自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，包括手持設(shè)備模塊、伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊、接近開關(guān)模塊以及主控單元模塊，所述手持設(shè)備模塊通過(guò)主控單元模塊分別控制伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊和接近開關(guān)模塊。同時(shí)還提供了該自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明能夠在空中懸停完成自調(diào)平工作，提高了星箭對(duì)接或載荷與平臺(tái)水平對(duì)接的效率、可靠性。本發(fā)明調(diào)平控制精度優(yōu)于1mm/m，經(jīng)驗(yàn)證可在1min內(nèi)完成自動(dòng)調(diào)平。
【專利說(shuō)明】自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)及控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及星箭對(duì)接調(diào)平控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種自調(diào)平式吊具控 制系統(tǒng)及控制方法，應(yīng)用于多種航天器星箭對(duì)接或載荷與平臺(tái)水平對(duì)接。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今衛(wèi)星航天器領(lǐng)域進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，多個(gè)工程項(xiàng)目并行開展，不論是衛(wèi)星 產(chǎn)品研制的數(shù)量，還是種類都大幅提升。隨著衛(wèi)星大型化和復(fù)雜化程度顯著提高，衛(wèi)星AIT 過(guò)程對(duì)操作的質(zhì)量、精度和安全性要求都有了質(zhì)的飛躍。
[0003] 衛(wèi)星與適配器對(duì)接（尤其星箭對(duì)接），以及衛(wèi)星艙體之間對(duì)接對(duì)起吊水平要求較 高，但國(guó)內(nèi)現(xiàn)有調(diào)平吊具多屬機(jī)械調(diào)平類型，調(diào)平精度與人為操作因素相關(guān)，調(diào)平周期耗時(shí) 長(zhǎng)、調(diào)平精度低（一般為4mm/m)、精度可靠性較低。因此，對(duì)接操作設(shè)備需引入自調(diào)平技術(shù)， 減少認(rèn)為因素的介入，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。
[0004] 國(guó)外航天器領(lǐng)域的智能吊具作為工裝設(shè)備主要組成部分，其工業(yè)控制程度達(dá)較高 水平，形成了通用化、智能化、多元化的設(shè)計(jì)理念。以法國(guó)泰雷茲?阿萊尼亞宇航公司為例， 該公司設(shè)計(jì)的自動(dòng)調(diào)平吊具，通過(guò)嵌入式控制系統(tǒng)結(jié)合電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 調(diào)節(jié)主吊點(diǎn)在x、Y向的位置，從而實(shí)現(xiàn)吊具自身水平，且其整個(gè)調(diào)平工況于空中完成。此自 調(diào)平吊具控制算法采用插補(bǔ)解算法，解算程序較為復(fù)雜，且調(diào)平精度受限控制器的解算精 度，解算精度一般不高，整個(gè)吊具的調(diào)平精度低于2mm/m。
[0005] 國(guó)內(nèi)航天器領(lǐng)域的智能吊具研制機(jī)構(gòu)起步較早為北京航天設(shè)備制造廠。該廠制造 的自動(dòng)調(diào)平吊具具備一定的水平自動(dòng)調(diào)平能力，其調(diào)平原理同樣基于調(diào)節(jié)主吊點(diǎn)的位置， 實(shí)現(xiàn)吊具自身水平。但限于控制系統(tǒng)架構(gòu)的局限性，調(diào)平精度理論值達(dá)到2mm/m，調(diào)平時(shí)間 長(zhǎng)于2分鐘。
[0006] 鑒于航天器領(lǐng)域高精度水平對(duì)接需求，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有調(diào)平吊具多為機(jī)械調(diào)平裝置，另 夕卜，現(xiàn)行研究設(shè)計(jì)的自調(diào)平吊具控制系統(tǒng)控制原理較為落后，操作過(guò)程較為復(fù)雜，調(diào)平效率 與調(diào)平精度均有待提1?。
[0007] 因此，業(yè)界需要改進(jìn)的自調(diào)平吊具控制系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)及控 制方法。
[0009] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，包括手持設(shè)備模塊、 伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊、接近開關(guān)模塊以及主控單元模塊，所 述手持設(shè)備模塊通過(guò)主控單元模塊分別控制伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感 器模塊和接近開關(guān)模塊；其中：
[0011]-手持設(shè)備模塊，用于向主控單元模塊輸出控制信息，并實(shí)時(shí)監(jiān)控吊具的狀態(tài)信 息；
[0012] -主控單元模塊，用于將手持設(shè)備模塊發(fā)出的控制信息處理后輸出至伺服電機(jī)控 制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊和接近開關(guān)模塊，并將主控單元模塊、伺服電機(jī)控 制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊和接近開關(guān)模塊反饋的狀態(tài)信息處理后返回至手 持設(shè)備模塊；
[0013] -伺服電機(jī)控制模塊，用于驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)；
[0014] -聲光報(bào)警模塊，用于輸出報(bào)警信號(hào)；
[0015] -拉力傳感器模塊，用于采集吊具的吊點(diǎn)拉力值；
[0016] -接近開關(guān)模塊，用于發(fā)出接觸信號(hào)，手持設(shè)備模塊根據(jù)接觸信號(hào)數(shù)量判斷是否能 夠調(diào)平。
[0017] 優(yōu)選地，所述手持設(shè)備模塊包括：手持RS232通信模塊、手持ZigBee無(wú)線通信模 塊、顯示器、8位處理器、電源模塊以及按鍵模塊，所述按鍵模塊與8位處理器模塊相連接， 用于處理按鍵模塊輸入的控制信息；所述8位處理器模塊將控制信息通過(guò)手持RS232通信 模塊和/或手持ZigBee無(wú)線通信模塊輸送至主控單元模塊，所述顯示器與8位處理器相 連接，用于顯示主控單元模塊、伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊以及接 近開關(guān)模塊反饋的狀態(tài)信息；所述電源模塊通過(guò)主控單元模塊向自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)供 電。
