一种自动定位行车及其控制方法、系统及装置与流程

1.本发明公开涉及电杆生产线技术领域，具体地，涉及一种自动定位行车及其控制方法、系统及装置。


背景技术：

2.目前，预应力混凝土电杆，由于具有力学性能好，使用年限长，成本价格低，环境污染小等特点，使其在电力和铁路建设中被大量应用，需求量不断增加，对厂家的生产效率、产品质量就提出了更高的要求。传统电杆生产线存在高能耗、高噪声、高污染、作业安全隐患高、产品质量受人为因素影响不稳定等问题。
3.现有技术中，电杆生产线中吊运钢模和/或电杆的方式主要采用10t(5+5)单梁行车，属于地面操作类型。且操作人员在操作时，必须跟着吊物走动，操作人员的视线不能离开吊物；起吊前检查吊物是否抓牢，运行中要时刻关注行人和障碍物；放置吊物时因速度控制不好，吊物大幅度摆动，影响效率或撞击损坏设备，造成工伤或不必要的经济损失；以及锥形电葫芦效能低，机械刹车片易磨损还存在吊运物件不得离地过高、行人不得站立行车下方，地面不平整，操作人员稍不留神就摔倒、操作人员精神不集中误操作等不安全因素。
4.因此，本领域人员亟需寻找一种新的技术方案来解决上述的问题。


技术实现要素：

5.为克服相关技术中存在的问题，本发明公开提供一种自动定位行车及其控制方法、系统及装置。
6.根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种自动定位行车控制方法，应用于自动定位行车控制系统，所述系统包括：控制器、变频器、条码带、绝对值编码器、平移机构和起重机；所述方法包括：
7.确定平移机构需要在电杆生产线上的运行的起始工位和目标位置工位；
8.通过起重机抓取吊物；
9.根据起始工位和目标位置工位获取平移机构运行时的速度和转矩信号并将所述转矩信号发送至变频器；
10.通过变频器控制所述平移机构沿着电杆生产线上钢模的跑轮向所述目标位置移动；
11.在运输过程中，通过条码带实时监测平移机构所处的位置，以通过变频器控制所述平移机构的力矩以及起重机的摆幅。
12.可选的，所述方法还包括：
13.获取提升机的位置信息并将所述位置信息发送至平移机构；
14.根据平移机构的位置信息、起重机的单绳摆长以及预设摆动周期确定起重机时间常数。
15.可选的，所述方法还包括：
16.根据所述起重机内部的摆动角度计算器确定所述起重机上吊物的摆动角度；
17.根据所述平移机构的移动速度计算所述起重机构的单绳摆长预测值以及重心测量值；
18.根据起重机抓取吊物的质量以及起重机的单绳摆长实际值计算吊物的重心位置；
19.若所述吊物的重心位置与重心测量值之间的差值大于预设阈值，根据平移机构的设计线速度以及电机的设计角速度确定摆动角度修正参数；
20.根据所述摆动角度修正参数对所述起重机上吊物的摆动角度进行修正。
21.可选的，所述平移机构包括大车平移机构和小车平移机构，所述方法还包括：
22.将所述平移机构移动至预设操作区域上方四分之一位置；
23.将提升机的第一位置信息输入大车平移机构和小车平移机构对应的变频器中；
24.获取大车平移机构和小车平移机构对应的单摆的第一摆动时间；
25.将所述平移机构移动至预设操作区域下方四分之一位置；
26.获取大车平移机构和小车平移机构对应的单摆的第二摆动时间；
27.将提升机的第二位置信息输入大车平移机构和小车平移机构对应的变频器中；
28.获取摆动周期。
29.可选的，所述方法还包括：
30.关闭变频器中的防摇功能；
31.移动所述平移机构使负载开始摆动，从零速向满速方向扳动控制器，并在1秒或者2秒后再回到零速；
32.在4-6个满幅摇摆过程中计算20-30秒内，计算摆动时间以及摆动次数；
33.通过摆动时间除以所述摆动次数，根据得到的商获取摆动周期。
34.可选的，所述通过条码带实时监测平移机构所处的位置，包括：
35.根据编码的码值和所述起始工位确定平移机构所处位置的主升绝对值编码器位置值；
36.将所述主升绝对值编码器位置值换算为平移机构位置值。
37.可选的，所述方法还包括：
38.将所述平移机构的位置值换算为大车平移结构所处的位置以及小车平移机构所述的位置。
39.根据本发明公开实施例的第二方面，提供一种自动定位行车控制系统，所述系统包括：控制器、变频器、条码带、绝对值编码器、平移机构和起重机；
40.所述变频器、条码带、绝对值编码器、平移机构和起重机分别与所述控制器电连接；
41.所述起重机位于平移机构下方。
