液压抓斗的抓取系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供液压抓斗的抓取系统及工作方法，抓去系统包括设置在行车上的行车传感器模块，设置在抓斗上的液压抓斗传感器模块，与行车传感器模块和液压抓斗传感器模块连接的数据采集及监控系统，与数据采集及监控系统连接的现场显示终端系统和抓取系统自动控制系统。本系统能够在抓斗工作过程中，全面检测液压抓斗各系统工作状况，并将数据通过有线/无线数据链传至现场显示终端及远程终端。并可以进行抓斗的全自动和半自动工作。
【专利说明】
液压抓斗的抓取系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种液压抓斗，具体的来说涉及液压抓斗的抓取系统。
【背景技术】
[0002]液压抓取系统是一种可远程操控的抓取系统总成，传统的液压抓取系统包含液压抓斗与行车两部分。由于目前的液压抓取系统需要通过操作者的观察与决策形成现场-液压抓取系统-操作者控制闭环，使用传统的液压抓取系统进行抓取工作时难以避免会产生由于操作失误所造成抓斗与斗池及其他硬障碍发生撞击、单次抓取量过少与操作效率底下等情况。无法形成液压抓取系统整体抓取过程的自动化及无人化控制。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种液压抓斗的抓取系统。
[0004]为了解决上述问题本实用新型的技术方案是这样的:
[0005]液压抓斗的抓取系统，包括设置在行车上的行车传感器模块，设置在抓斗上的液压抓斗传感器模块，与行车传感器模块和液压抓斗传感器模块连接的数据采集及监控系统，与数据采集及监控系统连接的现场显示终端系统和抓取系统自动控制系统。
[0006]行车传感器模块:该模块包含行车行走位置传感器、抓斗高度传感器、负载拉力传感器;行车行走位置传感器分别安装于行车的X轴行走系统主动轮与Y轴行走系统主动轮上;抓斗高度传感器包含触点开关、绞盘转角传感器;负载拉力传感器安装于绞盘上。
[0007]液压抓斗传感器模块:主要由液压类传感器、电气类传感器、环境类传感器组成；其中，液压类传感器在工作时将对液压抓斗液压系统中关键部件(如液压栗、换向阀块、液压缸等)组件的工作油压进行数据采集；电气类传感器将对液压抓斗的电气系统关键部分(如电机工作参数，阀块工作参数等)进行数据采集;环境类传感器将对环境类参数(如外界温度、外界湿度等)参数进行采集。
[0008]数据采集及监控系统:该系统安装于行车上方，由数据采集模块、控制模块及通讯模块组成;其中，数据采集模块在工作时通过数据线采集各传感器参数;控制模块主要功用为对采集的数据与记录在寄存器内的各传感器许用数值进行对比及分析，当有传感器参数处于超限等异常情况下，该模块通过通讯模块将异常数据上传至现场显示终端;在重要工作零部件(如液压缸、液压栗等)出现工作参数异常或者接受现场显示终端所上传的停机指令时，该系统将主动切断液压阀块的控制电路，从而实现系统带故障停用，直至完成系统维修并清除故障码;通讯模块主要功用为通过无线/有线通讯系统与现场显示终端连接。
[0009]现场显示终端系统:该系统包含通讯模块，显示模块，GPS/GPRS模块，数据外传接口模块;用于实现数据远距离通信和存储，显示相关工作参数和控制状态;其中，通讯模块通过无线/有线通讯与数据采集及监控系统连接;显示模块用于显示系统状态、各传感器参数、系统是否故障等信息，在系统发生故障时，通过显示系统进行报警;GPRS模块主要功用为通过远程数据链将系统参数及故障情况上传至远程终端;数据外传接口主要通过有线数据传输模式(如:CAN接口、RS485接口等)将数据外传至指定系统。
[0010]抓取系统自动控制系统:该系统由通讯模块、工控机/PLC模块组成;其中，通讯模块通过标准的工业现场总线或其他通讯方式与现场显示终端系统链接，并将数据上传至工控机;工控机自动按照预编写的控制模式与控制策略对抓取系统的行走方向、行走距离、抓斗电磁阀等诸多执行元件进行控制;从而完成抓取系统的自动化控制。
[0011 ]液压抓斗的抓取系统的工作方法，包括:
[0012]半自动工作模式:该工作模式主要适用于抓取现场较为复杂的面对面或面对点工况(如垃圾焚烧厂等)下，其基本工作流程如下:
[0013]a).操作人员通过观察调整液压抓取系统的抓斗位置，直到抓斗位移至所需要进行抓取的位置；
[0014]b).操作人员对工控机输入抓取指令，此时抓取系统自动启动绞盘，使液压抓斗向下运动。同时通过绞盘转角传感器计算液压抓斗的下放距离；
