SU1649299A1 - Способ определени веса перемещаемого груза и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике и позвол ет поf Сканирование , Запись ППЗУ 20® й азвысить точность измерени  и расширить область использовани . Согласно способу предварительно сканируют порожним рабочим органом, например ковшом экскаватора, область его возможных положений при переносах между зонами копани  и разгрузки. В каждой точке сканировани  измер ют и запоминают значени  измерительного параметра и обобщенных координат. Затем по тому же закону сканируют область возможных положений ковша с контрольным грузом и в тех же точках считывают значени  измерительного параметра н вычисл ют значени  безразмерной функции обобщенных координат, которые запоминают. Дл  каждого участка сканировани  определ ют средние значени  измерительного параметра и безразмерной функ&звешиВание ,. % (Л с % со ьэ СО со

Description

ции, которые запоминают, а во врем  определени  веса произвольных грузов непрерывно контролируют положение ковша, считывают из пам ти  наче ни  безразмерной функции обобщенных координат и функции зависимости измерительного параметра от координат ковша, которые используют дл  вычислени  веса по текущему значению изме рительного параметра. В устройстве

программируемый контроллер 5 на основе информации от датчика 1 измерительного параметров и датчиков 3, 4 обоб- , щенных координат ковша управл ет работой запоминающего блока 7, блока 6 контрол  сканировани  и вычислител  2 веса груза,, Блок 6 сканировани  содержит мнемотабло, по которому про- ю изводитс  контроль за положением ковша „ 2 Со и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике.

Цель изобретени  - повышение точ- ности и расширение области применени .

На фиг.1 изображена схема сканировани  областей возможных положений ковша экскаватора с пр мой механи- ческой лопатой; на фиг02 - то же, дл  драглайна; на фиг.З - структурна  схема устройства дл  определени  веса перемещаемого груза; на фиг.4 - структурна  схема блока конт- рол  сканировани ,,

Способ определени  веса перемещаемого груза заключаетс  в следующем.

Производ т измерени  обобщенных координат рабочего органа с грузом в вертикальной плоскости и измерительного параметра, по результатам которых вычисл ют искомый вес, умножа  безразмерную функцию обобщенных коор

динат рабочего органа на разность текущего статического значени  измерительного параметра и соответствующего текущим обобщенным координатам значени  функции, представл ющей в статике зависимость измерительного пара- 45 метра от обобщенных координат рабочего органа без груза, предварительно сканируют.рабочим органом область- его возможных положений без груза,

затем по тому же закону - с контрольным грузом. При сканировании без груза измер ют и запоминают значени  измерительного параметра вдоль каждой из траекторий перемещени  рабочего органа через рассто ни , равные шагу дискретизации, а во врем  сканировани  с контрольным грузом вдоль тех же траекторий с прежним шагом измер ют значени  измерительного пара0

5 о

5

0

5

0

5

метра и в тех же точках траекторий вычисл ют и запоминают значени  безразмерной функции обобщенных координат рабочего органа в виде частного от делени  веса контрольного груза на разность значений измерительного параметра, найденных в одноименных точках соответственно при втором и первом сканировани х. Затем дл  каждого из элементарных участков области возможных положений рабочего органа, ограниченных сканирующими траектори ми и лини ми, соедин ющими точки одноименных шагов дискретизации на траектори х, определ ют по результатам двух сканирований средние на участке значени  измерительного параметра при рабочем органе без груза и безразмерной функции обобщенных координат, которые запоминают по адресам , однозначно св занным с номерами элементарных участков, а затем во врем  определени  веса произвольных грузов непрерывно контролируют положение рабочего органа относительно элементарных участков области возможных положений и по номерам элементарных участков, через которые при перемещени х проходит рабочий орган с грузом, считывают из пам ти средние на участке значени  безразмерной функции обобщенных координат и функции , представл ющей в статике зависимость измерительного параметра от обобщенных координат рабочего органа без груза, использующиес  при вычислении веса0 Кроме того, значени  шагов дискретизации между и вдоль сканирующих траекторий выбирают так, что относительное приращение измерительного параметра на каждом шаге не превышает заданного,

