RU124256U1

RU124256U1 - SYSTEM OF AUTOMATIC TEAM GUIDING OF THE CRANE TO THE COORDINATES OF THE CENTRAL HALL OF A NUCLEAR STATION

Info

Publication number: RU124256U1
Application number: RU2012119703/11U
Authority: RU
Inventors: Юрий Викторович Красников
Priority date: 2012-05-12
Filing date: 2012-05-12
Publication date: 2013-01-20

Abstract

1. Система автоматического командного наведения крана на координаты центрального зала атомной станции, характеризующаяся наличием цифровой карты пола центрального зала и двух информационно-измерительных цифрового и аналогового каналов, при этом цифровой измерительный канал включает в свой состав размещенный на мосту крана измеритель координат его местонахождения, измерители координат местоположения и высоты подвески с крюком относительно пола, размещенные на тележке, а также установленные на изолированном от центрального зала пульте управления работой крана прибор наведения и панельный компьютер цифровой карты, в состав же аналогового измерительного канала входят лазерные целеуказатели, закрепленные на краях тележки с помощью имеющих винтовой механический привод поворотных платформ, позволяющих осуществлять настройку ориентации лучей целеуказателей по азимуту и зениту, и предназначенные для наведения образованной световой марки на пол центрального зала в точке проекции крюка крана, а также телевизионная камера, тоже смонтированная на тележке, и телевизионный монитор, связанный с телекамерой, но установленный на пульте управления работой крана, причем прибор наведения и панельный компьютер цифровой карты представляют собой цифровые устройства и реализуют сходные функции визуализации положения и формирования сигналов наведения и расположены совместно с телевизионным монитором, образуя единый пульт наведения и контроля за перемещением крана по разрешенному пространству центрального зала, осуществляемого с помощью единого комплекса средств аппаратно-программного управления.2. Система по1. The system of automatic command guidance of the crane to the coordinates of the central hall of the nuclear power plant, characterized by the presence of a digital map of the floor of the central hall and two information-measuring digital and analog channels, while the digital measuring channel includes a location meter located on the crane bridge, meters coordinates of the location and height of the suspension with a hook relative to the floor, placed on the trolley, as well as mounted on bullets isolated from the central hall Those control the operation of the crane by the pointing device and panel computer of a digital map, the analog measuring channel includes laser target indicators mounted on the edges of the cart using rotary platforms with a screw mechanical drive, allowing the orientation of the target beams to be adjusted in azimuth and zenith, and intended for pointing educated light mark on the floor of the central hall at the projection point of the crane hook, as well as a television camera, also mounted on a trolley, and television the first monitor connected with the camera, but installed on the control panel of the crane, and the pointing device and panel computer of the digital map are digital devices and implement similar functions of position visualization and generation of guidance signals and are located together with the television monitor, forming a single guidance and control panel for the movement of the crane in the allowed space of the central hall, carried out using a single set of hardware and software controls. 2. System for

Description

Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к системе автоматического наведения крана на координаты центрального зала атомной станции.The utility model relates to hoisting-and-transport mechanical engineering, namely, to a system for automatically guiding a crane at the coordinates of the central hall of a nuclear power plant.

Спецификой кранов для объектов использования атомной энергии, в частности, применяемых в реакторных залах, является необходимость их из-за радиации дистанционного управления и точность ориентированного останова относительно требуемых технологических точек.The specificity of cranes for nuclear facilities, in particular those used in reactor halls, is their need due to remote control radiation and the accuracy of oriented stopping relative to the required technological points.

Так известный мостовой кран подвесной электрический для объектов использования атомной энергии включает в свой состав пролетное строение, механизм его перемещения по подкрановым путям, грузонесущую тележку с возможностью ее продольного перемещения вдоль пролетного строения посредством привода, механизм подъема груза и пульт управления указанными приводами, но в данной конструкции, как следует из текста описания и формулы полезной модели, не предусмотрено какое-либо устройство наведения крана на требуемую точку, (см. Патент РФ на полезную модель №57264 В66С 17/00, опубликована 10.10.2006 г.).So the well-known electric overhead bridge crane for nuclear facilities uses a span structure, a mechanism for moving it along crane tracks, a load-carrying trolley with the possibility of its longitudinal movement along the span by means of a drive, a load lifting mechanism and a control panel for these drives, but in this the design, as follows from the description text and the utility model formula, does not provide any device for pointing the crane to the desired point (see RF Patent in the field hydrochloric model №57264 V66S 17/00, published 10.10.2006).

Это обстоятельство - отсутствие устройства наведения крана на точку не позволяет использовать кран для выполнения в центральном зале атомной станции проведения сложных технологических операций, требующих точного совмещения крюка подвески с заданной координатой.This circumstance - the lack of a crane pointing device to a point does not allow the crane to be used to carry out complex technological operations in the central hall of a nuclear power plant that require precise alignment of the suspension hook with a given coordinate.

