專利名稱：一種基于吊機(jī)的空間角度測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空間角度測量方法，特別是一種基于吊機(jī)的空間角度測量方法。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，各類吊機(jī)所起的作用越來越大。吊機(jī)的作用就是在短時(shí)間內(nèi)將某個(gè)重物從某初始位置搬運(yùn)到目的位置，同時(shí)要求運(yùn)動(dòng)過程中的擺動(dòng)盡量小。如果吊機(jī)操作不當(dāng)，重物可能碰撞上其它設(shè)備，造成損害。在操作人員的吊機(jī)操作中，均是通過人眼判斷當(dāng)前位置與目前位置的差來操作吊機(jī)，在這種過程中，由于人眼判斷角度存在較大的偏差，吊機(jī)運(yùn)動(dòng)位置存在精度差的問題，吊機(jī)動(dòng)作慢且存在反復(fù)，導(dǎo)致吊機(jī)工作效率低，安全性差
發(fā)明內(nèi)容
·
本發(fā)明目的在于提供一種基于吊機(jī)的空間角度測量方法，解決由于人眼判斷角度存在較大的偏差，吊機(jī)運(yùn)動(dòng)位置存在精度差的問題。一種基于吊機(jī)的空間角度測量方法，其具體步驟為
第一步搭建吊機(jī)伺服系統(tǒng)
吊機(jī)伺服系統(tǒng)，包括傳感器、油缸、活動(dòng)關(guān)節(jié)；其中，活動(dòng)關(guān)節(jié)，包括立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)，上述立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)各裝配一個(gè)16位的傳感器作為測量元件并均通過油缸依次相連。第二步建立吊機(jī)理想坐標(biāo)系
將吊機(jī)理想化，設(shè)定OA為立柱，AB為大臂，BC為小臂與大臂之間的偏移，CD為小臂，DE為伸縮臂，EF為碼頭，F(xiàn)G為吊具高，G為吊點(diǎn)，它是吊具的中心點(diǎn)。以吊機(jī)立柱回轉(zhuǎn)中心為作為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿縱軸方向定義為X軸，按照右手坐標(biāo)，垂直于X軸的方向?yàn)閅軸。第三步吊機(jī)伺服系統(tǒng)對各關(guān)節(jié)位移進(jìn)行定義
吊機(jī)伺服系統(tǒng)為保證測試結(jié)果同實(shí)際系統(tǒng)具有一致性，將立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)五個(gè)關(guān)節(jié)的角位移和線位移及其零點(diǎn)作統(tǒng)一規(guī)定。立柱角位移將立柱投影到XOY平面，其投影延長線與X軸正向的夾角。大臂角位移過A點(diǎn)作一平行于XOY的平面，AB與該平面的夾角。小臂角位移大臂AB的延長線與小臂BD的夾角為小臂角位移。伸縮臂線位移DE長度可變，當(dāng)D與E重合時(shí)，伸縮臂位移為零。吊具俯仰角EF的延長線與FG的夾角。吊具回轉(zhuǎn)角麗在XOY平面的投影與X軸的夾角。第四步吊機(jī)伺服系統(tǒng)進(jìn)行各關(guān)節(jié)長度及零點(diǎn)的標(biāo)定
吊機(jī)伺服系統(tǒng)首先在吊機(jī)上標(biāo)出立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)五個(gè)關(guān)節(jié)的基準(zhǔn)點(diǎn)，采用調(diào)校后的三座標(biāo)測量儀確定坐標(biāo)原點(diǎn)以及X軸，用三座標(biāo)儀測量各臂長度。記錄立柱顯示傳感器值，手動(dòng)操作吊機(jī)，旋轉(zhuǎn)立柱，由三座標(biāo)測量儀測量確定當(dāng)立柱的軸線的投影與X軸重合時(shí)，停止吊機(jī)，讀取并記錄此時(shí)立柱傳感器的讀數(shù)，該讀數(shù)即為立柱傳感器的零位。記錄大臂顯示傳感器值，旋轉(zhuǎn)吊機(jī)大臂，由三座標(biāo)測量儀測量確定當(dāng)大臂的軸線與XOY平面平行時(shí)停止吊機(jī)，讀取并記錄大臂傳感器的讀數(shù)即為大臂傳感器的零位。記錄小臂顯示傳感器值，手動(dòng)操作吊機(jī)，旋轉(zhuǎn)吊機(jī)小臂，用三座標(biāo)測量儀測量確定當(dāng)小臂的軸線與XOY平面平行時(shí)停止吊機(jī)，讀取并記錄大臂以及小臂傳感器的讀數(shù)，通過計(jì)算得出小臂傳感器的零位。記錄伸縮臂長度傳感器值，手動(dòng)操作吊機(jī)，將伸縮臂縮到盡頭，讀取并記錄伸縮臂傳感器的讀數(shù)作為伸縮臂位移傳感器的零位。記錄回轉(zhuǎn)角傳感器值，手動(dòng)操作吊具回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，使吊具與X軸垂直平行時(shí)記錄回轉(zhuǎn)傳感器的讀數(shù)作為吊具回轉(zhuǎn)傳感器的零位。記錄回轉(zhuǎn)傳感器的讀數(shù)作為立柱傳感器的零位。至此，完成了基于吊機(jī)的空間角度測量。本方法采用建立理想坐標(biāo)系的方法進(jìn)行空間角度測量，單個(gè)目標(biāo)點(diǎn)到位動(dòng)作時(shí)間縮短為50秒內(nèi)，可在較短時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)地完成吊機(jī)的軌跡規(guī)劃，完全滿足吊機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用需求。·


