一種天車精確定位方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天車精確定位方法及裝置。其方法是在天車的吊鉤上安裝一個垂直紅外探頭和兩個水平紅外探頭，通過垂直紅外探頭確定高度位置，通過兩個水平紅外探頭確定水平位置，由單片機(jī)自動計算出天車吊鉤中心至鋁包吊環(huán)中心的橫向距離X1和縱向距離Y1；并由單片機(jī)引導(dǎo)天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)中心。本發(fā)明是在天車吊鉤上安裝基于紅外測距，以單片機(jī)為控制核心的定位裝置，實(shí)現(xiàn)了天車與鋁包之間的快速精確定位。具有成本低，實(shí)用性強(qiáng)，易于升級和改造的特點(diǎn)。與現(xiàn)有未設(shè)精確定位的天車相比，無需在溫度很高，環(huán)境惡劣的吊裝現(xiàn)場設(shè)置指揮人員，能簡化天車操作，減輕工人勞動強(qiáng)度，降低人員傷亡事故發(fā)生的機(jī)率，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種天車精確定位方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天車精確定位方法及裝置，屬于天車自動定位【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是屬于鋁鑄造車間天車吊裝鋁包的定位【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]天車是現(xiàn)代預(yù)焙陽極鋁電解生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，適用預(yù)焙陽極鋁電解工藝生產(chǎn)，能滿足鋁電解、鑄造車間等電解工藝中的惡劣工作環(huán)境。鑄造車間中的天車多用于吊裝鋁包，在吊裝時需要操作人員準(zhǔn)確的定位鋁包。由于現(xiàn)有天車上無精確定位裝置，定位時需要工人在現(xiàn)場指揮天車駕駛員進(jìn)行定位操作，由于鑄造車間溫度很高，工作環(huán)境非常惡劣，工人勞動強(qiáng)度很大，如不慎出現(xiàn)鋁包傾翻事故，還有可能造成人員傷亡事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種天車精確定位方法及裝置。采用紅外探頭測距，并由單片機(jī)作為分析計算機(jī)元件，通過屏顯和語音提示天車駕駛員進(jìn)行定位操作，無需人員現(xiàn)場指揮，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種天車精確定位方法，該方法是在天車的吊鉤上安裝一個垂直紅外探頭和兩個水平紅外探頭，先通過垂直紅外探頭測量天車吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的垂直距離Z、并使天車吊鉤中心下降至鋁包吊環(huán)中心的同等高度；然后再通過X向水平紅外探頭測量天車吊鉤中心距鋁包側(cè)廠房墻壁的水平垂線距離X，非定向水平紅外探頭測量天車吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線距離SI和天車吊鉤中心經(jīng)過鋁包吊環(huán)中心延伸至廠房墻壁的水平斜線距離S，并將測量結(jié)果輸入單片機(jī)；同時通過鍵盤將紅外探頭修正系數(shù)d、鋁包高度h、鋁包半徑R、鋁包吊環(huán)半徑r輸入單片機(jī)；由單片機(jī)自動計算出天車吊鉤中心至鋁包吊環(huán)中心的橫向距離Xl和縱向距離Yl ;并由單片機(jī)引導(dǎo)天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)中心。
[0005]前述方法中，所述紅外探頭修正系數(shù)d是指紅外探頭偏離天車吊鉤中心的距離。
[0006]前述方法中，所述單片機(jī)通過顯示屏顯示鍵盤輸入的數(shù)據(jù)和定位過程及運(yùn)行結(jié)果O
[0007]前述方法中，所述單片機(jī)通過語音模塊提示鍵盤輸入數(shù)據(jù)和定位過程及運(yùn)行結(jié)
果O
[0008]前述方法中，所述單片機(jī)引導(dǎo)天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)中心是通過與單片機(jī)連接的屏顯和語音提示天車操作人員將天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)中心。
[0009]前述方法中，所述垂直紅外探頭測量天車吊鉤中心距離鋁包吊環(huán)中心的垂直距離Z時，以地面為測量基準(zhǔn)，先測得紅外探頭距地面的高度H，然后通過單片機(jī)按公式