42.根据本发明公开实施例的第三方面，提供一种电杆生产线上的自动定位行车控制装置，其特征在于，应用于自动定位行车控制系统，所述系统包括：控制器、变频器、条码带、绝对值编码器、平移机构和起重机；所述装置包括：
43.位置确定模块，确定平移机构需要在电杆生产线上的运行的起始工位和目标位置工位；
44.吊物抓取模块，与所述位置确定模块相连，通过起重机抓取吊物；
45.信号获取模块，与所述吊物抓取模块相连，根据起始工位和目标位置工位获取平移机构运行时的速度和转矩信号并将所述转矩信号发送至变频器；
46.吊物运输模块，与所述信号获取模块相连，通过变频器控制所述平移机构沿着电杆生产线上钢模的跑轮向所述目标位置移动；
47.位置监测模块，与所述吊物运输模块相连，在运输过程中，通过条码带实时监测平移机构所处的位置，以通过变频器控制所述平移机构的力矩以及起重机的摆幅。
48.综上所述，通过本发明的技术方案，能够达到如下有益效果：
49.1)能够对传统行车进行自动化、数字化升级改造，有效的降低工作人员的体力劳动，同时也可以辅助和代替工作人员的脑力劳动，实现自动定位抓取吊物；
50.2)操作人员需要对吊物进行调整时，可以通过远程操作的方式实现，有效地保障了操作安全性；
51.3)通过机器视觉定位的方式实时监测吊物的三维坐标值，防止吊物偏离预设位置；
52.4)在吊物产生大幅度摆动的情况下，通过机械导向或防摇摆技术解决吊物的摆动问题，保证了操作安全性和准确性。
53.本发明公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
54.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
55.图1是根据一示例性实施例示出的一种自动定位行车控制方法的流程图；
56.图2是根据一示例性实施例示出的一种自动定位行车控制的结构框图；
57.图3是根据图1示出的一种电杆生产线的示意图；
58.图4是根据图1示出的一种时间常数确定方法的流程图；
59.图5是根据图1示出的一种摆动角度修正方法的流程图；
60.图6是根据图1示出的一种摆动周期确定方法的流程图；
61.图7是根据图1示出的另一种摆动周期确定方法的流程图；
62.图8是根据一示例性实施例示出的一种自动定位行车控制装置的结构框图。
具体实施方式
63.以下结合附图对本发明公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
64.图1是根据一示例性实施例示出的一种自动定位行车控制方法的流程图，如图1所示，应用于自动定位行车控制系统，该系统包括：控制器、变频器、条码带、绝对值编码器、平移机构和起重机；该方法包括：
65.在步骤101中，确定平移机构需要在电杆生产线上的运行的起始工位和目标位置工位。
66.示例地，在介绍本发明公开实施例中的一种自动定位行车控制方法之前，需要先对自动定位行车控制系统进行介绍，如图2所示，该系统包括：控制器、变频器、条码带、绝对
值编码器、平移机构和起重机；该变频器、条码带、绝对值编码器、平移机构和起重机分别与该控制器电连接；该起重机位于平移机构下方。具体的，平移机构包括大车平移机构和小车平移机构，大车轮采用双2.2kw变频电机驱动，提升机可采用欧式电葫芦，控制器可采用西门1500系列控制器，变频器可采用集成abbacs880变频器，条码带可采用劳易测条码带，绝对值编码器可采用博斯特绝对值编码器，通过上述工控元件搭建三维坐标检测体系，以实现安全、高效、防摇摆和高精度的行车移动和负载定位。系统可以在危险来临时自动报警和解决问题，而不是仅仅依靠起重机司机的直觉。以及实时的起重机监控运行状态，记录和故障报警、保养提醒、能控制起重机在必要的时候，大大提高行车的整体安全的。
67.另外，该系统还可以包括激光测距仪，用于在平移机构运行过程中实施监测起重机与障碍物之间的距离，并在距离小于预设阈值时调整平移机构的行驶路线或者暂停该平移机构的运动过程。
68.可以理解的是，如图3所示，电杆生产线包括合模链条机工位、暂存工位、喂料机工位、离心机工位、顶升平移工位和养护工位，平移机构通过起重机将吊物(即电杆或者电杆模具)从起始工位运输至目标位置工位。因此，在开始运输吊物之前，需要先根据绝对值编码器确定起始工位和目标位置工位。
69.在步骤102中，通过起重机抓取吊物。