圖I 一種基于吊機(jī)的空間角度測量方法的吊機(jī)理想坐標(biāo)系 圖2 —種基于吊機(jī)的空間角度測量方法的吊機(jī)側(cè)視坐標(biāo)系圖。
具體實(shí)施例方式一種基于吊機(jī)的空間角度測量方法，其具體步驟為
第一步搭建吊機(jī)伺服系統(tǒng)
吊機(jī)伺服系統(tǒng)，包括傳感器、油缸、活動(dòng)關(guān)節(jié)。其中，活動(dòng)關(guān)節(jié)，包括立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)，立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)各裝配一個(gè)16位的傳感器作為測量元件并均通過油缸依次相連。第二步建立吊機(jī)理想坐標(biāo)系
將吊機(jī)理想化，設(shè)定OA為立柱，AB為大臂，BC為小臂與大臂之間的偏移，CD為小臂，DE為伸縮臂，EF為碼頭，F(xiàn)G為吊具高，G為吊點(diǎn)，它是吊具的中心點(diǎn)。以吊機(jī)立柱回轉(zhuǎn)中心為作為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿縱軸方向定義為X軸，按照右手坐標(biāo)，垂直于X軸的方向?yàn)閅軸。第三步吊機(jī)伺服系統(tǒng)對各關(guān)節(jié)位移進(jìn)行定義
吊機(jī)伺服系統(tǒng)為保證測試結(jié)果同實(shí)際系統(tǒng)具有一致性，將立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)等五個(gè)關(guān)節(jié)的角位移和線位移及其零點(diǎn)作統(tǒng)一規(guī)定。立柱角位移將立柱投影到XOY平面，其投影延長線與X軸正向的夾角。大臂角位移過A點(diǎn)作一平行于XOY的平面，AB與該平面的夾角。小臂角位移大臂AB的延長線與小臂BD的夾角為小臂角位移。伸縮臂線位移DE長度可變，當(dāng)D與E重合時(shí)，伸縮臂位移為零。吊具俯仰角EF的延長線與FG的夾角。吊具回轉(zhuǎn)角MN在XOY平面的投影與X軸的夾角。
第四步吊機(jī)伺服系統(tǒng)進(jìn)行各關(guān)節(jié)長度及零點(diǎn)的標(biāo)定
吊機(jī)伺服系統(tǒng)首先在吊機(jī)上標(biāo)出立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)五個(gè)關(guān)節(jié)的基準(zhǔn)點(diǎn)，采用調(diào)校后的三座標(biāo)測量儀確定坐標(biāo)原點(diǎn)以及X軸，用三座標(biāo)儀測量各臂長度。記錄立柱顯示傳感器值，手動(dòng)操作吊機(jī)，旋轉(zhuǎn)立柱，由三座標(biāo)測量儀測量確定當(dāng)立柱的軸線的投影與X軸重合時(shí)，停止吊機(jī)，讀取并記錄此時(shí)立柱傳感器的讀數(shù)，該讀數(shù)即為立柱傳感器的零位。記錄大臂顯示傳感器值，旋轉(zhuǎn)吊機(jī)大臂，由三座標(biāo)測量儀測量確定當(dāng)大臂的軸線與XOY平面平行時(shí)停止吊機(jī)，讀取并記錄大臂傳感器的讀數(shù)即為大臂傳感器的零位。記錄小臂顯示傳感器值，手動(dòng)操作吊機(jī)，旋轉(zhuǎn)吊機(jī)小臂，用三座標(biāo)測量儀測量確定當(dāng)小臂的軸線與XOY平面平行時(shí)停止吊機(jī)，讀取并記錄大臂以及小臂傳感器的讀數(shù)，通過計(jì)算得出小臂傳感器的零位。記錄伸縮臂長度傳感器值，手動(dòng)操作吊機(jī)，將伸縮臂縮到盡頭，讀取并記錄伸縮臂傳感器的讀數(shù)作為伸縮臂位移傳感器的零位。記錄回轉(zhuǎn)角傳感器值，手動(dòng)操作吊具回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，使吊具與X軸垂直平行時(shí)記錄回轉(zhuǎn)傳感器的讀數(shù)作為吊具回轉(zhuǎn)傳感器的零位。記錄回轉(zhuǎn)傳感器的讀數(shù)作為立柱傳感器的零位。 至此，完成了基于吊機(jī)的空間角度測量。
權(quán)利要求
