接收模块UJ的两输入端；反相器U12A、U12B、U12C与电容C34串联后一端接UJ的输出端，另一接单稳多谐振荡芯片U8B的9脚，电容C35一端接反相器U12B的输出端，另一端接地；电阻R20接在反相器U12C的输入与输出端之间；电容C36接在U8B的6、7脚间；其10、11脚均接直流电源；无线电接收模块UJ将260MHZ载波信号中调制的40KHZ调制波解调出来，经反相器U12A、U12B、U12C，电容C34及电阻R20组成滤波、整形、放大电路输出40KHZ方波再触发单稳多谐振荡芯片U8B，由其13脚即Q端输出高电平。
计数器7包括三个异或门U15A、U15B、U15C，计数芯片U6，反相器U16D、U16E，晶体CR、电阻R17、R18及电容C11、C12；异或门U15A的1脚、异或门U15B的4脚、异或门U15C的9脚均与无线电接收装置5的单稳多谐振荡芯片U8B的5脚相连，异或门U15A的2脚接超生波接收装置6a的单稳多谐振荡芯片U7B的5脚；异或门U15B的5脚接超生波接收装置6b的单稳多谐振荡芯片U7A的13脚；异或门U15C的10脚接超生波接收装置6c的单稳多谐振荡芯片U8A的13脚；晶体CR及电容C11串联，反相器U16D、U16E及电容C12互相串联，电阻R17及R18串联，上述三组串联电路并联，其输出端接计数芯片U6的9、15、18脚。CPU处理器8包括单片机芯片U1，RAM/ROM扩展芯片U2、U3、U4，晶体、电容C1-C3及电阻R2；电容C1、C2互相串联后与晶体并联再并接在U1的18、19脚间；U1的32-39脚分别接计数芯片U6的1-9脚，其16、17脚与U6的23、22脚相连。I/O接口控制器9包括接口芯片U5，其27-34脚分别与U1的32-39脚相连，其4、18、14脚为输出端。单片机芯片U1工作频率12MHZ，复位电路由电阻R2、电容C3及开关SW1组成，控制了AM/ROM扩展芯片U3、U4。接口芯片U5扩展了芯片U1的I/O接口。CS片选信号由芯片U1控制，低电平有效。A1、A0为地址端口，由芯片U1的P00、P01控制；读写端口RD、WR分别由芯片U1的WR、RD控制数据读写和接口芯片U5工作寄存器初始化；D0......D7与芯片U1数据数线接口P00......P07相连；PA0、PB0、PC0输出控制交流点放大驱动器10，经放大后输出12V信号驱动控制继电器RY1、RY2、RY3，通过继电器控制220V的接通与断开，进而使升降电机、旋转电机、变幅电机运行和停止。
Claims (11)
1、一种塔式起重机空间自动定位器，其特征在于：它包括发射器及接收器；其中，发射器包括一按键触发装置(1)，一超声波发生装置(3)，一无线电发生装置(4)，一接收按键触发装置(1)发出的信号并控制超声波发生装置(3)及无线电发生装置(4)的单稳延时装置(2)；接收器包括一安装在塔式起重机塔臂旋转底盘下方圆心的无线电接收装置(5)，一安装在塔式起重机塔臂旋转底盘下方圆心的超生波接收装置(6a)，一安装在通过圆心的水平面上的且距圆心1米的另一超生波接收装置(6b)，一安装在通过圆心的水平面上的且距圆心1米，并且与圆心的连线垂直与超声波接收装置(6b)与圆心连线的又一超生波接收装置(6c)，一受无线电接收装置(5)的控制并对超声波发生装置(3)发射信号时刻到三路超声波接收装置(6a)、(6b)、(6c)接收到信号时刻的时间间隔进行计数的计数/计时器(7)，一接收计数/计时器(7)输入的信号进行处理并将得出的三维直角坐标转换成空间圆柱坐标系下的对应值来计算出控制塔式起重机的旋转量、变幅量及升降量的CPU处理器(8)，一可驱动升降电机、旋转电机及变幅电机动作的放大驱动器(10)，一接收CPU处理器输出的旋转量、变幅量及升降量信号并将其输入到放大驱动器(10)的I/O接口扩展控制器(9)。
2、根据权利要求1所述的塔式起重机空间自动定位器，其特征在于：按键触发装置(1)包括按键及JK触发器，按键有三端，一端接地，另两端分别接JK触发器的1脚和5脚。
3、根据权利要求1所述的塔式起重机空间自动定位器，其特征在于：单稳延时装置(2)包括多谐振荡芯片U2A、电阻R3、R4、R10、R12及电容C1；电容C1并接在芯片U2A的14、15之间；电阻R4一端接直流电源，另一端接芯片U2A的15脚；电阻R3一端接芯片U2A的1脚，另一端接JK触发器的3脚；电阻R12一端接芯片U2A的13脚；电阻R10一端接芯片U2A的4脚。
4、根据权利要求1所述的塔式起重机空间自动定位器，其特征在于：超声波发生装置(3)包括反相器U4A、U4B、U4C、U4D，模拟开关U14A、超声波传感器T/R，电阻R8、R12，可调电阻KR2及电容C3、C4、C5；反相器U4A、U4B、模拟开关U14A、电阻R8及电容C3组成串联回路；电容C4、C5串联后与反相器U4D并联，该并联电路一端接超声波传感器T/R的1脚，另一端接反相器U4C的输出端，U4C的输入端接电容C3的一端；可调电阻KR2一端接电容C3的另一端，其另一端分别接反相器U4C的输出端及超声波传感器T/R的2脚；模拟开关U14A的12脚接上述电阻R12的另一端。
