專利名稱：小車左右直線同步行走控制電路及檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及各種鋼箱梁外檢查小車直線同步行走控制技術(shù)，尤其是一種小車左右直線同步行走控制電路及左右直線同步行走檢測裝置。
背景技術(shù)：
鋼箱梁外檢查車是一種在采用工字鋼或H型制作的鋼梁直線軌道上行走，用于定期檢查和維護橋梁的一種實用型設(shè)備。小車的行走機構(gòu)為一套由異步電動機或液壓馬達驅(qū)動的齒輪減速箱。在傳統(tǒng)直線同步行走的控制中，主要采用變頻調(diào)速控制結(jié)合模擬量控制，以開環(huán)或是半閉環(huán)方式來實現(xiàn)小車的同步行走。檢測采用行程開關(guān)、接近開關(guān)或速度傳感器，由于受機械配件尺寸誤差，裝配誤差，以及左右小車行走軌道平行度、摩擦系數(shù)、接縫處阻力等諸多方面因素的影響，檢查車在行走的過程中會形成較大的累計誤差，相對位移變大，容易造成小車一邊卡軌，一邊脫軌的現(xiàn)象，存在很大的安全隱患。不僅耽誤了工作的進程而且還增加了大量額外工作，使操作手在開動小車的過程中戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢，如履薄冰。所以對直線同步行走的控制已成為鋼箱梁外檢查車比較受用戶方關(guān)注的一項功能。傳統(tǒng)的解決方案多采用1、通過手動調(diào)整，在行駛過程中，以鋼箱梁為參照物，觀察左右小車是否在一條直線，然后手動調(diào)整某一邊行走機構(gòu)的位置，使之在一條直線上，操作繁瑣，既浪費了檢修時間，又增加了人的判斷誤差。2、用兩個行程開關(guān)形成一定的夾角，在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上安裝一個觸發(fā)用的擋塊，當(dāng)小車出現(xiàn)相對位移，齒輪帶動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動，碰上行程開關(guān)，通過程序控制單元，開始對左右行走機構(gòu)進行調(diào)速，調(diào)速的時間通過人為設(shè)定。因為行程開關(guān)本身有一個觸發(fā)角度，檢測的精度低，偏轉(zhuǎn)角至少在3度以上，且對機械擋塊的安裝位置和自身加工精度要求極高，不易實現(xiàn)，同步效果差。3、采用速度傳感器作半閉環(huán)控制，雖然左右行走機構(gòu)的速度在程序掃描周期內(nèi)一致，但由于鋼箱梁左右軌道在實際的安裝和使用過程中，兩邊軌道的平行度，摩擦系數(shù)不同，且左右齒輪箱裝配間隙不同，導(dǎo)致兩邊行走機構(gòu)在相同時間內(nèi)，直線位移不一樣，出現(xiàn)左右一前一后的現(xiàn)象。

實用新型內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的在于針對上述存在的問題，提供一種控制和檢測精度高、 簡單實用的小車直線同步行走控制電路以及檢測裝置。本實用新型采用的技術(shù)方案是這樣的一種小車左右直線同步行走控制電路，包括編碼器、控制器、驅(qū)動單元、左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)；所述編碼器用于檢測小車左、右行走執(zhí)行機構(gòu)相對的角度；控制器用于接收編碼器輸出的角度信息，并根據(jù)角度信息進行邏輯判斷與運算，向驅(qū)動單元輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動單元用于根據(jù)所述驅(qū)動信號驅(qū)動左、右行走執(zhí)行機構(gòu)運動。優(yōu)選地，所述編碼器與控制器之間通過CAN0PEN通訊連接。一種小車左右直線同步行走檢測裝置，包括回轉(zhuǎn)支承與編碼器；小車具有左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)；所述左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)上分別具有與回轉(zhuǎn)支承連接的底端；所述編碼器與回轉(zhuǎn)支承同軸心安裝，且具有傳動連接關(guān)系。優(yōu)選地，所述左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)的底端焊接到所述回轉(zhuǎn)支承上。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是1、本實用新型的小車左右直線同步行走控制電路及方法，具有操作簡易、運行可靠、自動化程度高的優(yōu)點；2、本實用新型的小車左右直線同步行走檢測裝置能夠?qū)崟r檢測兩邊行走機構(gòu)的相對位移。