Известна система управления краном для обращения с отработавшим ядерным топливом в защитной камере, состоящим из подкрановых путей, грузовой тележки, механизма перемещения тележки, захвата, механизма подъема груза и механизмов управления краном и его захвата. Система управления краном включает в свой состав направляющие блоки для грузового каната с датчиками усилия, встроенными с помощью рычагов в опоры, ограничивающие крайнее верхнее положение захвата. При этом один из упоров, установленных на плите грузовой тележки, выполнен с тремя микровыключателями крайнего верхнего положения захвата. На верхней плоскости площадки обслуживания грузовой тележки установлен датчик положения платформы крана, на другом конце вала которого установлен рычаг с двумя шестернями, и одну из них закрепляют рейкой, расположенной на подкрановых путях, с возможностью определения положения грузовой тележки в защитной камере. Датчик положения грузовой тележки представляет собой многоступенчатый редуктор, у которого на входном валу установлен рычаг с двумя шестернями, а два выходных вала с помощью муфт соединяют с роторами бесконтактных датчиков угла. Для управления открытием и закрытием захвата применена канатная система из одного каната параллельно грузовым канатам на барабанах основного механизма подъема грузов. При этом датчик положения захватом представляет собой многоступенчатый редуктор, у которого на входном валу выполнены шлицы для соединения с валом основного редуктора, и два выходных вала, которые с помощью муфт соединены - один с ротором бесконтактного угла, определяющего положение захвата по высоте, а другой - с выходным валом с тахометром системы контроля превышения скорости, с помощью которого происходит отключение привода перемещения при достижении захватом нижнего положения. Наведение захвата на грибок чехла поперек камеры с целью компенсации строительных погрешностей осуществляется с помощью плиты с блоками для грузового каната и производится при монтаже тележки на объекте с помощью четырех винтов, (см. Патент РФ на полезную модель №2352516 В66С 17/00, опубликована 03.08.2007 г.).A known crane control system for handling spent nuclear fuel in a protective chamber consisting of crane tracks, a cargo trolley, a trolley moving mechanism, a gripper, a load lifting mechanism and crane control mechanisms and its gripping. The crane control system includes guiding blocks for a cargo rope with force sensors integrated with levers into supports limiting the extreme upper position of the grip. At the same time, one of the stops installed on the plate of the cargo trolley is made with three microswitches of the extreme upper position of the gripper. A crane platform position sensor is installed on the upper plane of the truck’s service platform, a lever with two gears is installed on the other end of the shaft, and one of them is fixed with a rail located on crane tracks, with the possibility of determining the position of the truck in the protective chamber. The position sensor of the cargo trolley is a multi-stage gearbox with a lever with two gears mounted on the input shaft, and two output shafts using couplings connected to the rotors of non-contact angle sensors. To control the opening and closing of the gripper, a rope system of one rope was used parallel to the cargo ropes on the drums of the main load lifting mechanism. In this case, the capture position sensor is a multi-stage gearbox with slots for connecting to the shaft of the main gearbox and two output shafts that are connected using couplings - one with a contactless angle rotor that determines the height of the grip, and the other - with an output shaft with a tachometer of the overspeed control system, with the help of which the displacement drive is switched off when the gripper reaches the lower position. The capture of the cover across the chamber to fungus in order to compensate for construction errors is carried out using a plate with blocks for the cargo rope and is carried out when the cart is mounted on the object with four screws (see RF Patent Utility Model No. 2352516 B66C 17/00, published 03.08 .2007).

Анализ системы управления рассматриваемым краном и работой его захвата показывает, что она очень громоздка и сложна в исполнении, поскольку конструктивно состоит из механических узлов типа редукторов, связанных с другими такими же механическими элементами с помощью муфт и соединений, причем наведение оси захвата на заданную точку производится также механически.An analysis of the control system of the crane in question and the operation of its capture shows that it is very cumbersome and difficult to implement, since it is structurally composed of mechanical components such as gears connected to other similar mechanical elements by means of couplings and joints, and the axis of capture is guided to a given point also mechanically.

Также известна и система определения местоположения полярного крана относительно рельсового пути, которая содержит тележку, механический блок, датчики угловых перемещений и устройство обработки данных.Also known is a system for determining the location of a polar crane relative to a rail track, which comprises a trolley, a mechanical unit, angular displacement sensors and a data processing device.

При этом она имеет устройство наведений моста, в котором датчики угловых перемещений расположены по торцам моста, а также датчики линейных перемещений, расположенные по четырем сторонам моста, причем ось каждого датчика посредством механического блока соединена с торцом кругового рельсового пути. Система также снабжена устройством наведения тележки, в котором датчики угловых перемещений расположены на вилке главного подъема вдоль прямолинейного рельсового пути, а датчики линейного перемещения расположены по торцам тележки вдоль прямолинейного рельсового пути. (см. Патент РФ на полезную модель №52004 В66С 17/00, Е01В 35/00, опубликована 10.03.2006 г).Moreover, it has a bridge guidance device in which angular displacement sensors are located at the ends of the bridge, as well as linear displacement sensors located on four sides of the bridge, the axis of each sensor being connected to the end of the circular rail by means of a mechanical unit. The system is also equipped with a trolley guidance device in which the angular displacement sensors are located on the main lift fork along a straight rail track, and the linear displacement sensors are located at the ends of the carriage along a straight rail. (see RF Patent for utility model No. 52004 В66С 17/00, ЕВВ 35/00, published March 10, 2006).

Данная полезная модель наиболее близко совпадает с предложенной только по функциональному назначению, но набор конструктивных средств реализации у каждой системы принципиально иной. Кроме того, функционирование известной системы осуществляется с учетом только кругового движения крана, и все координаты перемещения тележки рассчитаны программно только на основе использования этого фактора, что пространственно ограничивает ее применение, а отсутствие к тому же в системе средств визуализации работы крана делает ее возможное использование в условиях атомной энергетике маловероятным.This utility model most closely matches the one proposed only for functional purpose, but the set of constructive means of implementation for each system is fundamentally different. In addition, the functioning of the known system is carried out taking into account only the circular movement of the crane, and all the coordinates of the cart are calculated only on the basis of using this factor, which spatially limits its use, and the absence of the crane’s visualization system makes it possible to use nuclear power is unlikely.

Задача по расширению арсенала систем наведения крана конкретно для центрального зала атомных станций решается путем создания таким ее конструктивным исполнением, которое позволяет расширить универсальность пространственного применения крана, повысить точность выполнения им технологических операций и обеспечить комфортность оператору по управлению краном.The task of expanding the arsenal of crane guidance systems specifically for the central hall of nuclear power plants is accomplished by creating such a design that allows expanding the versatility of the spatial use of the crane, increasing the accuracy of technological operations and ensuring the comfort of the crane operator.