5、根据权利要求1所述的塔式起重机空间自动定位器，其特征在于：无线电发生装置(4)包括反相器U3A、U3B、U3C、U3D，模拟开关U14B，无线电发射模块UF，电阻R5、R6、R9、可调电阻KR1及电容C2、C12、C13；反相器U3A与电阻R5串联，反相器U3B与电容C2串联，电阻R6与可调电阻KR1串联，上述三组串联电路互相并联；反相器U3C、U3D互相并联后再与模拟开关U14B及电阻R9串联，该串联电路一端接无线电发射模块UF的输入端，另一端接反相器U3B与电容C2的串联点；模拟开关U14B的13脚接上述电阻R10的另一端。
6、根据权利要求1所述的塔式起重机空间自动定位器，其特征在于：超生波接收装置(6a)，超生波接收装置(6b)及超生波接收装置(6c)它们的参数均相同，超生波接收装置(6c)包括超声波传感器H1，反相器U13D、U13E、U13F，锁相环解调芯片U9，单稳多谐振荡芯片U8A，电容C19-C23及电阻R30-R32、R35；反相器U13D、U13E、U13F互相串联后与电阻R35并联，该并联电路的一端接超声波传感器H1的2脚，另一端通过电容C21接锁相环解调芯片U9的3脚；电容C19、C20一端接地，它们的另一端分别接锁相环解调芯片U9的1脚、2脚；锁相环解调芯片U9的4脚接直流电源；电阻R30接在锁相环解调芯片U9的5、6脚间；电容C23一端接锁相环解调芯片U9的6脚，另一端超声波传感器H1的1脚并接地；锁相环解调芯片U9的7脚接地；锁相环解调芯片U9的8脚接单稳多谐振荡芯片U8A的1脚，该还通过电阻R32接直流电源；电容C22接在单稳多谐振荡芯片U8A的14、15脚间，单稳多谐振荡芯片U8A的2、3脚接直流电源，单稳多谐振荡芯片U8A的15脚还通过电阻R31接直流电源。
7、根据权利要求1所述的塔式起重机空间自动定位器，其特征在于：无线电接收装置(5)包括无线接收模块UJ，单稳多谐振荡芯片U8B，反相器U12A、U12B、U12C，电容C33-C36及电阻R20、RES；电容C33接在无线接收模块UJ的两输入端；反相器U12A、U12B、U12C与电容C34串联后一端接UJ的输出端，另一接单稳多谐振荡芯片U8B的9脚，电容C35一端接反相器U12B的输出端，另一端接地；电阻R20接在反相器U12C的输入与输出端之间；电容C36接在U8B的6、7脚间；其10、11脚均接直流电源。
8、根据权利要求1所述的塔式起重机空间自动定位器，其特征在于：计数器(7)包括三个异或门U15A、U15B、U15C，计数芯片U6，反相器U16D、U16E，晶振CR2、电阻R17、R18及电容C11、C12；异或门U15A的1脚、异或门U15B的4脚、异或门U15C的9脚均与无线电接收装置(5)的单稳多谐振荡芯片U8B的5脚相连，异或门U15A的2脚接超生波接收装置(6a)的单稳多谐振荡芯片U7B的5脚；异或门U15B的5脚接超生波接收装置(6b)的单稳多谐振荡芯片U7A的13脚；异或门U15C的10脚接超生波接收装置(6c)的单稳多谐振荡芯片U8A的13脚；晶振CR2及电容C11串联，反相器U16D、U16E及电容C12互相串联，电阻R17及R18串联，上述三组串联电路并联，其输出端接计数芯片U6的9、15、18脚。
9、根据权利要求1所述的塔式起重机空间自动定位器，其特征在于：CPU处理器(8)包括单片机芯片U1，RAM/ROM扩展芯片U2、U3、U4，晶振CR1、电容C1-C3及电阻R2；电容C1、C2互相串联后与晶体并联再并接在U1的18、19脚间；U1的32-39脚分别接上述计数芯片U6的1-9脚，其16、17脚与计数芯片U6的23、22脚相连，U1的27脚与U6的21脚相连，U1的13脚与U8B的5脚相连。
10、根据权利要求1所述的塔式起重机空间自动定位器，其特征在于：I/O接口扩展控制器(9)包括接口芯片U5，其27-34脚分别与U1的32-39脚相连，其4、18、14脚为输出端，其8、9脚分别与U2的2、5脚相连，其5、36脚分别与U2的17、16脚相连，U5的6脚与U1的27脚相连，U5的35脚与U1的9脚相连，U2的6、9分别与U6的19、20脚相连。
11、根据权利要求1所述的塔式起重机空间自动定位器，其特征在于：U7A的5脚、U7B的13脚、U8A的13脚分别与U14A的1、2、13脚相连，U14A的12脚与UI的12脚相连。
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