[0015]c).在液压抓斗下放量达到预设值时，自动启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣张开，为抓取做好准备；
[0016]d).液压抓斗继续下方，直至与被抓取物接触，此时，由于抓斗部分质量作用于抓取物上，故负载拉力传感器输出信号发生变化。抓斗下行直至达到预设负载值，此时绞盘停车；
[0017]e)启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣合拢并完成抓取工作；
[0018]d)抓取系统自动启动绞盘使液压抓斗向上运动，同时拉力传感器记录总抓取重量；当抓取质量超过允许量时，抓取系统自动控制系统启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣张开较小的角度，从而松开部分抓取物直至达允许的抓取重量。
[0019]e)在面对面工况下，操作人员通过观察调整液压抓取系统的抓斗位置，直到抓斗位移至所需要进行卸货的位置;输入卸货指令。此时抓取系统自动控制系统控制抓瓣张开，完成卸货工作；
[0020]f)在面对点工况下，液压抓取系统的卸货工作可以由控制系统自动完成;该系统通过安装于行车上的行走位置传感器总成自动完成行车位置控制反馈闭环。从而将抓斗位移至指定的卸货位置并控制抓瓣张开，完成自动卸货工作。
[0021]全自动工作模式:该工作模式主要适用于抓取现场较为简单的点对点工况(如垃圾焚烧厂等)，其基本工作流程如下:
[0022]a).操作人员指定抓取位置，给出控制系统抓取位置坐标;控制系统通过行车上的行走位置传感器总成自动完成行车位置控制反馈闭环，使抓斗自动运行至抓取位置上方；
[0023]b).控制系统按预编写的模式启动抓取系统绞盘，使液压抓斗向下运动；同时通过绞盘转角传感器计算液压抓斗的下放距离；
[0024]c).在液压抓斗下放量达到预设值时，自动启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣张开，为抓取做好准备；
[0025]d).液压抓斗继续下方，直至与被抓取物接触，此时，由于抓斗部分质量作用于抓取物上，故负载拉力传感器输出信号发生变化。抓斗下行直至达到预设负载值，此时绞盘停车；
[0026]e)启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣合拢并完成抓取工作；
[0027]d)抓取系统自动启动绞盘使液压抓斗向上运动，同时拉力传感器记录总抓取重量；当抓取质量超过允许量时，抓取系统自动控制系统启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣张开较小的角度，从而松开部分抓取物直至达允许的抓取重量。
[0028]e)在面对面工况下，操作人员通过观察调整液压抓取系统的抓斗位置，直到抓斗位移至所需要进行卸货的位置;输入卸货指令。此时抓取系统自动控制系统控制抓瓣张开，完成卸货工作；
[0029]f)在面对点工况下，液压抓取系统的卸货工作可以由控制系统自动完成;该系统通过安装于行车上的行走位置传感器总成自动完成行车位置控制反馈闭环。从而将抓斗位移至指定的卸货位置并控制抓瓣张开，完成自动卸货工作。
[0030]有益效果，本实用新型能够在抓斗工作过程中，全面检测液压抓斗各系统工作状况，并将数据通过有线/无线数据链传至现场显示终端及远程终端。并可以进行抓斗的全自动和半自动工作。
【附图说明】
[0031]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本实用新型；
[0032]图1为本实用新型所述的使用伺服电机的行车绞盘及液压抓斗系统布置图。
[0033]图2为本实用新型所述的使用三相交流电机的行车绞盘及液压抓斗系统布置图。
[0034]图3为本实用新型所述的半自动模式工作流程图。
【具体实施方式】
[0035]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0036]液压抓斗的抓取系统，包括设置在行车上的行车传感器模块，设置在抓斗上的液压抓斗传感器模块，与行车传感器模块和液压抓斗传感器模块连接的数据采集及监控系统，与数据采集及监控系统连接的现场显示终端系统和抓取系统自动控制系统。
[0037]行车传感器模块:该模块包含行车行走位置传感器、抓斗高度传感器、负载拉力传感器;行车行走位置传感器分别安装于行车的X轴行走系统主动轮与Y轴行走系统主动轮上;抓斗高度传感器包含触点开关、绞盘转角传感器;负载拉力传感器安装于绞盘上。
