一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法技術

本發明專利技術公開了一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法，通過利用多個編碼器同時測量在鋼絲繩的帶動下而進行轉動的軌跡球的轉動角度，分別得到軌跡球在x軸線上的轉動角度和在y軸線上的轉動角度，并據此計算出鋼絲繩的擺動幅度、頻率和方向等各種擺角數據，從而能夠利用這些擺角數據對鋼絲繩進行反向控制達到防擺的目的，從而提高起重機搬運貨物的工作效率，有效降低貨物出現損害的情況以及消除人員受傷害的風險隱患。

A method of crane swing angle calculation based on trackball and multi encoder

The invention discloses a swing angle calculation method and multi track ball encoder based on crane, by using a plurality of encoder for simultaneous measurement of rotation angle and rotation of the ball trajectory in wire rope driven by the rotation angle of the track ball on the axis of the X and the Y axis line rotation angle were obtained, and accordingly calculate the rope swing amplitude, frequency and direction of swing angle data, so as to be able to use these data to reverse swing angle control to achieve the purpose of anti swing of crane wire rope, so as to improve the handling efficiency and reduce the damages to the goods appear and the elimination of personnel from injury risks.

【技術實現步驟摘要】
一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法
本專利技術涉及起重機械領域，尤其是一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法，可廣泛應用于類似起重機的柔性吊重系統中。
技術介紹
起重機作為一種運輸工具，被廣泛用于工廠車間、倉庫、海邊碼頭等場所對貨物進行搬運，是工廠車間、海邊港口及其他場所實現貨物搬運機械化的重要工具。但是起重機在搬運貨物的過程中會受到很多的干擾，這些干擾會使貨物在運輸過程中來回擺動，因此，起重機快速準確到達目標位置以及貨物到達目標位置之后，這種擺動會嚴重阻礙擺角的迅速恢復到零位置，而隨著吊鉤進行擺動的貨物，則容易與其他物品發生碰撞而受到損害，同時也存在貨物在擺動過程中對人員造成傷害的隱患。為了提高橋式起重機在貨物搬運行業的工作效率，有效降低貨物損害以及人員受傷害的風險，需要研究如何去防止起重機的擺動，而防擺控制一般是根據吊鉤擺動的幅度、頻率和方向等，對吊鉤進行反向控制來達到防擺的目的，因此需要一種高精度的擺角測量裝置。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術的目的在于提供一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法，通過利用多個編碼器同時測量在鋼絲繩的帶動下而進行轉動的軌跡球的轉動角度，分別得到軌跡球在x軸線上的轉動角度和在y軸線上的轉動角度，并據此計算出鋼絲繩的擺動幅度、頻率和方向等各種擺角數據，從而能夠利用這些擺角數據對鋼絲繩進行反向控制達到防擺的目的，從而提高起重機搬運貨物的工作效率，有效降低貨物出現損害的情況以及消除人員受傷害的風險隱患。本專利技術解決其問題所采用的技術方案是：一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法，包括以下步驟：A、利用處于x軸線上的第一編碼器和第二編碼器，以及處于y軸線上的第三編碼器和第四編碼器，同時測量跟隨鋼絲繩的擺動而轉動相同角度的軌跡球的轉動角度，分別得到歸屬于格雷碼的第一擺角編碼α1、第二擺角編碼α2、第三擺角編碼α3和第四擺角編碼α4；B、第一擺角編碼α1、第二擺角編碼α2、第三擺角編碼α3和第四擺角編碼α4分別傳輸給單片機；C、單片機利用格雷碼與轉動角度之間的關系，解碼得到第一轉角θ1、第二轉角θ2、第三轉角θ3和第四轉角θ4；D、求取第一轉角θ1和第二轉角θ2的平均值，得到軌跡球在x軸線方向上的轉動角度，即得到鋼絲繩在x軸線方向上的x軸擺角；E、求取第三轉角θ3和第四轉角θ4的平均值，得到軌跡球在y軸線方向上的轉動角度，即得到鋼絲繩在y軸線方向上的y軸擺角；F、結合鋼絲繩的x軸擺角和y軸擺角，計算出鋼絲繩的擺動幅度、頻率和方向等各種擺角數據。進一步，步驟C中，格雷碼與轉動角度之間的關系為一一對應的關系，其關系式為：其中，α為格雷碼的值，θ為轉動角度的值。進一步，步驟C中，解碼得到的第一轉角θ1、第二轉角θ2、第三轉角θ3和第四轉角θ4分別滿足以下的函數式：其中，第一轉角θ1和第二轉角θ2互為相反數，第三轉角θ3和第四轉角θ4互為相反數。