CN100551812C - 起重装卸设备的作业机构的减速控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了起重装卸设备的作业机构的减速控制方法，包括：建立减速运行数据库，减速运行数据库中包括一组减速区域信息和各减速区域相对应的预定速度；检测作业机构的实际位置；判断作业机构的实际位置是否处于减速区域内，如果实际位置处于所述一组减速区域中的任何一个，则执行减速控制；检测作业机构的实际运行速度，获取作业机构所处的减速区域所对应的预定速度；比较实际运行速度和预定速度，将作业机构的实际运行速度控制至预定速度；循环执行减速控制直至作业机构停止运行。本发明还揭示了起重装卸设备的作业机构的减速控制装置，该方法及装置合理高效地处理了机构减速、停车的距离和速度关系，提高了作业效率，并且定位精准。

Description

起重装卸设备的作业机构的减速控制方法及装置

技术领域

本发明涉及起重装卸设备的控制与操作，更具体地说，涉及港口起重装卸设备的作业机构的减速控制方法及装置。

背景技术

港口起重装卸设备主要是用来完成船舶及车辆的装卸作业的，对工作效率要求很高，特别是对其主要机构-小车和起升机构来说，其作业效率尤为看重。在传统的港口起重装卸设备中，起升、小车机构的减速区是由机械限位设置，机构由减速限位引出一个速度阶跃变化。此种减速方法必然设计保守，造成机构在减速区域以低速运行时间过长，降低了工作效率。

发明内容

本发明针对上述情况，提出了一种新型的起重装卸设备的作业机构的减速控制方法及装置，可以控制作业机构逐渐地减速，从而提高运行地效率。

根据本发明的一个方面，提供一种起重装卸设备的作业机构的减速控制方法，包括：

S1、建立减速运行数据库，所述减速运行数据库中包括一组减速区域信息和各减速区域相对应的预定速度；

S2、检测所述作业机构的实际位置；

S3、判断所述作业机构的实际位置是否处于所述减速区域内，如果实际位置不属于任何一组减速区域，则不执行减速控制，如果所述实际位置处于所述一组减速区域中的任何一个，则执行减速控制；

S4、检测所述作业机构的实际运行速度，获取作业机构所处的减速区域所对应的预定速度；

S5、比较所述实际运行速度和所述预定速度，当所述实际运行速度高于所述预定速度时，将作业机构的实际运行速度降低到所述预定速度，当实际速度出现低于预定速度时，提高实际运行速度，使之与预定速度相符；

S6、循环执行所述步骤S2-S5，直至所述作业机构停止运行。

一般，其中所称的作业机构包括起升机构和小车。对于起升机构，一组减速区域包括按照起升高度划分的数个减速区域；而对于小车，一组减速区域包括延小车轨道划分的数个减速区域。

与各减速区域相对应的预定速度是基于所述减速区域的划分、作业机构的类型以及作业机构的停车要求而确定，在一个实施例中，减速区域和与减速区域相对应的预定速度呈线性关系。

本发明的另一方面，还提供一种起重装卸设备的作业机构的减速控制装置，包括：

减速运行数据库，其中包括一组减速区域信息和各减速区域相对应的预定速度；

位置检测装置，检测所述作业机构的实际位置；

位置判断装置，判断所述作业机构的实际位置是否处于所述减速区域内，如果实际位置不属于任何一组减速区域，则不执行减速控制，如果所述实际位置处于所述一组减速区域中的任何一个，则执行减速控制；

速度检测装置，检测所述作业机构的实际运行速度，获取作业机构所处的减速区域所对应的预定速度；

减速控制装置，比较所述实际运行速度和所述预定速度，当所述实际运行速度高于所述预定速度时，将作业机构的实际运行速度降低到所述预定速度，当实际速度出现低于预定速度时，提高实际运行速度，使之于预定速度相符。

一般，其中所称的作业机构包括起升机构和小车。在减速运行数据库中，对于起升机构，一组减速区域包括按照起升高度划分的数个减速区域；对于小车，一组减速区域包括延小车轨道划分的数个减速区域。

在减速运行数据库中，与各减速区域相对应的预定速度是基于减速区域的划分、作业机构的类型以及作业机构的停车要求而确定。在一个实施例中，减速区域和与减速区域相对应的预定速度呈线性关系。