[0038]参看图1和图2，液压抓斗传感器模块:主要由液压类传感器、电气类传感器、环境类传感器组成；其中，液压类传感器在工作时将对液压抓斗液压系统中关键部件(如液压栗、换向阀块、液压缸等)组件的工作油压进行数据采集；电气类传感器将对液压抓斗的电气系统关键部分(如电机工作参数，阀块工作参数等)进行数据采集;环境类传感器将对环境类参数(如外界温度、外界湿度等)参数进行采集。
[0039]数据采集及监控系统:该系统安装于行车上方，由数据采集模块、控制模块及通讯模块组成;其中，数据采集模块在工作时通过数据线采集各传感器参数;控制模块主要功用为对采集的数据与记录在寄存器内的各传感器许用数值进行对比及分析，当有传感器参数处于超限等异常情况下，该模块通过通讯模块将异常数据上传至现场显示终端;在重要工作零部件(如液压缸、液压栗等)出现工作参数异常或者接受现场显示终端所上传的停机指令时，该系统将主动切断液压阀块的控制电路，从而实现系统带故障停用，直至完成系统维修并清除故障码;通讯模块主要功用为通过无线/有线通讯系统与现场显示终端连接。
[0040]现场显示终端系统:该系统包含通讯模块，显示模块，GPS/GPRS模块，数据外传接口模块;用于实现数据远距离通信和存储，显示相关工作参数和控制状态;其中，通讯模块通过无线/有线通讯与数据采集及监控系统连接;显示模块用于显示系统状态、各传感器参数、系统是否故障等信息，在系统发生故障时，通过显示系统进行报警;GPRS模块主要功用为通过远程数据链将系统参数及故障情况上传至远程终端;数据外传接口主要通过有线数据传输模式(如:CAN接口、RS485接口等)将数据外传至指定系统。
[0041 ]抓取系统自动控制系统:该系统由通讯模块、工控机/PLC模块组成;其中，通讯模块通过标准的工业现场总线或其他通讯方式与现场显示终端系统链接，并将数据上传至工控机;工控机自动按照预编写的控制模式与控制策略对抓取系统的行走方向、行走距离、抓斗电磁阀等诸多执行元件进行控制;从而完成抓取系统的自动化控制。
[0042]液压抓斗的抓取系统的工作方法，包括:
[0043]参看图3，半自动工作模式:该工作模式主要适用于抓取现场较为复杂的面对面或面对点工况(如垃圾焚烧厂等)下，其基本工作流程如下:
[0044]a).操作人员通过观察调整液压抓取系统的抓斗位置，直到抓斗位移至所需要进行抓取的位置；
[0045]b).操作人员对工控机输入抓取指令，此时抓取系统自动启动绞盘，使液压抓斗向下运动。同时通过绞盘转角传感器计算液压抓斗的下放距离；
[0046]c).在液压抓斗下放量达到预设值时，自动启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣张开，为抓取做好准备；
[0047]d).液压抓斗继续下方，直至与被抓取物接触，此时，由于抓斗部分质量作用于抓取物上，故负载拉力传感器输出信号发生变化。抓斗下行直至达到预设负载值，此时绞盘停车；
[0048]e)启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣合拢并完成抓取工作；
[0049]d)抓取系统自动启动绞盘使液压抓斗向上运动，同时拉力传感器记录总抓取重量；当抓取质量超过允许量时，抓取系统自动控制系统启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣张开较小的角度，从而松开部分抓取物直至达允许的抓取重量。
[0050]e)在面对面工况下，操作人员通过观察调整液压抓取系统的抓斗位置，直到抓斗位移至所需要进行卸货的位置;输入卸货指令。此时抓取系统自动控制系统控制抓瓣张开，完成卸货工作；
[0051]f)在面对点工况下，液压抓取系统的卸货工作可以由控制系统自动完成;该系统通过安装于行车上的行走位置传感器总成自动完成行车位置控制反馈闭环。从而将抓斗位移至指定的卸货位置并控制抓瓣张开，完成自动卸货工作。
[0052]全自动工作模式:该工作模式主要适用于抓取现场较为简单的点对点工况(如垃圾焚烧厂等)，其基本工作流程如下:
[0053]a).操作人员指定抓取位置，给出控制系统抓取位置坐标;控制系统通过行车上的行走位置传感器总成自动完成行车位置控制反馈闭环，使抓斗自动运行至抓取位置上方；
[0054]b).控制系统按预编写的模式启动抓取系统绞盘，使液压抓斗向下运动；同时通过绞盘转角传感器计算液压抓斗的下放距离；
