專利名稱：吊車半自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吊車的一種半自動控制系統(tǒng)，特別是包含一個全方位重物運輸?shù)淖詣涌刂葡到y(tǒng)。
背景技術(shù)：
吊車作為一種重物運輸工具，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于車間、碼頭、倉庫、建筑工地等場所。吊繩作為懸掛重物的工具，有利于重物的提升和下放、提高了運輸速度，然而卻帶來了一些問題加速、減速以及外部干擾都會引起重物擺動，在運輸過程中可能會引起重物與其他設(shè)備的碰撞，造成不必要的損失。這就要求操作工人具有相當(dāng)熟練的工作經(jīng)驗以減小運輸過程中重物的擺動，同時在目標(biāo)位置必須有工人進(jìn)行人為消擺，并將重物放于期望的目標(biāo)位置。
傳統(tǒng)吊車控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，W1為操作工人，P1為控制面板，A1為驅(qū)動器，C1為吊車系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)的原理是操作工人W1通過眼睛觀察，根據(jù)重物的當(dāng)前位置、重物的擺動角度，然后通過控制面板上P1的“前進(jìn)”、“后退”和“停止”鍵經(jīng)過控制器A1對吊車C1進(jìn)行重物的升降和兩個方向的運輸控制。這種控制系統(tǒng)主要依靠操作工人W1的操作經(jīng)驗，并且只是通過操作工人的視覺構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，精度很低；吊車系統(tǒng)需要控制的量較多重物的提升、下放和停止，兩個方向運輸?shù)那斑M(jìn)、后退和停止，操作工人難以綜合各種因素對吊車運輸進(jìn)行很好的控制。所以，當(dāng)前吊車的運輸通常采用以下控制方式首先將重物提高到一定的高度，然后進(jìn)行一個方向的運輸控制，再進(jìn)行另一個方向的運輸控制，最后才放下重物。
傳統(tǒng)的吊車控制系統(tǒng)還存在許多不完善之處多個運輸方向難以同時運行，大大增加了運輸時間；運輸過程難以抑制重物的擺動，增加了運輸過程的不安全因素；在目標(biāo)位置需要人為消擺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服上述缺陷，綜合考慮重物的運輸和防擺等控制問題，提供一種能縮短運輸時間的半自動吊車安全控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)任意一維運輸?shù)氖謩踊蜃詣涌刂?，兩維運輸?shù)淖詣涌刂啤?br> 為實現(xiàn)上述目的，一種吊車半自動控制系統(tǒng)，包括控制面板、驅(qū)動器、吊車系統(tǒng)，還包括控制器，用于控制吊車的的運動和消除重物的擺動；安裝在重物升降電機(jī)上的重物高度傳感器，用于測量重物的高度和升降速度；位置傳感器，用于測量吊車的位置和運行速度；角度測量裝置，用于測量兩個運輸方向的擺動角度和角速度。
本發(fā)明大大減小了操作工人的工作量，無需操作工人進(jìn)行防擺控制，減少了目標(biāo)位置所需的人為消擺的勞動力。大大增加了吊車運輸系統(tǒng)的安全性，縮短了運輸時間。


圖1為傳統(tǒng)的吊車控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖；圖2為新型吊車半自動控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
實際的工作環(huán)境中重物的目標(biāo)位置不能準(zhǔn)確的獲得，到達(dá)設(shè)定的目標(biāo)位置后需要人為微調(diào)才能到達(dá)實際目標(biāo)位置，另外為了預(yù)防發(fā)生危險狀況，在控制過程中需要操作工人的參與，從而稱之為半自動控制系統(tǒng)。操作工人參與的同時，控制器自動通過配置的位置傳感器、角度傳感器檢測重物的位置、高度和擺動角度，用以產(chǎn)生控制信號。
1.一維手動控制與傳統(tǒng)的吊車控制類似，使用“前進(jìn)”使吊車向前運輸，但不同的是，在按下此鍵后控制器中的控制算法會使吊車在啟動的同時進(jìn)行消擺控制，當(dāng)?shù)踯囯姍C(jī)到達(dá)額定運輸速度時使重物停止擺動；“后退”控制與“前進(jìn)”控制類似；當(dāng)接近目標(biāo)位置時按“停止”鍵，控制算法會使吊車減速同時進(jìn)行消擺控制，使重物到達(dá)目標(biāo)位置的同時停止擺動。
2.一維和二維的自動控制操作工人可以將重物的目標(biāo)位置通過操作面板上的數(shù)字鍵輸入給控制器，控制器自動調(diào)用控制程序，進(jìn)行一維或者二維的自動控制，將重物運輸?shù)皆O(shè)定的目標(biāo)位置。在此過程中同時完成運輸和消擺控制。