70.示例地，本发明公开实施例中，通过起重机抓取吊物之前，可先通过视觉识别被测物体的位置数据，以提高起重机定位的准确性。
71.具体的，应用基恩士高精度三维测量的识别、吊装、组装。该三维扫描识别系统，结合测量设备，测量分析软件和多种传感器综合应用，可以实现精准吊装。
72.在步骤103中，根据起始工位和目标位置工位获取平移机构运行时的速度和转矩信号并将该转矩信号发送至变频器。
73.在步骤104中，通过变频器控制该平移机构沿着电杆生产线上钢模的跑轮向该目标位置移动。
74.示例地，确定起始工位和目标位置工位后，将所述起始工位和目标位置工位的信息发送至变频器，以通过变频器控制平移机构沿着电杆生产线向目标位置工位移动。
75.在步骤105中，在运输过程中，通过条码带实时监测平移机构所处的位置，以通过变频器控制该平移机构的力矩以及起重机的摆幅。
76.示例地，本发明公开实施例中的起重机拥有防摇摆、精确定位功能。其中，防摇功能是集成在变频器内部，无需额外器件，大大的减少了外围因素的影响，从而更大的提升了产品工作的稳定性。防摇功能通过实际的摆幅，通过计算大车平移机构或者小车平移机构在运行时的速度，从而实现当重物起动/停止时保持尽可能小的摆幅。
77.另外，本发明公开实施例中的变频器还具有直接转矩控制(dtc)，提供精确的速度和转矩控制。具体的，在负载(吊物)沿着大车平移机构或者小车平移机构方向从起点定位到目标位置的过程中，通过给变频器一个位置给定信号以确定目标位置，在位置控制模式下必须使用位置反馈设备来确定负载的位置。
78.另外，还包括将该平移机构的位置值换算为大车平移结构所处的位置以及小车平移机构该的位置。
79.进一步的，为获得更好的控制精度，本发明公开实施例中采用劳易测条码带直接
测量大车和小车的位置。
80.可选的，该通过条码带实时监测平移机构所处的位置，包括：根据编码的码值和该起始工位确定平移机构所处位置的主升绝对值编码器位置值；将该主升绝对值编码器位置值换算为平移机构位置值。
81.进一步的，如图4所示，该方法还包括：
82.在步骤401中，获取提升机的位置信息并将该位置信息发送至平移机构。
83.在步骤402中，根据平移机构的位置信息、起重机的单绳摆长以及预设摆动周期确定起重机时间常数。
84.可以理解的是，起重机上吊物的摆动关乎现场工位人员安全性和以及吊物运输高效性的问题，即摆动的负载中蕴含着大量的能量，并可能引起危险情况、损坏负载本身或环境。因此，本发明公开实施例中通过防摇控制程序，负载摆动和导致的问题会从本质上减少，而提升系统本身不需要明显改造。
85.具体的，防摇控制程序的目标是辅助手动操作起重机平移机构(因为优选方案为驱动直接控制负载，而不是通过桥架和小车间接控制)。控制算法基于对摆数学模型状态的实时感知，包括单摆的时间常数，单摆的摆动速率和角度。在变频器中使用近似真实负载动作的模型，时间常数依靠提升的位置和负载特性来计算。
86.示例地，单摆数学模型中的时间常数由根据提升机的位置和负载特性来测算。通过d2d通信将提升机的位置发送给平移机构。同时通过手动或plc设置负载特性(摆长偏置)。根据调试时设置的摆动周期即可计算出时间常数。
87.进一步的，如图5所示，该方法还包括：
88.在步骤501中，根据该起重机内部的摆动角度计算器确定该起重机上吊物的摆动角度。
89.在步骤502中，根据该平移机构的移动速度计算该起重机构的单绳摆长预测值以及重心测量值。
90.在步骤503中，根据起重机抓取吊物的质量以及起重机的单绳摆长实际值计算吊物的重心位置。
91.在步骤504中，若该吊物的重心位置与重心测量值之间的差值大于预设阈值，根据平移机构的设计线速度以及电机的设计角速度确定摆动角度修正参数。
92.在步骤505中，根据该摆动角度修正参数对该起重机上吊物的摆动角度进行修正。
93.需要说明的是，时间常数的偏置值在某些情况下，我们测量并计算出的单摆绳长会同实际的情况不同。这主要是由于提升机所搬运物体的重心位置改变有关，因此在这种状况下我们需要手动在计算出的时间常数上做出修改。由于时间常数的定量较为复杂，所以我们采用修改摆长的方式来实现，当操作人员发现提升机所搬运物体的重心与测量时的情况不同，可根据经验或测量的方式将改变的重心高度输入变频器，增强防摇效果。
94.进一步的，如图6所示，该平移机构包括大车平移机构和小车平移机构，该方法还包括：
95.在步骤601中，将该平移机构移动至预设操作区域上方四分之一位置。