10

51649299

Чтобы определ ть веса перемещаемых экскаваторами, погрузчиками или иными объектами грузов по предлагаемому способу, нужно предварительно знать диапазоны измерений обобщенных координат , области возможных положений их рабочих органов, а также диапазоны изменений измерительных параметров при переносах грузов. Эти данные имеютс  в проектной или конструкторской документации на объект. Кроме того, их получают и при проектировании датчиков координат рабочего органа и измерительного параметра, необходимых дл  любых средств определени  веса перемещаемого груза. На основании исходных данных и требований к точности аппроксимации зависимости измерительного параметра от ; координат fi0(x,,, xЈ) определ ют и

15

20

задают значени  шага h. между сканирующими траектори ми по координате Ху, и шага h по координате Xj вдоль сканирующей траектории так, чтобы относительное приращение измерительного параметра на каждом шаге не превышало заданного,

Чтобы определить вес горной массы, перемещаемой в ковше экскаватора пр мой механической лопаты, предварительно сканируют порожним ковшом область его возможных положений при переносах между зонами копани  и разгрузки. Дл  этого вывод т порожний ковш в начальную точку с координатами ( xZMQicc в КОТОРОЙ руко ть выдвинута до упора и ковш максимально подн т. В этой точке считают и запоминают значени  измерительного параметра и обобщенных координат. Далее при фиксированной координате х. х 1П последовательно опускают ковш приводом подъемной лебедки С шагом h в точке

(х|и хЈц) Х2{)

25

Х2п)

Затем вт гивают руко ть на величину hj, вновь затормаживают ее и выво- д т приводом подъема ковш в точку

(xit,-i х 2w) и Далее с шагом Ь2 последовательно приводом подъема вывод т ковш в точке (х., , х.),...

( XjZ.j ) X2l

Затем вновь манипулируют приводом напора и подъема и так проход т всю область возможных положений ков- шов в соответствии со схемой, представленной на dmr.lo

( з 0 ц в в те л к ч в р

К

зн ще

F(

30

к д о о р од т т уч м н фо

35

са

4Q ми во ны по ме

45 по уч ни сч ке

50 об ст ри ко но

55 че . вы со

5

0

В каждой из точек дискретизации (х ,{ tx2j) считывают и запоминают значени  измерительного параметра 00(,х2 )н координат точек. С целью исключени  динамических помех в измерительном параметре ковш на врем  считывани  останавливают. Затем по тому же закону сканируют область возможных положений ковша с контрольным грузом. BiTex же точках, что и при первом сканировании считывают значени  измерительного параметра ,1 ,хг,), соответствующие

КОНТРОЛЬНОМУ Грузу Скгри ВЫЧИСЛЯЮТ

значени  безразмерной функции обобщенных координат по формуле

Qk lFTx7p-Qo x1,

F(x,; ,x2j)

которые также запоминают. Дл  каждого из элементарных участков (i,j) области возможных положений ковша, ограниченных сканирующими траектори ми и лини ми, соедин ющими точки одноименных шагов дискретизации на траектори х, определ ют по результатам двух сканирований: среднее на участке значени  измерительного параметра при порожнем ковше и безразмерной функции обобщенных координат по формулам: ;,., j +

F (i,j)

CFI flL bIxiKux.2sl

. . 4

141 И (X.iK..

