【word】桥门式起重机轨道检测机器人控制设计

桥门式起重机轨道检测机器人控制设计桥门式起重机轨道检测机器人控制设计口方炜口杜宝江口吴恩启口张辉辉上海理工大学机械学院上海200093摘要：桥门式起重机轨道检测机器人行走的控制设计，要充分考虑机器人在高空轨道作业的安全性和持续性.合理地选用继电器，三端稳压芯片，三端分流稳压器和光电开关，并结合机器人的结构设计，可以很好地实现对机器人的控制设计.关键词：检测机器人稳压电路光电开关防撞杆中圈分类号：TN702文献标识码：B文章编号:1000—4998(2008)05—0058—03桥门式起重机是钢铁生产企业的重要辅助设备从钢坯入炉到成品装车，工艺换辗，设备检修，以及车间内的重物运输，都依靠它来完成.因此，桥门式起重机能否正常运行直接关系到企业的正常生产，工期，安全和经济效益，保证其处于良好运行状态是轧钢生产能够正常进行的必要条件…•起重机理想的运行情况应该是所有车轮在轨道上作无滑移的滚动运行，且轮缘不与其运行的轨道相接触，即轮缘与轮道保持一定的间隙•实际上，由于某些原因，造成起重机导轨的轨距,平行度，直线度等超过规定的误差，引起起重机在行驶过程中，车轮的轮缘与轨道强行接触，使轮缘与轨道产生摩擦和损伤，称之为啃轨幢】•啃轨不但缩短车轮和轨道的使用寿命，降低工作效率，提高生产成本，甚至会引起脱轨，造成重大的设备和人员财产损失.上海置,使机器人能够：~E70〜130mm范围内的轨道上安全行驶.控制单元是机器人的核心，它接收地面工作人员的信号，对机器人的运动进行控制，并可以根据运行的状况判断是否降低速度，进行损伤标记或者停止运动・轨道机器人的最高速度可达0.5m/s,为了保证检测精度，在实时检测时其行走速度控制在0・3ni/s以内.2检测机器人的行走控制设计机器人沿导轨行走，实现定点测量或连续行走测量•机器人驱动电机要实现分档速度和正反转，即机器人实现快速前进，快速后退，慢速前进，慢速后退4种行走功能，快,慢速度都要在一定的范围内，并且易于遥控,方便高空作业.加载在电机上的电路如图2所示•其中,K1即Relay—QJ,表示前进；K2即Relay.HT表示后2oo8/5机械制造46卷第525期KS,表示快退,K3即Relay—MS,表示慢速，K4即RelayKS,表示快选用直流电机，额定电压为24V:4个继电器HK4100F—DC24V—SHG额定电压是24V,吸合电压是18V,释放电压是2・4V・后两个继电器信号输岀端直接与电机相连，但方向相反，则由于加载在电机上电压方向的不同，实现了电机的正反转，即实现了检测机器人的前进和后退・7805型集成三端稳压器起到电源输出稳压作用将整流滤波后不稳定的直流电压接到集成三端稳压器输入端，经三端稳压器后在输出端得到+5V的稳定直流电压141.TL430ILP是一个有良好热稳定性能的三端分流稳压器，性能好，体积小，成本低，易于实现恒压或恒流【•它的最大输出电流lOOmA;基准电压温度变动典型值120X10/C；vz~t-J3V时，噪声50p,V：X作温度一40〜+85C.当TL430ILP的阴极与三端稳压芯片的接地端相连（即图2的连接方式）时，稳压电路的输出电压计算公式为：Vo=(l+尺1/R2)v,of(l)minIio=f+5(2)其中，是TL430ILP内部含有的一个基准电压,为2.75V,允许在最小2.5V与最大3v间变化输出电压通过调节昆尺俩个电阻值可以设置为从2.75V到30V范围内的任何值，其中R选用范围为0至lOkf/的滑动电阻，尺:选用为Ikf/的固定电阻，并对R,进行调节,则可得到+18V的输出电压•这个稳压电路实现了输入+24V电压，输出+18V电压，而且仅当遥控器选择慢速时，K3导通，启用稳压电路，则加载在电机上的电压为18V.遥控器选择快速按钮时，K2-,通,稳压电路不被启用,则加载在电机上的电压为24V.因此，遥控器遥控机器人行走，有表1所示模式.应用三端稳压芯片7805和三端分流稳压器TL430ILP,根据它们的良好电压调节功能和输出电压表1机器人行走控制模式遥控器按钮继电器导通电机加载电压机器人行走模式快速+前进K4,K1+24V快速前进快速+后退K4,K2—24V快速后退慢速+前进K3,K1+18V慢速前进慢速+后退K3,K2一I8V慢速后退电机上的电压稳定性良好，机器人在起重机轨道上能够平稳地匀速行走，安全性能好•又由于其散热性好,效率高，充电一次可以使机器人在轨道上行走较长时间•减少了机器人从轨道上拿上拿下的次数・3检测机器人的防撞机构设计检测机器人在轨道上行走，其前后都必须装有防撞机构，当遇到障碍的时候，使机器人停止行走，防止机器人从轨道上掉下来.防撞开关电路如图3所示•防撞杆结构如所示・前进时仅前面光电开关起作用，后退时仅后面光电开关起作用.机器人行走时，光电开关检测到障碍物，把光信号转化为电信号，电路断开，电机失去加载电压，由于轨道摩擦力，机器人作减速运动，直到停止・两端的防撞杆起到防止机器人碰撞障碍物以及确保电路断开的作用.