[0055]c).在液压抓斗下放量达到预设值时，自动启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣张开，为抓取做好准备；
[0056]d).液压抓斗继续下方，直至与被抓取物接触，此时，由于抓斗部分质量作用于抓取物上，故负载拉力传感器输出信号发生变化。抓斗下行直至达到预设负载值，此时绞盘停车；
[0057]e)启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣合拢并完成抓取工作；
[0058]d)抓取系统自动启动绞盘使液压抓斗向上运动，同时拉力传感器记录总抓取重量；当抓取质量超过允许量时，抓取系统自动控制系统启动抓斗液压油栗(栗控系统)或者开启抓斗液压阀(阀控系统)，从而使抓斗抓瓣张开较小的角度，从而松开部分抓取物直至达允许的抓取重量。
[0059]e)在面对面工况下，操作人员通过观察调整液压抓取系统的抓斗位置，直到抓斗位移至所需要进行卸货的位置;输入卸货指令。此时抓取系统自动控制系统控制抓瓣张开，完成卸货工作；
[0060]f)在面对点工况下，液压抓取系统的卸货工作可以由控制系统自动完成;该系统通过安装于行车上的行走位置传感器总成自动完成行车位置控制反馈闭环。从而将抓斗位移至指定的卸货位置并控制抓瓣张开，完成自动卸货工作。
[0061]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型专利要求保护的范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.液压抓斗的抓取系统，其特征在于，包括设置在行车上的行车传感器模块，设置在抓斗上的液压抓斗传感器模块，与行车传感器模块和液压抓斗传感器模块连接的数据采集及监控系统，与数据采集及监控系统连接的现场显示终端系统和抓取系统自动控制系统。2.根据权利要求1所述的液压抓斗的抓取系统，其特征在于，所述行车传感器模块:该模块包含行车行走位置传感器、抓斗高度传感器、负载拉力传感器;行车行走位置传感器分别安装于行车的X轴行走系统主动轮与Y轴行走系统主动轮上;抓斗高度传感器包含触点开关、绞盘转角传感器;负载拉力传感器安装于绞盘上。3.根据权利要求1所述的液压抓斗的抓取系统，其特征在于，所述液压抓斗传感器模块:主要由液压类传感器、电气类传感器、环境类传感器组成;其中，液压类传感器在工作时将对液压抓斗液压系统中关键部件组件的工作油压进行数据采集;电气类传感器将对液压抓斗的电气系统关键部分进行数据采集;环境类传感器将对环境类参数参数进行采集。4.根据权利要求1所述的液压抓斗的抓取系统，其特征在于，所述数据采集及监控系统:该系统安装于行车上方，由数据采集模块、控制模块及通讯模块组成;其中，数据采集模块在工作时通过数据线采集各传感器参数;控制模块主要功用为对采集的数据与记录在寄存器内的各传感器许用数值进行对比及分析，当有传感器参数处于超限等异常情况下，该模块通过通讯模块将异常数据上传至现场显示终端;在重要工作零部件出现工作参数异常或者接受现场显示终端所上传的停机指令时，该系统将主动切断液压阀块的控制电路，从而实现系统带故障停用，直至完成系统维修并清除故障码;通讯模块主要功用为通过无线/有线通讯系统与现场显示终端连接。5.根据权利要求1所述的液压抓斗的抓取系统，其特征在于，所述现场显示终端系统:该系统包含通讯模块，显示模块，GPS/GPRS模块，数据外传接口模块；用于实现数据远距离通信和存储，显示相关工作参数和控制状态;其中，通讯模块通过无线/有线通讯与数据采集及监控系统连接;显示模块用于显示系统状态、各传感器参数、系统是否故障等信息，在系统发生故障时，通过显示系统进行报警;GPRS模块主要功用为通过远程数据链将系统参数及故障情况上传至远程终端;数据外传接口主要通过有线数据传输模式将数据外传至指定系统。6.根据权利要求1所述的液压抓斗的抓取系统，其特征在于，所述抓取系统自动控制系统:该系统由通讯模块、工控机/PLC模块组成;其中，通讯模块通过标准的工业现场总线或其他通讯方式与现场显示终端系统链接，并将数据上传至工控机;工控机自动按照预编写的控制模式与控制策略对抓取系统的行走方向、行走距离、抓斗电磁阀等诸多执行元件进行控制;从而完成抓取系统的自动化控制。
【文档编号】B66C13/20GK205555895SQ201521130609
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】陈宇显, 杨智, 龚元明, 孙裴
【申请人】上海佩纳沙士吉打机械有限公司