Эти значени  запоминают по адресам , однозначно св занным с номерами элементарных участков, а затем во врем  определени  веса произвольных грузов непрерывно контролируют положение ковша и относительно элементарных участков области возможных

положений, и по номерам элементарных участков, через которые при перемещени х проходит рабочий орган с грузом, считывают из пам ти средние на участке значени  безразмерной функции

обобщенных координат и функции, представл ющей в статике зависимость измерительного параметра от обобщенных координат ковша без груза, непрерывно измер ют текущие статические значени  измерительного параметра и .вычисл ют вес груза по формуле Grp- F(i,j)Q - Qe(i,jrj . Использование предлагаемого способа и устройства определени  веса

перемещаемого груза на экскаваторе- драглайне аналогично применению на экскаваторе-механической лопате У драглайна друга  область возможных .положений ковша, ограниченна  линией разгрузки, верхней 1 и нижней 12 предельными траектори ми ковша при его переносах. Сканирование области осуществл ют, манипулиру  приводами подъема и т ги согласно схеме, представленной на фиг.2„

Устройство дл  определени  веса перемещаемого груза содержит (фиг.З) датчик 1 измерительного параметра, 1 подключенный к первому входу вычислител  2 веса груза, первый и второй датчики 3 и 4 обобщенных координат рабочего органа в вертикальной плоскости , программируемый контроллер 5, блок 6 контрол  сканировани , программируемый посто нный запоминающий блок 7, программатор 8, селектор 9 шин адреса, первый и второй делители 10 и 11 кодов на целое число„

Блок 6 контрол  сканировани  (фиг„4) содержит мнемотабло 12, первый и второй дешифраторы 13 и 14, первый и второй формирователи 4 5 и 16, измен емых интервалов времени, схемы ИЛИ 17, 18 и схему И 19.

Кроме того, устройство содержит задатчик 20 режима работы контроллера 5 - сканирование или запись, задатчик 21 шагов (Ц) дискретизации между сканирующими траектори ми и задатчик 22 шагов (hg) дискретизации вдоль сканирующих траекторий„ Мнемотабло 12 содержит п и т источников света

Устройство дл  определени  веса перемещаемого груза работает следующим образом„

В режиме Обучение оператор за- датчиками 21 к 22 задает контроллеру 5 значени  шагов дискретизации h и hj,, подает команду Сканирование, ктора  инициирует вызов в контроллере 5 программы обработки данных во врем  сканировани . После вывода рабоче-50 натУ х и переходит на следующую

сканирующую траекторию. При этом свечиваетс  втора  или (п-1) гори тальна  лини  на мнемотабло 12 и вновь формируетс  сигнал Фиксиро „ При попадании рабочего орган точку дискретизации на сканирующе траектории высвечиваетс  соответс ща  вертикальна  лини  мнемотабло формируетс  сигнал Фиксировать х

го органа в точку, соответствующую граничным значени м координат х и х„ на допустимых интервалах их изменени  Дх ( и Дх , ее принимают за начальную. При этом оператор подает на входы аналого-цифровых преобразователей датчиков 3 и 4 смещение таким образом, чтобы на первом и втором входах блока 6 контрол  сканировани 

5

Q

0 5

0

5 0

5 были логические единицы. Такое смещение осуществл етс  с помощью регулируемых потенциометров (не показаны). В начальной точке в зависимости от того, какие значени  координат ;,. и соответствуют х0

х ей

хг,иц« или

Ц«инипи х.мв)сЬ . ), по вл ютс  сигналы

на первом или п выходах дешифратора 13 и формировател  15, первом или m-ом выходах дешифратора 14 и формировател  16. На мнемотабло 12 высвечиваютс  соответствующие горизонтальна  и вертикальна  линии, обозначающие начальную траекторию сканировани  и точку на ней. На первом и втором выходах блока 6 контрол  сканировани  формируютс  сигналы Фиксировать х., Фиксировать Xg, которые воздействуют на устройство управлени  приводами рабочего органа и фиксируют его в начальной точке. При этом сигнал иксироватъ х подаетс  так же на седьмой вход контроллера 5 и служит дл  него командой вызова подпрограммы считывани  кодов датчиков 1, 3, 4 о После каждого поступлени  на седьмой вход единичного сигнала контроллер 5 считывает и запоминает в своем оперативном запоминающем устройстве коды датчиков 1, 3, 4. Затем оператор растормаживает привод, измен ющий координату х , и перемещает рабочий орган в следующую точку начальной траектории сканировани , соответствующую х1(, или х4м , При этот свечение первой или n-ой горизонтальной линии на мнемотабло 12 и сигнал Фиксировать х сохран ютс , а сигнал Фиксировать х- и свечение первой или га-ой вертикальной линии сначала исчезают, а затем, при попадании рабочего органа в следующую точку на траектории, восстанавливаютс . После прохождени  всех точек на начальной сканирующей траектории, в которых контроллером 5 считаны коды датчиков 1 , 3, 4, оператор уменьшает (или увеличивает) на шаг h координатУ х и переходит на следующую