[0018] 優(yōu)選地，所述8位處理器設(shè)置有時(shí)鐘控制指令單元，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)平時(shí)間累計(jì)超過(guò)設(shè) 定時(shí)間時(shí)，8位處理器向主控單元模塊發(fā)出中斷指令，控制伺服電機(jī)控制模塊停止工作。
[0019] 優(yōu)選地，所述主控單元模塊包括32位處理器、傾角傳感器模塊、電源控制模塊、主 控RS232通信模塊以及主控ZigBee無(wú)線通信模塊，所述32位處理器與電源控制模塊相連 接，并通過(guò)主控RS232通信模塊和/或主控ZigBee無(wú)線通信模塊與對(duì)應(yīng)的手持RS232通信 模塊和/或手持ZigBee無(wú)線通信模塊通信連接，用于接收8位處理器發(fā)出的控制信息；所 述電源控制模塊的輸入端與電源模塊相連接，所述電源控制模塊的輸出端分別與伺服電機(jī) 控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊和接近開關(guān)模塊相連接；所述傾角傳感器模塊分 別與電源控制模塊的輸出端和32位處理器相連接，用于采集吊具的X向和Y向傾角信號(hào)， 并通過(guò)32位處理器反饋至8位處理器，再經(jīng)過(guò)顯示器顯示，實(shí)現(xiàn)吊具傾角信息實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0020] 優(yōu)選地，所述電源控制模塊的輸入端接入電流保險(xiǎn)絲、氣體放電管、濾波電路和電 容器，其中，所述電流保險(xiǎn)絲用于電路過(guò)載保護(hù)，所述氣體放電管用于電擊和浪涌電路保 護(hù)，所述濾波電路用于電路整流，所述電容器用于電路斷電短時(shí)放電保護(hù)；電源控制模塊的 輸出端通過(guò)多組低壓差電壓調(diào)節(jié)器輸出低電平至伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力 傳感器模塊、接近開關(guān)模塊、傾角傳感器模塊以及32位處理器。
[0021] 優(yōu)選地，所述電源控制模塊采用DC-DC變換器輸出24V、7V、5V、3. 3V電壓，其中， 24V電壓輸出至伺服電機(jī)控制模塊、7V電壓分別輸出至聲光報(bào)警模塊，5V電壓分別輸出至 傾角傳感器模塊和拉力傳感器模塊，3. 3V電壓輸出至接近開關(guān)模塊和32位處理器。
[0022] 優(yōu)選地，所述傾角傳感器模塊包括傳感器芯片、51單片機(jī)、16位AD轉(zhuǎn)換器以及傳 感器電源模塊，其中，所述傳感器電源模塊與傳感器芯片相連接，用于向傳感器芯片提供5V 標(biāo)準(zhǔn)電壓，所述傳感器芯片通過(guò)16位AD轉(zhuǎn)換器與51單片機(jī)相連接，用于將輸出的模擬電 壓經(jīng)過(guò)16位AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸入至51單片機(jī)，所述51單片機(jī)通過(guò)接口電路 與32位處理器數(shù)據(jù)連接，用于將經(jīng)過(guò)51單片機(jī)運(yùn)算的數(shù)字信號(hào)輸出至32位處理器，進(jìn)而 輸出至8位處理器輸出顯示。
[0023] 優(yōu)選地，所述傳感器芯片最小調(diào)平精度為0.05°，即，0.05°為自調(diào)平式吊具控制 系統(tǒng)工作啟停的開關(guān)量值。
[0024] 優(yōu)選地，所述伺服電機(jī)控制模塊通過(guò)接口電路與主控單元模塊的32位處理器相 連接，包括伺服電機(jī)控制電路模塊，所述伺服電機(jī)控制電路模塊分別與吊具的X向直流伺 服電機(jī)和Y向直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接。
[0025] 優(yōu)選地，所述伺服電機(jī)控制電路模塊采用中間"橋式電路"控制直流伺服電機(jī)正反 轉(zhuǎn)：
[0026] -當(dāng)伺服電機(jī)控制電路模塊左右兩端的開關(guān)電路均打到24V電壓狀態(tài)，則電機(jī)處 于停機(jī)狀態(tài)；
[0027] -當(dāng)主控單元模塊發(fā)來(lái)電機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，則伺服電機(jī)控制電路模塊左端開關(guān)電路 打到0V狀態(tài)，右端開關(guān)電路打到24V狀態(tài)，電機(jī)啟動(dòng)正轉(zhuǎn)；
[0028] -當(dāng)主控單元模塊發(fā)來(lái)電機(jī)反轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，則電路右端開關(guān)電路打到0V狀態(tài)，左側(cè) 打到24V狀態(tài)，電機(jī)啟動(dòng)反轉(zhuǎn)。
[0029] 優(yōu)選地，所述聲光報(bào)警模塊包括三色聲光報(bào)警器和報(bào)警控制電路；所述報(bào)警控制 控制電路通過(guò)接口電路與主控單元模塊的32位處理器相連接，所述三色聲光報(bào)警器與報(bào) 警控制電路相連接。
[0030] 優(yōu)選地，三色聲光報(bào)警器包括如下報(bào)警信息：
[0031] -當(dāng)傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息為傾角< 0. 05°時(shí)，綠燈長(zhǎng)亮；
[0032] -當(dāng)傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息為0.05° <傾角彡0.Γ時(shí)，綠燈閃；
[0033] -當(dāng)傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息為傾角> 0. Γ時(shí)，黃燈長(zhǎng)亮；
[0034]-當(dāng)手持設(shè)備模塊通過(guò)主控單元模塊控制伺服電機(jī)控制模塊驅(qū)動(dòng)吊具的直流伺服 電機(jī)正在進(jìn)行吊具調(diào)平時(shí)，黃燈閃；
[0035] -當(dāng)接近開關(guān)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，紅燈長(zhǎng)亮；
[0036] -當(dāng)伺服電機(jī)控制模塊無(wú)法完成調(diào)平時(shí)，紅燈閃；
[0037] -當(dāng)手持設(shè)備模塊無(wú)法正常讀取傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息，紅燈閃并 且蜂鳴器響；
[0038]-手持設(shè)備模塊無(wú)法通過(guò)主控單元模塊進(jìn)行吊具調(diào)平作業(yè)時(shí)，定義為自調(diào)平式吊 具控制系統(tǒng)出現(xiàn)緊急故障，紅燈長(zhǎng)亮并且蜂鳴器響。
[0039] 優(yōu)選地，所述拉力傳感器模塊包括拉力傳感器和拉力傳感器控制電路，所述拉力 傳感器控制電路通過(guò)接口電路與主控單元模塊的32位處理器相連接，所述拉力傳感器與 拉力傳感器控制電路相連接。
[0040] 優(yōu)選地，所述拉力傳感器控制電路包括電壓放大電路和12位A/D轉(zhuǎn)換器，拉力傳 感器的信號(hào)輸入端輸入的模擬電壓，經(jīng)過(guò)電壓放大電路后，通過(guò)12位A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電 壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)接口電路輸出至32位處理器模塊，32位處理器模塊將數(shù)字 信號(hào)反饋至8位處理器并通過(guò)顯示器顯示輸出。
