專利名稱：檢查車轉(zhuǎn)軌控制系統(tǒng)及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼箱梁外檢查車轉(zhuǎn)軌控制技術，尤其是涉及一種檢查車自動轉(zhuǎn)軌控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術：
為了對鋼箱梁外側(cè)進行全方位、全立體的檢測和維護，鋼箱梁大橋檢查車需要進行變軌過墩，利用橫向軌道變軌對塔(墩)外的直線行走時的盲區(qū)進行檢查。在變軌運行前， 必須對活動的旋轉(zhuǎn)軌道進行控制，才能實現(xiàn)變軌功能。
在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)軌控制中，主要采用機械手動旋轉(zhuǎn)軌道或采用電氣手動控制，但由于自動化程度低，無檢測機構(gòu)，浪費了檢修時間，增加了檢修人員的勞動強度，如果行走機構(gòu)沒有到達回轉(zhuǎn)軌道中心位置就進行回轉(zhuǎn)控制，軌道在檢查車自身重力作用下，會反方向運行， 對人身和設備安全存在一定的安全隱患。所以對檢查車自動轉(zhuǎn)軌控制已成為鋼箱梁外檢查車比較受用戶方關注的一項功能。
傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)軌控制多采用在行走機構(gòu)的前后對稱位置用帶有醒目顏色的物體做標記，回轉(zhuǎn)軌道中心位置也用有醒目顏色的物體做標記，當兩個標記重合時，即可機械或電氣手動轉(zhuǎn)軌。當軌道進行90°旋轉(zhuǎn)到位操作時，通過人為觀察回轉(zhuǎn)軌道和固定軌道的位置，手動調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)機構(gòu)的速度，有時需要反復調(diào)節(jié)多次位置，才能使固定軌道和回轉(zhuǎn)軌道對齊，浪費了時間和資源，又增加了勞動強度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中的缺點，提供了一種自動化程度高、簡單實用的檢查車轉(zhuǎn)軌控制系統(tǒng)及控制方法。
本發(fā)明的技術方案如下一種檢查車轉(zhuǎn)軌控制系統(tǒng)，包括檢測開關、操作單元、控制器、編碼器、驅(qū)動單元和回轉(zhuǎn)機構(gòu)，其中檢測開關、操作單元、編碼器、驅(qū)動單元分別通過信號線與控制器連接；編碼器與回轉(zhuǎn)機構(gòu)機械連接，驅(qū)動單元與回轉(zhuǎn)機構(gòu)電氣連接；所述檢測開關用于檢測檢查車是否到達回轉(zhuǎn)軌道的中心位置并將檢測信號輸出給控制器；所述操作單元用于將方向控制信號輸出給控制器；所述編碼器用于檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動的角度， 并將角度信息輸出給控制器；所述控制器用于接收編碼器輸出的角度信息和操作單元輸出的方向控制信號，并向驅(qū)動單元輸出控制信號，所述驅(qū)動單元根據(jù)控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)。
所述編碼器為絕對值編碼器或增量式編碼器；所述控制器為能實現(xiàn)現(xiàn)場總線通訊的PLC或單片機；所述檢測開關為感應式接近開關或接觸式行程開關；所述驅(qū)動單元為變頻器或調(diào)速器；所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括齒輪減速箱、回轉(zhuǎn)電機和回轉(zhuǎn)支承，所述回轉(zhuǎn)電機為交流電機或直流電機。
本發(fā)明還提供了一種檢查車轉(zhuǎn)軌控制方法，包括如下步驟第一步、在檢查小車的左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)上端的中心位置分別設置一個檢測開關，在回轉(zhuǎn)軌道上端的幾何中心位置設置一個機械擋板；將編碼器與驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承的齒輪同軸心安裝；檢測開關對檢查車在回轉(zhuǎn)軌道上的位置信息進行檢測，并將檢測信號輸出給控制器；編碼器實時檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)過的角度θ，并將角度θ反饋給控制器；第二步、控制器根據(jù)檢測開關輸出的檢測信號，對檢查車在回轉(zhuǎn)軌道上的位置信息進行判斷若檢查車沒到達中心位置，則檢查車繼續(xù)行走；若到達中心位置，則執(zhí)行第三步；第三步、檢查車立即自動停車并利用檢測開關觸發(fā)的上升沿信號，把編碼器此時檢測的角度θ清零，旋轉(zhuǎn)方向開關通過控制器輸出控制信號，驅(qū)動單元根據(jù)控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)動，編碼器實時檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)過的角度θ并反饋給控制器；第四步、控制器對θ進行判斷當θ在