сканирующую траекторию. При этом подсвечиваетс  втора  или (п-1) горизонтальна  лини  на мнемотабло 12 и вновь формируетс  сигнал Фиксировать При попадании рабочего органа в точку дискретизации на сканирующей траектории высвечиваетс  соответствующа  вертикальна  лини  мнемотабло 12 формируетс  сигнал Фиксировать хг

5

и контроллером 5 считываютс  очередные значени  сигналов датчиков 1 , 3, 4. Процесс повтор етс  дл  всех точек на всех сканирующих траектори х„ Далее повтор ютс  процессы сканировани  и считывани  сигналов датчиков 1, 3, 4 при нагружении рабочего органа контрольным грузом. Блок 6 контрол - сканировани  обеспечивает выпол- IQ нение второго сканировани  по тем же траектори м и считывание сигналов датчиков 1, 3, 4 в тех же точках, что и при первом сканировании.

лер 5 на первом выходе устанавливает сигнал логической 1 и переключает селектор 9 шин адреса дл  передачи кодов адресов на шину А с второго выхода контроллера 5. На шине данных д устанавливЈеге  записываемое значение функции Q0() или F(i,j), на шине адреса - адрес очередной  чейки пам ти; котора  программируетс . На лини х гаины управлени  У, определ ющих выбор необходимой микросхемы пам ти в блоке 7 и разрешение по нх выходам , контроллер 5 устанавливает После выполнени  второго сканиро- 15 сигналы логической 1, а выходом 3 вани  контроллер 5 по подпрограмме включает программатор 8, который непоследовательно дл  каждой из точек дает на соответствующий вход про- (х,1, x2j), координаты которых он граммируемой микросхемы блока 7 запомнил при первом сканировании, импульс согласно временной днаграм- вьгчисл ет значени  безразмерной ме программировани . После завергае- ции координат F(x, ). После ни  автоматизированного программи- выполнени  этой подпрограммы контрол- ровани  посто нного запоминающего лер 5 переходит к выполнению подпро- блока 7 режим обучени  заканчиваетс , граммы определени  средних на элемен- и устройство готово дл  взвешиваний тарных участках значений функций 25 произвольных грузов,.

Во врем  взвешивани  произвольного груза оператором или автоматическим устройством на вход вычислител  2 подаетс  сигнал Взвешивание, ко- 30 торый вызывает к исполнению программу измерений. В соответствии с ней вычислитель 2 считывает поступающий на первый вход с датчика 1 код текущего значени  измерительного параметни  функций Q0(i,j) и F(i,j)0 Адре- 35 ра- Q Затем по лини м шины управле- са определ ютс  следующим образом: последовательно считываютс  из оперативной пам ти значени  и дел тс  на шаг hj (если шаги п,2 , Ь2 2 , то деление осуществл етс  простым сдвигом вправо кодов х1( и x/jtj na k разр дов). Аналогичные операции осуществл ютс с  и с значени ми Xgj. Пары полученных значений

QoCijJ) F(i.j) как средних арифметических их значений в точках (х.-, x2j), (х,, x2j), ( хг + ), (x {t1 , ,).