96.在步骤602中，将提升机的第一位置信息输入大车平移机构和小车平移机构对应的变频器中。
97.在步骤603中，获取大车平移机构和小车平移机构对应的单摆的第一摆动时间。
98.在步骤604中，将该平移机构移动至预设操作区域下方四分之一位置。
99.在步骤605中，获取大车平移机构和小车平移机构对应的单摆的第二摆动时间。
100.在步骤606中，将提升机的第二位置信息输入大车平移机构和小车平移机构对应的变频器中。
101.在步骤607中，获取摆动周期。
102.示例地，移动提升到正常操作区上部的四分之一处，读取信号并复制到大车和小车变频器中的参数，测量大车平移机构和小车平移机构在两个方向的摆动时间并记录下结果，移动提升到正常操作区最低的四分之一处，再一次测量两个方向的摆动时间，并记录下结果，再一次读信号并复制到大车平移机构和小车平移机构变频器中的参数，将一个周期的摆动时间分别输入到大车和小车变频器的参数中。
103.进一步的，如图7所示，该方法还包括：
104.在步骤701中，关闭变频器中的防摇功能。
105.在步骤702中，移动该平移机构使负载开始摆动，从零速向满速方向扳动控制器，并在1秒或者2秒后再回到零速。
106.在步骤703中，在4-6个满幅摇摆过程中计算20-30秒内，计算摆动时间以及摆动次数。
107.在步骤704中，通过摆动时间除以该摆动次数，根据得到的商获取摆动周期。
108.示例地，使用秒表测量摆动周期的具体过程包括：关闭防摇功能，移动平移机构使负载开始摆动，例如从零速向满速方向扳动控制器，并且在1到2秒后再回到零位。当提升停止时，应该有适度的摇摆。在大约20
…
30s的周期内通过计量时间来测量，测量4到6个满幅摇摆的数据。当负载通过bdc(底部中心点或平衡位)，或当摆动改变方向时开始测量。仅计算充分震荡，用测得的时间除以摆动的次数，得到的商就是摆动周期。
109.图8为一种电杆生产线上的自动定位行车控制装置，如图8所示，该装置包括：
110.位置确定模块810，确定平移机构需要在电杆生产线上的运行的起始工位和目标位置工位；
111.吊物抓取模块820，与该位置确定模块810相连，通过起重机抓取吊物；
112.信号获取模块830，与该吊物抓取模块820相连，根据起始工位和目标位置工位获取平移机构运行时的速度和转矩信号并将该转矩信号发送至变频器；
113.吊物运输模块840，与该信号获取模块830相连，通过变频器控制该平移机构沿着电杆生产线上钢模的跑轮向该目标位置移动；
114.位置监测模块850，与该吊物运输模块840相连，在运输过程中，通过条码带实时监测平移机构所处的位置，以通过变频器控制该平移机构的力矩以及起重机的摆幅。
115.综上所述，本发明公开涉及一种自动定位行车及其控制方法、系统及装置，该方法包括：确定平移机构需要在电杆生产线上的运行的起始工位和目标位置工位；通过起重机抓取吊物；根据起始工位和目标位置工位获取平移机构运行时的速度和转矩信号并将该转矩信号发送至变频器通过变频器控制该平移机构沿着电杆生产线上钢模的跑轮向该目标位置移动；在运输过程中，通过条码带实时监测平移机构所处的位置，以通过变频器控制该平移机构的力矩以及起重机的摆幅。能够通过对传统行车进行自动化改造，降低工作人员
体力劳动，在吊物产生大幅度摆动的情况下，通过机械导向或防摇摆技术解决吊物的摆动问题，保证了操作安全性和准确性。
116.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
117.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
118.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

技术特征：
