CN202139537U

CN202139537U - 小车左右直线同步行走控制电路及检测装置

Info

Publication number: CN202139537U
Application number: CN201120217683U
Authority: CN
Inventors: 姚叶锋; 杨兵
Original assignee: Chengdu Xinzhu Road and Bridge Machinery Co Ltd
Current assignee: Chengdu Xinzhu Road and Bridge Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2021-06-24

Abstract

本实用新型公开了一种小车左右直线同步行走控制电路及检测装置，涉及各种钢箱梁外检查小车直线同步行走控制技术，旨在提供一种精度高、结构简单、可靠性好的小车左右直线同步行走控制电路及检测装置。本实用新型的技术要点为：包括编码器、控制器、驱动单元、左行走执行机构与右行走执行机构；所述编码器用于检测小车左、右行走执行机构相对的角度；控制器用于接收编码器输出的角度信息，并根据角度信息进行逻辑判断与运算，向驱动单元输出驱动信号，驱动单元用于根据所述驱动信号驱动左、右行走执行机构运动。本实用新型主要用于各种钢箱梁外检查小车直线同步行走控制。

Description

小车左右直线同步行走控制电路及检测装置

技术领域

本实用新型涉及各种钢箱梁外检查小车直线同步行走控制技术，尤其是一种小车左右直线同步行走控制电路及左右直线同步行走检测装置。

背景技术

钢箱梁外检查车是一种在采用工字钢或H型制作的钢梁直线轨道上行走，用于定期检查和维护桥梁的一种实用型设备。小车的行走机构为一套由异步电动机或液压马达驱动的齿轮减速箱。

在传统直线同步行走的控制中，主要采用变频调速控制结合模拟量控制，以开环或是半闭环方式来实现小车的同步行走。检测采用行程开关、接近开关或速度传感器，由于受机械配件尺寸误差，装配误差，以及左右小车行走轨道平行度、摩擦系数、接缝处阻力等诸多方面因素的影响，检查车在行走的过程中会形成较大的累计误差，相对位移变大，容易造成小车一边卡轨，一边脱轨的现象，存在很大的安全隐患。不仅耽误了工作的进程而且还增加了大量额外工作，使操作手在开动小车的过程中战战兢兢，如履薄冰。所以对直线同步行走的控制已成为钢箱梁外检查车比较受用户方关注的一项功能。

传统的解决方案多采用：

1、通过手动调整，在行驶过程中，以钢箱梁为参照物，观察左右小车是否在一条直线，然后手动调整某一边行走机构的位置，使之在一条直线上，操作繁琐，既浪费了检修时间，又增加了人的判断误差。

2、用两个行程开关形成一定的夹角，在旋转机构上安装一个触发用的挡块，当小车出现相对位移，齿轮带动旋转机构转动，碰上行程开关，通过程序控制单元，开始对左右行走机构进行调速，调速的时间通过人为设定。因为行程开关本身有一个触发角度，检测的精度低，偏转角至少在3度以上，且对机械挡块的安装位置和自身加工精度要求极高，不易实现，同步效果差。

3、采用速度传感器作半闭环控制，虽然左右行走机构的速度在程序扫描周期内一致，但由于钢箱梁左右轨道在实际的安装和使用过程中，两边轨道的平行度，摩擦系数不同，且左右齿轮箱装配间隙不同，导致两边行走机构在相同时间内，直线位移不一样，出现左右一前一后的现象。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种控制和检测精度高、简单实用的小车直线同步行走控制电路以及检测装置。

本实用新型采用的技术方案是这样的：一种小车左右直线同步行走控制电路，包括编码器、控制器、驱动单元、左行走执行机构与右行走执行机构；所述编码器用于检测小车左、右行走执行机构相对的角度；控制器用于接收编码器输出的角度信息，并根据角度信息进行逻辑判断与运算，向驱动单元输出驱动信号，驱动单元用于根据所述驱动信号驱动左、右行走执行机构运动。

