專利名稱：行車吊運狀態(tài)自動檢測及故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種行車吊運狀態(tài)自動檢測及故障診斷方法，該方法能準確記錄物料 重量、行車吊運狀態(tài)的變化，對稱重傳感器裝置能進行有效的故障檢測，為行車的全自動化 作業(yè)創(chuàng)造條件。
背景技術(shù)：
行車是物料庫區(qū)執(zhí)行生產(chǎn)物料運輸及出入庫任務(wù)的重要生產(chǎn)工具。現(xiàn)有的行車自 動化程度較低，不能準確可靠的得到吊運物料的重量信息和吊運狀態(tài)，已經(jīng)成為了行車全 自動化作業(yè)的一大技術(shù)瓶頸。單一的稱重傳感器在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境下易損壞失效，抗干擾能力差，工作壽命短。 一旦損壞就會使重量信息出錯，從而給行車操作帶來潛在危險。利用單一的電流傳感器來 檢測重量，由于精度不夠不能提供準確的重量信息。同時行車吊鉤在吊運物料時往往有試 吊或者調(diào)整吊鉤位置的動作，此時都會產(chǎn)生傳感器信號的抖動，單一的傳感器對于這樣的 瞬時信號很難去判斷是吊起還是放下動作。因此單一傳感器方式的稱重裝置，由于其可靠 性差，故障不易識別等原因不能提高庫區(qū)管理的自動化程度。行車主鉤電機電流在吊起、放下物料時有明顯不同的區(qū)間，根據(jù)這一個特性可以 輔助判斷吊起、放下操作。與稱重傳感器的配合使用還能增加冗余，對故障進行有效報警。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題為了提高吊運狀態(tài)信息識別的準確性，增加重量信息和吊運狀態(tài)識別 的可靠性和稱重裝置的可維護性。本發(fā)明提供一種行車吊運狀態(tài)自動檢測及故障診斷方 法，在稱重裝置正常運行的情況下，不需人工干預(yù)就能自動判斷物料重量信息和行車吊運 狀態(tài)，并且在稱重或電流傳感器有故障時及時報警。技術(shù)方案本發(fā)明的行車吊運狀態(tài)自動檢測及故障診斷方法具體包括步驟如下步驟一在行車吊運狀態(tài)自動檢測系統(tǒng)離線狀態(tài)下用不同標準重量物料進行吊 起、放下操作，通過對稱重傳感器和電流傳感器進行采集，得到多個物料重量Wk和對應(yīng)的吊 起電流Iuk、放下電流Idk或者穩(wěn)定電流Isk，利用最小二乘法進行擬合得到物料重量與不同 吊運狀態(tài)下電流的重量-電流預(yù)估模型；步驟二 在線實際測量中對連續(xù)多次電流和重量信息用中位值平均濾波法進行濾 波；步驟三通過對實際在線操作中，吊運某一物料時持續(xù)穩(wěn)定電流和重量_電流預(yù) 估模型下該重量下不同吊運狀態(tài)電流區(qū)間的智能比較分析，準確的判斷行車吊起、放下狀 態(tài)，并且在稱重或電流傳感器出故障時及時報錯；步驟四顯示重量信息、吊運狀態(tài)，或故障報警。所述的中位值平均濾波法對于連續(xù)采樣的N個數(shù)據(jù)，去掉一個最大值和一個最小 值，然后計算N-2個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。
所述的物料重量Wk和吊起電流Iuk通過最小二乘法擬合公式擬合得到Γ uk = %wk+ai，其中a(l和ai是擬合系數(shù)，擬合曲線與吊起電流Iuk的最大測量誤差為Ιλ_χ，可以預(yù) 估出在物料重量Wk時，吊起電流模型區(qū)間為I' Λ±Ιλ_χ。所述的物料重量Wk和放下電流Idk通過最小二乘法擬合公式擬合得到Γ dk = a2Wk+a3，其中a2和a3是擬合系數(shù)，擬合曲線與放下電流Idk的最大測量誤差為IAdfflax，可以預(yù) 估出在物料重量Wk時，放下電流模型區(qū)間為I' dk±IAdmax。吊運某一物料時，當在垂直方向靜止時，電流基本不變?yōu)镮sk，進行多次測量后得到 平均電流為r sk，平均電流與垂直方向靜止電流Isk的最大測量誤差為Ιλ_χ，可以預(yù)估出 垂直方向靜止時，其電流區(qū)間為Γ sk±Ixsmax。所述在線實際測量過程中，得到物料重量信息Wtl和對應(yīng)的電流信息Itl，在擬合得 到的重量-電流預(yù)估模型中將Itl與模型中Wtl對應(yīng)的電流區(qū)間進行比較，如果Ici e I' sk±IAsmax，則不作處理，等待下一次測量值，如果I。