1.一种电杆生产线上的自动定位行车控制方法，其特征在于，应用于自动定位行车控制系统，所述系统包括：控制器、变频器、条码带、绝对值编码器、平移机构和起重机；所述方法包括：确定平移机构需要在电杆生产线上的运行的起始工位和目标位置工位；通过起重机抓取吊物；根据起始工位和目标位置工位获取平移机构运行时的速度和转矩信号并将所述转矩信号发送至变频器；通过变频器控制所述平移机构沿着电杆生产线上钢模的跑轮向所述目标位置移动；在运输过程中，通过条码带实时监测平移机构所处的位置，以通过变频器控制所述平移机构的力矩以及起重机的摆幅。2.根据权利要求1所述的自动定位行车控制方法，其特征在于，所述方法还包括：获取提升机的位置信息并将所述位置信息发送至平移机构；根据平移机构的位置信息、起重机的单绳摆长以及预设摆动周期确定起重机时间常数。3.根据权利要求2所述的自动定位行车控制方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述起重机内部的摆动角度计算器确定所述起重机上吊物的摆动角度；根据所述平移机构的移动速度计算所述起重机构的单绳摆长预测值以及重心测量值；根据起重机抓取吊物的质量以及起重机的单绳摆长实际值计算吊物的重心位置；若所述吊物的重心位置与重心测量值之间的差值大于预设阈值，根据平移机构的设计线速度以及电机的设计角速度确定摆动角度修正参数；根据所述摆动角度修正参数对所述起重机上吊物的摆动角度进行修正。4.根据权利要求3所述的自动定位行车控制方法，其特征在于，所述平移机构包括大车平移机构和小车平移机构，所述方法还包括：将所述平移机构移动至预设操作区域上方四分之一位置；将提升机的第一位置信息输入大车平移机构和小车平移机构对应的变频器中；获取大车平移机构和小车平移机构对应的单摆的第一摆动时间；将所述平移机构移动至预设操作区域下方四分之一位置；获取大车平移机构和小车平移机构对应的单摆的第二摆动时间；将提升机的第二位置信息输入大车平移机构和小车平移机构对应的变频器中；获取摆动周期。5.根据权利要求1所述的自动定位行车控制方法，其特征在于，所述方法还包括：关闭变频器中的防摇功能；移动所述平移机构使负载开始摆动，从零速向满速方向扳动控制器，并在1秒或者2秒后再回到零速；在4-6个满幅摇摆过程中计算20-30秒内，计算摆动时间以及摆动次数；通过摆动时间除以所述摆动次数，根据得到的商获取摆动周期。6.根据权利要求4所述的自动定位行车控制方法，其特征在于，所述通过条码带实时监测平移机构所处的位置，包括：根据编码的码值和所述起始工位确定平移机构所处位置的主升绝对值编码器位置值；
将所述主升绝对值编码器位置值换算为平移机构位置值。7.根据权利要求6所述的自动定位行车控制方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述平移机构的位置值换算为大车平移结构所处的位置以及小车平移机构所述的位置。8.一种自动定位行车控制系统，其特征在于，所述系统包括：控制器、变频器、条码带、绝对值编码器、平移机构和起重机；所述变频器、条码带、绝对值编码器、平移机构和起重机分别与所述控制器电连接；所述起重机位于平移机构下方。9.一种电杆生产线上的自动定位行车控制装置，其特征在于，应用于自动定位行车控制系统，所述系统包括：控制器、变频器、条码带、绝对值编码器、平移机构和起重机；所述装置包括：位置确定模块，确定平移机构需要在电杆生产线上的运行的起始工位和目标位置工位；吊物抓取模块，与所述位置确定模块相连，通过起重机抓取吊物；信号获取模块，与所述吊物抓取模块相连，根据起始工位和目标位置工位获取平移机构运行时的速度和转矩信号并将所述转矩信号发送至变频器；吊物运输模块，与所述信号获取模块相连，通过变频器控制所述平移机构沿着电杆生产线上钢模的跑轮向所述目标位置移动；位置监测模块，与所述吊物运输模块相连，在运输过程中，通过条码带实时监测平移机构所处的位置，以通过变频器控制所述平移机构的力矩以及起重机的摆幅。

技术总结
本发明公开涉及一种自动定位行车及其控制方法、系统及装置，该方法包括：确定平移机构需要在电杆生产线上的运行的起始工位和目标位置工位；通过起重机抓取吊物；根据起始工位和目标位置工位获取平移机构运行时的速度和转矩信号并将该转矩信号发送至变频器通过变频器控制该平移机构沿着电杆生产线上钢模的跑轮向该目标位置移动；在运输过程中，通过条码带实时监测平移机构所处的位置，以通过变频器控制该平移机构的力矩以及起重机的摆幅。能够通过对传统行车进行自动化改造，降低工作人员体力劳动，在吊物产生大幅度摆动的情况下，通过机械导向或防摇摆技术解决吊物的摆动问题，保证了操作安全性和准确性。保证了操作安全性和准确性。保证了操作安全性和准确性。


技术研发人员：童勇 耿晓梅 陈伍宾 唐龙 符祖鑫 吴贵 唐小平
受保护的技术使用者：贵州精一电力线路器材有限责任公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/7/21