[0041] 優(yōu)選地，所述接近開關(guān)模塊包括接近開關(guān)控制電路和磁渦流感應(yīng)式接近開關(guān)，所 述接近開關(guān)控制電路通過(guò)通過(guò)接口電路與32位處理器相連接，所述磁渦流感應(yīng)式接近開 關(guān)與接近開關(guān)控制電路相連接。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種上述自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)的控制方法， 包括如下步驟：
[0043] 步驟1，對(duì)手持設(shè)備模塊、伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊、接 近開關(guān)模塊以及主控單元模塊進(jìn)行初始化；
[0044] 步驟2,讀取主控單元模塊的傾角傳感器模塊數(shù)據(jù)和拉力傳感器模塊數(shù)據(jù)；
[0045] 若數(shù)據(jù)讀取失敗，則聲光報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警指令，重復(fù)步驟1 ;
[0046] 步驟3,數(shù)據(jù)讀取完整則程序下行，主控單元模塊讀取手持設(shè)備模塊發(fā)出的調(diào)平指 令中數(shù)據(jù)：
[0047] -若讀取調(diào)平指令成功，則系統(tǒng)進(jìn)入switch判斷語(yǔ)句，根據(jù)接近開關(guān)模塊的接觸 信號(hào)數(shù)量，判斷吊具是否能夠調(diào)平或系統(tǒng)出錯(cuò)：
[0048] (1)可調(diào)平，則伺服電機(jī)控制模塊控制吊具的直流伺服電機(jī)啟動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)方向，自調(diào) 平式吊具控制系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)調(diào)平循環(huán)控制；
[0049] (2)不可調(diào)平或系統(tǒng)出錯(cuò)，則執(zhí)行不能調(diào)平報(bào)警或出錯(cuò)報(bào)警；
[0050] (3)傾角傳感器模塊反饋的調(diào)平精度0. 05°范圍內(nèi)，判斷吊具完成調(diào)平。
[0051] -若讀取調(diào)平指令失敗，則系統(tǒng)檢測(cè)手持設(shè)備模塊的按鍵開關(guān)量信號(hào)，檢測(cè)成功進(jìn) 入switch判斷語(yǔ)句，若檢測(cè)失敗，則繼續(xù)檢測(cè)，直至進(jìn)入閉合的自動(dòng)調(diào)平循環(huán)控制程序。
[0052] 優(yōu)選地，所述步驟3中，當(dāng)接觸信號(hào)為兩個(gè)或兩個(gè)以下時(shí)，判斷能否調(diào)平；當(dāng)接觸 信號(hào)為三個(gè)或三個(gè)以上時(shí)，判斷為系統(tǒng)出錯(cuò)；
[0053] 優(yōu)選地，在自動(dòng)調(diào)平循環(huán)控制過(guò)程中：
[0054] -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值> 0. Γ時(shí)，則X或Y向直流伺服電機(jī)啟 動(dòng)，驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低的方向移動(dòng)；
[0055] -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值>0.05°并且<0. Γ時(shí)，則X或Y向直 流伺服電機(jī)進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)位移調(diào)平模式，驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低的方向移動(dòng)，慢慢近最小調(diào) 平傾角0.05° ;
[0056] -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值由> +0. Γ變?yōu)?lt; -0. Γ時(shí)，則X或Y 向直流伺服電機(jī)進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)位移調(diào)平模式，驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低的方向移動(dòng)，慢慢逼近 最小調(diào)平傾角0.05° ;
[0057] -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值> 0. 05°，主吊點(diǎn)移動(dòng)方向傾斜角度低 的一側(cè)接近開關(guān)信號(hào)時(shí)，則說(shuō)明吊具姿態(tài)無(wú)法調(diào)平，超出吊具機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)平范圍，判斷為不 可調(diào)平，執(zhí)行不能調(diào)平報(bào)警；
[0058] -設(shè)定時(shí)鐘控制指令單元的時(shí)間量值為60s，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)平時(shí)間累計(jì)超過(guò)60s時(shí)，手 持設(shè)備模塊向主控單元模塊發(fā)出中斷指令，控制伺服電機(jī)控制模塊停止工作。
[0059] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下技術(shù)特點(diǎn)：
[0060] 1、本發(fā)明提供的自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，可以在空中懸停完成自調(diào)平工作，提高 了星箭對(duì)接或載荷與平臺(tái)水平對(duì)接的效率、可靠性；
[0061] 2、本發(fā)明提供的自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)及控制方法，調(diào)平控制精度優(yōu)于lmm/m，可 在lmin內(nèi)完成自動(dòng)調(diào)平。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0062] 通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0063] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0064] 圖2為本發(fā)明控制流程圖；
[0065] 圖3為吊具結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，1為主吊點(diǎn)；
[0066] 圖4為電源控制模塊電路圖；
[0067] 圖5為傾角傳感器模塊電路圖；
[0068] 圖6為拉力傳感器模塊電路圖；
[0069] 圖7為伺服電機(jī)控制模塊電路圖；
[0070] 圖8為報(bào)警控制電路電路圖；
[0071] 圖9為手持設(shè)備模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0072] 下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
[0073] 請(qǐng)同時(shí)參閱圖1至圖9。
