專利名稱：伸縮臂起重機自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于起重機自動控制領(lǐng)域，具體地說是涉及一種用于伸縮臂起 重機的自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的伸縮臂起重機均采用液壓驅(qū)動，手動控制。泵站啟動后，由操作手 通過扳動液壓閥手柄控制伸縮臂起重機各自由度動作，控制設(shè)備非常簡單，它 的缺點是吊轉(zhuǎn)過程受人為因素影響，速度慢、沖擊大、容易發(fā)生安全事故。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種能夠自動完成吊運過程，快速、平穩(wěn)、準確 完成起重作業(yè)的伸縮臂起重機自動控制系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案，它包括 位置采集設(shè)備，采集得出起重臂組的實際空間位置；
控制計算機，其輸入端與位置采集設(shè)備相連接，根據(jù)實際空間位置和目標 位置，得出起重臂組的運動軌跡，并發(fā)出控制指令至比例輸出設(shè)備；
比例輸出設(shè)備，其與控制計算機的輸出端相連接，接收來自于控制計算機 的控制指令，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作；
執(zhí)行機構(gòu)，其與比例輸出設(shè)備相連接。
上述的位置采集設(shè)備包括回轉(zhuǎn)編碼器、俯仰編碼器、伸縮編碼器和巻揚編 碼器，其中回轉(zhuǎn)編碼器位于起重臂組的基座和回轉(zhuǎn)臂之間，俯仰編碼器位于起 重臂組的回轉(zhuǎn)臂和折疊臂之間，伸縮編碼器位于起重臂組的測長儀內(nèi)，巻揚編 碼器位于起重臂組的另一個測長儀內(nèi)。
上述的比例輸出設(shè)備包括回轉(zhuǎn)比例閥、俯仰比例閥、伸縮比例閥和巻揚比
、上述控制計算機的輸入端與手持操控設(shè)備相連接。 上述的位置采集設(shè)備、比例輸出設(shè)備、操控設(shè)備與控制計算機之間均通過 總線相連接。
采用上述技術(shù)方案的本實用新型，將自動控制技術(shù)應(yīng)用于伸縮臂起重機， 控制計算機根據(jù)起點、終點位置規(guī)劃出吊鉤運動軌跡，然后控制計算機控制執(zhí) 行機構(gòu)跟蹤設(shè)定的運動軌跡，并通過起重臂組位置采集設(shè)備實施測量當前位置 與跟蹤運動軌跡的誤差，運用自動控制方法，動態(tài)調(diào)整驅(qū)動大小，從而保證跟 蹤運動軌跡誤差不大于規(guī)定值，這樣，控制計算機自動完成了軌跡規(guī)劃、隨動控制、變形校正、故障指示和連鎖保護功能，快速、平穩(wěn)、準確地完成起重作 業(yè)。另外，在本實用新型中，控制計算機還與手持操控設(shè)備相連接，這樣操作 人員可以根據(jù)需要進行手動和自動的切換，在控制計算機出現(xiàn)故障時，可通過 手動操作信號簡歷液壓系統(tǒng)工作壓力，控制各個執(zhí)、行機構(gòu)動作或操作比例輸出 設(shè)備上的手柄控制起重臂組完成起重作業(yè)。

圖l為本實用新型的原理框圖； 圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖3為本實用新型中伸縮臂起重機的安裝結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本實用新型中自動、手動切換的電路示意圖。
具體實施方式

如圖1所示，本實用新型將自動控制技術(shù)應(yīng)用于伸縮臂起重機，整個系統(tǒng) 由起重臂組位置采集設(shè)備、控制計算機、比例輸出設(shè)備和執(zhí)行機構(gòu)組成。上述 位置采集設(shè)備包含四個光電編碼器，即回轉(zhuǎn)編碼器、俯仰編碼器、伸縮編碼 器和巻揚編碼器，它們分別測量起重臂組的回轉(zhuǎn)角、俯仰角、伸縮長度和巻揚 長度，從而可以采集得出起重臂組的實際空間位置?？刂朴嬎銠C的輸入端與位 置采集設(shè)備相連接，它根據(jù)實際空間位置和目標位置，得出起重臂組的運動軌 跡，并發(fā)出控制指令至比例輸出設(shè)備。上述的比例輸出設(shè)備與控制計算機的輸 出端相連接，接收來自于控制計算機的控制指令，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作，最后由 執(zhí)行機構(gòu)做出相應(yīng)動作，促使控制對象即起重臂組完成起重作業(yè)。
