一种基于光学检测起重机吊具摇摆角的起重机闭环防摇摆方法与流程

1.本发明涉及一种工业以及港口起重机电气控制领域，特别涉及一种基于光学检测起重机吊具摇摆角的起重机闭环防摇摆方法。


背景技术：

2.工业与港口起重机是安装于车间、堆场进行物料般运的起重物流设备。特别是桥式起重机是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。由于大小车加减速过程引起的负载摇晃通过由防摇系统来全程控制并且消除负载的摇晃起重机由于大小车加减速过程以及外力（例如码头露天工况有风力影响）引起的负载摇晃。由于这样的问题，导致起重机的工作的效率下降，同时还会影响安全作业。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种安装简单，操作简便，易于维护，吊载摇摆量小的工业起重机闭环防摇摆控制方法，可以使用在各种场合例如手动半自动以及全自动化的起重机上。实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于光学检测起重机吊具摇摆角的起重机闭环防摇摆方法，包括以下步骤：安装在起重机上的闭环防摇摆控制器分别连接客户端可编程逻辑控制器plc以及光学角度测量装置、以及获取高度编码器的高度反馈信号实现闭环防摇摆控制，同时大车与小车的当前坐标传递到闭环防摇摆控制器可以实现目标自动定位控制。
4.基于光学的图像检测方法示意图,参考说明书附图的“图1”，说明书附图图1清晰的表达了一种基于光学检测起重机吊具摇摆角的起重机闭环防摇摆方法的实现，1：需要在起重机的小车上安装一个光学传感器，2：需要在起重机的吊具上安装一个光学反光板（bmu），3：光学传感器镜头垂直照射光学反光板（bmu），4：光学传感器实时的反馈图像数据到ipc工控机进行处理，通过该方法可以稳定有效并且实时测量出吊具当前的摇摆角。
5.基于光学的图像检测方法的防摇摆系统框架示意图,参考说明书附图的“图2
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，说明书附图图2清晰的表达了一种基于光学检测起重机吊具摇摆角的起重机闭环防摇摆方法的实现，1：需要在起重机的小车上安装一个光学传感器，2：需要在起重机的吊具上安装一个光学反光板（bmu），3：光学传感器镜头垂直照射光学反光板（bmu），4：光学传感器实时的反馈图像数据到ipc工控机进行处理，通过该方法可以稳定有效并且实时测量出吊具当前的摇摆角，5：通过测量到的吊具当前摇摆角并且同时发送当前摇摆角到防摇摆控制系统进行计算，最终输出大小车速度与方向控制信号进行控制起重机的大小车传动机构运行来实现防摇摆的结果。
6.基于光学的图像检测方法的图像处理示意图参考说明书附图的“图3
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说明书附图图3清晰的表达了光学传感器采集的图像内容信息界面，并且最终实时性的计算出xy两个方向的当前角度值，2:并且吊具摇摆时生成摇摆的角度曲线波形图。
7.基于光学的图像检测方法的传感器以及光学反光板的性能数据参考说明书附图的“图4
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说明书附图图4清晰的表达了光学传感器采集的图像时的型号选型以及工作环境的兼容性。
8.防摇摆控制器根据接收到的光学角度检测的角度数据，通过用户可编程逻辑控制器传递的控制数据分析出当前起重物件的起吊高度以及缆绳的摆动幅度和摆动轨迹，防摇摆控制器所预设的参数进行比对，得出起吊物是否超出摆动预设范围的检测结论；通过比对得出的重物摇摆幅度结论，防摇摆控制器通过提供速度控制信号到用户可编程逻辑控制器plc控制大车以及小车上的驱动部件运动加速度或减速度，通过大车与小车的运行加速度相配合，从而控制起重机吊载摇摆幅度。优选的是，步骤g:系统特点3，该系统可以在室内与室外进行工作，所支持的大车与小车的最大工作额定速度范围为250米/每分钟以内，最大的摇摆角度检查范围为+-18度以内,光学传感器镜头焦距8~25mm以内，ir信标尺寸分别为：60*60毫米,80*80毫米,100*100毫米,120*120毫米,150*150毫米,200*200毫米,300*300毫米。f:本发明采用上述结构后，通过采用编码器、变频器以及以及光学角度测量系统加防摇摆控制器对各个驱动电机的协调工作控制，光学角度测量系统分析起吊重物的摇摆幅度，实时地控制大小车的加减速，从而起到防止起重机大车小车运动过程中产生摇摆。本发明控制简单，操作简便，起重机摇摆量小，物件移动摆动量少。
9.实施方式:下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：a:如图参考说明书附图的“图1”所示，为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于光学检测起重机吊具摇摆角的起重机闭环防摇摆方法，包括以下步骤：起重机小车上安装光学传感器、在吊具上安装ir信标；提升机构上的编码器收集摆长数据；大车与小车上的编码器收集大车与小车驱动部件的运行位置数据；编码器将检测得到的数据传送到防摇摆控制器进行目标定位与防摇摆控制；b:防摇摆控制器根据接收到的数据，分析出当前起重物件的起吊高度以及缆绳的摆动幅度和摆动轨迹，防摇摆控制器同时对编码器所收集到的数据信息进行分析，并且与防摇摆控制器中所预设的参数进行比对，得出起吊物是否超出摆动预设范围的检测结论；通过比对得出的重物摇摆幅度结论，防摇摆控制器通过plc可编程逻辑控制器控制大车以及小车上的驱动部件运动加速度与减速度，通过大车与小车的运行加速度相配合，从而控制起重机吊载摇摆幅度。优选的是，步骤g:系统特点3，该系统可以在室内与室外进行工作，所支持的大车与小车的最大工作额定速度范围为250米/每分钟以内，最大的摇摆角度检查范围为+-18度以内,光学传感器镜头焦距8~25mm以内，ir信标尺寸分别为：60*60毫米,80*80毫米,100*100毫米,120*120毫米,150*150毫米,200*200毫米,300*300毫米。实施例：通过实用案例在一台工业桥式起重机上面安装了一台防摇摆控制器，在葫芦上面安装一个600脉冲的绝对值编码器来计算起重机实时的摆长，在小车上安装一个光学传感器，在吊具上安装一个ir信标，并且反馈给防摇摆控制器，大车采用了一台带有profinet-rt通信功能的变频器进行驱动控制，小车也采用了一台带有profinet-rt功能的变频器进行驱动控制，防摇摆控制器根据当前获得的摆长，并且通过profinet-rt通信来控制大车和小车的运行速度，所呈现的效果非常完美，摆动的幅度可以控制在+-0.25度范围以内。以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。