[0074] 本實(shí)施例提供了一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，包括手持設(shè)備模塊、伺服電機(jī)控制 模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊、接近開關(guān)模塊以及主控單元模塊，所述手持設(shè)備模 塊通過(guò)主控單元模塊分別控制伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊和接近 開關(guān)模塊；其中：
[0075] -手持設(shè)備模塊，用于向主控單元模塊輸出控制信息，并實(shí)時(shí)監(jiān)控吊具的狀態(tài)信 息；
[0076] -主控單元模塊，用于將手持設(shè)備模塊發(fā)出的控制信息處理后輸出至伺服電機(jī)控 制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊和接近開關(guān)模塊，并將主控單元模塊、伺服電機(jī)控 制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊和接近開關(guān)模塊反饋的狀態(tài)信息處理后返回至手 持設(shè)備模塊；
[0077] -伺服電機(jī)控制模塊，用于驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)；
[0078] -聲光報(bào)警模塊，用于輸出報(bào)警信號(hào)；
[0079]-拉力傳感器模塊，用于采集吊具的吊點(diǎn)拉力值；
[0080] -接近開關(guān)模塊，用于發(fā)出接觸信號(hào)，手持設(shè)備模塊根據(jù)接觸信號(hào)數(shù)量判斷是否能 夠調(diào)平。
[0081] 進(jìn)一步地，所述手持設(shè)備模塊包括：手持RS232通信模塊、手持ZigBee無(wú)線通信模 塊、顯示器、8位處理器、電源模塊以及按鍵模塊，所述按鍵模塊與8位處理器模塊相連接， 用于處理按鍵模塊輸入的控制信息；所述8位處理器模塊將控制信息通過(guò)手持RS232通信 模塊和/或手持ZigBee無(wú)線通信模塊輸送至主控單元模塊，所述顯示器與8位處理器相 連接，用于顯示主控單元模塊、伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊以及接 近開關(guān)模塊反饋的狀態(tài)信息；所述電源模塊通過(guò)主控單元模塊向自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)供 電。
[0082] 進(jìn)一步地，所述8位處理器設(shè)置有時(shí)鐘控制指令單元，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)平時(shí)間累計(jì)超過(guò) 設(shè)定時(shí)間時(shí)，8位處理器向主控單元模塊發(fā)出中斷指令，控制伺服電機(jī)控制模塊停止工作。
[0083] 進(jìn)一步地，所述主控單元模塊包括32位處理器、傾角傳感器模塊、電源控制模塊、 主控RS232通信模塊以及主控ZigBee無(wú)線通信模塊，所述32位處理器與電源控制模塊相 連接，并通過(guò)主控RS232通信模塊和/或主控ZigBee無(wú)線通信模塊與對(duì)應(yīng)的手持RS232通 信模塊和/或手持ZigBee無(wú)線通信模塊通信連接，用于接收8位處理器發(fā)出的控制信息； 所述電源控制模塊的輸入端與電源模塊相連接，所述電源控制模塊的輸出端分別與伺服電 機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊和接近開關(guān)模塊相連接；所述傾角傳感器模塊 分別與電源控制模塊的輸出端和32位處理器相連接，用于采集吊具的X向和Y向傾角信 號(hào)，并通過(guò)32位處理器反饋至8位處理器，再經(jīng)過(guò)顯示器顯示，實(shí)現(xiàn)吊具傾角信息實(shí)時(shí)監(jiān) 控。
[0084] 進(jìn)一步地，所述電源控制模塊的輸入端接入電流保險(xiǎn)絲、氣體放電管、濾波電路和 電容器，其中，所述電流保險(xiǎn)絲用于電路過(guò)載保護(hù)，所述氣體放電管用于電擊和浪涌電路保 護(hù)，所述濾波電路用于電路整流，所述電容器用于電路斷電短時(shí)放電保護(hù)；電源控制模塊的 輸出端通過(guò)多組低壓差電壓調(diào)節(jié)器輸出低電平至伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力 傳感器模塊、接近開關(guān)模塊、傾角傳感器模塊以及32位處理器。
[0085] 進(jìn)一步地，所述電源控制模塊采用DC-DC變換器輸出24V、7V、5V、3. 3V電壓，其中， 24V電壓輸出至伺服電機(jī)控制模塊、7V電壓分別輸出至聲光報(bào)警模塊，5V電壓分別輸出至 傾角傳感器模塊和拉力傳感器模塊，3. 3V電壓輸出至接近開關(guān)模塊和32位處理器。
[0086] 進(jìn)一步地，所述傾角傳感器模塊包括傳感器芯片、51單片機(jī)、16位AD轉(zhuǎn)換器以及 傳感器電源模塊，其中，所述傳感器電源模塊與傳感器芯片相連接，用于向傳感器芯片提供 5V標(biāo)準(zhǔn)電壓，所述傳感器芯片通過(guò)16位AD轉(zhuǎn)換器與51單片機(jī)相連接，用于將輸出的模擬 電壓經(jīng)過(guò)16位AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸入至51單片機(jī)，所述51單片機(jī)通過(guò)接口電 路與32位處理器數(shù)據(jù)連接，用于將經(jīng)過(guò)51單片機(jī)運(yùn)算的數(shù)字信號(hào)輸出至32位處理器，進(jìn) 而輸出至8位處理器輸出顯不。
[0087] 進(jìn)一步地，所述傳感器芯片最小調(diào)平精度為0.05°，即，0.05°為自調(diào)平式吊具控 制系統(tǒng)工作啟停的開關(guān)量值。
[0088] 進(jìn)一步地，所述伺服電機(jī)控制模塊通過(guò)接口電路與主控單元模塊的32位處理器 相連接，包括伺服電機(jī)控制電路模塊，所述伺服電機(jī)控制電路模塊分別與吊具的X向直流 伺服電機(jī)和Y向直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接。
[0089] 進(jìn)一步地，所述伺服電機(jī)控制電路模塊采用中間"橋式電路"控制直流伺服電機(jī)正 反轉(zhuǎn)：
[0090] -當(dāng)伺服電機(jī)控制電路模塊左右兩端的開關(guān)電路均打到24V電壓狀態(tài)，則電機(jī)處 于停機(jī)狀態(tài)；
[0091] -當(dāng)主控單元模塊發(fā)來(lái)電機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，則伺服電機(jī)控制電路模塊左端開關(guān)電路 打到0V狀態(tài)，右端開關(guān)電路打到24V狀態(tài)，電機(jī)啟動(dòng)正轉(zhuǎn)；
[0092] -當(dāng)主控單元模塊發(fā)來(lái)電機(jī)反轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，則電路右端開關(guān)電路打到0V狀態(tài)，左側(cè) 打到24V狀態(tài)，電機(jī)啟動(dòng)反轉(zhuǎn)。
[0093] 進(jìn)一步地，所述聲光報(bào)警模塊包括三色聲光報(bào)警器和報(bào)警控制電路；所述報(bào)警控 制控制電路通過(guò)接口電路與主控單元模塊的32位處理器相連接，所述三色聲光報(bào)警器與 報(bào)警控制電路相連接。