Технический результат - повышение точности наведения крана на координаты центрального зала атомной станции, обеспечение комфортности оператору при управлении краном достигается за счет того, что система имеет в наличии цифровую карту пола центрального зала и два информационно-измерительных канала - цифровой и аналоговый. При этом цифровой измерительный канал включает в свой состав размещенный на мосту крана измеритель координаты его местоположения, измерители координат местонахождения и высоты подвески с крюком, размещенные на тележке, а также прибор наведения и панельный компьютер цифровой карты, установленные на изолированном общем пульте управления краном. В состав аналогового измерительного канала входят телевизионная камера, лазерные целеуказатели, закрепленные на краях тележки с помощью имеющих винтовой механический привод поворотных платформ, позволяющих осуществлять настройку ориентации лучей целеуказателей по азимуту и зениту и предназначенных для наведения образованной световой марки на пол центрального зала в точке проекции крюка крана, телевизионный монитор и блок его управления, которые установлены на изолированном пульте управления работой крана, причем прибор наведения и панельный компьютер цифровой карты представляют собой цифровые устройства и реализуют для обеспечения надежности работы крана сходные функции визуализации положения и формирования сигналов наведения и расположены совместно с телевизионным монитором, образуя единый пульт наведения и контроля за перемещением крана по разрешенному пространству центрального зала. Управление наведением крана на заданную координату осуществляется с помощью единого комплекса средств программного управления.EFFECT: increased accuracy of pointing the crane at the coordinates of the central hall of the nuclear power plant, ensuring operator comfort when controlling the crane is achieved due to the fact that the system has a digital map of the floor of the central hall and two information-measuring channels - digital and analog. At the same time, the digital measuring channel includes a measuring device located on the bridge of the crane, the coordinates of its location, measuring coordinates of the location and height of the suspension with a hook, placed on the trolley, as well as a pointing device and a panel computer of a digital map installed on an isolated common crane control panel. The analogue measuring channel includes a television camera, laser designators, mounted on the edges of the cart using rotary platforms with a mechanical screw drive, which allow the orientation of the designator beams in azimuth and zenith to adjust the formed light mark on the floor of the central hall at the hook projection point the crane, a television monitor and its control unit, which are installed on an isolated control panel of the crane, and the pointing device panel computer digital maps are digital devices and implemented to ensure reliability of the crane functions similar imaging position and forming guidance signals and arranged in conjunction with a television monitor, forming a single remote guidance and control over the movement of the crane at the central hall space permitted. The guidance of the crane on a given coordinate is carried out using a single set of software control tools.

Прибор наведения при этом представляет собой микропроцессорное устройство (контроллер), имеющий свой блок питания и интерфейс RS-485, а на его передней панели размещены две клавиатуры управления, индикаторы текущих координат и индикаторы прицеливания - «перекрестье».The guidance device in this case is a microprocessor device (controller) with its own power supply and RS-485 interface, and two control keyboards, indicators of current coordinates and aiming indicators - “crosshairs” are located on its front panel.

Система в целом характеризуется тем, что измерители координат местоположения крана и тележки включают в свой состав контроллер, связанный через интерфейс с лазерным дальномером, взаимодействующим с оптическими мишенями.The system as a whole is characterized by the fact that the coordinates of the location of the crane and the trolley include a controller connected via an interface with a laser rangefinder interacting with optical targets.

Для определения местоположения подвески с крюком относительно пола зала система состоит из связанных между собой контроллера, абсолютного шифратора координаты и редуктора, взаимодействующего с приводным колесом.To determine the location of the suspension with a hook relative to the floor of the hall, the system consists of a controller connected together, an absolute coordinate encoder and a gearbox interacting with the drive wheel.

В качестве первичных измерителей координат местонахождения моста и тележки крана использованы лазерные дальномеры.Laser distance meters were used as primary meters for coordinates of the location of the bridge and the crane truck.

Система также характеризуется и тем, что единый комплекс цифровых средств аппаратно-программного управления составлен из соединенных шиной измерителей координат местоположения моста и тележки крана, измерителя координаты местонахождения по высоте подвески с крюком крана относительно пола зала, прибора наведения, панельного компьютера цифровой карты, связанного с ЭВМ общего пользования, при этом все измерительные каналы снабжены общим блоком питания, а работающий автономно аналоговый канал также имеет индивидуальный блок питания и блок управления.The system is also characterized by the fact that a single set of digital hardware and software control tools is composed of bus-mounted meters for the coordinates of the location of the bridge and the crane truck, a measuring device for the coordinates of the height of the suspension with a crane hook relative to the hall floor, the pointing device, and the panel computer of a digital map associated with A general-purpose computer, while all the measuring channels are equipped with a common power supply, and a working independently analog channel also has an individual power supply and lock control.

Система автоматического наведения крана на координаты центрального зала атомной станции является новой, так как в источниках информации, в том числе и в Интернете, совокупность предложенных признаков, отраженных в формуле полезной модели не обнаружена.The system of automatically pointing the crane to the coordinates of the central hall of the nuclear power plant is new, because in the sources of information, including on the Internet, the totality of the proposed features reflected in the utility model formula is not found.

Предлагаемая полезная модель, как техническое решение промышленно применима, поскольку разработана техническая документация и уже изготовлен опытный образец, который проходит проверку на Курской атомной станции, получены положительные результаты, которые подтверждают достижение указанного в заявке технического результата.The proposed utility model as a technical solution is industrially applicable, since technical documentation has been developed and a prototype has already been manufactured, which is being tested at the Kursk Nuclear Power Plant, positive results have been obtained that confirm the achievement of the technical result indicated in the application.

Полезная модель проиллюстрирована чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид системы наведения в горизонтальной плоскости, на фиг.2 показана структурная схема составных элементов системы наведения, общий вид прибора наведения изображен на фиг.3, а на фиг.4 отображена его структурная схема, на фиг.5 показан индикатор прибора наведения, на фиг.6 изображена схема наведения крана в вертикальной плоскости и теленаведения в плоскости зала.The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a general view of a guidance system in the horizontal plane, Fig. 2 shows a structural diagram of the constituent elements of a guidance system, a general view of a guidance device is shown in Fig. 3, and Fig. 4 shows its structural diagram , figure 5 shows the indicator of the guidance device, figure 6 shows a diagram of the guidance of the crane in the vertical plane and television in the plane of the hall.

Система автоматического командного наведения крана на координаты центрального зала атомной станции состоит из двух информационно-измерительных цифрового и аналогового каналов 1 и 2 (фиг.2).The system of automatic command guidance of the crane at the coordinates of the central hall of the nuclear power plant consists of two information-measuring digital and analog channels 1 and 2 (figure 2).

Первый цифровой канал предназначен для измерения текущих пространственных координат положения крюка крана, их индикации, формирования сигналов наведения для оператора, визуализации положения крюка крана на экране на цифровой карте зала, регистрации информации в реальном масштабе времени и выдачи блокировочных сигналов на движение крана в «запрещенных областях».The first digital channel is designed to measure the current spatial coordinates of the crane hook position, display them, generate guidance signals for the operator, visualize the crane hook position on the screen on a digital hall map, record real-time information and issue blocking signals for crane movement in “prohibited areas” ".