進一步，應用基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法的測量裝置，包括用于進行數據處理的單片機、用于連接貨物的鋼絲繩、用于對鋼絲繩在擺動時產生的幅度、頻率及方向等擺角數據進行測量的擺角測量裝置，擺角測量裝置包括隨著鋼絲繩的擺動而進行轉動的軌跡球、根據軌跡球的轉動角度而測量出擺角數據的第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器和第四編碼器，第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器和第四編碼器分別設置于軌跡球的四周并與軌跡球相接觸，鋼絲繩穿過軌跡球并與軌跡球固定于一起，第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器和第四編碼器分別與單片機連接于一起。進一步，第一編碼器和第二編碼器設置于軌跡球的x軸線之上對x軸方向的轉動角度進行數據測量，第三編碼器和第四編碼器設置于軌跡球的y軸線之上對y軸方向的轉動角度進行數據測量。進一步，第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器和第四編碼器均設置有用于與軌跡球進行相切的摩擦輪；軌跡球隨著鋼絲繩的擺動而轉動時，帶動摩擦輪進行轉動，從而使第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器和第四編碼器測量得到軌跡球的轉動角度。進一步，第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器和第四編碼器均為單圈絕對編碼器。本專利技術的有益效果是：一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法，能夠利用多個編碼器同時測量在鋼絲繩的帶動下而進行轉動的軌跡球的轉動角度，從而能夠分別得到軌跡球在x軸線上的轉動角度和在y軸線上的轉動角度，而由于軌跡球在x軸線上的轉動角度和在y軸線上的轉動角度，分別與鋼絲繩在擺動時在x軸線上的擺角角度和在y軸線上的擺角角度相同，因此，能夠計算出鋼絲繩的擺動幅度、頻率和方向等各種擺角數據，從而能夠利用這些擺角數據對鋼絲繩進行反向控制達到防擺的目的，從而提高起重機搬運貨物的工作效率，有效降低貨物出現損害的情況以及消除人員受傷害的風險隱患。應用基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法的測量裝置，當連接貨物的鋼絲繩進行擺動時，軌跡球會隨之進行轉動，因此帶動了與軌跡球相切的摩擦輪進行轉動，因此，第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器和第四編碼器，能夠通過測量摩擦輪的轉動程度而準確測量出鋼絲繩擺動時的幅度、頻率和方向等擺角數據，從而能夠對鋼絲繩進行反向控制達到防擺的目的，提高起重機搬運貨物的工作效率，有效降低貨物出現損害的情況以及消除人員受傷害的風險隱患。附圖說明下面結合附圖和實例對本專利技術作進一步說明。圖1是本專利技術的計算方法的流程圖；圖2是應用本專利技術的計算方法的測量裝置的示意圖；圖3是擺角測量裝置的仰視圖；圖4是應用本專利技術的計算方法的測量裝置的工作狀態圖。具體實施方式參照圖1-圖4，本專利技術的一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法，包括以下步驟：A、利用處于x軸線上的第一編碼器45和第二編碼器46，以及處于y軸線上的第三編碼器47和第四編碼器48，同時測量跟隨鋼絲繩2的擺動而轉動相同角度的軌跡球43的轉動角度，分別得到歸屬于格雷碼的第一擺角編碼α1、第二擺角編碼α2、第三擺角編碼α3和第四擺角編碼α4；B、第一擺角編碼α1、第二擺角編碼α2、第三擺角編碼α3和第四擺角編碼α4分別傳輸給單片機；C、單片機利用格雷碼與轉動角度之間的關系，解碼得到第一轉角θ1、第二轉角θ2、第三轉角θ3和第四轉角θ4；D、求取第一轉角θ1和第二轉角θ2的平均值，得到軌跡球43在x軸線方向上的轉動角度，即得到鋼絲繩2在x軸線方向上的x軸擺角；E、求取第三轉角θ3和第四轉角θ4的平均值，得到軌跡球43在y軸線方向上的轉動角度，即得到鋼絲繩2在y軸線方向上的y軸擺角；F、結合鋼絲繩2的x軸擺角和y軸擺角，計算出鋼絲繩2的擺動幅度、頻率和方向等各種擺角數據；使用本專利技術的基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法測量擺角時，由于起重機搬運貨物時會使貨物進行擺動，因此用于連接貨物的鋼絲繩2也會隨之進行擺動，從而使得鋼絲繩2產生了擺角；當鋼絲繩2進行擺動時，與鋼絲繩2連接于一起的軌跡球43會跟隨鋼絲繩2的擺動而轉動相同的角度，此時，第一編碼器45、第二編碼器46、第三編碼器47和第四編碼器48能夠同時測量軌跡球43的轉動角度，因此能夠分別得到軌跡球43在x軸線上的轉動角度和在y軸線上的轉動角度；而由于軌跡球43在x軸線上的轉動角度和在y軸線上的轉動角度，分別與鋼絲繩2在x軸線上的擺角角度和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法，其特征在于：包括以下步驟：A、利用處于x軸線上的第一編碼器(45)和第二編碼器(46)，以及處于y軸線上的第三編碼器(47)和第四編碼器(48)，同時測量跟隨鋼絲繩(2)的擺動而轉動相同角度的軌跡球(43)的轉動角度，分別得到歸屬于格雷碼的第一擺角編碼α