圖1是本實用新型中小車左右直線同步行走控制電路的原理圖。圖2是本實用新型中小車左右直線同步行走控制方法的流程圖。圖3是本實用新型中小車左右直線同步行走檢測裝置結(jié)構(gòu)圖。圖4是圖3中回轉(zhuǎn)支承部位放大圖。圖5為本實用新型中左右行走執(zhí)行機構(gòu)偏離初始位置角度示意圖。圖中標記1導(dǎo)軌2行走執(zhí)行機構(gòu)的走輪3驅(qū)動馬達4回轉(zhuǎn)支承5編碼器6固定托架7行走執(zhí)行機構(gòu)的底端。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型作詳細的說明。為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1，本實用新型的小車左右直線同步行走控制電路包括編碼器、控制器、驅(qū)動單元、左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)；所述編碼器用于檢測小車左、右行走執(zhí)行機構(gòu)相對的角度；控制器用于接收編碼器輸出的角度信息，并根據(jù)角度信息進行邏輯判斷與運算， 向驅(qū)動單元輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動單元用于根據(jù)所述驅(qū)動信號驅(qū)動左、右行走執(zhí)行機構(gòu)運動。其中編碼器為絕對值編碼器或增量式編碼器，能夠?qū)崿F(xiàn)CAN0PEN總線通訊，編碼器可以在任意角度清零。所述控制器為能實現(xiàn)CAN0PEN通訊的PLC或單片機?？刂破髋c編碼器通過CAN0PEN 通訊。驅(qū)動單元為變頻器或電流、電壓調(diào)節(jié)模塊等。左、右行走執(zhí)行機構(gòu)分別為齒輪箱。所述編碼器、控制器、驅(qū)動單元等可以集成于一體的操作柜內(nèi)。編碼器、控制器、驅(qū)動單元、左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)形成小車左右直線同步行走閉環(huán)控制方案，用編碼器檢測旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的角度，實質(zhì)檢測的就是左右行走執(zhí)行機構(gòu)的相對位移，編碼器與回轉(zhuǎn)支承的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)同軸安裝，二者成1 :1的角度比，精度可高達 0. 08度(編碼器的檢測精度取決于自身的分辨率，分辨率越大，檢測精度越高，同步效果越好，在此系統(tǒng)中采用的編碼器分辨率為212。)。編碼器可以通過現(xiàn)場總線與控制器進行數(shù)據(jù)交換，控制器在程序掃描周期內(nèi)(不超過50ms)，讀取到編碼器的角度數(shù)，通過邏輯判斷和算術(shù)運算，對行走執(zhí)行機構(gòu)的速度做出及時調(diào)整，達到良好的直線同步運行效果。通過編碼器來實時檢測，不受其他加工件的制約，提高檢測精度的同時減少了中間誤差，可以在左右行走機構(gòu)相對位移出現(xiàn)微小偏差時，自動對行走執(zhí)行機構(gòu)的速度做出即時調(diào)整，以達到期望的直線同步效果。如圖3，本實用新型中小車左右直線同步行走檢測裝置包括回轉(zhuǎn)支承4與編碼器 5 ；所述小車的左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)上分別具有與回轉(zhuǎn)支承連接的底端7 ；所述編碼器5與回轉(zhuǎn)支承4同軸心安裝，所述左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)的底端7焊接到所述回轉(zhuǎn)支承上。驅(qū)動馬達3通過齒輪減速箱，帶動左、右行走執(zhí)行機構(gòu)運動，使檢查車前進或后退；編碼器5與回轉(zhuǎn)支承4同軸心安裝，編碼器5外殼由一個托架2通過螺栓連接、固定，編碼器5的軸套在回轉(zhuǎn)支承4旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸的半徑比編碼器半徑大0. 1-0. 2毫米，編碼器的扁口一側(cè)，用螺絲頂緊，使它能與旋轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動。左、右行走執(zhí)行機構(gòu)拖動小車行走，當(dāng)左右兩側(cè)的行走執(zhí)行機構(gòu)相對位置發(fā)生變化時，回轉(zhuǎn)支承4就會轉(zhuǎn)動一定的角度，從而帶動編碼器5跟隨回轉(zhuǎn)支承4同步轉(zhuǎn)動，控制器通過實時讀出編碼器的角度來檢測回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)過的角度。以下介紹本實用新型小車左右直線同步行走控制方法1.已知條件分析小車的左、右行走執(zhí)行機構(gòu)在軌道上均作勻速直線運動，設(shè)軌道間距為1米，左、 右行走執(zhí)行機構(gòu)的最大間距為d米，左行走執(zhí)行機構(gòu)的行走速度為ul m/s，右行走執(zhí)行機構(gòu)的行走速度為u2 m/s，經(jīng)過時間t秒后，左、右行走執(zhí)行機構(gòu)的位置與初始位置的夾角達到最大，左、右行走執(zhí)行機構(gòu)直線距離相差s m。(一般在初始運行時，使υ l=u 2)。 通過理論計算可以得出以下數(shù)據(jù)(見圖4)最大夾角a=arccos(l/d)°最大位移差:s=2j——. m如果要達到初始運行時，兩小車保持的相對位置，則左右小車的速度差為 Δ υ=s/t m/s1°夾角所對應(yīng)的速度差為Δ u’= s/( aXt) m/So2.