Цифровой измерительный канал 1 включает в свой состав размещенный на мосту 3 крана 4 измеритель 5 координат его местоположения, измеритель 6 координат местоположения тележки 7 моста 3, оптические мишени 8 и 9 определения положения соответственно тележки 7 и моста 3 крана 4, измеритель 10 координаты высоты подвески 11 с крюком 12, мишень 13 отсчета расстояния до пола зала 14 и блок 49 питания, также смонтированные на тележке 7 (фиг.6), а прибор наведения 15 и панельный компьютер 16 цифровой карты зала 14 находятся на отдельном изолированном от зала 14 пульте 17 управления работой крана 4.The digital measuring channel 1 includes a measuring device 5 located on the bridge 3 of the crane 4, a coordinate coordinate measuring device 5, a measuring device 6 of the coordinate location of the truck 7 of the bridge 3, optical targets 8 and 9 to determine the position of the truck 7 and the bridge 3 of the crane 4, measuring device 10, the coordinates of the suspension height 11 with a hook 12, the target 13 for counting the distance to the floor of the hall 14 and the power supply 49, also mounted on the trolley 7 (Fig.6), and the pointing device 15 and the panel computer 16 of the digital card of the hall 14 are located on a separate remote control 17 isolated from the hall 144 board crane operation.

При этом измерители 5 и 6 координат местоположения крана 4 и тележки 7 состоят из лазерных дальномеров 18, взаимодействующих с оптическими мишенями 8 и 9, связанных через интерфейсы 19 с контроллером 20 расчета координаты по осям Х и Y, соединенным интерфейсом RS485 и общей шиной 21 с прибором наведения 15, а также и с панельным компьютером 16 цифровой карты, результаты обработки цифровых сигналов которого выводятся на ЭВМ 23 общего применения. Несколько по иному выглядит измеритель 10 координаты высоты крюка 12. Это обусловлено тем, что, во-первых, технически сложно применить лазерный дальномер на координате высоты Z, а во-вторых, наличием зубчатого редуктора на оси привода лебедки подъема крюка 12 с возможностью использования одного из колес для передачи вращательного движения на вал датчика, для чего на него устанавливается зубчатое колесо из капролона, прижимаемого к колесу имеющегося редуктора. Такая конструкция позволяет обеспечить однозначное положение вала датчика относительно положения крюка 12 крана (за счет срезания капролоновых зубьев в случае заклинивания). Поэтому измеритель 10 координаты Z высоты крюка 12 включает приводное колесо редуктора 24, угловое положение α_z которого передается в абсолютный шифратор 25 координаты, откуда сигнал поступает в контроллер 26 координаты высоты, соединенный через интерфейс RS485 и общую шину 21 с прибором наведения 15. Этот прибор наведения конструктивно выполнен в виде двух модулей и размещен в центральной части передней панели 27 пульта 28 управления наведением крана. Первый модуль прибора наведения 15 содержит индикаторы 29 текущих координат X, Y положения крюка 12. В центре прибора размещается индикатор 30 наведения, типа «перекрестье», левая и правая клавиатуры 31 и 32 установления координат Х и Y точки, на которую необходимо осуществить наведение крана 4. Координаты этой точки отображаются на ЖК индикаторах 33 и 34. Здесь же находятся и индикаторы - транспаранты 35 и 36 (Х_СТОП и Y_СТОП), т.е. сигналы, предупреждающие о приближении крана к запрещенной зоне. Под панелью этого модуля размещается звуковой индикатор 50, оповещающий оператора о «запрещенной зоне». Конструктивно первый модуль представляет собой микропроцессорное устройство (контроллер) 37, имеющий блок 38 питания и интерфейс RS485 (фиг.4). Причем первая клавиатура 31 предназначена для задания координат 25-ти запрограммированных точек (А, В, С и т.д.) пола зала 14. Вторая клавиатура 32 - цифровая необходима для задания координат конечного перемещения крана. Микропроцессорное устройство 37 снабжено флеш-памятью 39. При работе прибора наведения 15 одновременно на перекрестье индикатора 30 зажигаются две линейки светодиодов 22, сигнализирующие направление движения моста 3 и тележки 7 крана 4. Задачей оператора является такое управление движением. Чтобы минимизировать количество горящих сегментов светодиодов 22 от периферии к центру индикатора 30. Гашение всех красных сегментов индикатора 30 свидетельствует о совпадении текущих и заданных координат по осям Х и Y, т.е совпадение проекции осевой крюка 11 с заданной точкой А центрального зала 14.In this case, the meters 5 and 6 of the coordinates of the location of the crane 4 and the truck 7 consist of laser rangefinders 18 interacting with optical targets 8 and 9, connected via interfaces 19 to the coordinate calculation device 20 along the X and Y axes, connected by the RS485 interface and a common bus 21 s the guidance device 15, as well as with the panel computer 16 of a digital card, the results of the processing of digital signals of which are displayed on a computer 23 for general use. The gauge 10 of the coordinate of the height of the hook 12 looks somewhat different. This is due to the fact that, firstly, it is technically difficult to use a laser range finder at the coordinate of the height Z, and secondly, the presence of a gear reducer on the drive axis of the winch lifting the hook 12 with the possibility of using one from wheels for transmitting rotational motion to the sensor shaft, for which a gear from caprolon is mounted on it, pressed against the wheel of an existing gearbox. This design allows you to ensure an unambiguous position of the sensor shaft relative to the position of the hook 12 of the crane (due to cutting caprolon teeth in case of jamming). Therefore, the meter 10 of the coordinate Z of the height of the hook 12 includes a drive wheel of the gearbox 24, the angular position α _{z of} which is transmitted to the absolute coordinate encoder 25, from where the signal goes to the height coordinate controller 26, connected via the RS485 interface and a common bus 21 to the guidance device 15. This device guidance is structurally made in the form of two modules and is located in the Central part of the front panel 27 of the remote control 28 of the guidance of the crane. The first module of the guidance device 15 contains indicators 29 of the current coordinate X, Y of the position of the hook 12. In the center of the device there is a guidance indicator 30, such as a "crosshair", the left and right keyboards 31 and 32 of establishing the coordinates X and Y of the point on which it is necessary to guide the crane 4. The coordinates of this point are displayed on the LCD indicators 33 and 34. There are also indicators here - transparencies 35 and 36 (X _STOP and Y _STOP ), i.e. signals warning that the crane is approaching the forbidden zone. Under the panel of this module is placed a sound indicator 50, notifying the operator of the “restricted area”. Structurally, the first module is a microprocessor device (controller) 37 having a power supply unit 38 and an RS485 interface (Fig. 4). Moreover, the first keyboard 31 is designed to set the coordinates of 25 programmed points (A, B, C, etc.) of the floor of the hall 14. The second keyboard 32 - numeric is needed to set the coordinates of the final movement of the crane. The microprocessor device 37 is equipped with a flash memory 39. When the guidance device 15 is operating, two lines of LEDs 22 are lit simultaneously at the crosshairs of the indicator 30, signaling the direction of movement of the bridge 3 and the truck 7 of the crane 4. The task of the operator is to control the movement. To minimize the number of burning segments of the LEDs 22 from the periphery to the center of the indicator 30. The blanking of all red segments of the indicator 30 indicates the coincidence of the current and specified coordinates along the X and Y axes, i.e., the projection of the axial hook 11 coincides with the given point A of the central hall 14.