3.微調(diào)手動控制中重物停止的位置不一定是實際的目標(biāo)位置，實際環(huán)境中位置信息難以準(zhǔn)確獲得，一維或二維自動控制中的設(shè)定位置不一定是實際要求的目標(biāo)位置，所以在控制系統(tǒng)中設(shè)有微調(diào)功能，在吊車到達(dá)以上控制目標(biāo)后進(jìn)行實際位置的微動調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖中W2為操作工人，P2為控制面板，I2為控制器，A2為驅(qū)動器，C2為吊車系統(tǒng)，D2為重物升降控制電機(jī)，E2為重物高度傳感器(兩個運輸方向的位置傳感器同樣安裝于對應(yīng)的電機(jī)上，圖中省略)，F(xiàn)2為角度測量裝置，用于測量兩個運輸方向的擺動角度。與傳統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)圖1相比，本發(fā)明具有以下不同之處 增加了具有顯示功能的控制器I2，其內(nèi)部嵌入了具體的控制算法，操作工人通過控制面板進(jìn)行一維的手動運輸控制，進(jìn)行一維或二維的自動運輸控制以及微調(diào)控制； 在吊車運輸電機(jī)配置了兩個吊車位置測量裝置，實時測量吊車的位置和運行速度； 在吊車重物升降電機(jī)上配置了重物高度測量裝置，實時測量重物的高度和升降速度；
配置了兩個角度測量裝置，實時測量重物兩個運輸方向的擺動角度和角速度。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明如圖2所示出現(xiàn)運輸任務(wù)時，操作工人W2首先根據(jù)位置傳感器E2提供的信息通過電機(jī)D2將重物提升到一定的高度，然后根據(jù)具體情況決定采用手動控制還是自動控制，如當(dāng)操作工人知道重物的目標(biāo)位置或大致目標(biāo)位置時可以采用自動控制，否則采用手動控制。采用一維手動控制時，操作工人按控制面板P2上的“前進(jìn)”按鈕，控制器I1自動調(diào)用手動控制程序的前進(jìn)控制部分，控制算法在啟動的同時根據(jù)角度傳感器F2提供的信息自動進(jìn)行消擺控制，使吊車C2運輸速度到達(dá)額定運輸速度時重物無擺動，然后以額定速度無擺動運輸；“后退”控制與“前進(jìn)”控制類似；“停止”控制時控制器I1中的控制算法會使吊車速度從額定速度降為零，同時抑制因減速而出現(xiàn)的擺動，使重物穩(wěn)穩(wěn)地停在適當(dāng)位置。當(dāng)采用自動控制時，從控制面板P2輸入位置數(shù)據(jù)，可以為一維數(shù)據(jù)或者為二維數(shù)據(jù)，控制器I1根據(jù)兩個方向的位置傳感器和角度傳感器提供的信息自動調(diào)用自動控制程序完成運輸任務(wù)，其中包含了消擺控制，到達(dá)指定的目標(biāo)位置時重物無擺動。當(dāng)進(jìn)行微調(diào)控制時，通過控制面板P2改變控制模式，然后利用手動控制中的“前進(jìn)”、“停止”和“后退”按鈕進(jìn)行與手動控制類似的控制過程，只是運輸速度遠(yuǎn)低于手動控制運輸。以上各種控制方式運行時，控制器均實時通過配置的位置傳感器、角度傳感器檢測重物的位置、高度和擺動角度，用以產(chǎn)生控制信號。運輸?shù)綄嶋H的目標(biāo)位置后，將重物放下。
權(quán)利要求
1.一種吊車半自動控制系統(tǒng)，包括控制面板、驅(qū)動器、吊車系統(tǒng)，其特征在于還包括控制器，用于控制吊車的的運動和消除重物的擺動；安裝在重物升降電機(jī)上的重物高度傳感器，用于測量重物的高度和升降速度；位置傳感器，用于測量吊車的位置和運行速度；角度測量裝置，用于測量兩個運輸方向的擺動角度和角速度。
2.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括控制算法，用于實現(xiàn)吊車運輸控制和進(jìn)行消除擺動控制。
3.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述所述位置傳感器為2個。
4.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述角度測量裝置為2個。
全文摘要
一種吊車半自動控制系統(tǒng)，包括控制面板、驅(qū)動器、吊車系統(tǒng)，在于還包括控制器，用于控制吊車的運動和消除重物的擺動；安裝在重物升降電機(jī)上的重物高度傳感器，用于測量重物的高度和升降速度；位置傳感器，用于測量吊車的位置和運行速度；角度測量裝置，用于測量兩個運輸方向的擺動角度和角速度。本發(fā)明大大減小了操作工人的工作量，無需操作工人進(jìn)行防擺控制，減少了目標(biāo)位置所需的人為消擺的勞動力。大大增加了吊車運輸系統(tǒng)的安全性，縮短了運輸時間。
文檔編號B66C13/22GK1613746SQ20031011380
公開日2005年5月11日 申請日期2003年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月4日
發(fā)明者易建強(qiáng), 劉殿通, 趙冬斌 申請人:中國科學(xué)院自動化研究所