技术特征：
1.一种基于光学检测起重机吊具摇摆角的起重机闭环防摇摆方法包括以下步骤：a:基于工业计算机光学检测的吊具摆角检测系统。b:该系统配置有一台ipc工控机(wm-ops-ipc)，一套光学传感器（wm-ops-casl），一套bmu光学信标（wm-ir-bmu-hw080）。c:光学传感器对bmu进行高速跟踪并且提供采样数据到ipc进行处理，最终生成xy角度与xy角速度数据到型号为asc-cl180803-pn(v4.2)的控制器进行起重机大车与小车两个方向轴的闭环防摇摆系统进行控制。d:该系统性能指标角度检测图像刷新率20ms，测量精度0.57mm/1m传感器到反光板距离/（角度测量精度0.02deg）传感器到反光板距离最大56m摇摆控制精度为+-0.5度以内。e:系统特点1，该系统只使用一个光学传感器（工业相机）与一个ir红外光源（wm-ir-bmu-hw080）就可以完成角度与角速度的检测。f:系统特点2，该系统除了摇摆角度检测与防摆的同时可以实现大车与小车两个方向轴的目标定位控制，提高了设备的使用效率。g:系统特点3，该系统可以在室内与室外进行工作，所支持的大车与小车的最大工作额定速度范围为250米/每分钟以内，最大的摇摆角度检查范围为+-18度以内,光学传感器镜头焦距8~25mm以内，ir信标尺寸分别为：60*60毫米,80*80毫米,100*100毫米,120*120毫米,150*150毫米,200*200毫米,300*300毫米。h:系统特点4，该系统只需要一个ir红外信标与一个光学传感器，ir红外信标安装的位置为起重机的吊具（吊载）上。光学传感器安装的位置为起重机的小车架的下方，并且与ir红外信标相对照射。2.根据权利要求1所述的基于光学检测起重机吊具摇摆角的起重机闭环防摇摆方法，其特征在于：步骤f中所述的产品该系统除了摇摆角度检测与防摆的同时可以实现大车与小车两个方向轴的目标定位控制，提高了设备的使用效率。

技术总结
本发明公开一种基于光学检测起重机吊具摇摆角的起重机闭环防摇摆方法，通过采用编码器、变频器以及防摇摆系统对各个驱动电机的协调工作控制，分析编码器反馈的摆长参数，通过光学摇摆角检测系统检测起吊重物的摇摆角度，实时地控制大小车的加减速，从而起到防止起重机大车以及小车在运动的过程中产生负荷摇摆。本发明控制简单，操作简便，起重机摇摆量小，负载移动摆动量少。载移动摆动量少。


技术研发人员：廖章威
受保护的技术使用者：廖章威
技术研发日：2023.03.25
技术公布日：2023/7/13