1.一種基于吊機(jī)的空間角度測量方法，其特征在于本方法的具體步驟為 第一步搭建吊機(jī)伺服系統(tǒng) 吊機(jī)伺服系統(tǒng)，包括傳感器、油缸、活動(dòng)關(guān)節(jié)；其中，活動(dòng)關(guān)節(jié)，包括立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)，上述立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)各裝配一個(gè)16位的傳感器作為測量元件并均通過油缸依次相連； 第二步建立吊機(jī)理想坐標(biāo)系 將吊機(jī)理想化，設(shè)定OA為立柱，AB為大臂，BC為小臂與大臂之間的偏移，CD為小臂，DE為伸縮臂，EF為碼頭，F(xiàn)G為吊具高，G為吊點(diǎn)，它是吊具的中心點(diǎn)； 以吊機(jī)立柱回轉(zhuǎn)中心為作為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿縱軸方向定義為X軸，按照右手坐標(biāo)，垂直于X軸的方向?yàn)閅軸； 第三步吊機(jī)伺服系統(tǒng)對各關(guān)節(jié)位移進(jìn)行定義 吊機(jī)伺服系統(tǒng)為保證測試結(jié)果同實(shí)際系統(tǒng)具有一致性，將立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)五個(gè)關(guān)節(jié)的角位移和線位移及其零點(diǎn)作統(tǒng)一規(guī)定； 立柱角位移將立柱投影到XOY平面，其投影延長線與X軸正向的夾角； 大臂角位移過A點(diǎn)作一平行于XOY的平面，AB與該平面的夾角； 小臂角位移大臂AB的延長線與小臂BD的夾角為小臂角位移； 伸縮臂線位移=DE長度可變，當(dāng)D與E重合時(shí)，伸縮臂位移為零； 吊具俯仰角=EF的延長線與FG的夾角； 吊具回轉(zhuǎn)角麗在XOY平面的投影與X軸的夾角； 第四步吊機(jī)伺服系統(tǒng)進(jìn)行各關(guān)節(jié)長度及零點(diǎn)的標(biāo)定 吊機(jī)伺服系統(tǒng)首先在吊機(jī)上標(biāo)出立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)五個(gè)關(guān)節(jié)的基準(zhǔn)點(diǎn)，采用調(diào)校后的三座標(biāo)測量儀確定坐標(biāo)原點(diǎn)以及X軸，用三座標(biāo)儀測量各臂長度；記錄立柱顯示傳感器值，手動(dòng)操作吊機(jī)，旋轉(zhuǎn)立柱，由三座標(biāo)測量儀測量確定當(dāng)立柱的軸線的投影與X軸重合時(shí)，停止吊機(jī)，讀取并記錄此時(shí)立柱傳感器的讀數(shù)，該讀數(shù)即為立柱傳感器的零位；記錄大臂顯示傳感器值，旋轉(zhuǎn)吊機(jī)大臂，由三座標(biāo)測量儀測量確定當(dāng)大臂的軸線與XOY平面平行時(shí)停止吊機(jī)，讀取并記錄大臂傳感器的讀數(shù)即為大臂傳感器的零位；記錄小臂顯示傳感器值，手動(dòng)操作吊機(jī)，旋轉(zhuǎn)吊機(jī)小臂，用三座標(biāo)測量儀測量確定當(dāng)小臂的軸線與XOY平面平行時(shí)停止吊機(jī)，讀取并記錄大臂以及小臂傳感器的讀數(shù)，通過計(jì)算得出小臂傳感器的零位；記錄伸縮臂長度傳感器值，手動(dòng)操作吊機(jī)，將伸縮臂縮到盡頭，讀取并記錄伸縮臂傳感器的讀數(shù)作為伸縮臂位移傳感器的零位；記錄回轉(zhuǎn)角傳感器值，手動(dòng)操作吊具回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，使吊具與X軸垂直平行時(shí)記錄回轉(zhuǎn)傳感器的讀數(shù)作為吊具回轉(zhuǎn)傳感器的零位；記錄回轉(zhuǎn)傳感器的讀數(shù)作為立柱傳感器的零位； 至此，完成了基于吊機(jī)的空間角度測量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于吊機(jī)的空間角度測量方法。搭建吊機(jī)伺服系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器、油缸、活動(dòng)關(guān)節(jié)；其中活動(dòng)關(guān)節(jié)包括立柱、大臂、小臂、伸縮臂、俯仰關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)都裝配有一個(gè)16位的傳感器作為測量元件，并通過油缸相連。本方法采用建立理想坐標(biāo)系的方法進(jìn)行空間角度測量，單個(gè)目標(biāo)點(diǎn)到位動(dòng)作時(shí)間縮短為50秒內(nèi)，可在較短時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)地完成吊機(jī)的軌跡規(guī)劃，完全滿足吊機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用需求。
文檔編號B66C13/46GK102910533SQ20121041423
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者陳治國, 王雷, 邱旭陽, 程璞 申請人:北京機(jī)械設(shè)備研究所