CN112125158A - 小车式单梁起重机的行走定位方法 - Google Patents

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唐钟雪
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Abstract

本发明涉及起重机行走控制领域，提供一种小车式单梁起重机的行走定位方法，所述小车式单梁起重机包括大车、小车、起升机构，X轴上设置沿轴向移动大车，Y轴上设置沿轴向移动小车，Z轴上设置沿轴向移动的起升机构，在大车和小车上设置定位传感器；在大和小车上设置激光传感器对应的激光反光板；在起升机构上连接设置位置检测传感器。本发明克服现有小车式起重机自动定位中存在的不足，确定采用激光测距传感器在三个行走方向进行定位，实现起重负载精确定位，不受轨道磨损、不平、起重机行走振动等因素的影响，提高定位数据可靠性，节约成本，增长设备的稳定运行时长，有效推进起重机在自动物流转运线的稳定运行。

Description

小车式单梁起重机的行走定位方法
技术领域
本发明涉及起重机行走控制领域，具体涉及一种小车式单梁起重机行走自动定位方法。
背景技术
起重机作为重要的物流运输工具，广泛应用于工厂车间，尤其在大型的铸造工厂，由于铸件体积大、重量大、空间小不便于转运车作业等因素，小车式起重机扮演者物流转运中的重要角色。为了适应现代化企业向智能化、无人化工厂的发展，小车式起重机必须能够进行精确的定位。一个准确的位置数据包含X轴、Y轴、Z轴三个数据，小车式起重机运动机构由大车行走机构(X轴)、小车行走机构(Y轴)、起升机构(Z轴)组成，因此采集起重机的三个轴向的位置数据是实现起重机自动运行的关键因素。
目前，小车式起重机的大车定位采用的滚轮式绝对编码器，小车和起升定位采用的是拉线编码器。其中，滚轮式编码器的滚轮安装在大车的行走轨道上，由大车带动滚轮编码器的滚轮在大车轨道上转圈，通过滚轮的圈数确定大车的当前位置；拉线编码器安装在小车和起升结构上，在小车、起升结构运动拉动拉线编码器的钢丝绳缩放，通过采集拉线编码器反馈的钢丝绳长度的数据确定小车、起升机构的当前位置。小车式起重机在长时间高负荷的的运行中，易出现轨道的磨损、轨道面不平。在这种情况下，滚轮编码器容易出现悬空现象，在实际中起重机发生了位移，而编码器的数值未发生变化，难以实现起重机的精确定位，同时行走过程中的振动，易导致滚轮脱轨，损坏编码器。拉线编码器在起重机运动过程中，不断的反复收放，由于其线绳在拉伸和收回中具有一定的力，可能使线绳发生弹性变化，对线性会有较大的影响，甚至导致线绳的断裂，同时，随着起重机行走行程的加长，必定带来信号弱的缺点，以上都将影响小车式起重机的位置数据的准确性，同时增多了成本。
发明内容
本发明主要是克服现有小车式单梁起重机自动定位中存在的不足，采用激光测距传感器对小车式单梁起重机的三个行走方向进行定位方法，其可以精确地对起重负载定位，不受轨道磨损、不平、起重机行走振动等因素的影响，提高定位数据的可靠性，同时激光传感器在使用过程中不易损坏，能够节约成本，增长设备的稳定运行时长，并且有效推进起重机在自动物流转运线的稳定运行。
本发明的目的主要是提供一种小车式单梁起重机的行走定位方法，它能确保小车式单梁起重机在自动线运行过程中准确识别目标位置，本发明所采用的技术方案是：所述小车式单梁起重机包括大车、小车、起升机构，X轴上设置沿轴向移动的所述大车，Y轴上设置沿轴向移动的所述小车，Z轴上设置沿轴向移动的所述起升机构，其特征在于，在所述大车和所述小车上设置定位传感器；在所述起升机构上连接设置位置检测传感器。
小车式单梁起重机的结构由X轴方向移动的大车，与大车运动方向垂直的小车Y轴，小车上设有起升机构Z轴，实现小车式起重机的精确定位，需要对这三个机构进行精确的位置检测，即可实现小车单梁式起重机的精确定位。
大车、小车的定位传感器选用的是激光测距传感器，基于激光技术的测距传感器，这是一种非接触式测量方法，确保起重机行走机构的精确绝对认址。
起升机构的位置检测传感器使用的是拉线编码器，检测精度达到2mm，检测距离大于20m，数据更新率20HZ，分辨率3mm。同时，根据控制器输入信号的要求，在选择传感器时，根据采集***输入信号的的要求选择模拟量电流型的信号，供电电压为DC24V。
大车、小车的激光测距传感器对应的激光反光板固定方式可调，便于后期的进行激光与激光反光板中心的水平校准。速度通过处理器控制电机运转信号的频率控制。整个行走过程中采用多段速控制，优化速度曲线，在不影响生产效率的前提下，减小速度切换的差值多级切换，达到改善速度曲线拐点处的切换，使其运行更加平稳。
一种小车式单梁起重机的行走定位方法，包括如下步骤：
