自动旋转座椅及其旋转控制方法与流程

本发明涉及起重机械技术领域，特别是涉及一种自动旋转座椅及其旋转控制方法。

背景技术

起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备，桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。对于固定司机室式桥式起重机，操作人员通过固定司机室对起重机进行操作，司机室位于室内或某个固定地点，操作人员通过司机室的玻璃窗或者落地玻璃观察起重机的位置，并坐在固定的操作座椅上对起重机进行操作。起重机随操作人员的控制而进行位置变化，但操作人员坐在固定的座椅上无法移动，只能通过探头、旋转身体、甚至离开座椅对起重机进行控制，这种固定座椅增加了操作人员的操作盲区，甚至可能影响设备的安全运行。

目前固定司机室操作座椅分为两种，一种为固定式座椅，座椅不可以旋转；另外一种为可旋转操作椅，以手动旋转为主，先手动解开旋转锁止装置，然后人工旋转座椅，旋转后再对旋转装置进行锁止，锁止装置一般用脚控制。这种可旋转座椅操作繁琐，增加了操作人员的操控复杂程度。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种结构简单、智能调节的自动旋转座椅，以解决现有可旋转座椅操作复杂、调节准度低的问题。

本发明的另一目的是提供一种上述自动旋转座椅的旋转控制方法，以满足不同的座椅旋转需求。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种自动旋转座椅，包括座椅、旋转机构和控制机构；所述控制机构用于控制所述旋转机构带动所述座椅转动；所述控制机构包括通信单元、中央控制单元和设置于所述座椅上的角度检测单元；所述通信单元的输入端用于连接起重机控制单元，所述通信单元的输出端和所述角度检测单元均与所述中央控制单元的输入端连接，所述中央控制单元的输出端连接所述旋转机构。

其中，所述中央控制单元包括起重机角度计算模块、数据比较模块和旋转输出模块；所述通信单元的输出端连接所述起重机角度计算模块的输入端，所述起重机角度计算模块的输出端连接所述数据比较模块的第一输入端；所述角度检测单元连接所述数据比较模块的第二输入端；所述数据比较模块的输出端连接所述旋转输出模块的输入端，所述旋转输出模块的输出端连接所述旋转机构。

其中，所述旋转机构包括底座、电机和转盘；所述电机固定在所述底座上，所述电机的输出轴穿过所述底座连接所述转盘，驱动所述转盘转动；所述座椅固定在所述转盘上，随所述转盘转动。

其中，所述转盘上还安装有随所述转盘转动的限位板；所述底座上靠近所述座椅的背面处设有限位尺，用于限制所述限位板的偏转角度。

其中，所述电机的外部安装防护罩，所述防护罩上开设散热孔。

第二方面，本发明还提供一种上述自动旋转座椅的旋转控制方法，包括以下步骤：

获取起重机的位置；

计算所述起重机与座椅之间的角度，得到计算角度值；

获取所述座椅的实时角度值；

计算所述计算角度值与所述实时角度值的角度差值，旋转机构根据所述角度差值调整所述座椅的偏转角度。

其中，在所述获取起重机的位置之后，在所述计算所述起重机与座椅之间的角度之前，还包括以下步骤：将所述起重机的运行区域以及所述座椅所在的控制室坐标化，以所述座椅的中心为坐标原点。