本发明利用减速运行数据库中的数据来对不同减速区域范围内不同位置的最大速度进行智能箝位控制。当机构进入减速区后，本发明的减速方法和装置能对机构进行渐进地平缓地减速，并最终达到逐渐停车的目的。此种方法合理高效地处理了机构减速、停车的距离和速度关系，提高了作业效率，并且定位精准。

附图说明

图1示出了根据本发明的一实施例的起重装卸设备的作业机构的减速控制方法的流程图；

图2示出了根据本发明的一实施例的起重装卸设备的作业机构的减速控制装置的结构框图；

图3示出了根据本发明的一具体实现，采用本发明的减速方法与采用传统方法的速度变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步描述本实用新型的技术方案。

上面已经介绍了，现有的减速控制方法的问题在于采用的是机械限位控制的方式，这就使得速度的变化是阶跃性。在没有到达机械限位点之前，作业机构将以比较高的速度运行，而在越过了机械限位点之后，会马上降低到一个比较低的速度。这样做会带来以下的问题：

1)由于存在急剧的速度变化，会使得所吊装的货物，例如集装箱发生晃动。

2)在越过了机械限位点之后都将一统一的速度运行，但是实际上，这个速度对于刚刚越过机械限位点的区域来说，显得太低，而对于接近停车位置的区域来说，又显得太高，造成停车位置精确控制的困难。

为此，本发明提供了如下的解决思路：结合已建数学模型，根据作业机构(起升机构或小车)参数设定不同的减速区域范围以及各减速区内不同位置时的最大速度。作业机构运行时，判断此时是否进入减速区域，若没进入，则继续按照人工或既定的速度运行，若进入，则根据模型中得到的位置和速度数据，判读作业机构在当前位置的速度V_p是否超过此位置的最大速度V_pmax，若超过，则按照设定的程序将速度V_p降至V_pmax，若没有，则继续按照此速度V_p前行，根据模型可知在停车处的V_pmax数值为0，机构在此位置停止，达到智能停车的目的。

根据上述的设计思路，本发明首先提供一种起重装卸设备的作业机构的减速控制方法，参考图1所示的流程图，该方法100包括：

S1、建立减速运行数据库，减速运行数据库中包括一组减速区域信息和各减速区域相对应的预定速度。通常，作业机构包括起升机构和小车。在减速运行数据库中，对于起升机构，该一组减速区域包括按照起升高度划分的数个减速区域；而对于小车，该一组减速区域包括延小车轨道划分的数个减速区域。

S2、检测作业机构的实际位置。该步骤可以通过在起升机构或者小车上架设位置感应器的方式来实现。

S3、判断作业机构的实际位置是否处于减速区域内，如果实际位置不属于任何一组减速区域，则不执行减速控制，如果实际位置处于一组减速区域中的任何一个，则执行减速控制。将步骤S2中获取的作业机构的实际位置与减速运行数据库中所划分的减速区域进行比较，如果实际位置已经落入(任何一个)减速区域中，则开始执行减速控制。

S4、检测作业机构的实际运行速度，获取作业机构所处的减速区域所对应的预定速度。检测实际运行速度可以通过在起升机构或者小车上架设速度感应器的方式来实现。而预定速度可以从减速运行数据库中获取。

S5、比较实际运行速度和预定速度，当实际运行速度高于预定速度时，将作业机构的实际运行速度降低到预定速度。一般，该与各减速区域相对应的预定速度是基于减速区域的划分、作业机构的类型以及作业机构的停车要求而确定。在一个实现中，减速区域和与减速区域相对应的预定速度呈线性关系。需要说明的一点是，通常，当作业机构进行减速区域时，其实际速度都会大于在减速运行数据库中所设定对应该减速区域的预定速度，因此，通常执行的都是降低实际速度的操作。但是，不排除在特殊情况下实际速度会低于预定速度，此时，也可以提高实际速度，使之与预定速度相符，以获取最高的作业效率。或者保持原有的速度不变。