小车式单梁起重机的X、Y、Z轴上分别进行定位，X轴方向上设置沿轴向移动的大车，Y轴方向上设置沿轴向可移动的小车，Z轴方向上设置沿轴向移动的起升机构，其中，Z轴的起升机构设置在Y轴方向的小车上。
根据现场使用的小车式单梁起重机的行走速度，对于测量距离较远，大车、小车行走方向的上方在行走过程中无遮挡物，为避免单梁起重机行走轨道对测量距离的影响，选用非接触式测距传感器，因此大车、小车的定位传感器选用激光测距传感器，根据小车式单梁起重机的行走速度、行程、精度可确定测距传感器的具体参数。
为保证起重机在运动过程中不受环境干扰，不影响测量数据的准确性。在大车行走轨道停止限位末端50mm处便于激光反光板支架的安装且不影响大车的行走，控制柜的距离高出轨道平面80mm，为保证激光传感器不被其他物体遮挡，影响其测量的真实值，因此大车激光反光板水平安装位置选择安装在大车行走轨道停止限位末端50mm处，高度高出小车式单梁起重机最高水平遮挡面100mm处。
小车移动装置靠小车横梁内侧处有控制线缆，在单梁式起重机的行走过程中线缆有摆动，且在水平位置上方70mm处有遮挡物，因此小车激光反光板水平安装位置设置在小车移动装置靠小车横梁外侧100mm处，高度高出小车式单梁起重机行走轨道最高水平面100mm处。
为确保激光测距传感器测量值的精度，尽可能的保证激光在激光反光板的正中心处，因此，大车激光测距传感器安装在大车移动横梁上与激光反光板中心齐平，小车激光测距传感器安装在大车行走电机一侧，与小车激光反光板中心齐平；为便于固定，同时起升机构的距离与起升钢丝绳的长度一致，因此起升结构的拉线编码器固定在小车的行走机构上，与起升钢丝绳平行。
将激光反光板支架进行固定，激光测距传感器安装在角钢上，角钢固定在传感器安装位置处；使用水平仪校准激光与激光反光板的正中心的水平位置，调整激光反光板使之在整个行程中激光始终保持在激光反光板的正中心，偏差范围在5mm内。
本发明能够在小车式起重机运动过程中准确定位，其中包括X轴方向移动的大车，Y轴方向移动的小车，与小车移动方向垂直的起升机构，大、小车定位传感器采用非接触式的激光传感器，提高小车式起重机的位置的精确度，实现简单，通过优化速度曲线，改善速度曲线拐点的切换，使其运行更加平稳，有利于实现起重机的自动化。并且，使用非接触式激光传感器不易受起重机运动影响，撞击、脱轨、磨损等原因导致传感器的损坏，延长了设备稳定运行时间，节约了成本。
附图说明
图1：小车式单梁起重机行走定位安装示意图其中，1-起升机构电机，2-小车行走机构，3-起升拉线编码器，4-起升机构钢丝绳，5-起升机构吊钩，6-小车激光反光板，7-大车行走电机，8-大车激光测距传感器，9-大车行走轨道，10-小车激光测距传感器，11-拉线编码器线绳固定点，12-大车激光反光板，13-起升拉线编码器线绳
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
一种小车式单梁起重机的行走定位方法，X、Y、Z轴上分别进行定位，X轴方向上设置沿轴向移动的大车，Y轴方向上设置沿轴向可移动的小车，Z轴方向上设置沿轴向移动的起升机构，其中，Z轴的起升机构设置在Y轴方向的小车上。
测距传感器的选型,以小车式起重机的行走速度小于0.25m/s，精度要求10mm为例，起升机构的行程为7m左右，小车行程大概为10m左右，大车行程约为20m，选用的激光测距传感器的参数为测距范围30m、精度±1mm、分辨率0.11mm、输出频率25Hz、供电电压DC24V、模拟量输出4～20mA。
为保证起重机在运动过程中不受环境干扰，影响测量数据的准确性，大车激光反光板12水平安装位置选择安装在大车行走轨道9停止限位末端50mm处，高度高出小车式单梁起重机最高水平面100mm处；大车激光传感器8安装在大车移动横梁上与大车激光反光板12中心齐平。
小车激光反光板6水平安装位置在小车移动装置靠小车横梁外侧100mm处，高度高出小车式单梁起重机最高水平面100mm处；小车激光传感器安装10在大车行走电机7一侧，与小车激光反光板6中心齐平。
起升拉线编码器3固定在小车行走机构2上，与起升机构钢丝绳4平行，起升拉线编码器线绳13的拉线编码器线绳固定点11固定在起升机构吊钩5上。选用起升拉线编码器3的参数为测距范围8000mm、线性精度：±0.15％、重复性精度：±0.02％、分辨率0.05mm、最大速率1m/s、供电电压DC24V、模拟量输出4～20mA。
定位传感器的固定方式可调节，将激光反光板支架使用M20*30的螺栓固定；激光测距传感器安装在60*130mm的角钢上，角钢固定在传感器安装位置处；使用水平仪校准激光与激光反光板的正中心的水平位置，调整激光反光板使之在整个行程中激光始终保持在激光反光板的正中心，偏差范围在5mm内。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (8)