[0094] 進(jìn)一步地，三色聲光報(bào)警器包括如下報(bào)警信息：
[0095] -當(dāng)傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息為傾角< 0. 05°時(shí)，綠燈長(zhǎng)亮；
[0096] -當(dāng)傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息為0.05° <傾角彡0.Γ時(shí)，綠燈閃；
[0097] -當(dāng)傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息為傾角> 0. Γ時(shí)，黃燈長(zhǎng)亮；
[0098]-當(dāng)手持設(shè)備模塊通過(guò)主控單元模塊控制伺服電機(jī)控制模塊驅(qū)動(dòng)吊具的直流伺服 電機(jī)正在進(jìn)行吊具調(diào)平時(shí)，黃燈閃；
[0099] -當(dāng)接近開關(guān)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，紅燈長(zhǎng)亮；
[0100] -當(dāng)伺服電機(jī)控制模塊無(wú)法完成調(diào)平時(shí)，紅燈閃；
[0101]-當(dāng)手持設(shè)備模塊無(wú)法正常讀取傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息，紅燈閃并 且蜂鳴器響；
[0102] -手持設(shè)備模塊無(wú)法通過(guò)主控單元模塊進(jìn)行吊具調(diào)平作業(yè)時(shí)，定義為自調(diào)平式吊 具控制系統(tǒng)出現(xiàn)緊急故障，紅燈長(zhǎng)亮并且蜂鳴器響。
[0103] 進(jìn)一步地，所述拉力傳感器模塊包括拉力傳感器和拉力傳感器控制電路，所述拉 力傳感器控制電路通過(guò)接口電路與主控單元模塊的32位處理器相連接，所述拉力傳感器 與拉力傳感器控制電路相連接。
[0104] 進(jìn)一步地，所述拉力傳感器控制電路包括電壓放大電路和12位A/D轉(zhuǎn)換器，拉力 傳感器的信號(hào)輸入端輸入的模擬電壓，經(jīng)過(guò)電壓放大電路后，通過(guò)12位A/D轉(zhuǎn)換器將模擬 電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)接口電路輸出至32位處理器模塊，32位處理器模塊將數(shù) 字信號(hào)反饋至8位處理器并通過(guò)顯示器顯示輸出。
[0105] 進(jìn)一步地，所述接近開關(guān)模塊包括接近開關(guān)控制電路和磁渦流感應(yīng)式接近開關(guān)， 所述接近開關(guān)控制電路通過(guò)通過(guò)接口電路與32位處理器相連接，所述磁渦流感應(yīng)式接近 開關(guān)與接近開關(guān)控制電路相連接。
[0106] 本實(shí)施例提供的自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，其控制方法，包括如下步驟：
[0107] 步驟1，對(duì)手持設(shè)備模塊、伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊、接 近開關(guān)模塊以及主控單元模塊進(jìn)行初始化；
[0108] 步驟2,讀取主控單元模塊的傾角傳感器模塊數(shù)據(jù)和拉力傳感器模塊數(shù)據(jù)；
[0109] 若數(shù)據(jù)讀取失敗，則聲光報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警指令，重復(fù)步驟1 ;
[0110] 步驟3,數(shù)據(jù)讀取完整則程序下行，主控單元模塊讀取手持設(shè)備模塊發(fā)出的調(diào)平指 令中數(shù)據(jù)：
[0111] -若讀取調(diào)平指令成功，則系統(tǒng)進(jìn)入switch判斷語(yǔ)句，根據(jù)接近開關(guān)模塊的接觸 信號(hào)數(shù)量，判斷吊具是否能夠調(diào)平或系統(tǒng)出錯(cuò)：
[0112] (1)可調(diào)平，則伺服電機(jī)控制模塊控制吊具的直流伺服電機(jī)啟動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)方向，自調(diào) 平式吊具控制系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)調(diào)平循環(huán)控制；
[0113] (2)不可調(diào)平或系統(tǒng)出錯(cuò)，則執(zhí)行不能調(diào)平報(bào)警或出錯(cuò)報(bào)警；
[0114] (3)傾角傳感器模塊反饋的調(diào)平精度0.05°范圍內(nèi)，判斷吊具完成調(diào)平。
[0115] -若讀取調(diào)平指令失敗，則系統(tǒng)檢測(cè)手持設(shè)備模塊的按鍵開關(guān)量信號(hào)，檢測(cè)成功進(jìn) 入switch判斷語(yǔ)句，若檢測(cè)失敗，則繼續(xù)檢測(cè)，直至進(jìn)入閉合的自動(dòng)調(diào)平循環(huán)控制程序。
[0116] 進(jìn)一步地，所述步驟3中，當(dāng)接觸信號(hào)為兩個(gè)或兩個(gè)以下時(shí)，判斷能否調(diào)平；當(dāng)接 觸信號(hào)為三個(gè)或三個(gè)以上時(shí)，判斷為系統(tǒng)出錯(cuò)；
[0117] 進(jìn)一步地，在自動(dòng)調(diào)平循環(huán)控制過(guò)程中：
[0118] -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值> 0. Γ時(shí)，則X或Y向直流伺服電機(jī)啟 動(dòng)，驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低的方向移動(dòng)；
[0119] -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值>0.05°并且<0.1°時(shí)，則X或Y向直 流伺服電機(jī)進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)位移調(diào)平模式，驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低的方向移動(dòng)，慢慢近最小調(diào) 平傾角0.05° ;
[0120] -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值由>+0. Γ變?yōu)?lt;-ο. Γ時(shí)，則X或Y 向直流伺服電機(jī)進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)位移調(diào)平模式，驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低的方向移動(dòng)，慢慢逼近 最小調(diào)平傾角0.05° ;
[0121] -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值> 0. 05°，主吊點(diǎn)移動(dòng)方向傾斜角度低 的一側(cè)接近開關(guān)信號(hào)時(shí)，則說(shuō)明吊具姿態(tài)無(wú)法調(diào)平，超出吊具機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)平范圍，判斷為不 可調(diào)平，執(zhí)行不能調(diào)平報(bào)警；