Например, наличие горящих сегментов говорит о том, что нужно перемещать мост 3 крана вперед, при этом будет происходить гашение сегментов светодиодов 22 по оси X, и перемещать тележку влево, при этом будет происходить гашение сегментов индикатора 30 по оси Y (фиг.5).For example, the presence of burning segments indicates that you need to move the crane bridge 3 forward, this will extinguish the segments of the LEDs 22 along the X axis, and move the trolley to the left, while the segments of the indicator 30 will be extinguished along the Y axis (Fig. 5) .

Второй модуль представляет собой выносной индикатор 40 координаты местоположения крюка 12 крана 4 по высоте относительно пола.The second module is a remote indicator 40 coordinates of the location of the hook 12 of the crane 4 in height relative to the floor.

В левой части пульта 28 размещается панельный компьютер 16 цифровой карты пола зала 14, который при помощи той же шины 21 данных, что и прибор наведения 15 связан с измерителями 5, 6 и 10 координат. Компьютер 16 формирует на мониторе карту центрального зала 14 с учетом зон 41 запрета, отметку положения крюка 12 подвески 11 крана 4, заданную отметку, выбранную для наведения, а также значения соответствующих координат. Управление компьютером 16 осуществляется при помощи «мыши». Компьютер 16 осуществляет регистрацию процесса наведения в реальном масштабе времени, а также регистрацию информации, поступающей от весового измерительного устройства (на фиг. не показано) и других вспомогательных устройств.On the left side of the remote control 28 is a panel computer 16 of a digital map of the floor of the hall 14, which, using the same data bus 21 as the guidance device 15, is connected to meters 5, 6, and 10 coordinates. The computer 16 forms on the monitor a map of the central hall 14, taking into account the prohibition zones 41, the mark of the position of the hook 12 of the suspension 11 of the crane 4, the specified mark selected for guidance, as well as the values of the corresponding coordinates. Computer 16 is controlled with a mouse. Computer 16 records the guidance process in real time, as well as records information from a weight measuring device (not shown in FIG.) And other auxiliary devices.

Наведение по экрану компьютера 16 осуществляется следующим образом. Оператор при помощи курсора выбирает требуемую точку наведения А на цифровой карте зала 14 и фиксирует эту отметку. Одновременно индицируются координаты этой точки. Действительное положение крана 4 отмечается на экране другой отметкой. Управляя штатными органами крана 4, оператор добивается совпадения отметок, выполненных в виде перекрестия. Компьютер 16 цифровой карты зала 14 является цифровым устройством и реализует сходные функции визуализации положения и формирования сигналов наведения с прибором наведения 15 и расположен совместно с ним и монитором 47 на единой панели 27, образуя единый пульт автоматического наведения и контроля за перемещением крана 4 по разрешенному пространству центрального зала с помощью единого комплекса средств аппаратно-программного управления.Guidance on the screen of the computer 16 is as follows. The operator using the cursor selects the desired guidance point A on the digital map of Hall 14 and fixes this mark. At the same time, the coordinates of this point are displayed. The actual position of the crane 4 is indicated on the screen by another mark. Managing the regular bodies of the crane 4, the operator achieves the coincidence of marks made in the form of a crosshair. The computer 16 of the digital map of the hall 14 is a digital device and implements similar functions of visualizing the position and generating guidance signals with the guidance device 15 and is located together with it and the monitor 47 on a single panel 27, forming a single remote control and control over the movement of the crane 4 in the allowed space the central hall using a single set of hardware and software controls.

При приближении к «запрещенным» зонам 41 на экране формируется надпись «запретная зона» и формируется звуковой сигнал и загораются индикаторы-транспаранты 35 и 36 (Х_СТОП и Y_СТОП). В качестве компьютера 16 может быть выбран промышленный панельный персональный компьютер 12,1 дюймовым ЖК-дисплеем на базе процессора Celeron фирмы ADVANTECH.When approaching the “forbidden” zones 41, the inscription “forbidden zone” is formed on the screen and a sound signal is generated and the indicator indicators 35 and 36 light up (X _STOP and Y _STOP ). As the computer 16, an industrial panel personal computer with a 12.1 inch LCD display based on a Celeron processor from ADVANTECH can be selected.

Измерители 5, 6 и 10 координат местоположения и высоты крюка 12 составляют подсистему постоянного определения положения крана 4 с тележкой 7 в пространстве зала 14.Measuring instruments 5, 6 and 10 of the coordinates of the location and height of the hook 12 constitute a subsystem for the constant determination of the position of the crane 4 with the trolley 7 in the space of the hall 14.