角度判斷當(dāng)左、右行走執(zhí)行機構(gòu)的基準位置在同一水平線上時，編碼器的初始角度為al，按控制面板上的編碼器清零按鈕，把此位置作為編碼器相對0度位置(可以把編碼器任意角度設(shè)定為相對0度)。在運行過程中，如果兩行走執(zhí)行機構(gòu)在軌道方向出現(xiàn)位移差，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)將帶動編碼器旋轉(zhuǎn)，形成一定的夾角。此時控制器讀出編碼器的角度a2，判斷夾角△ a ( Δ a= a2- al)的絕對值大小，是否超過設(shè)定的最小角度0. 1度，如果大于0. 1度則調(diào)整兩行走執(zhí)行機構(gòu)的速度，從而改變左、右行走執(zhí)行機構(gòu)偏離初始位置的角度，使之趨近于設(shè)定的角度誤差范圍之內(nèi)。3.情況分析控制器在程序掃描時間內(nèi)(一般為50毫秒)，根據(jù)Δ a的大小及正負關(guān)系進行速度調(diào)整。(1)小車前進時，當(dāng)I Aa|>0. 1度且Aa >0，說明右小車快于左小車，則位置超前的右小車速度不變，左小車以速度^r = Ul+Δ U’ X Aa作勻速直線運動，當(dāng)I Aa <0. 1度時，左小車恢復(fù)成初始速度υ 1。當(dāng)| Aa >0. 1度且Aa <0，說明左小車快于右小車，則位置超前的左小車速度不變，右小車以速度υ2’ = υ2+Δ υ' X Aa 作勻速直線運動，當(dāng)I <0.1度時，右小車恢復(fù)成初始速度u2。(2)小車后退時，I Aa >0. 1度且Δ a >0，說明左小車快于右小車，則位置超前的左小車速度不變，右小車以速度u 2’ = U 2+Δ u’ X Aa作勻速直線運動，當(dāng)I Aa I <0. 1度時，右小車恢復(fù)成初始速度。當(dāng)| Aa|>0. 1度且Aa<0，說明右小車快于左小車，則位置超前的右小車速度不變，左小車以速度υΓ = υ1+Δ u’ X Aa作勻速直線運動，當(dāng)I <0.1度時，左小車恢復(fù)成初始速度ul。詳見圖2。通過角度檢測和速度調(diào)整，位置滯后的小車可以在很小的角度誤差時，在非常短的時間內(nèi)不斷調(diào)速去追趕位置超前的小車，使I Aa I減小到允許的誤差范圍之內(nèi)，從而實現(xiàn)兩側(cè)行走機構(gòu)良好的同步運行效果。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種小車左右直線同步行走控制電路，其特征在于，包括編碼器、控制器、驅(qū)動單元、 左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)；所述編碼器用于檢測小車左、右行走執(zhí)行機構(gòu)相對的角度；控制器用于接收編碼器輸出的角度信息，并根據(jù)角度信息進行邏輯判斷與運算，向驅(qū)動單元輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動單元用于根據(jù)所述驅(qū)動信號驅(qū)動左、右行走執(zhí)行機構(gòu)運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小車左右直線同步行走控制電路，其特征在于，所述編碼器與控制器之間通過CAN0PEN通訊連接。
3.一種小車左右直線同步行走檢測裝置，其特征在于，包括回轉(zhuǎn)支承與編碼器；小車具有左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)；所述左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)上分別具有與回轉(zhuǎn)支承連接的底端；所述編碼器與回轉(zhuǎn)支承同軸心安裝，且具有傳動連接關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小車左右直線同步行走檢測裝置，其特征在于，所述左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)的底端焊接到所述回轉(zhuǎn)支承上。
專利摘要本實用新型公開了一種小車左右直線同步行走控制電路及檢測裝置，涉及各種鋼箱梁外檢查小車直線同步行走控制技術(shù)，旨在提供一種精度高、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好的小車左右直線同步行走控制電路及檢測裝置。本實用新型的技術(shù)要點為包括編碼器、控制器、驅(qū)動單元、左行走執(zhí)行機構(gòu)與右行走執(zhí)行機構(gòu)；所述編碼器用于檢測小車左、右行走執(zhí)行機構(gòu)相對的角度；控制器用于接收編碼器輸出的角度信息，并根據(jù)角度信息進行邏輯判斷與運算，向驅(qū)動單元輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動單元用于根據(jù)所述驅(qū)動信號驅(qū)動左、右行走執(zhí)行機構(gòu)運動。本實用新型主要用于各種鋼箱梁外檢查小車直線同步行走控制。
文檔編號E01D19/10GK202139537SQ20112021768
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者姚葉鋒, 楊兵 申請人:成都市新筑路橋機械股份有限公司