時，控制器輸出控制信號給驅(qū)動單元，驅(qū)動單元根據(jù)控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)電機以第一旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)軌道； 當θ在(|85° |，|90° I)之間時，控制器輸出控制信號給驅(qū)動單元，驅(qū)動單元根據(jù)控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)電機以第二旋轉(zhuǎn)速度U2旋轉(zhuǎn)軌道；當θ=|90° I時，控制器輸出控制信號給驅(qū)動單元，驅(qū)動單元根據(jù)控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)電機停止運行，將旋轉(zhuǎn)軌道和固定軌道對齊，方便檢查車繼續(xù)運行。
所述 U1 > υ2。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明通過檢測開關檢測行走機構(gòu)是否到達旋轉(zhuǎn)軌道中心位置，通過編碼器實時檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動的角度，具有操作簡易、運行可靠、 自動化程度高的優(yōu)點；解決了傳統(tǒng)機械或電氣手動控制轉(zhuǎn)軌自動化程度低，勞動強度大的現(xiàn)象，控制精度高、安全可靠、操作方便，大大降低了操作人員的勞動強度和心理壓力，并保證了轉(zhuǎn)軌的安全性。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1是本發(fā)明中檢查車自動轉(zhuǎn)軌控制電路的原理圖。
圖2是本發(fā)明中檢查車回轉(zhuǎn)軌道外形圖。
圖3是本發(fā)明中檢查車行走部分自動轉(zhuǎn)軌時檢測裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
如圖1至圖3所示，檢查車轉(zhuǎn)軌控制系統(tǒng)包括檢測開關11、操作單元12、編碼器 13、控制器14、驅(qū)動單元15和回轉(zhuǎn)機構(gòu)16等，其中檢測開關11、操作單元12、編碼器13、 驅(qū)動單元15分別通過信號線與控制器14連接，編碼器13與回轉(zhuǎn)機構(gòu)16的一套齒輪進行機械連接，驅(qū)動單元15與回轉(zhuǎn)機構(gòu)16的回轉(zhuǎn)電機6進行電氣連接；所述檢測開關11用于檢測檢查車是否到達回轉(zhuǎn)軌道的中心位置并將檢測信號輸出給控制器14 ；操作單元12用于將方向控制信號輸出給控制器14 ；編碼器13用于檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)16轉(zhuǎn)動的角度，并將角度信息輸出給控制器14 ；控制器14用于接收編碼器13輸出的角度信息和操作單元12輸出的方向控制信號，并根據(jù)角度信息進行邏輯判斷與運算，向驅(qū)動單元15輸出控制信號， 驅(qū)動單元15根據(jù)所述控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)16的回轉(zhuǎn)電機6按不同速度轉(zhuǎn)動或停車。
所述檢測開關11通過安裝板分別固定在檢查小車的左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)上端的中心位置(是指在左、右行走機構(gòu)上端的中心位置分別安裝有一個檢測開關);所述機械擋板2焊接或用螺釘固定在回轉(zhuǎn)軌道上端的幾何中心位置，主要用于回轉(zhuǎn)軌道轉(zhuǎn)軌的前提條件判斷。
所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)16包括齒輪減速箱、回轉(zhuǎn)電機6和回轉(zhuǎn)支承4，所述回轉(zhuǎn)電機為交流電機或直流電機；所述回轉(zhuǎn)支承4分別焊接在檢查小車的左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)的底端5 (是指在左、右行走機構(gòu)的底端分別焊接有一個回轉(zhuǎn)支承4)。
所述編碼器13與驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承4的齒輪同軸心安裝，編碼器13的外殼通過法蘭盤7的螺栓連接固定，編碼器13的軸套在齒輪旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)，齒輪旋轉(zhuǎn)軸的半徑比編碼器半徑大0. 1-0. 2毫米，編碼器的扁口一側(cè)，用螺絲頂緊，使它能與齒輪旋轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動。編碼器 13為絕對值編碼器或增量式編碼器，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場總線通訊，編碼器可以將任意角度作為相對零度位置。