机器人减速到障碍物位置时，如果还有行走速度，防撞杆会给机器人一个反冲使其停下・当光电开关没有检测到前方障碍物时，防撞杆碰撞障碍物,自动把电路断开，致使机器人失去制动力，并且可以给机器人一个反冲，迫使其停止行走，从而防止因机器人碰撞障碍物而从轨道上掉下来，保证了机器人在轨道上行走的安全性，延长了机器人的寿命・4实验结果和结论检测机器人在轨道上行走，在一定的距离内（12m）测出所需时间•得到表2所示数据.通过换算，得到4种不同行走方式的速度：快速前的稳定性，可以简单方便地实现压降，并且得到稳定的裹2检测机器人轨道行走等长距离所花时间电压输出.继电器是具有很好隔离功能的自动开关元运动方式所花时间/s平均时间/s件，由遥控可以方便地实现电路的导通和关闭•因此，快速刖进53・1152.8853.o652・8853.2453.2453.07此电路实现了电机的分档速度和正反转,使得加载在快速后退52・7053.0551.9852.2152.3952.8852.54慢速前进75・5673.4074.1775.1675.1175.5674.84棕棕慢速后退74.5072.7071.9673.5472.8273.5473.18PowerAIPowerAlPowerAS雾蕾K2409PowerA301K14七llcl光电开关前光电开关后譬霉3光电开关与防撞杆电路图▲图4防撞杆结构图机械制造46卷第525期2005/5基于版本节点的B0M生成方法研究和实现★口孙毅口李国强浙江机电职业技术学院机械工程系杭州310053摘要:分析传统BOM结构在现代生产模式中存在的缺陷，提岀基于版本节点的B0M结构•实现B0M更改历史的完整保存和追溯，消除传统B0M的数据冗余，降低B0M处理的系统开销.关键词:B0M版本节点产品结构树中固分类号:TP391文献标识码:A文章编号：1000—4998（2008）05o06o—03近年来.制造业的市场需求呈现出多样化，个性化的发展趋势，越来越多的企业由传统的大批量生产模式转向多品种小批量和大批量定制生产模式，产品种类和变型急剧增多，产品变更频繁・B0M（明细表）在企业的产品开发和生产中处于核心的位置.在新的开发和生产模式下，传统的BOM暴露出较多的缺陷，难以适应新的要求.不少学者对此问题进行了研究，如文献［1】采用表示层与逻辑层相分离的策略构造B0M,提高了系统的可复用性和可维护性・本文提出基于版本节点的BOM结构，以实现B0M更改历史的完整保存和追溯，并消除了传统BOM的数据冗余，降低了BOM处理的系统开销・★教育部博士点基金资助项目（编号：20040335060）收稿日期：2007年12月1基于版本节点的B0M的生成机理BOM以结构树的形式表达一个产品的构成.在结构树的节点上保存着它所代表的部件或零件的物料码和指向父节点的指针，通过物料码可以在物料主文件中检索到物料记录的详细信息，指针则用于构成产品结构树，从最上层的产品节点开始，通过搜索指针可以得到其下层的节点物料码，层层相扣，构成了完整的结构树.传统BOM以产品的完整层次关系作为数据保存模式，在产品变更很少的条件下，这种模式是合适的，但在产品频繁变更的条件下，在变更后，难以查询和恢复变更之前的数据，这将不利于对已售产品的管理和配件制作等工作，若将旧版本的BOM另存一个备份,在管理上也容易造成混乱，同时，在多品种小批量的生进:0.226ni/s快速后退:0・228m/s慢速前进:0・16m/s;慢速后退:0.164m/s很好地区分出了快慢速，并且速度都在合理的范围内，当遇到障碍物时，机器人会自动停止行走，保证了安全性，不会使机器人在高空轨道上行走有风险.地面操作人员通过遥控器控制机器人，可以满足不同的测量需求.因其高空作业的特殊性质，桥门式轨道检测机器人的控制设计必须考虑行走时的安全性和持续性.选用合适的驱动电机，遥控器通过继电器实现电路的开关，选用三端稳压芯片和三端分流稳压器可以得到稳压电路，实现了由电源输岀的稳定电压得到一个降低的稳定电压，使得加载在电机上的电压稳定不变.从而满足了机器人行走的匀速稳定性，保证了安全性.防撞机构可以避免因轨道上有障碍物而造成机器人的损坏以及从轨道上摔下.由于设计的电路效率高，耗能小，电源充电一次，机器人可以较长时间在轨道上进行检测・参考文献2008/$IGulasMichaelA,BrignullDouglasP,StewartToddetal.Inspe一ction,Analysis,RepairandRedesignof32~“tonStackerCranesatDofaseoSCentralShippingComplexLJ」・IronandSteelEngineer,1999,76(2):62—67.2WrightArthurJ.ReducingCraneWheelFailuresattheMidwestPlantofU.S.Steel[j].IronandSteelTechnology,2006,3(6):39—46.3姜武中・自动往返电动