如圖3所示，將上述的四個光電編碼器安裝在伸縮臂的起重臂組上。起重 臂組由回轉(zhuǎn)臂l、伸縮臂4、定滑輪6、吊鉤7組成?；剞D(zhuǎn)臂l在冋轉(zhuǎn)液壓馬達 12帶動下繞豎直軸旋轉(zhuǎn)，且他們均與基座13相連接。伸縮臂4在俯仰油缸10 帶動下繞回轉(zhuǎn)臂1上的水平軸旋轉(zhuǎn)作俯仰運動，伸縮臂4在伸縮油缸5帶動下 作伸縮運動，吊鉤7在巻揚機8帶動下作巻揚運動。由于上述起重臂組的結(jié)構(gòu)， 回轉(zhuǎn)編碼器11位于起重臂組的基座13和回轉(zhuǎn)臂1之間，用來測量回轉(zhuǎn)臂1相 對基座13的回轉(zhuǎn)角度;俯仰編碼器2位于起重臂組的回轉(zhuǎn)臂1和折疊臂3之間， 用來測量仲縮臂4俯仰角度；伸縮編碼器位于起重臂組的測長儀9內(nèi)，用來測
量伸縮臂4伸出長度；巻揚編碼器位于起重臂組的另一個測長儀內(nèi)，用來測量
吊鉤7伸出長度，需要說明的是，兩個測長儀處于相互對稱的位置。
如圖2所示，回轉(zhuǎn)編碼器、俯仰編碼器、伸縮編碼器和巻揚編碼器構(gòu)成起 重臂組位置采集設(shè)備，回轉(zhuǎn)比例闊、俯仰比例閥、伸縮比例閥和巻揚比例閥構(gòu) 成比例輸出設(shè)備，中央控制器及其輸入模塊、輸出模塊構(gòu)成控制計算機，其中，位置采集設(shè)備、比例輸出設(shè)備、操控設(shè)備與控制計算機之間均通過總線相連接。 上述的比例輸出設(shè)備包含四個比例閥，其中，回轉(zhuǎn)比例閥驅(qū)動回轉(zhuǎn)臂1作回轉(zhuǎn) 運動；俯仰比例閥驅(qū)動伸縮臂4作俯仰運動；伸縮比例閥驅(qū)動伸縮臂4作伸縮 運動；巻揚比例閥驅(qū)動液壓絞車作回轉(zhuǎn)運動帶動吊鉤7作上下運動。 本實用新型的工作原理是
起重臂組位置采集設(shè)備獲取伸縮臂頂端定滑輪7的空間位置，比例輸出設(shè) 備驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作，控制計算機完成吊運過程的軌跡規(guī)劃、隨動控制、變形 校正、故障指示和聯(lián)鎖保護功能。比例輸出設(shè)備包含四個比例閥，驅(qū)動四個自 由度液壓執(zhí)行機構(gòu)作隨動運動。設(shè)備均通過通訊總線與中央控制器相連。操作 人員通過輸入模塊輸入指令或位置坐標，就可以將重物吊運到目標位置，吊運 過程中控制計算機自動完成軌跡規(guī)劃、隨動控制、變形校正、故障指示和聯(lián)鎖 保護功能，快速、平穩(wěn)、準確的完成起重作業(yè)。
操作人員輸入指令后，控制計算機根據(jù)起點、終點位置規(guī)劃出吊鉤運動軌 跡，然后控制計算機控制執(zhí)行機構(gòu)跟蹤設(shè)定的運動軌跡，并通過起重臂組位置 采集設(shè)備實時測量當前位置與跟蹤運動軌跡的誤差，運用自動控制方法，動態(tài) 調(diào)整驅(qū)動的大小，從而保證跟蹤運動軌跡誤差不大于規(guī)定值。
伸縮臂起重機自動控制系統(tǒng)設(shè)置手動功能，當自動控制電路出現(xiàn)故障時， 可以手動操作伸縮臂完成起重任務(wù)，如圖4所示。圖中K為自動控制的輸出繼 電器、SA為手動/自動選擇開關(guān)、SB為手動按鈕、YV為控制執(zhí)行機構(gòu)的電磁閥。
控制計算機的輸入端與手持操控設(shè)備相連接，手持控制設(shè)備由按鍵、顯示 器和單片機組成，用作人機接口，在按鍵功能分配上采用一個動作分配一個按 鍵的方式，最大限度的減少的操作，最終由控制計算機的輸出模塊輸出手動操 作信號