优选地，所述编码器与控制器之间通过CANOPEN通讯连接。

一种小车左右直线同步行走检测装置，包括回转支承与编码器；小车具有左行走执行机构与右行走执行机构；所述左行走执行机构与右行走执行机构上分别具有与回转支承连接的底端；所述编码器与回转支承同轴心安装，且具有传动连接关系。

优选地，所述左行走执行机构与右行走执行机构的底端焊接到所述回转支承上。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的小车左右直线同步行走控制电路及方法，具有操作简易、运行可靠、自动化程度高的优点；

2、本实用新型的小车左右直线同步行走检测装置能够实时检测两边行走机构的相对位移。

附图说明

图1是本实用新型中小车左右直线同步行走控制电路的原理图。

图2是本实用新型中小车左右直线同步行走控制方法的流程图。

图3是本实用新型中小车左右直线同步行走检测装置结构图。

图4是图3中回转支承部位放大图。

图5为本实用新型中左右行走执行机构偏离初始位置角度示意图。

图中标记：1 导轨 2 行走执行机构的走轮 3 驱动马达 4 回转支承 5 编码器 6固定托架 7行走执行机构的底端。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1，本实用新型的小车左右直线同步行走控制电路包括编码器、控制器、驱动单元、左行走执行机构与右行走执行机构；所述编码器用于检测小车左、右行走执行机构相对的角度；控制器用于接收编码器输出的角度信息，并根据角度信息进行逻辑判断与运算，向驱动单元输出驱动信号，驱动单元用于根据所述驱动信号驱动左、右行走执行机构运动。

其中编码器为绝对值编码器或增量式编码器，能够实现CANOPEN总线通讯，编码器可以在任意角度清零。

所述控制器为能实现CANOPEN通讯的PLC或单片机。控制器与编码器通过CANOPEN通讯。

驱动单元为变频器或电流、电压调节模块等。

左、右行走执行机构分别为齿轮箱。

所述编码器、控制器、驱动单元等可以集成于一体的操作柜内。

编码器、控制器、驱动单元、左行走执行机构与右行走执行机构形成小车左右直线同步行走闭环控制方案，用编码器检测旋转机构的角度，实质检测的就是左右行走执行机构的相对位移，编码器与回转支承的旋转机构同轴安装，二者成1：1的角度比，精度可高达0.08度（编码器的检测精度取决于自身的分辨率，分辨率越大，检测精度越高，同步效果越好，在此系统中采用的编码器分辨率为2¹²。）。编码器可以通过现场总线与控制器进行数据交换，控制器在程序扫描周期内（不超过50ms），读取到编码器的角度数，通过逻辑判断和算术运算，对行走执行机构的速度做出及时调整，达到良好的直线同步运行效果。

通过编码器来实时检测，不受其他加工件的制约，提高检测精度的同时减少了中间误差，可以在左右行走机构相对位移出现微小偏差时，自动对行走执行机构的速度做出即时调整，以达到期望的直线同步效果。

如图3，本实用新型中小车左右直线同步行走检测装置包括回转支承4与编码器5；所述小车的左行走执行机构与右行走执行机构上分别具有与回转支承连接的底端7；所述编码器5与回转支承4同轴心安装，所述左行走执行机构与右行走执行机构的底端7焊接到所述回转支承上。

驱动马达3通过齿轮减速箱，带动左、右行走执行机构运动，使检查车前进或后退；编码器5与回转支承4同轴心安装，编码器5外壳由一个托架2通过螺栓连接、固定，编码器5的轴套在回转支承4旋转轴内，旋转轴的半径比编码器半径大0.1-0.2毫米，编码器的扁口一侧，用螺丝顶紧，使它能与旋转轴同步转动。

左、右行走执行机构拖动小车行走，当左右两侧的行走执行机构相对位置发生变化时，回转支承4就会转动一定的角度，从而带动编码器5跟随回转支承4同步转动，控制器通过实时读出编码器的角度来检测回转支承转过的角度。