回轉(zhuǎn)電機6通過齒輪減速箱，驅(qū)動與編碼器13同軸心的齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動編碼器13和回轉(zhuǎn)支承4轉(zhuǎn)動，編碼器13與回轉(zhuǎn)支承4轉(zhuǎn)動的角度比等于各自的驅(qū)動齒輪齒數(shù)比。
所述控制器14為能實現(xiàn)現(xiàn)場總線通訊的PLC或單片機?？刂破?4與編碼器13 通過現(xiàn)場總線通訊。
所述檢測開關11為感應式接近開關或接觸式行程開關等。
驅(qū)動單元15為變頻器或調(diào)速器等。
可以通過操作單元12來進行手動與自動控制切換，當切入自動時，控制器14將根據(jù)操作單元12輸入的方向控制信號和編碼器13輸入的角度信息，輸出給驅(qū)動單元15，以驅(qū)動回轉(zhuǎn)電機按給定方向和給定速度轉(zhuǎn)動，通過齒輪箱帶動回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動；當切入手動時，可以通過操作單元設定的手動方式，在檢查車到達回轉(zhuǎn)軌道中心位置時，采用手動旋轉(zhuǎn)和對齊軌道。
以下介紹本發(fā)明檢查車自動轉(zhuǎn)軌控制方法包括以下步驟第一步、檢測開關11對檢查車在回轉(zhuǎn)軌道上的位置信息進行檢測，并將檢測信號輸出給控制器14 ；第二步、控制器14根據(jù)檢測開關11輸出的檢測信號，對檢查車在回轉(zhuǎn)軌道上的位置信息進行判斷若檢查車沒到達中心位置，則檢查車繼續(xù)行走；若到達中心位置(即檢查車的任意一邊行走執(zhí)行機構(gòu)的檢測開關11碰上回轉(zhuǎn)軌道中心位置的機械擋板2)，則執(zhí)行第三止少；第三步、檢查車立即自動停車并利用檢測開關11觸發(fā)的上升沿信號，把編碼器13此時的角度位置設為相對零度(即初始角度)，旋轉(zhuǎn)自復位開關(即旋轉(zhuǎn)方向開關)，控制器14輸出控制信號，驅(qū)動單元15根據(jù)控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)16轉(zhuǎn)動，編碼器13實時檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)16轉(zhuǎn)過的角度θ并反饋給控制器14，所述角度θ定義為旋轉(zhuǎn)軌道當前角度減去初始角度；第四步、控制器對θ進行判斷當θ在
時，回轉(zhuǎn)電機6以第一旋轉(zhuǎn)速度U1快速旋轉(zhuǎn)軌道；當θ在(|85° |，|90° I)之間時，回轉(zhuǎn)電機6以第二旋轉(zhuǎn)速度U2 慢速旋轉(zhuǎn)軌道；當θ=|90° I時，回轉(zhuǎn)電機6停止運行，將旋轉(zhuǎn)軌道和固定軌道對齊，方便檢查車繼續(xù)運行；其中=U1 > υ20
通過檢測和分段速度控制，檢查車可以實現(xiàn)自動停車，運距離控制轉(zhuǎn)軌操作，并能使旋轉(zhuǎn)軌道和固定軌道快速對齊，節(jié)省了檢查車轉(zhuǎn)軌時間，降低了工人勞動強度，提高了檢查車整體控制性能。
本發(fā)明的工作原理為操作單元、檢測開關、編碼器、控制器、驅(qū)動單元、回轉(zhuǎn)機構(gòu)形成檢查車自動轉(zhuǎn)軌控制方案，用檢測開關檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)是否具備回轉(zhuǎn)的前提條件，如果檢測開關信號碰上回轉(zhuǎn)軌道上的機械擋板時(行走機構(gòu)上端的中心位置與回轉(zhuǎn)軌道上端的中心位置重合)，檢查車自動停車，否則繼續(xù)行進；控制器根據(jù)操作單元的方向信息，控制驅(qū)動單元的方向信號，驅(qū)動回轉(zhuǎn)電機按給定方向轉(zhuǎn)動，通過齒輪箱帶動回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)動過程中，編碼器檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)的轉(zhuǎn)動角度，編碼器與驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承的齒輪軸同軸安裝，編碼器精度可高達0. 005度(編碼器的自身精度越高，旋轉(zhuǎn)軌道與固定軌道在同一方向的重合度就越高，在此系統(tǒng)中采用的編碼器分辨率為216)。編碼器可以通過現(xiàn)場總線與控制器進行數(shù)據(jù)交換，雙核控制器在程序掃描周期內(nèi)，讀取到編碼器的角度值，通過邏輯判斷和運算，對回轉(zhuǎn)電機的回轉(zhuǎn)速度做出相應調(diào)整，使旋轉(zhuǎn)軌道和固定軌道可以快速對齊。
權(quán)利要求
