液壓抓斗的抓取系統(tǒng)和工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓抓斗，具體的來(lái)說(shuō)涉及液壓抓斗的抓取系統(tǒng)和工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓抓取系統(tǒng)是一種可遠(yuǎn)程操控的抓取系統(tǒng)總成，傳統(tǒng)的液壓抓取系統(tǒng)包含液壓抓斗與行車兩部分。由于目前的液壓抓取系統(tǒng)需要通過(guò)操作者的觀察與決策形成現(xiàn)場(chǎng)-液壓抓取系統(tǒng)-操作者控制閉環(huán)，使用傳統(tǒng)的液壓抓取系統(tǒng)進(jìn)行抓取工作時(shí)難以避免會(huì)產(chǎn)生由于操作失誤所造成抓斗與斗池及其他硬障礙發(fā)生撞擊、單次抓取量過(guò)少與操作效率底下等情況。無(wú)法形成液壓抓取系統(tǒng)整體抓取過(guò)程的自動(dòng)化及無(wú)人化控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種液壓抓斗的抓取系統(tǒng)，以及利用該系統(tǒng)進(jìn)行的工作方法。
[0004]為了解決上述問(wèn)題本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:
[0005]液壓抓斗的抓取系統(tǒng)，包括設(shè)置在行車上的行車傳感器模塊，設(shè)置在抓斗上的液壓抓斗傳感器模塊，與行車傳感器模塊和液壓抓斗傳感器模塊連接的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)，與數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)連接的現(xiàn)場(chǎng)顯示終端系統(tǒng)和抓取系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
[0006]行車傳感器模塊:該模塊包含行車行走位置傳感器、抓斗高度傳感器、負(fù)載拉力傳感器;行車行走位置傳感器分別安裝于行車的X軸行走系統(tǒng)主動(dòng)輪與Y軸行走系統(tǒng)主動(dòng)輪上;抓斗高度傳感器包含觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、絞盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器;負(fù)載拉力傳感器安裝于絞盤(pán)上。
[0007]液壓抓斗傳感器模塊:主要由液壓類傳感器、電氣類傳感器、環(huán)境類傳感器組成；其中，液壓類傳感器在工作時(shí)將對(duì)液壓抓斗液壓系統(tǒng)中關(guān)鍵部件(如液壓栗、換向閥塊、液壓缸等)組件的工作油壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；電氣類傳感器將對(duì)液壓抓斗的電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分(如電機(jī)工作參數(shù)，閥塊工作參數(shù)等)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;環(huán)境類傳感器將對(duì)環(huán)境類參數(shù)(如外界溫度、外界濕度等)參數(shù)進(jìn)行采集。
[0008]數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng):該系統(tǒng)安裝于行車上方，由數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊及通訊模塊組成;其中，數(shù)據(jù)采集模塊在工作時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)線采集各傳感器參數(shù);控制模塊主要功用為對(duì)采集的數(shù)據(jù)與記錄在寄存器內(nèi)的各傳感器許用數(shù)值進(jìn)行對(duì)比及分析，當(dāng)有傳感器參數(shù)處于超限等異常情況下，該模塊通過(guò)通訊模塊將異常數(shù)據(jù)上傳至現(xiàn)場(chǎng)顯示終端;在重要工作零部件(如液壓缸、液壓栗等)出現(xiàn)工作參數(shù)異常或者接受現(xiàn)場(chǎng)顯示終端所上傳的停機(jī)指令時(shí)，該系統(tǒng)將主動(dòng)切斷液壓閥塊的控制電路，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)帶故障停用，直至完成系統(tǒng)維修并清除故障碼;通訊模塊主要功用為通過(guò)無(wú)線/有線通訊系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)顯示終端連接。
[0009]現(xiàn)場(chǎng)顯示終端系統(tǒng):該系統(tǒng)包含通訊模塊，顯示模塊，GPS/GPRS模塊，數(shù)據(jù)外傳接口模塊;用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離通信和存儲(chǔ)，顯示相關(guān)工作參數(shù)和控制狀態(tài);其中，通訊模塊通過(guò)無(wú)線/有線通訊與數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)連接;顯示模塊用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)、各傳感器參數(shù)、系統(tǒng)是否故障等信息，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)顯示系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警;GPRS模塊主要功用為通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏈將系統(tǒng)參數(shù)及故障情況上傳至遠(yuǎn)程終端;數(shù)據(jù)外傳接口主要通過(guò)有線數(shù)據(jù)傳輸模式(如:CAN接口、RS485接口等)將數(shù)據(jù)外傳至指定系統(tǒng)。