其中，所述旋转机构根据所述角度差值调整所述座椅的偏转角度包括：

当所述角度差值大于零时，顺时针旋转所述座椅；

当所述角度差值小于零时，逆时针旋转所述座椅。

其中，在所述获取起重机的位置之前，还包括如下步骤：

获取第一角度限值和第二角度限值；

在所述得到计算角度值之后，在所述获取所述座椅的实时角度值之前，还包括如下步骤：

若所述计算角度值大于所述第一角度限值，且所述计算角度值小于所述第二角度限值，则获取所述座椅的实时角度值；

若所述计算角度值小于或者等于所述第一角度限值，或者所述计算角度值大于或者等于所述第二角度限值，则再次获取所述起重机的位置。

其中，所述起重机包括沿铺设在高架上的轨道横向运行的大车和沿铺设在所述大车上的轨道纵向运行的小车；

当所述大车运行到左极限位置，所述小车运行到后极限位置时，所述起重机与所述座椅之间的角度为所述第一角度限值；

当所述大车运行到右极限位置，所述小车运行到后极限位置时，所述起重机与所述座椅之间的角度为所述第二角度限值。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种自动旋转座椅，包括座椅、旋转机构和控制机构，控制机构根据获取的起重机位置和座椅的偏转角度，控制旋转机构带动座椅旋转，使得座椅始终跟随起重机的位置变化，自动旋转至操作人员的最佳观察角度，利于操作人员精准地把握起重机的运行状态。该自动旋转座椅提高了操作人员的视野范围，自动化程度高，大大提高了起重机运行中的安全可靠性，降低了操作人员的操作难度，具有较好的实用性，特别适用于固定式司机室的起重机控制。

本发明还提供的一种上述自动旋转座椅的旋转控制方法，通过获取起重机的实时位置，同时利用角度检测单元检测座椅的实时偏转角度，中央控制单元再通过计算对比，输出控制信号给旋转机构带动座椅旋转。该旋转控制方法实时性高，同时控制精准，保障了起重机的安全运行。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种自动旋转座椅的结构示意图；

图2是本发明实施例中的一种自动旋转座椅的旋转控制范围示意图；

图3是本发明实施例中的一种自动旋转座椅的旋转控制方法的坐标化示意图；

图4是本发明实施例中的一种自动旋转座椅的旋转过程示意图；

附图标记说明:

1：座椅；2：旋转机构；21：底座；

22：电机；221：防护罩；222：线槽；

23：转盘；24：限位板；25：限位尺；

3：控制机构；4：起重机；41：大车；

42：小车；5：第一轨道；6：第二轨道。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例，对发明中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”等等是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。术语“上部”“下部”均以常规对产品结构认知为准。是基于排列顺序而描述。“上”“下”“左”“右”均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

图1是本发明实施例中的一种自动旋转座椅的结构示意图，如图1所示，本实施例中的自动旋转座椅包括座椅1、旋转机构2和控制机构3。控制机构3用于控制旋转机构2，使旋转机构2带动座椅1转动。座椅1包括座板和椅背，两者均采用符合人体工程学的双曲面设计。椅背在靠近腰部的地方凸起，以支持背部的腰椎来维持原有的曲线，免于承受有害的扭力。座板也具有适当的曲面，予以分散重量，减轻臀部压力。座板和椅背之间的夹角可以自由调节。椅背上部还连接有头枕，头枕的高度和倾斜角均可以调节，能让头枕自然贴合操作人员的颈椎，提高舒适度。

控制机构3包括通信单元和中央控制单元。通信单元的输入端用于连接起重机控制单元，通信单元的输出端连接中央控制单元的输入端。目前大多数自动化或者智能化的起重机利用编码器进行起重机位置的检测，也有通过光电设备或条码扫描进行位置的检测，最终将检测的位置信号传输给起重机控制单元。本实施例使用单独的中央控制单元，对座椅1进行独立的控制，通过通信单元与起重机控制单元进行组网通信，实时获取起重机4的位置信息。

设置于座椅1上的角度检测单元(图中未示出)也连接中央控制单元的输入端，将实时获取到的座椅1的偏转角度信息传输给中央控制单元。中央控制单元的输出端连接旋转机构，将控制信号传输给旋转机构，控制旋转机构旋转，进而带动座椅转至合适的偏转角度。

本实施例提供的自动旋转座椅，包括座椅、旋转机构和控制机构，控制机构根据获取的起重机位置和座椅的偏转角度，控制旋转机构带动座椅旋转，使得座椅始终跟随起重机的位置变化，自动旋转至操作人员的最佳观察角度，利于操作人员精准地把握起重机的运行状态。该自动旋转座椅提高了操作人员的视野范围，自动化程度高，大大提高了起重机运行中的安全可靠性，降低了操作人员的操作难度，具有较好的实用性，特别适用于固定式司机室的起重机控制。