當SA置于圖示位置時為自動狀態(tài)，控制閥中的電磁閥YV受中央控制器控 制，自動工作；當SA轉(zhuǎn)動到手動位置時為手動狀態(tài)，這時電磁閥YV不受中央 控制器控制，手動按鈕按下后電磁閥YV動作。這樣在中央控制器出現(xiàn)故障時， 可以通過手動操作信號建立液壓系統(tǒng)工作壓力、控制各個執(zhí)行機構(gòu)動作或操作 比例閥上的手柄控制起重臂組完成起重作業(yè)。
在水平吊轉(zhuǎn)時，采用保持定滑輪高度不變，巻揚通道跟蹤固定高度的軌跡 規(guī)劃策略。
權(quán)利要求1、一種伸縮臂起重機自動控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括位置采集設(shè)備，采集得出起重臂組的實際空間位置；控制計算機，其輸入端與位置采集設(shè)備相連接，根據(jù)實際空間位置和目標位置，得出起重臂組的運動軌跡，并發(fā)出控制指令至比例輸出設(shè)備；比例輸出設(shè)備，其與控制計算機的輸出端相連接，接收來自于控制計算機的控制指令，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作；執(zhí)行機構(gòu)，其與比例輸出設(shè)備相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的伸縮臂起重機自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述 的位置采集設(shè)備包括回轉(zhuǎn)編碼器、俯仰編碼器、伸縮編碼器和巻揚編碼器，其 中回轉(zhuǎn)編碼器位于起重臂組的基座和回轉(zhuǎn)臂之間，俯仰編碼器位于起重臂組的 回轉(zhuǎn)臂和折疊臂之間，伸縮編碼器位于起重臂組的測長儀內(nèi)，巻揚編碼器位于 起重臂 組的另一個測長儀內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的伸縮臂起重機自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述 的比例輸出設(shè)備包括回轉(zhuǎn)比例閥、俯仰比例閥、伸縮比例閥和巻揚比例閥。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的伸縮臂起重機自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述 控制計算機的輸入端與手持操控設(shè)備相連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的伸縮臂起重機自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述 的位置采集設(shè)備、比例輸出設(shè)備、操控設(shè)備與控制計算機之間均通過總線相連 接。
專利摘要本實用新型公開了一種伸縮臂起重機自動控制系統(tǒng)，其中，位置采集設(shè)備采集得出起重臂組的實際空間位置；控制計算機的輸入端與位置采集設(shè)備相連接，根據(jù)實際空間位置和目標位置，得出起重臂組的運動軌跡，并發(fā)出控制指令至比例輸出設(shè)備；比例輸出設(shè)備與控制計算機的輸出端相連接，接收來自于控制計算機的控制指令，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作；執(zhí)行機構(gòu)與比例輸出設(shè)備相連接。本實用新型將自動控制技術(shù)應(yīng)用于伸縮臂起重機，控制計算機根據(jù)起點、終點位置規(guī)劃出吊鉤運動軌跡，然后控制計算機控制執(zhí)行機構(gòu)跟蹤設(shè)定的運動軌跡，通過起重臂組位置采集設(shè)備實施測量當前位置與跟蹤運動軌跡的誤差，運用自動控制方法，從而保證跟蹤運動軌跡誤差不大于規(guī)定值。
文檔編號B66C23/687GK201358142SQ20092008866
公開日2009年12月9日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者孫北雨, 孫煥明, 輝 彭, 趙惠平 申請人:中國船舶重工集團公司第七一三研究所