CN103848345B - 天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位方法及装置。其方法是在天车吊钩上安装用于测量垂直高度的垂直测距器和用于测量水平距离的水平测距器；天车内的操作人员先根据垂直测距器的测量值和铝包吊环中心距地面的高度值，将天车吊钩中心垂直移动至铝包吊环中心相同高度；然后再通过遥控小车上的车载测距器测得铝包吊环中心的X向距离W，再根据水平测距器的测量值L将天车吊钩中心X向移动至L=W；保持L=W状态将天车吊钩中心沿Y向移动至吊钩与吊环接触，完成天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位。本发明以DSP控制单元为控制核心完成天车吊运铝包时的快速精确定位。可简化天车操作，减轻工人劳动强度，提高工作效率，降低生产成本。

Description

天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位方法及装置

技术领域

本发明涉及一种天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位方法及装置，属于天车自动定位技术领域，特别是属于铝铸造车间天车吊装铝包的定位技术领域。

背景技术

天车是现代预焙阳极铝电解生产的关键设备，适用预焙阳极铝电解工艺生产，能满足铝电解、铸造车间等电解工艺中的恶劣工作环境。铸造车间中的天车多用于吊装铝包，在吊装时需要操作人员准确的定位铝包。由于现有天车上无精确定位装置，定位时需要工人在现场指挥天车驾驶员进行定位操作，由于铸造车间温度很高，工作环境非常恶劣，工人劳动强度很大，如不慎出现铝包倾翻事故，还有可能造成人员伤亡事故。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位方法及装置。采用红外探头测距，并由DSP控制单元作为分析计算机元件，通过屏显和语音提示天车驾驶员进行定位操作，无需人员现场指挥，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案：

天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位方法，该方法是在天车吊钩上安装用于测量垂直高度的垂直测距器和用于测量水平距离的水平测距器；天车内的操作人员先根据垂直测距器的测量值和铝包吊环中心距地面的高度值，将天车吊钩中心垂直移动至铝包吊环中心相同高度；然后再通过遥控小车上的车载测距器测得铝包吊环中心的X向距离W，再根据水平测距器的测量值L将天车吊钩中心X向移动至L=W；保持L=W状态将天车吊钩中心沿Y向移动至吊钩与吊环接触，完成天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位。

前述方法中，所述天车吊钩中心垂直移动至铝包吊环中心相同高度满足公式D_C-R=H-h，其中：D_C是吊钩中心距地面的高度；R是吊钩修正值，指红外探头距吊钩中心的距离；H是铝包的总高度；h是铝包吊环的半径。

前述方法中，所述遥控小车位于铝包吊装区域一侧墙边的轨道上，轨道与墙壁平行；遥控小车上安装有显示屏；车载测距器的测量结果通过显示屏显示。

前述方法中，所述铝包吊环中心的X向距离W是铝包吊环中心距离厂房一侧墙壁的距离；W=X1+d+r,其中：X1是车载测距器测量值，指探头距铝包外壁的最近距离；d是铝包的半径；r是探头距厂房墙壁的距离。

前述方法中，所述吊钩修正值R、铝包总高度H、铝包吊环半径h、铝包半径d和车载探头距厂房墙壁的距离r通过键盘输入DSP控制单元，DSP控制单元将输入数据与测量数据计算后将吊钩中心距地面的高度DC和吊钩中心距墙壁的距离L显示在LED液晶屏上，同时通过语音播报提示天车内的操作人员进行定位操作。

前述方法中，所述DSP控制单元安装在天车驾驶室内，DSP控制单元通过无线遥控模块控制遥控小车在轨道上运行，并控制车载测距器的测量。

按前述方法构成的装置，包括设在天车驾驶室内的DSP控制单元，DSP控制单元与设在天车吊钩上的垂直测距器和水平测距器有线连接，DSP控制单元经无线遥控模块与设在铝包吊装区域一侧墙壁边轨道上的遥控小车无线连接。

前述装置中，所述轨道与墙壁平行；遥控小车上设有显示屏和车载测距器。

前述装置中，所述DSP控制单元与人机交互单元双向连接。

前述装置中，所述人机交互单元包括键盘、LED液晶屏和语音模块，键盘与DSP控制单元的输入端连接，LED液晶屏和语音模块与DSP控制单元的输出端连接。

与现有技术相比，本发明基于红外测距传感器，以DSP控制单元为控制核心完成铸造车间内天车吊运铝包时的快速精确定位。具有成本低，实用性强，可以加装于现有天车上，易于升级和改造的特点。与现有未设精确定位的天车相比，无需在温度很高，环境恶劣的吊装现场设置指挥人员，能简化天车操作，减轻工人劳动强度，降低人员伤亡事故发生的机率，提高工作效率，降低生产成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明平面布置图；