В состав измерителей 5 и 6 в качестве первичных преобразователей координат входят дальномер 18 лазерный с интерфейсом. Для применения в измерителях 5 и 6 могут быть выбраны дистанционные лазерные измерители PD28, класс лазера 5 пт, класс 2 (1ЕС827-1) с интерфейсом RS232.The composition of the meters 5 and 6 as the primary transducers of coordinates includes a laser rangefinder 18 with an interface. For use in meters 5 and 6, remote laser meters PD28, laser class 5 pt, class 2 (1ES827-1) with RS232 interface can be selected.

Второй аналоговый канал 2 предназначен для наведения на выбранную точку путем совмещения с ней световой марки на полу центрального зала 14 при одновременном наблюдении за процессом захвата, переноса и установки специзделий. В состав данного канала входят два лазерных целеуказателя 41, телевизионная камера 44, блок 45 управления и отдельный блок 46 питания и видеомонитор 47. Телевизионная камера 44 и лазерные целеуказатели 41 устанавливаются в качестве навесного оборудования на тележке 7 крана 4, а телевизионный монитор 47, блок 45 управления и блок 46 питания смонтированы на пульте 17 управления наведения крана. Второй аналоговый канал можно разделить по функциональному назначению на подсистему лазерного целеуказания и подсистему видеонаблюдения.The second analog channel 2 is designed to point to a selected point by combining with it a light mark on the floor of the central hall 14 while monitoring the capture, transfer and installation of special items. The structure of this channel includes two laser target indicators 41, a television camera 44, a control unit 45 and a separate power supply unit 46 and a video monitor 47. A television camera 44 and laser target indicators 41 are mounted as attachments on the trolley 7 of the crane 4, and the television monitor 47, unit 45 controls and a power supply unit 46 are mounted on the crane guidance control panel 17. The second analog channel can be divided according to its functional purpose into a laser target designation subsystem and a video surveillance subsystem.

Для обеспечения работы оператора при наведении по оптическому аналоговому каналу 2 используется подсистема лазерного целеуказания (фиг.6). В ее состав входят два лазерных целеуказателя 41, закрепленных на краях тележки 7. Такое их размещение исключает затенение лучей подвеской 11 с крюком 12 крана 4. Целеуказатели 41 формируют световую марку А на полу центрального зала 14 в точке проекции крюка 12 крана 4. При изменении уровня пола (выше или ниже номинальной отметки) проекции крюка 12 соответствует равносигнальная зона между двумя световыми марками. С учетом высоты зала 14, его освещенности и отражающих свойств материала пола центрального зала в качестве источников света выбраны лазерные целеуказатели типа «Кванта, поскольку их конструкция позволяет выдерживать удары и вибрацию, а сами излучатели устойчиво работают в широком диапазоне температур. Лазерные целеуказатели 41 размещены на поворотных платформах 42 с винтовым механическим приводом 43, позволяющим осуществлять настройку ориентации луча по азимуту и зениту. А для визуального контроля в процессе загрузки-выгрузки специзделий в центральном зале 14 и для оптического наведения крана 4 по лазерным целеуказателям 41 используется подсистема видеонаблюдения, основу которой составляет цветная видеокамера 44 и трансфокатор с дистанционным управлением. Подсистема видеонаблюдения работает автономно и имеет отдельные кабели питания и передачи информации от коммуникаций координатного наведения первого измерительного цифрового канала. Это обеспечивает возможность выполнения задач при отказе одной из них. При работе подсистемы видеонаблюдения изображение с видеокамеры 44 передается на видеомонитор 47. Телевизионная камера 44 питается напряжением 12 В от блока питания 46, а управление ее видеообъективом и фокусировкой осуществляется дистанционно с пульта 17 управления. Диафрагма регулируется автоматически, в зависимости от освещения (фиг.2). Цветная видеокамера может быть выбрана, например, марки CDCP 9313/LV фирмы Baxall, а трансфокатор фирмы Tamron 12215×2 Англия, с максимальной дозой радиационного облучения, равной 10³ рад/час.To ensure the operation of the operator when pointing through the optical analog channel 2, a laser target designation subsystem is used (Fig.6). It consists of two laser target indicators 41, mounted on the edges of the cart 7. This placement eliminates the shading of the rays by the suspension 11 with the hook 12 of the crane 4. The target indicators 41 form a light mark A on the floor of the central hall 14 at the projection point of the hook 12 of the crane 4. When changing the level of the floor (above or below the nominal mark) of the projection of the hook 12 corresponds to an equal-signal area between two light marks. Taking into account the height of Hall 14, its illumination and the reflective properties of the floor material of the central hall, “Quanta” type laser designators were chosen as light sources, since their design allows them to withstand shock and vibration, and the emitters themselves operate stably in a wide temperature range. Laser target indicators 41 are located on rotary platforms 42 with a mechanical screw drive 43, which allows you to adjust the orientation of the beam in azimuth and zenith. And for visual control during loading and unloading of special items in the central hall 14 and for optical guidance of the crane 4 by laser target indicators 41, a video surveillance subsystem is used, the basis of which is a color video camera 44 and a remote-controlled zoom. The video surveillance subsystem operates autonomously and has separate power and information cables from the coordinate guidance communications of the first measuring digital channel. This provides the ability to perform tasks in case of failure of one of them. During operation of the video surveillance subsystem, the image from the video camera 44 is transmitted to the video monitor 47. The television camera 44 is powered by a voltage of 12 V from the power supply 46, and its video lens and focus are controlled remotely from the control panel 17. The aperture is automatically adjusted, depending on the lighting (figure 2). A color video camera can be selected, for example, from Baxall brand CDCP 9313 / LV, and Tamron zoom lens 12215 × 2 England, with a maximum radiation dose of 10 ³ rad / hour.