S6、循环执行步骤S2-S5，直至作业机构停止运行。

本发明的另一方面还提供一种起重装卸设备的作业机构的减速控制装置，参考图2所示，该减速控制装置200包括：

减速运行数据库202，其中包括一组减速区域信息和各减速区域相对应的预定速度。通常，作业机构包括起升机构和小车。在减速运行数据库中，对于起升机构，该一组减速区域包括按照起升高度划分的数个减速区域；而对于小车，该一组减速区域包括延小车轨道划分的数个减速区域。

位置检测装置204，检测作业机构的实际位置。根据一实施例，位置检测装置204可以由位置感应器实现，位置感应器可以架设在起升机构或者小车上。

位置判断装置206，判断作业机构的实际位置是否处于减速区域内，如果实际位置不属于任何一组减速区域，则不执行减速控制，如果实际位置处于一组减速区域中的任何一个，则执行减速控制。位置判断装置206将位置检测装置204获取的作业机构的实际位置与减速运行数据库202中所划分的减速区域进行比较，如果实际位置已经落入(任何一个)减速区域中，则开始执行减速控制。

速度检测装置208，检测作业机构的实际运行速度，并获取作业机构所处的减速区域所对应的预定速度。速度检测装置208包括速度感应器，该速度感应器架设在起升机构或者小车上，用于检测起升机构或者小车的实际运行速度。速度检测装置208能够从减速运行数据库202中获取对应该减速区域的预定速度。

减速控制装置210，比较实际运行速度和预定速度，当实际运行速度高于预定速度时，将作业机构的实际运行速度降低到预定速度。一般，该与各减速区域相对应的预定速度是基于减速区域的划分、作业机构的类型以及作业机构的停车要求而确定。在一个实现中，减速区域和与减速区域相对应的预定速度呈线性关系。需要说明的一点是，通常，当作业机构进行减速区域时，其实际速度都会大于在减速运行数据库中所设定对应该减速区域的预定速度，因此，通常执行的都是降低实际速度的操作。但是，不排除在特殊情况下实际速度会低于预定速度，此时，也可以提高实际速度，使之与预定速度相符，以获取最高的作业效率。或者保持原有的速度不变。

下面介绍本发明的一个应用实例。

由速度公式可知，在物体加速度不变的情况下，物体在时间T由速度V降至0的情况下，所行路程S为：

$S=\frac{\mathrm{VT}}{2}---\left(1\right)$

参考图3，图3示出了根据本发明的一具体实现，采用本发明的减速方法与采用传统方法的速度变化曲线图。如图3和公式(1)所示，在已知停车点E、机构的运行速度和减速积分时间T(即加速度不变的情况下，速度由V降至0的时间)的情况下，可计算出机构距停车位置E点的减速距离S，由(1)式可知，机构的不同速度，均对应于不同的减速区，A点为机构以最大速度V_max，运行时，进入减速区的点位置，SAE即为最大减速范围S_max。

以图3为例，当机构以速度VB运行时B点时，进入减速区，线BCE为智能减速、停车路线，线BDFG为传统减速、停车路线，现对此两种方式进行对比。

1)本发明所提供的减速方式：机构从B点进入减速区后，结合公式(1)，可推导出机构可以继续以此速度行至图3中C点，在C点之后，将对机构进行智能减速，根据机构不同位置处(假设行至P点)距停车位E点的距离SPE，推导出此不同位置最大速度V_pmax。读取此时机构主令手柄发出的速度V_p，判断其数值是否超过V_pmax，若超过，则智能将此速度降至V_pmax，若没有，则继续按此速度运行。由公式(1)可知，当机构运行至停车位E点时，速度V_Emax为0，机构停止在E点。

2)传统的机械限位点减速方式：机构从B点进入减速区后，开始减速至D点(一般在D点速度V_D为最大速度V_max的20％，此减速过程中加速度不变，为机构固有加速度)，在D点后保持此速度运行至F点，F点后速度陡降至0，最终机构停止于E点处。

从图3中可以看出，机构从B点行至E点采用本发明的减速方式所用时间远远小于采用传统机械限位点方式所用时间。且更为平稳，防止了传统方式中最后阶段从F陡降至E点所带来的冲击。