Затем контроллер 5 переходит к выполнению подпрограммы определени  адресов программируемого посто нного запоминающего блока 7, по которым записываютс  и хран тс  средние значени  У посылает в блок 7 сигналы выбора необходимой микросхемы пам ти и разрешени  ее выхода и считывает значение функции Q0(i,j), соответст- 40 вукщее текущему положению рабочего органа относительно элементарных участков (i,j), области его возможных положений. Адрес  чейки пам ти,

в которой хранитс  значение О (i,j),

п п

и х2: /h объедин ютс  и образуют адре-45 формируетс  на адресной тине А са, которые записываютс  в оператив- из кодов текущих координат датчиков

3,4с помощью делителей 10 и 11 кодов путем объединени  их выходов в

адресную шину. Код этой шины через

ную пам ть контроллера 5. Эти адреса совпадают с теми адресами, которые получаютс  на шине, полученной в результате объединени  выходов делите- 50 селектор 9 (на управл ющем входе 1 лей 10 и 11 кодов.которой имеетс  логический 0) поступает на шину адреса блока 1, Далее

Затем контроллер 5 с помощью про- вычислитель 2 таким же образом счн- грамматора 8 осуществл ет программнро- тывает из второй микросхемы блока вание посто нного запоминающего бло- „ 7 значение функции F(i,j). Затем ка 7, куда при этом записываютс  по ч

адресам (,; ) средние значени  сначала функции Qe() затем функции F(i,j). При этом контролвычисл ет разность Q - Q0(i,j) и, умножа  ее на значение функции F() определ ет искомый вес груза-

лер 5 на первом выходе устанавливает сигнал логической 1 и переключает селектор 9 шин адреса дл  передачи кодов адресов на шину А с второго выхода контроллера 5. На шине данных д устанавливЈеге  записываемое значение функции Q0() или F(i,j), на шине адреса - адрес очередной  чейки пам ти; котора  программируетс . На лини х гаины управлени  У, определ ющих выбор необходимой микросхемы пам ти в блоке 7 и разрешение по нх выра- Q Затем по лини м шины управле-

ни  У посылает в блок 7 сигналы выбора необходимой микросхемы пам ти и разрешени  ее выхода и считывает значение функции Q0(i,j), соответст- вукщее текущему положению рабочего органа относительно элементарных участков (i,j), области его возможных положений. Адрес  чейки пам ти,

в которой хранитс  значение О (i,j),

п п

формируетс  на адресной тине А из кодов текущих координат датчиков

адресную шину. Код этой шины через

селектор 9 (на управл ющем входе 1 которой имеетс  логический 0) посту

вычислитель 2 таким же образом счн тывает из второй микросхемы блока 7 значение функции F(i,j). Затем ч

вычисл ет разность Q - Q0(i,j) и, умножа  ее на значение функции F() определ ет искомый вес груза-

11

Форму л а изобретени 

Claims (4)

1.Способ определени  веса перемещаемого груза, заключающийс  в измерении обобщенных координат рабочего органа с грузом в вертикальной плоскости и измерительного параметра, завис щего от веса, и вычислении веса груза умножением безразмерной функции обобщенных координат рабочего органа на разность текущего статического значени  измерительного параметра и текущего значени  функции зависимости в статике измерительного параметра от обобщенных координат рабочего органа без груза, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности предварительно сканиру164929912

ходит рабочий орган с грузом, считывают из пам ти средние на участке значени  безразмерной функции обобщенных координат и функции, представл ющий в статике зависимость измерительного параметра от обобщенных координат рабочего органа без груза, использующихс  при вычислении веса.

JQ

2.Способ по п.1, отличающийс  тем, что значени  шагов дискретизации между и вдоль сканирующих траекторий выбирают такими, чтобы относительное приращение измери15 тельного параметра на каждом шаге не превышало заданного значени .