[0122] -設(shè)定時(shí)鐘控制指令單元的時(shí)間量值為60s，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)平時(shí)間累計(jì)超過(guò)60s時(shí)，手 持設(shè)備模塊向主控單元模塊發(fā)出中斷指令，控制伺服電機(jī)控制模塊停止工作。
[0123] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例做進(jìn)一步描述。
[0124] 本實(shí)施例提供的自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，包括：手持設(shè)備模塊、伺服電機(jī)控制模 塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊、接近開關(guān)模塊、主控單元模塊。
[0125] 所述手持設(shè)備模塊包括RS232通信模塊、ZigBee無(wú)線通信模塊、IXD顯示器、8位 處理器、電源模塊、按鍵模塊；
[0126] 所述伺服電機(jī)模塊包括伺服電機(jī)控制電路模塊、直流伺服電機(jī)；
[0127] 所述聲光報(bào)警模塊包括三色聲光報(bào)警器和報(bào)警控制電路；
[0128] 所述拉力傳感器模塊包括拉力傳感器和拉力傳感器控制電路；
[0129] 所述接近開關(guān)模塊包括接近開關(guān)控制電路和磁渦流感應(yīng)式接近開關(guān)；
[0130] 所述主控單元模塊包括32位處理器、傾角傳感器模塊、電源控制模塊、RS232通信 模塊以及ZigBee無(wú)線通信模塊；所述傾角傳感器模塊包括進(jìn)口傳感器芯片和16位AD轉(zhuǎn)換 器。
[0131] 在本實(shí)施例中：
[0132] 傾角傳感器模塊最小調(diào)平精度為0.05°，即0.05°為調(diào)平系統(tǒng)工作啟停的開關(guān) 量值。
[0133] 本實(shí)施例調(diào)平原理是基于調(diào)節(jié)主吊點(diǎn)在吊具水平面內(nèi)X、Y兩個(gè)方向的移動(dòng)量，最 終實(shí)現(xiàn)被吊物體吊裝過(guò)程中的姿態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整。
[0134] 控制系統(tǒng)軟件總體方案如下：初始化后讀取傾角傳感器模塊數(shù)據(jù)和拉力傳感器模 塊數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)讀取失敗，則聲光報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警指令；數(shù)據(jù)讀取完整則程序下行，讀取 串口（下位機(jī)手持設(shè)備模塊發(fā)出的調(diào)平指令）中數(shù)據(jù)，若讀取調(diào)平指令則系統(tǒng)進(jìn)入switch 判斷語(yǔ)句，根據(jù)接近開關(guān)模塊信號(hào)數(shù)量判斷吊具是否能夠調(diào)平以及調(diào)平控制系統(tǒng)是否出現(xiàn) 問(wèn)題，若可調(diào)平則直流伺服電機(jī)控制模塊控制電機(jī)啟動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)方向，調(diào)平控制系統(tǒng)進(jìn)入自 動(dòng)調(diào)平循環(huán)控制；若串口數(shù)據(jù)讀取失敗，則系統(tǒng)檢測(cè)手持設(shè)備模塊的按鍵開關(guān)量信號(hào)，檢測(cè) 成功進(jìn)入switch判斷語(yǔ)句，若檢測(cè)失敗進(jìn)入下一程序，繼續(xù)檢測(cè)，直至進(jìn)入閉合的調(diào)平循 環(huán)程序，最后判斷吊具姿態(tài)是否調(diào)平，若系統(tǒng)水平度進(jìn)入傾角傳感器模塊調(diào)平精度0. 05° 范圍內(nèi)，則系統(tǒng)完成調(diào)平。
[0135] 吊具自調(diào)平過(guò)程中，若傾角傳感器模塊檢測(cè)X(或Y)向傾角值>0. Γ時(shí)，則X(或 Y)向直流伺服電機(jī)啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低的方向移動(dòng)。
[0136] 吊具調(diào)平過(guò)程中，若傾角傳感器模塊檢測(cè)X(或Y)向傾角值>0.05°并且 <0.1°時(shí)，則X(或Y)向直流伺服電機(jī)進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)位移調(diào)平模式，驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低 的方向移動(dòng)，慢慢近最小調(diào)平傾角〇. 05°。
[0137] 吊具調(diào)平過(guò)程中，若傾角傳感器模塊檢測(cè)X(或Y)向傾角值由>+0.1°變?yōu)?<-0.Γ時(shí)，則X(或Y)向直流伺服電機(jī)進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)位移調(diào)平模式，驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低 的方向移動(dòng)，慢慢逼近最小調(diào)平傾角0.05°。
[0138] 吊具調(diào)平過(guò)程中，若傾角傳感器模塊檢測(cè)X(或Y)向傾角值>0.05°，主吊點(diǎn)移動(dòng) 方向傾斜角度低的一側(cè)接近開關(guān)信號(hào)時(shí)，則說(shuō)明吊具姿態(tài)無(wú)法調(diào)平，超出吊具機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào) 平范圍。
[0139] 8位處理器設(shè)置時(shí)鐘控制指令，設(shè)置時(shí)間量值為60s，若系統(tǒng)調(diào)平時(shí)間累計(jì)超過(guò) 60s時(shí)，則ARM控制模塊發(fā)出中斷指令，電機(jī)控制模塊停止工作。
[0140] 手持設(shè)備模塊輸出實(shí)時(shí)X/Y向傾角信號(hào)、四吊點(diǎn)拉力傳感器信號(hào)；設(shè)置手動(dòng)X/Y向 調(diào)節(jié)按鈕、調(diào)平系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)平開啟按鈕、控制系統(tǒng)急停按鈕，±x和土Y四向手動(dòng)調(diào)節(jié)按鈕。
[0141] 電源控制模塊采用DC-DC變換器輸出24V、7V、5V、3. 3V電壓給系統(tǒng)各模塊供電。 24V僅供電直流伺服電機(jī)控制模塊、7V供電模塊包括聲光報(bào)警控制模塊、傾角傳感器供電 模塊，5V供電模塊包括傾角傳感器控制芯片、力傳感器模塊，3. 3V供電模塊包括接近開關(guān) 模塊、主控芯片ARM32。
[0142] 傾角傳感器模塊包括傳感器電源模塊（標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓元器件）、高精度雙軸傾角 傳感器芯片、51單片機(jī)、16位A/D轉(zhuǎn)換器?；鶞?zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電壓元器件的作用是提供5V標(biāo)準(zhǔn)電壓， 傾角傳感器芯片輸出的模擬電壓經(jīng)過(guò)12位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入到51單片機(jī)， 單片機(jī)經(jīng)過(guò)運(yùn)算將數(shù)字信號(hào)輸入到ARM控制芯片。