进一步地，中央控制单元包括起重机角度计算模块、数据比较模块和旋转输出模块。通信单元的输出端连接起重机角度计算模块的输入端，起重机角度计算模块的输出端连接数据比较模块的第一输入端；角度检测单元连接数据比较模块的第二输入端；数据比较模块的输出端连接旋转输出模块的输入端，旋转输出模块的输出端连接旋转机构2。利用起重机角度计算模块算出起重机4当前位置相对于座椅1的角度值，将其作为计算角度值传输给数据比较模块。同时数据比较模块还接收角度检测单元传输出的座椅1的实时角度值，将计算角度值和实时角度值进行比较，输出角度差值给旋转输出模块。旋转输出模块根据角度差值，输出旋转信号给旋转机构2，控制旋转机构2的旋转方向、旋转速度以及旋转角度。

如图2所示，实际使用时，座椅1所在的控制室正对起重机4的工作区域，座椅1位于起重机4工作区域的对称中心线上，起重机4在左半区域和右半区域之间往复运动。起重机4当前位置相对于座椅1的角度值，也就是计算角度值表示的是起重机4和座椅1的中心的连线与上述对称中心线之间的夹角值，座椅1的实时角度值表示的是座椅1相对于上述对称中心线偏转的角度值。若起重机4位于对称中心线的左侧，则计算角度值为负值；若起重机4位于对称中心线的左侧，则计算角度值为正值。同理，若座椅1向左偏转，则实时角度值为负值；若座椅1向右偏转，则实时角度值为正值。此时的正负用于指代方向。当两个角度的差值大于零时，顺时针旋转座椅1；当角度差值小于零时，逆时针旋转座椅1。

进一步地，如图1所示，旋转机构2包括底座21、电机22和转盘23。底座21可以根据控制室的实际情况采用合适的安装形式，底座21可以由上部的支撑板和下部的多个均匀分布于支撑板底面的支撑柱组成，支撑柱的上端固定连接支撑板，下端固定在控制室地面，后期再在地面铺设与支撑柱相同高度的防静电地板。若控制室地面开设了电缆沟槽，底座21可以直接固定在线槽222上部，电机22可以搁置于电缆沟槽内部。电机22固定在底座21的底面，电机22的输出轴朝上穿过底座21连接转盘23的中心，驱动转盘23绕中心转动。座椅1固定在转盘23上，随转盘23转动。座椅1通过多个钝角的角板与转盘23连接，当操作人员坐在座板上时，角板可以起到一定的缓冲作用。

进一步地，转盘23上还安装有随转盘23转动的限位板24。底座21上靠近座椅1的背面处设有限位尺25，用于限制限位板24的偏转角度。具体地，限位板24固定底座21上，并位于座椅1偏转180°的位置。当限位板24随转盘23转过180°时，与限位尺25相接触，阻止转盘23继续旋转。

更进一步地，座椅1上还可以设置安全带，保证操作人员在旋转的过程始终位于座椅1上，确保操作安全。

进一步地，电机22外部安装防护罩221，用于防水防尘。防护罩221上开设散热孔，利于电机22在工作时及时散热，防止电机22超温发生故障。电机22通过导线经过线槽222连接控制机构3，接收旋转控制信号。

进一步地，角度检测单元可以采用绝对型旋转编码器，如电磁编码器或者光电编码器。也可以采用其他的角度检测装置。

如图2所示，本发明实施例还提供一种上述自动旋转座椅的旋转控制方法，包括以下步骤：

首先，获取起重机4的位置；

然后，计算起重机4与座椅1之间的角度，得到计算角度值αi；

接着，获取座椅1的实时角度值αj；

最后，计算计算角度值αi与实时角度值αj的角度差值，旋转机构2根据角度差值调整座椅1的偏转角度。

进一步地，如图3所示，在获取起重机4的位置之后，在计算起重机4与座椅1之间的角度之前，还包括以下步骤：

将起重机4的运行区域以及座椅1所在的控制室坐标化，并且从俯视的角度看，以座椅1的中心为坐标原点，座椅1所在的水平线为x轴，竖直线为y轴。以坐标原点的右侧为正，上侧为正。起重机4在上述坐标系中的第一象限和第二象限间运动，可以根据起重机4的坐标值求解sinαi，再得出αi的值。当起重机4在第一象限时，αi为正数；当起重机4在第二象限时，αi为负数。同样地，当座椅1向右偏转时，αj为正数；当座椅1向左偏转时，αj为负数。