Z = H-E-h +r計算出天車吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的垂直距離Z ;計算結(jié)果Z > O
時表示吊鉤中心高于吊環(huán)中心，Z < O時表示吊鉤中心低于吊環(huán)中心。
[0010]前述方法中，所述測量吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線距離SI是將天車吊鉤下降至鋁包中部高度，通過非定向水平紅外探頭測量天車吊鉤中心至鋁包外壁的距離D，通過單片機(jī)按公式SI = D +K計算出吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線距離SI的值。
[0011]前述方法中，所述橫向距離Xl和縱向距離Yl的計算是由單片機(jī)先按公式& = arccos (X/S) ’計算距離X與距離S之間的角度Θ值；再通過距離SI和角度Θ由單
片機(jī)按公式.XL 二 Slcos5和Yi = sisin0計算吊鉤中心至吊環(huán)中心的橫向距離X1和縱向距離Y1。
[0012]按前述方法構(gòu)成的裝置，包括單片機(jī)，單片機(jī)的信號輸入端與安裝在天車吊鉤上的紅外測距裝置連接，單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入端與鍵盤連接，單片機(jī)的信號輸出端與顯示屏和語首1吳塊連接。
[0013]前述裝置中，所述紅外測距裝置包括垂直紅外探頭、X向水平紅外探頭和非定向水平紅外探頭。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于紅外測距傳感器，以單片機(jī)為控制核心完成鑄造車間內(nèi)天車吊運(yùn)鋁包時的快速精確定位。具有成本低，實(shí)用性強(qiáng)，可以加裝于現(xiàn)有天車上，易于升級和改造的特點(diǎn)。與現(xiàn)有未設(shè)精確定位的天車相比，無需在溫度很高，環(huán)境惡劣的吊裝現(xiàn)場設(shè)置指揮人員，能簡化天車操作，減輕工人勞動強(qiáng)度，降低人員傷亡事故發(fā)生的機(jī)率，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的原理框圖；
圖2是本發(fā)明平面定位示意圖；
圖3是本發(fā)明垂直定位示意圖；
圖4是測量吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線距離SI的方法示意圖。
[0016]圖5是本發(fā)明的工程流程圖。
[0017]圖中的標(biāo)記為:1_單片機(jī)、2_天車吊鉤、3_鍵盤、4_顯不屏、5_語首模塊、6_垂直紅外探頭、7-X向水平紅外探頭、8-非定向水平紅外探頭、9-鋁包、10-鋁包吊環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對本發(fā)明的任何限制。
[0019]一種天車精確定位方法，如圖1和圖2所示。該方法是在天車的吊鉤上安裝一個垂直紅外探頭和兩個水平紅外探頭，通過垂直紅外探頭測量天車吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的垂直距離Z、并使天車吊鉤中心下降至鋁包吊環(huán)中心的同等高度；然后再通過X向水平紅外探頭(是指探測角度較小，只能探測指定方向范圍內(nèi)物體的距離)測量天車吊鉤中心距鋁包側(cè)廠房墻壁的水平垂線距離X，非定向水平紅外探頭(是指探測角度較大，可以探測一定角度范圍內(nèi)物體的距離)測量天車吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線距離SI和天車吊鉤中心經(jīng)過鋁包吊環(huán)中心延伸至廠房墻壁的水平斜線距離S，并將測量結(jié)果輸入單片機(jī)；同時通過鍵盤將紅外探頭修正系數(shù)d (指紅外探頭偏離天車吊鉤中心的距離)、鋁包高度h、鋁包半徑R、鋁包吊環(huán)半徑r輸入單片機(jī)；由單片機(jī)自動計算出天車吊鉤中心至鋁包吊環(huán)中心的橫向距離Xl和縱向距離Yi;并由單片機(jī)引導(dǎo)天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)中心。
[0020]所述單片機(jī)通過顯示屏顯示鍵盤輸入的數(shù)據(jù)和定位過程及運(yùn)行結(jié)果。單片機(jī)通過語音模塊提示鍵盤輸入數(shù)據(jù)和定位過程及運(yùn)行結(jié)果。所述單片機(jī)引導(dǎo)天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)中心是通過與單片機(jī)連接的屏顯和語音提示天車操作人員將天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)中心。