[0143] 拉力傳感器控制電路包括電壓放大電路、12位A/D轉(zhuǎn)換器。信號(hào)輸入端輸入的模 擬電壓，經(jīng)過(guò)放大電路后，通過(guò)12位A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
[0144] 電機(jī)控制模塊采用中間"橋式電路"控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電路左右兩端的開關(guān)電 路均打到24V電壓狀態(tài)，則電機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)；當(dāng)主控單元發(fā)來(lái)電機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)，則電路左端 開關(guān)電路打到0V狀態(tài)，右側(cè)打到24V狀態(tài)，電機(jī)啟動(dòng)正轉(zhuǎn)；當(dāng)主控單元發(fā)來(lái)電機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)， 則電路右端開關(guān)電路打到0V狀態(tài)，左側(cè)打到24V狀態(tài)，電機(jī)啟動(dòng)反轉(zhuǎn)。
[0145] 聲光報(bào)警模塊中通過(guò)可控光耦合元器件，控制三色聲光報(bào)警裝置的信號(hào)輸出。
[0146] 手持設(shè)備模塊輸出實(shí)時(shí)X/Y向傾角信號(hào)是為了實(shí)現(xiàn)人工數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0147] 手持設(shè)備模塊輸出四吊點(diǎn)拉力傳感器信號(hào)是為了監(jiān)控四吊點(diǎn)拉力值，若相鄰吊點(diǎn) 拉力值偏差超出起吊需求，則可人工停止起吊。
[0148] 手持設(shè)備模塊設(shè)置±X和土Y四向手動(dòng)調(diào)節(jié)按鈕是為了人工控制X、Y向直流伺服 電機(jī)在X/Y向平面的移動(dòng)量，從而實(shí)現(xiàn)人工控制傾角調(diào)節(jié)量。
[0149] 手持設(shè)備模塊設(shè)置調(diào)平系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)平開啟按鈕是為了實(shí)現(xiàn)吊具自調(diào)平功能。
[0150] 手持設(shè)備模塊設(shè)置控制系統(tǒng)急停按鈕是為了防止突發(fā)時(shí)間的發(fā)生。當(dāng)突發(fā)事件發(fā) 生時(shí)，可以人工急停車。
[0151] 電源控制模塊輸入端接入電流保險(xiǎn)絲、氣體放電管、濾波電路、電容器等模塊。電 流保險(xiǎn)絲的功用是電路過(guò)載保護(hù)，氣體放電管的功用是電擊和浪涌電路保護(hù)，濾波電路的 功用是電路整流，電容器的功用是電路斷電短時(shí)放電保護(hù)。
[0152] 電源控制模塊輸出端通過(guò)幾組低壓差電壓調(diào)節(jié)器輸出所需的低電平，供給其他單 元模塊。
[0153] 聲光報(bào)警模塊輸出的報(bào)警信號(hào)分為以下幾部分：綠燈長(zhǎng)亮、綠燈閃、黃燈長(zhǎng)亮、黃 燈閃、紅燈長(zhǎng)亮、紅燈閃、紅燈閃并且蜂鳴器響、紅燈長(zhǎng)亮并且蜂鳴器響。
[0154] 如表1所示：
[0155] 綠燈長(zhǎng)亮定義為吊具自身傾角<0.05°。
[0156] 綠燈閃定義為吊具自身傾角0.05° <傾角彡0.Γ。
[0157] 黃燈長(zhǎng)亮定義為吊具自身傾角>0.1°。
[0158] 黃燈閃定義為控制系統(tǒng)正在調(diào)平。
[0159] 紅燈長(zhǎng)亮定義為接近開關(guān)故障。
[0160] 紅燈閃定義為控制系統(tǒng)無(wú)法完成調(diào)平。
[0161] 紅燈閃并且蜂鳴器響定義為控制系統(tǒng)無(wú)法正常讀取傾角傳感器信號(hào)。
[0162] 紅燈長(zhǎng)亮并且蜂鳴器響定義為控制系統(tǒng)緊急故障。
[0163] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，其特征在于，包括手持設(shè)備模塊、伺服電機(jī)控制模塊、 聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊、接近開關(guān)模塊以及主控單元模塊，所述手持設(shè)備模塊通過(guò) 主控單元模塊分別控制伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊和接近開關(guān)模 塊；其中： -手持設(shè)備模塊，用于向主控單元模塊輸出控制信息，并實(shí)時(shí)監(jiān)控吊具的狀態(tài)信息； -主控單元模塊，用于將手持設(shè)備模塊發(fā)出的控制信息處理后輸出至伺服電機(jī)控制模 塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊和接近開關(guān)模塊，并將主控單元模塊、伺服電機(jī)控制模 塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊和接近開關(guān)模塊反饋的狀態(tài)信息處理后返回至手持設(shè) 備模塊； -伺服電機(jī)控制模塊，用于驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)； -聲光報(bào)警模塊，用于輸出報(bào)警信號(hào)； -拉力傳感器模塊，用于采集吊具的吊點(diǎn)拉力值； -接近開關(guān)模塊，用于發(fā)出接觸信號(hào)，手持設(shè)備模塊根據(jù)接觸信號(hào)數(shù)量判斷是否能夠調(diào) 平。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，其特征在于，所述手持設(shè)備模 塊包括：手持RS232通信模塊、手持ZigBee無(wú)線通信模塊、顯示器、8位處理器、電源模塊以 及按鍵模塊，所述按鍵模塊與8位處理器模塊相連接，用于處理按鍵模塊輸入的控制信息； 所述8位處理器模塊將控制信息通過(guò)手持RS232通信模塊和/或手持ZigBee無(wú)線通信模 塊輸送至主控單元模塊，所述顯示器與8位處理器相連接，用于顯示主控單元模塊、伺服電 機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊以及接近開關(guān)模塊反饋的狀態(tài)信息；所述電源 模塊通過(guò)主控單元模塊向自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)供電； 所述8位處理器設(shè)置有時(shí)鐘控制指令單元，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)平時(shí)間累計(jì)超過(guò)設(shè)定時(shí)間時(shí)，8位 處理器向主控單元模塊發(fā)出中斷指令，控制伺服電機(jī)控制模塊停止工作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控單元模 塊包括32位處理器、傾角傳感器模塊、電源控制模塊、主控RS232通信模塊以及主控ZigBee 無(wú)線通信模塊，所述32位處理器與電源控制模塊相連接，并通過(guò)主控RS232通信模塊和/ 