1.小车式单梁起重机的行走定位方法，所述小车式单梁起重机包括大车、小车、起升机构，X轴上设置沿轴向移动的所述大车，Y轴上设置沿轴向移动的所述小车，Z轴上设置沿轴向移动的所述起升机构，其特征在于，在所述大车和所述小车上设置定位传感器；在所述起升机构上连接设置位置检测传感器。
2.根据权利要求1所述的小车式单梁起重机的行走定位方法，其特征在于，所述定位传感器为激光测距传感器。
3.根据权利要求2所述的小车式单梁起重机的行走定位方法，其特征在于，所述大车激光测距传感器安装在大车的移动横梁上。
4.根据权利要求3所述的小车式单梁起重机的行走定位方法，其特征在于，所述大车激光测距传感器对应的大车激光反光板安装在大车行走轨道停止限位末端。
5.根据权利要求2所述的小车式单梁起重机行走定位的方法，其特征在于，所述小车激光传感器设置在大车行走电机一侧。
6.根据权利要求5所述的小车式单梁起重机的行走定位方法，其特征在于，所述小车激光测距传感器对应的小车激光反光板水平安装在小车横梁外侧。
7.根据权利要求1所述的小车式单梁起重机的行走定位方法，其特征在于，所述位置检测传感器为拉线编码器。
8.根据权利要求7所述的小车式单梁起重机的行走定位方法，其特征在于，所述拉线编码器固定在小车行走机构上，与起升机构的起升钢丝绳平行。
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