3.Устройство дл  определени  веса перемещаемого груза, содержащее датчик измерительного параметра, подклюют рабочим органом область его возмож- д ченный к первому входу вычислител  ных положений без груза, а затем по тому же закону - с контрольным грузом , при сканировании без груза измер ют и запоминают значени  измерительного параметра вдоль каждой из траек- 25 повышени  точности, в него введены

веса, и первый и второй датчики обобщенных координат рабочего орган в вертикальной плоскости, отличающеес  тем, что, с целью

торий перемещени  рабочего органа через рассто ни , равные шагу дискретизации , а во врем  сканировани  с контрольным грузом вдоль тех же траекторий с прежним шагом измер ют значе- 30 Р°й делители кодов на целое число,

ни  измерительного параметра и в тех же точках траекторий вычисл ют и запоминают значени  безразмерной функции обобщенных координат рабочего органа в виде частного от делени  веса контрольного груза на разность значений измерительного параметра, найденных в одноименных точках соответственно при втором и первом сканировании затем дл  каждого из элементарных участков области возможных положений рабочего органа, ограниченных сканирующими траектори ми и лини ми , соедин ющими точки одноименных шагов дискретизации на траектори х, определ ют по результатам двух сканирований средние на участке значени  измерительного параметра при рабочем органе без груза и безразмерной функции обобщенных координат, которые запоминают по адресам, однознач- но св занным с номерами элементарных участков, а затем во врем  определени  веса произвольных грузов непрерывно контролируют положение, рабочего , рующими траектори ми и вдоль сканиоргана относительно элементарных участков области возможных положений и по номерам элементарныхучастков, через которые при перемещени х прорующих траекторий подключены соответ ственно к п тому и шестому входам программируемого контроллера и вторым входам первого и второго делитеченный к первому входу вычислител  повышени  точности, в него введены

веса, и первый и второй датчики обобщенных координат рабочего органа в вертикальной плоскости, отличающеес  тем, что, с целью

программируемый контроллер, блок контрол  сканировани , программируемый посто нный запоминающий блок селектор , программатор, первый и вто5

0

задатчик режимов работы программируемого контроллера, задатчик шагов дискретизации между сканирующими траектори ми и задатчик шагов дискретизации вдоль сканирующих траекторий, причем датчик измерительного параметра подключен к первому входу программируемого контроллера, первый датчик обобщенных координат рабочего органа в вертикальной плоскости подключен к второму входу программируемого контроллера и первым входам блока контрол  сканировани  и первого делител  кодов на целое число, второй 5 датчик обобщенных координат рабочего органа в вертикальной плоскости подключен к третьему входу программируемого контроллера, второму входу блока контрол  сканировани  и к первому входу второго делител  кодов на целое число, задатчик режима работы программируемого контроллера подключен к его четвертому входу, задатчи- ки шагов дискретизации между скани0

рующих траекторий подключены соответственно к п тому и шестому входам программируемого контроллера и вторым входам первого и второго делителеи кодов на целое чиспо, выходы которых подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока контрол  сканировани  и совместно к первому входу селектора, к второму и третьему входам которого подключены первый и второй выходы программируемого контроллера, третий выход которого подключен к входу программатора, а седьмой вход - к выходу блока контрол  сканировани , выход селектора подключен шиной адреса к первому входу программируемого посто нного запоминающего блока, второй вход которого шиной управлени  соединен с выходом вычислител  веса и четвертым выходом программируемого контроллера, третий вход программируемого посто нного запоминающего блока подключен к выходу программатора, а второй вход вычислител  веса шиной данных св зан с программируемым контроллером и программируемым посто нным запоминающим блоком.

4.Устройство по п„3, отличающеес  тем, что блок контрол  сканировани  выполнен в виде мнемотабло, двух дешифраторов, двух формирователей измен емых интервалов времени, двух схем ИЛИ и схемы И, причем первый и второй входы блока образованы управл ющими входами первого и второго формирователей измен емых интервалов времени, а третий и четвертый входы образованы входами соответственно первого и второго дешифраторов , выходы первого дешифратора подключены через первый формирователь измен емых интервалов времени, к одной группе входов мнемотабло и входам первой схемы ИЛИ, выход которой подключен к первому входу схемы И и им образован первый выход блока, а выходы второго дешифратора подключены через второй формирователь измен емых интервалов времени к другой группе входов мнемотабло и входам второй схемы ИЛИ, выход которой подключен к второму входу схемы И, выходом которой образован второй выход блока.

Фиг.1

Лини  разгрузки ковшо

Фиг. 2

%гт/п

/

«

11