G I' dk±I^ax，則顯示放下狀態(tài)，如果Itl落在吊起電流區(qū)間Γ Λ±Ιλ_χ，則顯示吊起狀態(tài)，如果Itl都不在這兩個區(qū)間，當Itl更靠近Γ dk，并且|Ι。-Γ dk|/r dk<a，其中 α根據(jù)工程實際確定，顯示放下狀態(tài)，同時記錄該類情況次數(shù)，當達到一定次數(shù)時顯示報警 信息；否則當IlcrI' dJ/I' dk> a，顯示稱重或電流傳感器故障需檢修，如果Itl更靠近Γ uk，并且Iltl-I' Uk|/I' a，顯示放下狀態(tài)，同時記錄該類 情況次數(shù)，當達到一定次數(shù)時顯示報警信息；否則當Iici-I' Ukl/I' Λ>α，顯示稱重或電 流傳感器故障需檢修，從而自動判斷是吊起/放下操作，并且在稱重或電流傳感器出故障時及時報錯。有益效果該方法采用稱重傳感器檢測物料重量信息，電流傳感器檢測行車主鉤 電機電流信息。行車終端軟件采集上述兩種傳感器獲取的多組樣本后，采用最小二乘法進 行擬合得到重量-電流預(yù)估模型。在行車吊運過程中，對檢測到的物料重量、對應(yīng)主鉤電流 進行中位值平均濾波后，根據(jù)重量_電流預(yù)估模型進行智能分析，得到準確的行車吊運物 料重量信息、吊運狀態(tài)，并且在稱重或電流傳感器故障時及時報警，提高行車吊運狀態(tài)監(jiān)測 的準確性和實時性，避免了吊鉤試吊造成的誤差。發(fā)明中涉及的自動識別技術(shù)能彌補人員 操作庫區(qū)的隨機性、零亂性，為實現(xiàn)行車全自動作業(yè)提供技術(shù)基礎(chǔ)。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明軟件流程圖。圖2是本發(fā)明所涉及行車俯視示意圖。圖3是本發(fā)明所涉及重量_電流模型擬合算法流程圖。圖4是本發(fā)明所涉及智能分析子程序流程圖。圖中有行車大車1、行車小車2、行車工操作室3、行車吊鉤4、稱重傳感器5、電流 傳感器6。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1所示為本發(fā)明的數(shù)據(jù)流圖，該方法采用稱重傳感器檢測物料重量信息，電流 傳感器檢測行車主鉤電機電流信息。行車終端軟件采集上述兩種傳感器獲取的多組樣本 后，采用最小二乘法進行擬合得到重量-電流預(yù)估模型。在行車吊運過程中，對檢測到的物 料重量、對應(yīng)主鉤電流進行中位值平均濾波后，根據(jù)重量_電流預(yù)估模型進行智能分析，得 到準確的行車吊運物料重量信息、吊運狀態(tài)，并且在稱重或電流傳感器故障時及時報警。本發(fā)明所涉及的行車結(jié)構(gòu)如圖2所示。物料庫區(qū)行車主要由行車大車1、行車小車 2、行車工操作室3、行車吊鉤4等部分組成。稱重傳感器5安裝在吊鉤處，電流傳感器6安 裝在行車主鉤電機處，兩個傳感器數(shù)據(jù)與擬合得到的重量_電流預(yù)估模型進行比較得到行 車吊起/放下動作。當行車吊運物料時，根據(jù)行車大車小車的位置信息和本發(fā)明確定的重量 信息、行車狀態(tài)信息就可以自動確定行車的操作，從而為行車的全自動作業(yè)提供技術(shù)基礎(chǔ)。圖3所示為本發(fā)明重量_電流擬合流程圖，通過多次采樣得到物料重量和對應(yīng)電 流。利用擬合公式(1)和(2)得到重量-電流預(yù)估模型Γ xk = a0ff' k+ai。對于不同的k， 計算出最大測量誤差Δ Ixk= Ixk-I' xk，比較得出|AIxk|中最大值記為IxAmax，其中1為1! 時表示吊起電流最大測量誤差，當χ為d時表示放下電流最大測量誤差。因此對于不同物 料重量Wk，其電流可以預(yù)估為I' xk±IxAmax。具體到吊起電流表示為Γ uk±^_x，放下電 流為Γ Λ士IAdmax，垂直方向靜止電流為Γ sk±IAsmax。
權(quán)利要求