以下介绍本实用新型小车左右直线同步行走控制方法：

1.已知条件分析：

小车的左、右行走执行机构在轨道上均作匀速直线运动，设轨道间距为l米，左、右行走执行机构的最大间距为d米，左行走执行机构的行走速度为υ1 m/s，右行走执行机构的行走速度为υ2 m/s，经过时间t秒后，左、右行走执行机构的位置与初始位置的夹角达到最大a°，左、右行走执行机构直线距离相差s m。（一般在初始运行时，使υ1=υ2）。通过理论计算可以得出以下数据（见图4）：

最大夹角：a=arccos(l/d)°

最大位移差：s=

Figure 2011202176838100002DEST_PATH_IMAGE001

m

如果要达到初始运行时，两小车保持的相对位置，则左右小车的速度差为：Δυ=s/t m/s

1°夹角所对应的速度差为：Δυ'= s/( a×t) m/s。

2.角度判断：

当左、右行走执行机构的基准位置在同一水平线上时，编码器的初始角度为a1，按控制面板上的编码器清零按钮，把此位置作为编码器相对0度位置（可以把编码器任意角度设定为相对0度）。在运行过程中，如果两行走执行机构在轨道方向出现位移差，旋转机构将带动编码器旋转，形成一定的夹角。此时控制器读出编码器的角度a2，判断夹角Δa(Δa= a2- a1)的绝对值大小，是否超过设定的最小角度0.1度，如果大于0.1度则调整两行走执行机构的速度，从而改变左、右行走执行机构偏离初始位置的角度，使之趋近于设定的角度误差范围之内。

3.情况分析：控制器在程序扫描时间内（一般为50毫秒），根据Δa的大小及正负关系进行速度调整。

（1）小车前进时，当|Δa|>0.1度且Δa >0，说明右小车快于左小车，则位置超前的右小车速度不变，左小车以速度υ1'=υ1+Δυ'×Δa作匀速直线运动,当

|Δa |<0.1度时，左小车恢复成初始速度υ1。当|Δa |>0.1度且Δa <0，说明左小车快于右小车，则位置超前的左小车速度不变，右小车以速度υ2'=υ2+Δυ'×Δa作匀速直线运动，当|Δa|<0.1度时，右小车恢复成初始速度υ2。

（2）小车后退时，|Δa |>0.1度且Δa >0，说明左小车快于右小车，则位置超前的左小车速度不变，右小车以速度υ2'=υ2+Δυ'×Δa作匀速直线运动，当

|Δa |<0.1度时，右小车恢复成初始速度υ2。当|Δa|>0.1度且Δa<0，说明右小车快于左小车，则位置超前的右小车速度不变，左小车以速度υ1'=υ1+Δυ'×Δa作匀速直线运动，当|Δa |<0.1度时，左小车恢复成初始速度υ1。详见图2。

通过角度检测和速度调整，位置滞后的小车可以在很小的角度误差时，在非常短的时间内不断调速去追赶位置超前的小车，使|Δa |减小到允许的误差范围之内，从而实现两侧行走机构良好的同步运行效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种小车左右直线同步行走控制电路，其特征在于，包括编码器、控制器、驱动单元、左行走执行机构与右行走执行机构；所述编码器用于检测小车左、右行走执行机构相对的角度；控制器用于接收编码器输出的角度信息，并根据角度信息进行逻辑判断与运算，向驱动单元输出驱动信号，驱动单元用于根据所述驱动信号驱动左、右行走执行机构运动。

2.根据权利要求1所述的一种小车左右直线同步行走控制电路，其特征在于，所述编码器与控制器之间通过CANOPEN通讯连接。

3.一种小车左右直线同步行走检测装置，其特征在于，包括回转支承与编码器；小车具有左行走执行机构与右行走执行机构；所述左行走执行机构与右行走执行机构上分别具有与回转支承连接的底端；所述编码器与回转支承同轴心安装，且具有传动连接关系。

4.根据权利要求3所述的一种小车左右直线同步行走检测装置，其特征在于，所述左行走执行机构与右行走执行机构的底端焊接到所述回转支承上。