本发明提供的该种作业机构的减速控制方法和装置可根据作业机构的实际要求，根据不同的停车点、机构的最大速度V_max和减速积分时间T，制定出不同的减速区和减速限制，当作业机构在进入减速区后，其减速为斜坡方式，减速斜率一定，减速是渐进而平缓的，对应于减速区的不同位置，均可推出此位置的最大速度V_pmax，以此来对机构主令手柄发出的速度进行箝位，使机构速度不超过V_pmax。控制方式灵活多变，特别适用于半自动，自动定位的控制***中。

采用上述的方案，能够带来的有益效果是：对机构进行智能减速、停车，提高了工作效率；减速、停车渐进平缓，大大减少吊荷的晃荡；减速、停车位置精准；改善了操作舒适性。

本发明利用减速运行数据库中的数据来对不同减速区域范围内不同位置的最大速度进行智能箝位控制。当机构进入减速区后，本发明的减速方法和装置能对机构进行渐进地平缓地减速，并最终达到逐渐停车的目的。此种方法合理高效地处理了机构减速、停车的距离和速度关系，提高了作业效率，并且定位精准。

Claims (10)

1.一种起重装卸设备的作业机构的减速控制方法，包括：

S1、建立减速运行数据库，所述减速运行数据库中包括一组减速区域信息和各减速区域相对应的预定速度；

S2、检测所述作业机构的实际位置；

S3、判断所述作业机构的实际位置是否处于所述减速区域内，如果实际位置不属于任何一组减速区域，则不执行减速控制，如果所述实际位置处于所述一组减速区域中的任何一个，则执行减速控制；

S4、检测所述作业机构的实际运行速度，获取作业机构所处的减速区域所对应的预定速度；

S5、比较所述实际运行速度和所述预定速度，当所述实际运行速度高于所述预定速度时，将作业机构的实际运行速度降低到所述预定速度，当实际速度出现低于预定速度时，提高实际运行速度，使之于预定速度相符；

S6、循环执行所述步骤S2-S5，直至所述作业机构停止运行。

2.如权利要求1所述的起重装卸设备的作业机构的减速控制方法，其特征在于，

所述作业机构包括起升机构和小车。

3.如权利要求2所述的起重装卸设备的作业机构的减速控制方法，其特征在于，

对于起升机构，所述一组减速区域包括按照起升高度划分的数个减速区域；

对于小车，所述一组减速区域包括延小车轨道划分的数个减速区域。

4.如权利要求3所述的起重装卸设备的作业机构的减速控制方法，其特征在于，

所述与各减速区域相对应的预定速度是基于所述减速区域的划分、作业机构的类型以及作业机构的停车要求而确定。

5.如权利要求4所述的起重装卸设备的作业机构的减速控制方法，其特征在于，

所述减速区域和与减速区域相对应的预定速度呈线性关系。

6.一种起重装卸设备的作业机构的减速控制装置，包括：

减速运行数据库，其中包括一组减速区域信息和各减速区域相对应的预定速度；

位置检测装置，检测所述作业机构的实际位置；

位置判断装置，判断所述作业机构的实际位置是否处于所述减速区域内，如果实际位置不属于任何一组减速区域，则不执行减速控制，如果所述实际位置处于所述一组减速区域中的任何一个，则执行减速控制；

速度检测装置，检测所述作业机构的实际运行速度，获取作业机构所处的减速区域所对应的预定速度；

减速控制装置，比较所述实际运行速度和所述预定速度，当所述实际运行速度高于所述预定速度时，将作业机构的实际运行速度降低到所述预定速度，当实际速度出现低于预定速度时，提高实际运行速度，使之与预定速度相符。

7.如权利要求6所述的起重装卸设备的作业机构的减速控制装置，其特征在于，

所述作业机构包括起升机构和小车。

8.如权利要求7所述的起重装卸设备的作业机构的减速控制装置，其特征在于，所述减速运行数据库中，对于起升机构，所述一组减速区域包括按照起升高度划分的数个减速区域；对于小车，所述一组减速区域包括延小车轨道划分的数个减速区域。

9.如权利要求8所述的起重装卸设备的作业机构的减速控制装置，其特征在于，

所述减速运行数据库中，所述与各减速区域相对应的预定速度是基于所述减速区域的划分、作业机构的类型以及作业机构的停车要求而确定。

10.如权利要求9所述的起重装卸设备的作业机构的减速控制装置，其特征在于，

所述减速区域和与减速区域相对应的预定速度呈线性关系。

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