[0021]所述垂直紅外探頭測量天車吊鉤中心距離鋁包吊環(huán)中心的垂直距離Z時，如圖3所示，以地面為測量基準(zhǔn)，先測得紅外探頭距地面的高度H，然后通過單片機(jī)按公式
= S1- R - h + r計算出天車吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的垂直距離Z ;計算結(jié)果Z > O
時表示吊鉤中心高于吊環(huán)中心，Z < O時表示吊鉤中心低于吊環(huán)中心。
[0022]所述測量吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線距離SI如圖4所示，是將天車吊鉤下降至鋁包中部高度，通 過非定向水平紅外探頭測量天車吊鉤中心至鋁包外壁的距離D，通過單片機(jī)按公式,SI = D + R計算出吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線距離SI的值。
[0023]所述橫向距離Xl和縱向距離Yl的計算是由單片機(jī)先按公式β = ^ccos (χ/s)計算距離X與距離S之間的角度Θ值；再通過距離SI和角度Θ由單片機(jī)按公式^XI = SICOS5和Yl = Slsin5計算吊鉤中心至吊環(huán)中心的橫向距離Xl和縱向距離Υ1。
[0024]按前述方法構(gòu)成的裝置，如圖1所示。包括單片機(jī)1，單片機(jī)I的信號輸入端與安裝在天車吊鉤2上的紅外測距裝置連接，單片機(jī)I的數(shù)據(jù)輸入端與鍵盤3連接，單片機(jī)I的信號輸出端與顯示屏4和語音模塊5連接。所述紅外測距裝置包括垂直紅外探頭6、X向水平紅外探頭7和非定向水平紅外探頭8。
[0025]本發(fā)明的工作過程及原理
如圖5所示。本發(fā)明的裝置啟動后，安裝在天車吊鉤2上的垂直紅外探頭6開始探測其距地面的高度H，同時操作人員通過鍵盤3將一些固定的計算參數(shù)(包括修正系數(shù)d、鋁包高度h、鋁包半徑R和鋁包吊環(huán)半徑r)輸入單片機(jī)1，單片機(jī)根據(jù)測得的高度H和輸入的固定參數(shù)自動計算出天車吊鉤中心至鋁包吊環(huán)中心的垂直距離Z。單片機(jī)根據(jù)計算結(jié)果，通過語音模塊5和顯示屏4引導(dǎo)天車吊鉤下降或上升，使天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)中心所在的水平面上。
[0026]當(dāng)天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)10中心所在的水平面上之后，X向水平紅外探頭7開始測量天車吊鉤中心距鋁包側(cè)廠房墻壁的水平垂線距離X，非定向水平紅外探頭8也可以測量天車吊鉤中心經(jīng)過鋁包吊環(huán)中心延伸至廠房墻壁的水平斜線距離S。但依據(jù)距離X和距離S以及通過鍵盤輸入的計算參數(shù)仍無法計算出天車吊鉤移動所需的橫向距離Xl和縱向距離Y1，因此還需要測得天車吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線距離SI。距離SI的測量是在天車吊鉤中心與鋁包吊環(huán)10中心平齊狀態(tài)下，將天車吊鉤繼續(xù)下移至鋁包中部位置，通過非定向水平紅外探頭8測得天車吊鉤中心至鋁包9外壁的最近距離D，將距離
D輸入單片機(jī)，由單片機(jī)按公式,SI = D +R計算天車吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線
距離SI。非定向水平紅外探頭8測完距離D后返回天車吊鉤中心與鋁包吊環(huán)10中心平齊狀態(tài)。單片機(jī)根據(jù)距離X、距離S和距離D可以計算出天車吊鉤移動所需的橫向距離Xl和縱向距離Y1。操作人員可以根據(jù)顯示屏和語音提示完成天車吊鉤中心與鋁包吊環(huán)中心精確定位的操作。
[0027]本發(fā)明的補(bǔ)充說明
所述的單片機(jī)I是以單片機(jī)為核心構(gòu)成的主控單元，用于完成測量數(shù)據(jù)的檢查、分析與計算，、數(shù)據(jù)的輸出與顯示等功能。其中，單片機(jī)也可以外接程序儲存器，用于存儲系統(tǒng)硬件程序。
[0028]所述的鍵盤3、顯示屏4和語音模塊5構(gòu)成人機(jī)交互單元，鍵盤可采用4X4鍵盤作為單片機(jī)控制單元的輸入，完成系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定；顯示屏4可采用LED液晶屏幕與語音模塊共同作為單片機(jī)控制單元的輸出，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的顯示及播報。