图3是本发明垂直定位示意图；

图4是本发明平面定位示意图；

图5是本发明的工程流程图；

图6是天车移动流程图。

图中的标记为：1-DSP控制单元、2-天车吊钩、3-垂直测距器、4-水平测距器、5-无线遥控模块、6-铝包吊装区域、7-墙壁、8-轨道、9-遥控小车、10-显示屏、11-车载测距器、12-人机交互单元、13-键盘、14- LED液晶屏、15-语音模块、16-铝包、17-吊环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位方法，如图1和图2所示。该方法是在天车吊钩上安装用于测量垂直高度的垂直测距器和用于测量水平距离的水平测距器；天车内的操作人员先根据垂直测距器的测量值和铝包吊环中心距地面的高度值，将天车吊钩中心垂直移动至铝包吊环中心相同高度；然后再通过遥控小车上的车载测距器测得铝包吊环中心的X向距离W，再根据水平测距器的测量值L将天车吊钩中心X向移动至L=W；保持L=W状态将天车吊钩中心沿Y向移动至吊钩与吊环接触，完成天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位。天车吊钩中心垂直移动至铝包吊环中心相同高度满足公式DC-R=H-h，其中：DC是吊钩中心距地面的高度；R是吊钩修正值，指红外探头距吊钩中心的距离；H是铝包的总高度；h是铝包吊环的半径。遥控小车位于铝包吊装区域一侧墙边的轨道上，轨道与墙壁平行；遥控小车上安装有显示屏；车载测距器的测量结果通过显示屏显示。铝包吊环中心的X向距离W是铝包吊环中心距离厂房一侧墙壁的距离；W=X1+d+r,其中：X1是车载测距器测量值，指探头距铝包外壁的最近距离；d是铝包的半径；r是探头距厂房墙壁的距离。所述吊钩修正值R、铝包总高度H、铝包吊环半径h、铝包半径d和车载探头距厂房墙壁的距离r通过键盘输入DSP控制单元，DSP控制单元将输入数据与测量数据计算后将吊钩中心距地面的高度DC和吊钩中心距墙壁的距离L显示在LED液晶屏上，同时通过语音播报提示天车内的操作人员进行定位操作。DSP控制单元安装在天车驾驶室内，DSP控制单元通过无线遥控模块控制遥控小车在轨道上运行，并控制车载测距器的测量。

按前述方法构成的装置，如图1和图2所示。包括设在天车驾驶室内的DSP控制单元1，DSP控制单元1与设在天车吊钩2上的垂直测距器3和水平测距器4有线连接，DSP控制单元1经无线遥控模块5与设在铝包吊装区域6一侧墙壁7边轨道8上的遥控小车9无线连接。所述轨道8与墙壁7平行；遥控小车9上设有显示屏10和车载测距器11。所述DSP控制单元1与人机交互单元12双向连接。所述人机交互单元12包括键盘13、LED液晶屏14和语音模块15，键盘13与DSP控制单元1的输入端连接，LED液晶屏14和语音模块15与DSP控制单元1的输出端连接。

本发明垂直定位方法如图3所示。首先得到铝包高度H，铝包吊环半径h，天车挂钩半径R，(H，h，R)均属于常规数值。工作时，通过键盘输入参数H和修正参数h，修正参数R属于天车固有参数，可以事先输入DSP控制单元，输入参数后，天车垂直向移动，垂直测距器3检测离地距离，当距离达到Dc时，LED液晶屏与语音模块报警提示，天车停止垂直向移动。其中，所述离地距离Dc满足：D_C-R=H-h+R垂直向定位结束。

然后再进行水平方向定位，如图2和图4所示。天车挂钩2圆心与铝包吊环圆心处于同一水平面。水平X轴方向上，天车挂钩离墙壁7的距离为L，铝包16的吊环17中心离墙的距离为W；参数L由天车吊钩上的水平测距器4测量。当L=W时，天车吊钩中心与铝包吊环中心即同处于水平Y轴方向上。

参数L，W的测量方法是通过与DSP控制单元相连的4X4键盘操纵无线遥控小车，利用小车上的车载测距器11到铝包16外壁的水平距离X1，则根据：W=X1+d+r计算得出。式中：d为铝包半径，r为小车上传感器到墙的垂直距离。X1由小车上传感器测量并显示于点阵显示屏幕上，d属于***修正系数，r属于***固有参数。天车操纵人员在测量X1后，将X1，d输入到***，即可由DSP控制单元自动计算出参数W。

本发明的工作过程及原理如图5所示

本发明启动后按图5的流程进行垂直向定位，首先通过键盘13输入铝包高度H,确认后再输入修正系数r，确认后垂直向移动天车，对地距离达到设定值Dc时完成垂直向移动，天车挂钩2圆心与铝包吊环17圆心处于同一水平；然后进行水平向定位，首先操纵遥控小车，通过车上的车载测距器11测量参数X1并显示于点阵显示器上，然后利用键盘13将参数X1和修正系数d输入***，确认后***计算出铝包吊环中心对墙垂直距离W，天车进行水平X轴向移动，当吊环中心距墙壁7的垂直距离L=W时，天车停止移动。这时，天车吊钩2中心与铝包吊环17中心即同处于水平Y轴方向上，天车进行水平Y轴向移动，天车吊钩与铝包吊环接触时即可停止移动，***定位结束。