1.一種檢查車轉(zhuǎn)軌控制系統(tǒng)，其特征在于包括檢測開關、操作單元、控制器、編碼器、 驅(qū)動單元和回轉(zhuǎn)機構(gòu)，其中檢測開關、操作單元、編碼器、驅(qū)動單元分別通過信號線與控制器連接；編碼器與回轉(zhuǎn)機構(gòu)機械連接，驅(qū)動單元與回轉(zhuǎn)機構(gòu)電氣連接；所述檢測開關用于檢測檢查車是否到達回轉(zhuǎn)軌道的中心位置并將檢測信號輸出給控制器；所述操作單元用于將方向控制信號輸出給控制器；所述編碼器用于檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動的角度，并將角度信息輸出給控制器；所述控制器用于接收編碼器輸出的角度信息和操作單元輸出的方向控制信號，并向驅(qū)動單元輸出控制信號，所述驅(qū)動單元根據(jù)控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢查車轉(zhuǎn)軌控制系統(tǒng)，其特征在于所述編碼器為絕對值編碼器或增量式編碼器；所述控制器為能實現(xiàn)現(xiàn)場總線通訊的PLC或單片機；所述檢測開關為感應式接近開關或接觸式行程開關；所述驅(qū)動單元為變頻器或調(diào)速器；所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括齒輪減速箱、回轉(zhuǎn)電機和回轉(zhuǎn)支承，所述回轉(zhuǎn)電機為交流電機或直流電機。
3.—種檢查車轉(zhuǎn)軌控制方法，其特征在于包括如下步驟第一步、在檢查小車的左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)上端的中心位置分別設置一個檢測開關，在回轉(zhuǎn)軌道上端的幾何中心位置設置一個機械擋板；將編碼器與驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承的齒輪同軸心安裝；檢測開關對檢查車在回轉(zhuǎn)軌道上的位置信息進行檢測，并將檢測信號輸出給控制器；編碼器實時檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)過的角度θ，并將角度θ反饋給控制器；第二步、控制器根據(jù)檢測開關輸出的檢測信號，對檢查車在回轉(zhuǎn)軌道上的位置信息進行判斷若檢查車沒到達中心位置，則檢查車繼續(xù)行走；若到達中心位置，則執(zhí)行第三步；第三步、檢查車立即自動停車并利用檢測開關觸發(fā)的上升沿信號，把編碼器此時檢測的角度θ清零，旋轉(zhuǎn)方向開關通過控制器輸出控制信號；驅(qū)動單元根據(jù)控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)動，編碼器實時檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)過的角度θ并反饋給控制器；第四步、控制器對θ進行判斷當θ在
時，控制器輸出控制信號給驅(qū)動單元，驅(qū)動單元根據(jù)控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)電機以第一旋轉(zhuǎn)速度^旋轉(zhuǎn)軌道； 當θ在(|85° |，|90° I)之間時，控制器輸出控制信號給驅(qū)動單元，驅(qū)動單元根據(jù)控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)電機以第二旋轉(zhuǎn)速度U2旋轉(zhuǎn)軌道；當θ=|90° I時，控制器輸出控制信號給驅(qū)動單元，驅(qū)動單元根據(jù)控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)電機停止運行，將旋轉(zhuǎn)軌道和固定軌道對齊，方便檢查車繼續(xù)運行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢查車轉(zhuǎn)軌控制方法，其特征在于所述U1> υ20
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢查車轉(zhuǎn)軌控制系統(tǒng)及控制方法，主要用于各種鋼箱梁外懸掛式檢查車轉(zhuǎn)軌控制，自動化程度高、可靠性好、操作方便。本發(fā)明的技術要點為包括檢測開關、操作單元、編碼器、控制器、驅(qū)動單元、回轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述檢測開關用于檢測檢查車是否到達回轉(zhuǎn)軌道中心位置，并將檢測信號傳遞給控制器；由操作單元傳遞方向控制信號到控制器，編碼器用于檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動的角度；控制器用于接收編碼器輸出的角度信息和操作單元的方向控制信號，并根據(jù)角度信息進行邏輯判斷與運算，向驅(qū)動單元輸出控制信號，驅(qū)動單元根據(jù)所述控制信號驅(qū)動回轉(zhuǎn)電機按不同速度轉(zhuǎn)動或停車。
文檔編號B61L11/08GK102501890SQ20111033248
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者劉明虎, 吳偉勝, 姚葉鋒, 孟凡超, 楊兵 申請人:成都市新筑路橋機械股份有限公司