[0029]所述紅外探頭是基于紅外信號的紅外測距傳感器，具有一對發(fā)射二極管和接收二極管，利用紅外反射原理測定障礙物離傳感器的距離，內(nèi)部處理后，通過數(shù)字傳感器向處理器輸出距離信號。紅外探頭均帶有激光射線，安裝于天車吊鉤處。
[0030]本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種天車精確定位方法，其特征在于:該方法是在天車的吊鉤上安裝一個垂直紅外探頭和兩個水平紅外探頭，先通過垂直紅外探頭測量天車吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的垂直距離Z、并使天車吊鉤中心下降至鋁包吊環(huán)中心的同等高度；然后再通過X向水平紅外探頭測量天車吊鉤中心距鋁包側(cè)廠房墻壁的水平垂線距離X，非定向水平紅外探頭測量天車吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線距離SI和天車吊鉤中心經(jīng)過鋁包吊環(huán)中心延伸至廠房墻壁的水平斜線距離S，并將測量結(jié)果輸入單片機(jī)；同時通過鍵盤將紅外探頭修正系數(shù)d、鋁包高度h、鋁包半徑R、鋁包吊環(huán)半徑r輸入單片機(jī)；由單片機(jī)自動計算出天車吊鉤中心至鋁包吊環(huán)中心的橫向距離Xl和縱向距離Yl ;并由單片機(jī)引導(dǎo)天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:所述紅外探頭修正系數(shù)d是指紅外探頭偏離天車吊鉤中心的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于:所述單片機(jī)通過顯示屏顯示鍵盤輸入的數(shù)據(jù)和定位過程及運(yùn)行結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于:所述單片機(jī)通過語音模塊提示鍵盤輸入數(shù)據(jù)和定位過程及運(yùn)行結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其特征在于:所述單片機(jī)引導(dǎo)天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)中心是通過與單片機(jī)連接的屏顯和語音提示天車操作人員將天車吊鉤中心移動至鋁包吊環(huán)中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述方法，其特征在于:所述垂直紅外探頭測量天車吊鉤中心距離鋁包吊環(huán)中心的垂直距離Z時，以地面為測量基準(zhǔn)，先測得紅外探頭距地面的高度H，然后通過單片機(jī)按公式2 = H — r — h + ^計算出天車吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的垂直距離Z ;計算結(jié)果Z > O時表示吊鉤中心高于吊環(huán)中心，Z < O時表示吊鉤中心低于吊環(huán)中心。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，其特征在于:所述測量吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線距離Si是將天車吊鉤下降至鋁包中部高度，通過非定向水平紅外探頭測量天車吊鉤中心至鋁包外壁的距離D，通過單片機(jī)按公式,SI = D +R計算出吊鉤中心距鋁包吊環(huán)中心的水平直線距離SI的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于:所述橫向距離Xl和縱向距離Yl的計算是由單片機(jī)先按公式
9.一種按權(quán)利要求1-8任一權(quán)利要求所述方法構(gòu)成的裝置，其特征在于:包括單片機(jī)(1)，單片機(jī)(I)的信號輸入端與安裝在天車吊鉤(2)上的紅外測距裝置連接，單片機(jī)(I)的數(shù)據(jù)輸入端與鍵盤(3)連接，單片機(jī)(I)的信號輸出端與顯示屏(4)和語音模塊(5)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述裝置，其特征在于:所述紅外測距裝置包括垂直紅外探頭(6)、X向水平紅外探頭(7)和非定向水平紅外探頭(8)。
【文檔編號】B66C13/18GK103848344SQ201210511932
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】羅文
申請人:貴陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司