Все операции по наведению и перемещению крана 4 в центральном зале 14 осуществляются с помощью единого комплекса средств аппаратно-программного управления, в частности контроллеров расчета координат местоположения крюка 12 крана, микропроцессора 37 прибора наведения 15, панельного компьютера 16 цифровой карты. ЭВМ общего применения и программы, написанной на языке высокого уровня «Delphi». Программа предназначена для панельного компьютера 16, входящего в пульт 28 наведения крана 4 центрального зала 14. Через интерфейс RS-485 компьютера 16 программа контролирует данные, переданные с лазерных дальномеров 18 и сдатчиков положения на прибор наведения 15, а также выдает контроллеру 37 сигнал приближения крана к запрещенным зонам. Программа отображает на мониторе 48 панельного компьютера 16 цифровую карту зала 14, отметку положения крюка 12 крана, заданную отметку А, выбранную для наведения, а также значения соответствующих координат. Панельный компьютер 16 осуществляет регистрацию процесса наведения в реальном масштабе времени, а также регистрацию информации, поступающей от весоизмерительного и других устройств. Программа создает LOG файлы для регистрации возникающих событий, оповещает оператора о внештатных ситуациях. Программ также:All operations on the guidance and movement of the crane 4 in the central hall 14 are carried out using a single set of hardware and software controls, in particular, controllers for calculating the coordinates of the location of the crane hook 12, the microprocessor 37 of the guidance device 15, and the panel computer 16 of the digital map. General-purpose computers and programs written in the high-level language "Delphi". The program is intended for a panel computer 16, which is included in the remote control 28 of the crane 4 of the central hall 14. Through the RS-485 interface of computer 16, the program monitors the data transmitted from the laser rangefinders 18 and position transmitters to the pointing device 15, and also gives the controller 37 a crane proximity signal to restricted areas. The program displays on the monitor 48 of the panel computer 16 a digital map of the hall 14, the mark of the position of the hook 12 of the crane, the set mark A selected for guidance, as well as the values of the corresponding coordinates. The panel computer 16 performs the registration of the guidance process in real time, as well as the registration of information received from the weight measuring and other devices. The program creates LOG files for registration of occurring events, notifies the operator of emergency situations. The programs also:

- обеспечивает подключение к компьютеру 16 интерфейса RS-485;- provides connection to computer 16 of the RS-485 interface;

- производит автоматический старт при включении компьютера 16;- makes an automatic start when you turn on the computer 16;

- ведет электронный журнал работы, в котором фиксируются основные события и внештатные ситуации;- maintains an electronic journal of work, in which the main events and emergency situations are recorded;

- формирует на экране компьютера 16 в реальном масштабе времени уровень координаты Z положении крюка 12 крана 4;- forms on the computer screen 16 in real time the level of the coordinate Z the position of the hook 12 of the crane 4;

- регистрирует в память измеряемые и пороговые значения…;- registers measured and threshold values in memory ...;

- при работе с «мышью» (трекболом или сенсорным экраном) обеспечивает режим выбора на цифровой карте зала 14 точки наведения.- when working with a “mouse” (trackball or touch screen), it provides a mode for selecting 14 guidance points on a digital map of the hall.

Программа также выдает сообщения, связанные с работой системы наведения, в частности, например, при отсутствии ответа от прибора наведения 15 на экране компьютера 16 выдается сообщение: «Нет ответа от прибора наведения. Можно перейти на управление от компьютерам».The program also displays messages related to the operation of the guidance system, in particular, for example, in the absence of a response from the guidance device 15, a message is displayed on the computer screen 16: “There is no response from the guidance device. You can switch to control from computers. ”

Для работы программы необходим IBM PC (ЭВМ) совместимый компьютер с установленной на нем операционной системой Windows 2000. В качестве компьютера используется малогабаритный панельный персональный компьютер фирмы Advantech PPC-S123T.For the program to work, you need an IBM PC (computer) compatible computer with the Windows 2000 operating system installed on it. As a computer, a small-sized panel personal computer manufactured by Advantech PPC-S123T is used.

Система автоматического командного наведения крана на координаты центрального зала атомной станции работает следующим образом.The system of automatic command guidance of the crane on the coordinates of the central hall of the nuclear power plant works as follows.

После включения блока питания 46 подсистемы видеонаблюдения аналогового канала 2, визуально на полу зала 14 отмечают образованное лазерными целеуказателями 41, настроенными с помощью платформ 42 на заданный угол пересечения лучей в точке А пола зала 14 пятно-световую марку. Настройкой фокусировки телевизионной камеры 44 и трансфокатора устанавливают необходимый режим четкого изображения видеосистемы. На экране правого монитора 47 отмечают наличие световой отметки на полу зала 14. Затем включают питание - блок 49 компьютера 16 цифровой карты и прибор наведения 15.After turning on the power supply unit 46 of the video surveillance subsystem of the analog channel 2, a spot-light mark is formed visually on the floor of the hall 14 formed by laser target indicators 41, tuned using the platforms 42 to a predetermined angle of intersection of the rays at point A of the floor of the hall 14. By adjusting the focus of the television camera 44 and zoom, the necessary clear image mode of the video system is set. On the screen of the right monitor 47, there is a light mark on the floor of the hall 14. Then, the power is turned on - block 49 of the computer 16 of the digital card and the pointing device 15.

На приборе наведения 15 высветятся реальные координаты местоположения Х и Y тележки 7 и крана 4 и значение высоты Z крюка 12 подвески 11. На компьютере 16 цифровой карты появится картинка с картой зала 14 и окном 40 координаты высоты Z со светящимся столбиком, индицирующим положение крюка 12 подвески 11 относительно тележки 7 крана 4. Засвечиваются специальные окна, предназначенные для индикации сигнала «Стоп» по соответствующей координате. На карте зала 14 обозначатся два перекрестия - красное с заданными координатами, и зеленое с реальными. В окнах обозначаются реальные координаты крюка 12 подвески 11.On the guidance device 15, the real coordinates of the location X and Y of the truck 7 and the crane 4 and the height value Z of the hook 12 of the suspension 11 are displayed. On the computer 16 of the digital map, a picture with a map of the hall 14 and a window 40 of the height Z with a luminous column indicating the position of the hook 12 pendants 11 relative to the truck 7 of the crane 4. Special windows are illuminated for indicating the Stop signal at the corresponding coordinate. On the map of Hall 14 two crosshairs are indicated - red with the given coordinates, and green with real ones. The windows indicate the real coordinates of the hook 12 of the suspension 11.