更进一步地，旋转机构2根据角度差值调整座椅1的偏转角度包括：

当角度差值大于零时，顺时针旋转座椅1；当角度差值小于零时，逆时针旋转座椅1。

进一步地，如图2和图3所示，在获取起重机4的位置之前，还包括如下步骤：

获取第一角度限值α1和第二角度限值α2；

在得到计算角度值αi之后，在获取座椅1的实时角度值αj之前，还包括如下步骤：

若计算角度值αi大于第一角度限值α1，且计算角度值αi小于第二角度限值α2，则继续获取座椅1的实时角度值αj；

若计算角度值αi小于或者等于第一角度限值α1，或者计算角度值αi大于或者等于第二角度限值α2，则再次获取所述起重机4的位置，持续监控起重机4的位置。直至计算角度值αi重新回到第一角度限值α1和第二角度限值α2之间，再进行下一步骤，使座椅1能够跟随起重机4。

起重机4根据其实际的工作需要有个特定的工作区域范围，当起重机4位于该工作区域内时，操作人员才需要对起重机4进行具体的操作，当起重机4不在该工作区域内时，操作人员只需要简单地平移起重机4或者让起重机4自行移动至工作区域。第一角度限值α1和第二角度限值α2可以根据实际工作需要进行调整，通过限定座椅1的偏转角度，可以提高自动旋转的效率，减少电机22的输出投入，节约电能。

进一步地，如图2所示，起重机4包括沿铺设在高架上的第一轨道5横向运行的大车41和沿铺设在大车41上的第二轨道6纵向运行的小车42。

当大车41运行到左极限位置，小车42运行到后极限位置时，起重机4与座椅1之间的角度为第一角度限值α1；

当大车41运行到右极限位置，小车42运行到后极限位置时，起重机4与座椅1之间的角度为第二角度限值α2。

下面结合图4来具体说明本发明实施例中自动旋转座椅的旋转控制方法。图4中的a图为座椅1的起始位置，图4中的b图为座椅1的终止位置。

首先，获取小车42的位置；然后，计算小车42与座椅1之间的角度，得到计算角度值αi1；再判断αi1大于α1且小于α2，继续获取座椅1的实时角度值αj1，计算αi1与αj1的差值；最后，旋转机构2根据角度差值，利用pid控制原理，调整座椅1的偏转角度。最终座椅1的偏转角度还可以根据操作人员的左右视角范围进行一定的修正。此外，控制机构3还可以根据起重机4的位置信号以及座椅1的角度信号的采样频率，计算出起重机4的角度改变速度和座椅1的旋转速度，例如1s内采集两次角度值，两次角度的差值即为旋转速度值。控制机构3可以控制电机22以合适的速度旋转座椅1，始终跟随小车42的运行。最终，小车42运行至终点，此时判断αi2大于α2，不再继续旋转座椅1，一个旋转调节的过程结束。

通过以上实施例可以看出，本发明实施例提供的自动旋转座椅，包括座椅、旋转机构和控制机构，控制机构根据获取的起重机位置和座椅的偏转角度，控制旋转机构带动座椅旋转，使得座椅始终跟随起重机的位置变化，自动旋转至操作人员的最佳观察角度，利于操作人员精准地把握起重机的运行状态。该自动旋转座椅提高了操作人员的视野范围，自动化程度高，大大提高了起重机运行中的安全可靠性，降低了操作人员的操作难度，具有较好的实用性，特别适用于固定式司机室的起重机控制。

本发明实施例还提供的一种上述自动旋转座椅的旋转控制方法，通过获取起重机的实时位置，同时利用角度检测单元检测座椅的实时偏转角度，中央控制单元再通过计算对比，输出控制信号给旋转机构带动座椅旋转。该旋转控制方法实时性高，同时控制精准，保障了起重机的安全运行。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。