一種行車吊運狀態(tài)自動檢測及故障診斷方法，其特征在于該方法具體包括步驟如下步驟一在行車吊運狀態(tài)自動檢測系統(tǒng)離線狀態(tài)下用不同標準重量物料進行吊起、放下操作，通過對稱重傳感器和電流傳感器進行采集，得到多個物料重量Wk和對應(yīng)的吊起電流Iuk、放下電流Idk或者穩(wěn)定電流Isk，利用最小二乘法進行擬合得到物料重量與不同吊運狀態(tài)下電流的重量 電流預(yù)估模型；步驟二在線實際測量中對連續(xù)多次電流和重量信息用中位值平均濾波法進行濾波；步驟三通過對實際在線操作中，吊運某一物料時持續(xù)穩(wěn)定電流和重量 電流預(yù)估模型下該重量下不同吊運狀態(tài)電流區(qū)間的智能比較分析，準確的判斷行車吊起、放下狀態(tài)，并且在稱重或電流傳感器出故障時及時報錯；步驟四顯示重量信息、吊運狀態(tài)，或故障報警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行車吊運狀態(tài)自動檢測及故障診斷方法，其特征是所述的中 位值平均濾波法對于連續(xù)采樣的N個數(shù)據(jù)，去掉一個最大值和一個最小值，然后計算N-2個 數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行車吊運狀態(tài)自動檢測及故障診斷方法，其特征是所述的 物料重量Wk和吊起電流Iuk通過最小二乘法擬合公式擬合得到Γ uk = a(lWk+ai，其中aQ和 ^是擬合系數(shù)，擬合曲線與吊起電流Iuk的最大測量誤差為I λ_χ，可以預(yù)估出在物料重量Wk 時，吊起電流模型區(qū)間為Γ Λ±Ιλ_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行車吊運狀態(tài)自動檢測及故障診斷方法，其特征是所述的 物料重量Wk和放下電流Idk通過最小二乘法擬合公式擬合得到Γ dk = a2Wk+a3，其中％和 a3是擬合系數(shù)，擬合曲線與放下電流Idk的最大測量誤差為IAdmax，可以預(yù)估出在物料重量Wk 時，放下電流模型區(qū)間為Γ λ士Ixdmax。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行車吊運狀態(tài)自動檢測及故障診斷方法，其特征是吊運 某一物料時，當在垂直方向靜止時，電流基本不變?yōu)镮sk，進行多次測量后得到平均電流為 I' sk，平均電流與垂直方向靜止電流Isk的最大測量誤差為Lsmax，可以預(yù)估出垂直方向靜 止時，其電流區(qū)間為Γ sk±Ixsmax。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行車吊運狀態(tài)自動檢測及故障診斷方法，其特征是所述在 線實際測量過程中，得到物料重量信息Wtl和對應(yīng)的電流信息Itl，在擬合得到的重量-電流 預(yù)估模型中將Itl與模型中Wtl對應(yīng)的電流區(qū)間進行比較，如果Itl e I' sk±IAsmax，則不作處理，等待下一次測量值，如果I。e I' λ士IAdmax，則顯示放下狀態(tài)，如果Itl落在吊起電流區(qū)間Γ us±I;^ax，則顯示吊起狀態(tài)，如果Itl都不在這兩個區(qū)間，當Ici更靠近I' dk，并且|I。-I' dkl/I' Λ彡α，其中α 根據(jù)工程實際確定，顯示放下狀態(tài)，同時記錄該類情況次數(shù)，當達到一定次數(shù)時顯示報警信 息；否則當Ilci-I' dJ/I' dk> α，顯示稱重或電流傳感器故障需檢修，如果Itl更靠近Γ uk，并且|Ι。-Γ ukl/I' uk彡α，顯示放下狀態(tài)，同時記錄該類情況 次數(shù)，當達到一定次數(shù)時顯示報警信息；否則當Ilci-I' uk|/r Λ> α，顯示稱重或電流傳 感器故障需檢修，從而自動判斷是吊起/放下操作，并且在稱重或電流傳感器出故障時及時報錯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種行車吊運狀態(tài)自動檢測及故障診斷方法。該方法采用稱重傳感器檢測物料重量信息，電流傳感器檢測行車主鉤電機電流信息。行車終端軟件采集上述兩種傳感器獲取的多組樣本后，采用最小二乘法進行擬合得到重量-電流預(yù)估模型。在行車吊運過程中，對檢測到的物料重量、對應(yīng)主鉤電流進行中位值濾波后，根據(jù)重量-電流預(yù)估模型進行智能分析，得到準確的行車吊運物料重量信息、吊運狀態(tài)，并且在稱重或電流傳感器故障時及時報警，提高行車吊運狀態(tài)監(jiān)測的準確性和實時性。本發(fā)明中涉及的自動識別技術(shù)能彌補人員操作庫區(qū)的隨機性、零亂性，為實現(xiàn)行車全自動作業(yè)創(chuàng)造條件。
文檔編號B66C15/00GK101941649SQ20101027105
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者方仕雄, 李奇, 童國道, 錢艷平, 陳培 申請人:東南大學