[0010]抓取系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng):該系統(tǒng)由通訊模塊、工控機(jī)/PLC模塊組成;其中，通訊模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線或其他通訊方式與現(xiàn)場(chǎng)顯示終端系統(tǒng)鏈接，并將數(shù)據(jù)上傳至工控機(jī);工控機(jī)自動(dòng)按照預(yù)編寫(xiě)的控制模式與控制策略對(duì)抓取系統(tǒng)的行走方向、行走距離、抓斗電磁閥等諸多執(zhí)行元件進(jìn)行控制;從而完成抓取系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。
[0011 ]液壓抓斗的抓取系統(tǒng)的工作方法，包括:
[0012]半自動(dòng)工作模式:該工作模式主要適用于抓取現(xiàn)場(chǎng)較為復(fù)雜的面對(duì)面或面對(duì)點(diǎn)工況(如垃圾焚燒廠等)下，其基本工作流程如下:
[0013]a).操作人員通過(guò)觀察調(diào)整液壓抓取系統(tǒng)的抓斗位置，直到抓斗位移至所需要進(jìn)行抓取的位置；
[0014]b).操作人員對(duì)工控機(jī)輸入抓取指令，此時(shí)抓取系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)絞盤(pán)，使液壓抓斗向下運(yùn)動(dòng)。同時(shí)通過(guò)絞盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器計(jì)算液壓抓斗的下放距離；
[0015]c).在液壓抓斗下放量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)抓斗液壓油栗(栗控系統(tǒng))或者開(kāi)啟抓斗液壓閥(閥控系統(tǒng))，從而使抓斗抓瓣張開(kāi)，為抓取做好準(zhǔn)備；
[0016]d).液壓抓斗繼續(xù)下方，直至與被抓取物接觸，此時(shí)，由于抓斗部分質(zhì)量作用于抓取物上，故負(fù)載拉力傳感器輸出信號(hào)發(fā)生變化。抓斗下行直至達(dá)到預(yù)設(shè)負(fù)載值，此時(shí)絞盤(pán)停車；
[0017]e)啟動(dòng)抓斗液壓油栗(栗控系統(tǒng))或者開(kāi)啟抓斗液壓閥(閥控系統(tǒng))，從而使抓斗抓瓣合攏并完成抓取工作；
[0018]d)抓取系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)絞盤(pán)使液壓抓斗向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)拉力傳感器記錄總抓取重量；當(dāng)抓取質(zhì)量超過(guò)允許量時(shí)，抓取系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)啟動(dòng)抓斗液壓油栗(栗控系統(tǒng))或者開(kāi)啟抓斗液壓閥(閥控系統(tǒng))，從而使抓斗抓瓣張開(kāi)較小的角度，從而松開(kāi)部分抓取物直至達(dá)允許的抓取重量。
[0019]e)在面對(duì)面工況下，操作人員通過(guò)觀察調(diào)整液壓抓取系統(tǒng)的抓斗位置，直到抓斗位移至所需要進(jìn)行卸貨的位置;輸入卸貨指令。此時(shí)抓取系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制抓瓣張開(kāi)，完成卸貨工作；
[0020]f)在面對(duì)點(diǎn)工況下，液壓抓取系統(tǒng)的卸貨工作可以由控制系統(tǒng)自動(dòng)完成;該系統(tǒng)通過(guò)安裝于行車上的行走位置傳感器總成自動(dòng)完成行車位置控制反饋閉環(huán)。從而將抓斗位移至指定的卸貨位置并控制抓瓣張開(kāi)，完成自動(dòng)卸貨工作。
[0021]全自動(dòng)工作模式:該工作模式主要適用于抓取現(xiàn)場(chǎng)較為簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)工況(如垃圾焚燒廠等)，其基本工作流程如下:
[0022]a).操作人員指定抓取位置，給出控制系統(tǒng)抓取位置坐標(biāo);控制系統(tǒng)通過(guò)行車上的行走位置傳感器總成自動(dòng)完成行車位置控制反饋閉環(huán)，使抓斗自動(dòng)運(yùn)行至抓取位置上方；
[0023]b).控制系統(tǒng)按預(yù)編寫(xiě)的模式啟動(dòng)抓取系統(tǒng)絞盤(pán)，使液壓抓斗向下運(yùn)動(dòng)；同時(shí)通過(guò)絞盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器計(jì)算液壓抓斗的下放距離；
[0024]c).在液壓抓斗下放量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)抓斗液壓油栗(栗控系統(tǒng))或者開(kāi)啟抓斗液壓閥(閥控系統(tǒng))，從而使抓斗抓瓣張開(kāi)，為抓取做好準(zhǔn)備；
[0025]d).液壓抓斗繼續(xù)下方，直至與被抓取物接觸，此時(shí)，由于抓斗部分質(zhì)量作用于抓取物上，故負(fù)載拉力傳感器輸出信號(hào)發(fā)生變化。抓斗下行直至達(dá)到預(yù)設(shè)負(fù)載值，此時(shí)絞盤(pán)停車；
[0026]e)啟動(dòng)抓斗液壓油栗(栗控系統(tǒng))或者開(kāi)啟抓斗液壓閥(閥控系統(tǒng))，從而使抓斗抓瓣合攏并完成抓取工作；
[0027]d)抓取系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)絞盤(pán)使液壓抓斗向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)拉力傳感器記錄總抓取重量；當(dāng)抓取質(zhì)量超過(guò)允許量時(shí)，抓取系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)啟動(dòng)抓斗液壓油栗(栗控系統(tǒng))或者開(kāi)啟抓斗液壓閥(閥控系統(tǒng))，從而使抓斗抓瓣張開(kāi)較小的角度，從而松開(kāi)部分抓取物直至達(dá)允許的抓取重量。
[0028]e)在面對(duì)面工況下，操作人員通過(guò)觀察調(diào)整液壓抓取系統(tǒng)的抓斗位置，直到抓斗位移至所需要進(jìn)行卸貨的位置;輸入卸貨指令。此時(shí)抓取系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制抓瓣張開(kāi)，完成卸貨工作；
[0029]f)在面對(duì)點(diǎn)工況下，液壓抓取系統(tǒng)的卸貨工作可以由控制系統(tǒng)自動(dòng)完成;該系統(tǒng)通過(guò)安裝于行車上的行走位置傳感器總成自動(dòng)完成行車位置控制反饋閉環(huán)。從而