专利名称：吊车半自动控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及吊车的一种半自动控制系统，特别是包含一个全方位重物运输的自动控制系统。
背景技术：
吊车作为一种重物运输工具，已经广泛地应用于车间、码头、仓库、建筑工地等场所。吊绳作为悬挂重物的工具，有利于重物的提升和下放、提高了运输速度，然而却带来了一些问题加速、减速以及外部干扰都会引起重物摆动，在运输过程中可能会引起重物与其他设备的碰撞，造成不必要的损失。这就要求操作工人具有相当熟练的工作经验以减小运输过程中重物的摆动，同时在目标位置必须有工人进行人为消摆，并将重物放于期望的目标位置。
传统吊车控制系统的基本结构如图1所示，W1为操作工人，P1为控制面板，A1为驱动器，C1为吊车系统。这种控制系统的原理是操作工人W1通过眼睛观察，根据重物的当前位置、重物的摆动角度，然后通过控制面板上P1的“前进”、“后退”和“停止”键经过控制器A1对吊车C1进行重物的升降和两个方向的运输控制。这种控制系统主要依靠操作工人W1的操作经验，并且只是通过操作工人的视觉构成闭环控制系统，精度很低；吊车系统需要控制的量较多重物的提升、下放和停止，两个方向运输的前进、后退和停止，操作工人难以综合各种因素对吊车运输进行很好的控制。所以，当前吊车的运输通常采用以下控制方式首先将重物提高到一定的高度，然后进行一个方向的运输控制，再进行另一个方向的运输控制，最后才放下重物。
传统的吊车控制系统还存在许多不完善之处多个运输方向难以同时运行，大大增加了运输时间；运输过程难以抑制重物的摆动，增加了运输过程的不安全因素；在目标位置需要人为消摆。
实用新型内容本实用新型的目的就是克服上述缺陷，综合考虑重物的运输和防摆等控制问题，提供一种能缩短运输时间的半自动吊车安全控制系统，可以实现任意一维运输的手动或自动控制，两维运输的自动控制。
为实现上述目的，一种吊车半自动控制系统，包括控制面板、驱动器、吊车系统，还包括控制器，用于控制吊车的的运动和消除重物的摆动；安装在重物升降电机上的重物高度传感器，用于测量重物的高度和升降速度；位置传感器，用于测量吊车的位置和运行速度；角度测量装置，用于测量两个运输方向的摆动角度和角速度。
本实用新型大大减小了操作工人的工作量，无需操作工人进行防摆控制，减少了目标位置所需的人为消摆的劳动力。大大增加了吊车运输系统的安全性，缩短了运输时间。
图1为传统的吊车控制系统功能结构图；图2为新型吊车半自动控制系统功能结构图。
具体实施方式
实际的工作环境中重物的目标位置不能准确的获得，到达设定的目标位置后需要人为微调才能到达实际目标位置，另外为了预防发生危险状况，在控制过程中需要操作工人的参与，从而称之为半自动控制系统。操作工人参与的同时，控制器自动通过配置的位置传感器、角度传感器检测重物的位置、高度和摆动角度，用以产生控制信号。
1.一维手动控制与传统的吊车控制类似，使用“前进”使吊车向前运输，但不同的是，在按下此键后控制器中的控制算法会使吊车在启动的同时进行消摆控制，当吊车电机到达额定运输速度时使重物停止摆动；“后退”控制与“前进”控制类似；当接近目标位置时按“停止”键，控制算法会使吊车减速同时进行消摆控制，使重物到达目标位置的同时停止摆动。
2.一维和二维的自动控制操作工人可以将重物的目标位置通过操作面板上的数字键输入给控制器，控制器自动调用控制程序，进行一维或者二维的自动控制，将重物运输到设定的目标位置。在此过程中同时完成运输和消摆控制。
3.微调手动控制中重物停止的位置不一定是实际的目标位置，实际环境中位置信息难以准确获得，一维或二维自动控制中的设定位置不一定是实际要求的目标位置，所以在控制系统中设有微调功能，在吊车到达以上控制目标后进行实际位置的微动调节。