На приборе наведения 15 зажженные сегменты 22 индикатора 30 показывают отклонение реальных координат от заданных. При включении автоматически в качестве координат цели устанавливаются парковочные координаты местоположения тележки 7 и моста 3 крана 4. Далее, органами подъема крана опускают крюк 12 до касания пола и устанавливают высоту Z, равной 0, нажатием кнопки «0» и «Enter». Цифровой клавиатурой 32 на приборе наведения 15 вводят значения заданных координат. Заданные значения координат конечного перемещения крана 4 автоматически передаются в компьютер 16 цифровой карты, и на экране красное перекрестье переместится в заданное положение.On the guidance device 15, the lighted segments 22 of the indicator 30 show the deviation of the real coordinates from the set. When turned on, the parking coordinates of the location of the trolley 7 and the bridge 3 of the crane 4 are automatically set as the target coordinates. Next, the crane lifting bodies lower the hook 12 to touch the floor and set the height Z to 0 by pressing the "0" and "Enter" buttons. The numeric keypad 32 on the guidance device 15 enter the values of the specified coordinates. The specified coordinates of the final movement of the crane 4 are automatically transmitted to the computer 16 of the digital map, and on the screen the red crosshairs will move to a predetermined position.

При выключенном приборе наведения 15 или при его отказе установка координат наведения может осуществляться при помощи «мыши» компьютера 16 цифровой карты, перемещая ее по оси Х или Y, с индикацией координат в соответствующем окне.When the guidance device 15 is turned off or if it fails, the guidance coordinates can be set using the “mouse” of the computer 16 of the digital map, moving it along the X or Y axis, with an indication of the coordinates in the corresponding window.

Наведение осуществляется по прибору наведения 15, минимизируя количество сегментов 22 красного свечения индикатора 30, при этом следует иметь ввиду наличие запрещающей индикации, предупреждающей о приближении к запретной зоне.The guidance is carried out on the guidance device 15, minimizing the number of segments 22 of the red glow of the indicator 30, while it should be borne in mind the presence of a prohibitory indication warning of approaching the restricted area.

При конечном наведении крана 4 на заданную точку А индикатор 30 «перекрестье» цвет свечения с красного меняет на зеленый, что свидетельствует о завершении процесса наведения и остановки движения крана. После завершения загрузочно-разгрузочных работ процесс наведения крана на заданную точку повторяется вновь.When the crane 4 is finally pointed at a given point A, the “crosshair” indicator 30 changes the glow color from red to green, which indicates the completion of the guidance process and stopping the movement of the crane. After loading and unloading is completed, the process of pointing the crane to a given point is repeated again.

Предложенная система позволяет повысить точность наведения крюка крана на необходимую точку центрального зала до ±5 мм при движении и ±2 мм при его остановке, а также обеспечить комфортность работы оператора за счет автоматизации процесса наведения.The proposed system allows to increase the accuracy of pointing the crane hook to the necessary point of the central hall up to ± 5 mm when moving and ± 2 mm when it stops, as well as to ensure operator comfort by automating the guidance process.

Информация, принятая во внимание при оформлении заявкиInformation taken into account when applying

1. Патент РФ на изобретение №2090486 В66С 17/00, опубликован 20.09.1997 г.;1. RF patent for the invention No. 2090486 В66С 17/00, published September 20, 1997;

2. Патент РФ на изобретение №2261302 Е01835/00, опубликован 27.09.2005 г.;2. RF patent for the invention No. 2261302 E01835 / 00, published September 27, 2005;

3. Патент РФ на изобретение №2424932 В61К 9/00, Е01В 35/00;3. RF patent for the invention No. 2424932 B61K 9/00, EB 35/00;

4. Патент РФ на изобретение №2385446 G01С 4/08, опубликован 27.03.2010 г.;4. RF patent for the invention No. 2385446 G01C 4/08, published on 03/27/2010;

5. Заявка РФ на изобретение №94040321 В66С 17/00, опубликована 20.09.2006 г.;5. RF application for invention No. 94040321 В66С 17/00, published on September 20, 2006;

6. Патент РФ на полезную модель №111532 В66С 17/00, опубликован 20.12.2011 г.;6. RF patent for utility model No. 111532 В66С 17/00, published on December 20, 2011;

7. Заявка РФ на изобретение №2005100880 В66С 1/00, опубликована 10.05.2005 г.;7. RF application for invention No. 2005100880 В66С 1/00, published on 05/10/2005;

Claims

1. The system of automatic command guidance of the crane to the coordinates of the central hall of the nuclear power plant, characterized by the presence of a digital map of the floor of the central hall and two information-measuring digital and analog channels, while the digital measuring channel includes a location meter located on the crane bridge, meters coordinates of the location and height of the suspension with a hook relative to the floor, placed on the trolley, as well as mounted on bullets isolated from the central hall Those control the operation of the crane by the pointing device and panel computer of a digital map, the analog measuring channel includes laser target indicators mounted on the edges of the cart using rotary platforms with a screw mechanical drive, allowing the orientation of the target beams to be adjusted in azimuth and zenith, and intended for pointing educated light mark on the floor of the central hall at the projection point of the crane hook, as well as a television camera, also mounted on a trolley, and television the first monitor connected with the camera, but installed on the control panel of the crane, and the pointing device and the panel computer of the digital map are digital devices and implement similar functions of position visualization and generation of guidance signals and are located together with the television monitor, forming a single pointing and control panel for the movement of the crane in the allowed space of the central hall, carried out using a single set of hardware and software controls.

2. The system according to claim 1, characterized in that the pointing device is a microprocessor device (controller) having its own power supply and RS-485 interface, and on its front panel there are two control keyboards, indicators of current coordinates, indicators of given coordinates and aiming indicators - “crosshairs”.

3. The system according to claim 1, characterized in that laser range finders are used as primary meters for coordinates of the location of the bridge and the crane truck.

4. The system according to claim 1, characterized in that the measuring coordinates of the location of the crane and the trolley include laser rangefinders that interact with optical targets, and are connected to controllers for calculating these coordinates.

5. The system according to claim 1, characterized in that the suspension coordinate location meter with a hook in height consists of a coordinate calculation controller, an absolute encoder, a hook lifting gear associated with the drive wheel.

6. The system according to claim 1, characterized in that a single set of digital hardware and software control tools is composed of bus-connected meters of the coordinates of the location of the bridge and the crane truck, a measuring device of the location coordinates of the height of the suspension with a hook, a pointing device, a panel computer of a digital map connected with computers of general use, while all measuring channels are equipped with a common power supply.

7. The system according to claim 1, characterized in that the autonomous analogue measuring channel has an individual power supply and a control unit.