【技術特征摘要】
1.一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法，其特征在于：包括以下步驟：A、利用處于x軸線上的第一編碼器(45)和第二編碼器(46)，以及處于y軸線上的第三編碼器(47)和第四編碼器(48)，同時測量跟隨鋼絲繩(2)的擺動而轉動相同角度的軌跡球(43)的轉動角度，分別得到歸屬于格雷碼的第一擺角編碼α1、第二擺角編碼α2、第三擺角編碼α3和第四擺角編碼α4；B、第一擺角編碼α1、第二擺角編碼α2、第三擺角編碼α3和第四擺角編碼α4分別傳輸給單片機；C、單片機利用格雷碼與轉動角度之間的關系，解碼得到第一轉角θ1、第二轉角θ2、第三轉角θ3和第四轉角θ4；D、求取第一轉角θ1和第二轉角θ2的平均值，得到軌跡球(43)在x軸線方向上的轉動角度，即得到鋼絲繩(2)在x軸線方向上的x軸擺角；E、求取第三轉角θ3和第四轉角θ4的平均值，得到軌跡球(43)在y軸線方向上的轉動角度，即得到鋼絲繩(2)在y軸線方向上的y軸擺角；F、結合鋼絲繩(2)的x軸擺角和y軸擺角，計算出鋼絲繩(2)的擺動幅度、頻率和方向等各種擺角數據。2.根據權利要求1所述的一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法，其特征在于：所述步驟C中，格雷碼與轉動角度之間的關系為一一對應的關系，其關系式為：其中，α為格雷碼的值，θ為轉動角度的值。3.根據權利要求2所述的一種基于軌跡球和多編碼器的起重機擺角計算方法，其特征在于：所述步驟C中，解碼得到的第一轉角θ1、第二轉角θ2、第三轉角θ3和第四轉角θ4分別滿足以下的函數式：

【專利技術屬性】
技術研發人員：王天雷，何楚平，傅蓉，賀躍幫，梁淑芬，楊慶強，
申請(專利權)人：五邑大學，
類型：發明
國別省市：廣東,44