天车移动时按图6的流程工作：垂直移动时，设定值是对地距离Dc，移动时垂直向距离传感器检测对地距离，当对地距离达到Dc时通过屏幕和语音模块发出提示，天车停止垂直向移动；水平X轴向移动时，以吊钩与墙的距离W为基准,当水平X轴向对墙距离L达到W时***通过屏幕和语音模块发出提示，天车完成水平X轴向移动；***水平Y轴向移动时，天车吊钩碰触铝包吊环后完成***定位工作。

本发明中主要部件的功能及作用

DSP控制单元1，以DSP为核心的***主控单元，连接传感器单元、人机交互单元和无线遥控单元；完成传感器数据的检测，***数据的分析与计算，***数据的输出与显示等功能。

垂直测距器3、水平测距器4和车载测距器11均采用红外测距传感器，红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到DSP控制单元。在红外测距传感器中加入可视激光射线，便于测量的进行。

人机交互单元12，包括4X4键盘、LED液晶显示屏幕和语音模块。人机交互单元与DSP控制单元连接，其中：4X4键盘完成***参数的输入、***功能的设定以及无线遥控小车的操作；LED液晶显示屏幕完成***数据的显示；语音模块实现***数据的语音播报。

无线遥控模块与遥控小车配对，无线遥控模块与DSP控制单元连接；轨道8铺设于铸造车间内的吊装区域6一侧；吊装区域为铸造车间内一个固定的用于吊装铝包的区域，如图2所示，在铸造车间内设置一个吊装区域，铝包吊装工作在此区域中完成。吊装区域旁靠墙壁7侧铺设一个长度大约与吊装区域相对应的轨道8，供遥控小车9行驶。遥控小车行驶于轨道上；红外测距传感器输出于点阵显示屏幕上，安置于无线遥控小车上。无线遥控模块与DSP控制单元连接后，在***遥控模式下通过人机交互单元中的4X4键盘中的两个键即可控制无线遥控小车在轨道上前进或后退进行测量。

本发明未详细阐述部分属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位方法，其特征在于：该方法是在天车吊钩上安装用于测量垂直高度的垂直测距器和用于测量水平距离的水平测距器；天车内的操作人员先根据垂直测距器的测量值和铝包吊环中心距地面的高度值，将天车吊钩中心垂直移动至铝包吊环中心相同高度；然后再通过遥控小车上的车载测距器测得铝包吊环中心的X向距离W，再根据水平测距器的测量值L将天车吊钩中心X向移动至L=W；保持L=W状态将天车吊钩中心沿Y向移动至吊钩与吊环接触，完成天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述天车吊钩中心垂直移动至铝包吊环中心相同高度满足公式D_C-R=H-h，其中：D_C是吊钩中心距地面的高度；R是吊钩修正值，指红外探头距吊钩中心的距离；H是铝包的总高度；h是铝包吊环的半径。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述遥控小车位于铝包吊装区域一侧墙边的轨道上，轨道与墙壁平行；遥控小车上安装有显示屏；车载测距器的测量结果通过显示屏显示。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于：所述铝包吊环中心的X向距离W是铝包吊环中心距离厂房一侧墙壁的距离；W=X1+d+r,其中：X1是车载测距器测量值，指探头距铝包外壁的最近距离；d是铝包的半径；r是探头距厂房墙壁的距离。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于：所述吊钩修正值R、铝包总高度H、铝包吊环半径h、铝包半径d和车载探头距厂房墙壁的距离r通过键盘输入DSP控制单元，DSP控制单元将输入数据与测量数据计算后将吊钩中心距地面的高度D_C和吊钩中心距墙壁的距离L显示在LED液晶屏上，同时通过语音播报提示天车内的操作人员进行定位操作。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于：所述DSP控制单元安装在天车驾驶室内，DSP控制单元通过无线遥控模块控制遥控小车在轨道上运行，并控制车载测距器的测量。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述方法构成的天车吊钩与铝包吊环之间的精确定位装置，其特征在于：包括设在天车驾驶室内的DSP控制单元（1），DSP控制单元（1）与设在天车吊钩（2）上的垂直测距器（3）和水平测距器（4）有线连接，DSP控制单元（1）经无线遥控模块（5）与设在铝包吊装区域（6）一侧墙壁（7）边轨道（8）上的遥控小车（9）无线连接。

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于：所述轨道（8）与墙壁（7）平行；遥控小车（9）上设有显示屏（10）和车载测距器（11）。

9.根据权利要求7所述装置，其特征在于：所述DSP控制单元（1）与人机交互单元（12）双向连接。

10.根据权利要求9所述装置，其特征在于：所述人机交互单元（12）包括键盘（13）、LED液晶屏（14）和语音模块（15），键盘（13）与DSP控制单元（1）的输入端连接，LED液晶屏（14）和语音模块（15）与DSP控制单元（1）的输出端连接。