本实用新型的系统结构如图2所示，图中W2为操作工人，P2为控制面板，I2为控制器，A2为驱动器，C2为吊车系统，D2为重物升降控制电机，E2为重物高度传感器(两个运输方向的位置传感器同样安装于对应的电机上，图中省略)，F2为角度测量装置，用于测量两个运输方向的摆动角度。与传统的控制结构图1相比，本实用新型具有以下不同之处 增加了具有显示功能的控制器I2，其内部嵌入了具体的控制算法，操作工人通过控制面板进行一维的手动运输控制，进行一维或二维的自动运输控制以及微调控制； 在吊车运输电机配置了两个吊车位置测量装置，实时测量吊车的位置和运行速度； 在吊车重物升降电机上配置了重物高度测量装置，实时测量重物的高度和升降速度； 配置了两个角度测量装置，实时测量重物两个运输方向的摆动角度和角速度。
以下结合附图对本实用新型做进一步的描述。
本实用新型如图2所示出现运输任务时，操作工人W2首先根据位置传感器E2提供的信息通过电机D2将重物提升到一定的高度，然后根据具体情况决定采用手动控制还是自动控制，如当操作工人知道重物的目标位置或大致目标位置时可以采用自动控制，否则采用手动控制。采用一维手动控制时，操作工人按控制面板P2上的“前进”按钮，控制器I1自动调用手动控制程序的前进控制部分，控制算法在启动的同时根据角度传感器F2提供的信息自动进行消摆控制，使吊车C2运输速度到达额定运输速度时重物无摆动，然后以额定速度无摆动运输；“后退”控制与“前进”控制类似；“停止”控制时控制器I1中的控制算法会使吊车速度从额定速度降为零，同时抑制因减速而出现的摆动，使重物稳稳地停在适当位置。当采用自动控制时，从控制面板P2输入位置数据，可以为一维数据或者为二维数据，控制器I1根据两个方向的位置传感器和角度传感器提供的信息自动调用自动控制程序完成运输任务，其中包含了消摆控制，到达指定的目标位置时重物无摆动。当进行微调控制时，通过控制面板P2改变控制模式，然后利用手动控制中的“前进”、“停止”和“后退”按钮进行与手动控制类似的控制过程，只是运输速度远低于手动控制运输。以上各种控制方式运行时，控制器均实时通过配置的位置传感器、角度传感器检测重物的位置、高度和摆动角度，用以产生控制信号。运输到实际的目标位置后，将重物放下。
权利要求1.一种吊车半自动控制系统，包括控制面板、驱动器、吊车系统，其特征在于还包括控制器，用于控制吊车的的运动和消除重物的摆动；安装在重物升降电机上的重物高度传感器，用于测量重物的高度和升降速度；位置传感器，用于测量吊车的位置和运行速度；角度测量装置，用于测量两个运输方向的摆动角度和角速度。
2.按权利要求1所述的系统，其特征在于所述控制器包括控制算法，用于实现吊车运输控制和进行消除摆动控制。
3.按权利要求1所述的系统，其特征在于所述所述位置传感器为2个。
4.按权利要求1所述的系统，其特征在于所述角度测量装置为2个。
专利摘要一种吊车半自动控制系统，包括控制面板、驱动器、吊车系统，在于还包括控制器，用于控制吊车的运动和消除重物的摆动；安装在重物升降电机上的重物高度传感器，用于测量重物的高度和升降速度；位置传感器，用于测量吊车的位置和运行速度；角度测量装置，用于测量两个运输方向的摆动角度和角速度。本实用新型大大减小了操作工人的工作量，无需操作工人进行防摆控制，减少了目标位置所需的人为消摆的劳动力。大大增加了吊车运输系统的安全性，缩短了运输时间。
文档编号B66C13/22GK2659859SQ20032010389
公开日2004年12月1日 申请日期2003年11月4日 优先权日2003年11月4日
发明者易建强, 刘殿通, 赵冬斌 申请人:中国科学院自动化研究所