或主控ZigBee無(wú)線通信模塊與對(duì)應(yīng)的手持RS232通信模塊和/或手持ZigBee無(wú)線通信模 塊通信連接，用于接收8位處理器發(fā)出的控制信息；所述電源控制模塊的輸入端與電源模 塊相連接，所述電源控制模塊的輸出端分別與伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感 器模塊和接近開關(guān)模塊相連接；所述傾角傳感器模塊分別與電源控制模塊的輸出端和32 位處理器相連接，用于采集吊具的X向和Y向傾角信號(hào)，并通過(guò)32位處理器反饋至8位處 理器，再經(jīng)過(guò)顯示器顯示，實(shí)現(xiàn)吊具傾角信息實(shí)時(shí)監(jiān)控； 所述電源控制模塊的輸入端接入電流保險(xiǎn)絲、氣體放電管、濾波電路和電容器，其中， 所述電流保險(xiǎn)絲用于電路過(guò)載保護(hù)，所述氣體放電管用于電擊和浪涌電路保護(hù)，所述濾波 電路用于電路整流，所述電容器用于電路斷電短時(shí)放電保護(hù)；電源控制模塊的輸出端通過(guò) 多組低壓差電壓調(diào)節(jié)器輸出低電平至伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊、 接近開關(guān)模塊、傾角傳感器模塊以及32位處理器； 所述電源控制模塊采用DC-DC變換器輸出24V、7V、5V、3. 3V電壓，其中，24V電壓輸出至 伺服電機(jī)控制模塊、7V電壓分別輸出至聲光報(bào)警模塊，5V電壓分別輸出至傾角傳感器模塊 和拉力傳感器模塊，3. 3V電壓輸出至接近開關(guān)模塊和32位處理器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傾角傳感器 模塊包括傳感器芯片、51單片機(jī)、16位AD轉(zhuǎn)換器以及傳感器電源模塊，其中，所述傳感器電 源模塊與傳感器芯片相連接，用于向傳感器芯片提供5V標(biāo)準(zhǔn)電壓，所述傳感器芯片通過(guò)16 位AD轉(zhuǎn)換器與51單片機(jī)相連接，用于將輸出的模擬電壓經(jīng)過(guò)16位AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號(hào)并輸入至51單片機(jī)，所述51單片機(jī)通過(guò)接口電路與32位處理器數(shù)據(jù)連接，用于將經(jīng) 過(guò)51單片機(jī)運(yùn)算的數(shù)字信號(hào)輸出至32位處理器，進(jìn)而輸出至8位處理器輸出顯示； 所述傳感器芯片最小調(diào)平精度為0.05°。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服電機(jī)控 制模塊通過(guò)接口電路與主控單元模塊的32位處理器相連接，包括伺服電機(jī)控制電路模塊， 所述伺服電機(jī)控制電路模塊分別與吊具的X向直流伺服電機(jī)和Y向直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)連 接； 所述伺服電機(jī)控制電路模塊采用中間"橋式電路"控制直流伺服電機(jī)正反轉(zhuǎn)： -當(dāng)伺服電機(jī)控制電路模塊左右兩端的開關(guān)電路均打到24V電壓狀態(tài)，則電機(jī)處于停 機(jī)狀態(tài)； -當(dāng)主控單元模塊發(fā)來(lái)電機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，則伺服電機(jī)控制電路模塊左端開關(guān)電路打到 0V狀態(tài)，右端開關(guān)電路打到24V狀態(tài)，電機(jī)啟動(dòng)正轉(zhuǎn)； -當(dāng)主控單元模塊發(fā)來(lái)電機(jī)反轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，則電路右端開關(guān)電路打到0V狀態(tài)，左側(cè)打到 24V狀態(tài)，電機(jī)啟動(dòng)反轉(zhuǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，其特征在于，所述聲光報(bào)警模 塊包括三色聲光報(bào)警器和報(bào)警控制電路；所述報(bào)警控制控制電路通過(guò)接口電路與主控單元 模塊的32位處理器相連接，所述三色聲光報(bào)警器與報(bào)警控制電路相連接； 所述三色聲光報(bào)警器包括如下報(bào)警信息： -當(dāng)傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息為傾角< 〇. 05°時(shí)，綠燈長(zhǎng)亮； -當(dāng)傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息為〇. 05° <傾角< 0. Γ時(shí)，綠燈閃； -當(dāng)傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息為傾角> 〇. Γ時(shí)，黃燈長(zhǎng)亮； -當(dāng)手持設(shè)備模塊通過(guò)主控單元模塊控制伺服電機(jī)控制模塊驅(qū)動(dòng)吊具的直流伺服電機(jī) 正在進(jìn)行吊具調(diào)平時(shí)，黃燈閃； -當(dāng)接近開關(guān)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，紅燈長(zhǎng)亮； -當(dāng)伺服電機(jī)控制模塊無(wú)法完成調(diào)平時(shí)，紅燈閃； -當(dāng)手持設(shè)備模塊無(wú)法正常讀取傾角傳感器模塊反饋的吊具傾角信息，紅燈閃并且蜂 鳴器響； -手持設(shè)備模塊無(wú)法通過(guò)主控單元模塊進(jìn)行吊具調(diào)平作業(yè)時(shí)，定義為自調(diào)平式吊具控 制系統(tǒng)出現(xiàn)緊急故障，紅燈長(zhǎng)亮并且蜂鳴器響。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，其特征在于，所述拉力傳感器 模塊包括拉力傳感器和拉力傳感器控制電路，所述拉力傳感器控制電路通過(guò)接口電路與主 控單元模塊的32位處理器相連接，所述拉力傳感器與拉力傳感器控制電路相連接； 所述拉力傳感器控制電路包括電壓放大電路和12位A/D轉(zhuǎn)換器，拉力傳感器的信號(hào)輸 入端輸入的模擬電壓，經(jīng)過(guò)電壓放大電路后，通過(guò)12位A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)接口電路輸出至32位處理器模塊，32位處理器模塊將數(shù)字信號(hào)反饋至8 位處理器并通過(guò)顯示器顯示輸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)，其特征在于，所述接近開關(guān)模 塊包括接近開關(guān)控制電路和磁渦流感應(yīng)式接近開關(guān)，所述接近開關(guān)控制電路通過(guò)通過(guò)接口 電路與32位處理器相連接，所述磁渦流感應(yīng)式接近開關(guān)與接近開關(guān)控制電路相連接。
9. 一種權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在 于，包括如下步驟： 步驟1，對(duì)手持設(shè)備模塊、伺服電機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊、拉力傳感器模塊、接近開 關(guān)模塊以及主控單元模塊進(jìn)行初始化； 步驟2,讀取主控單元模塊的傾角傳感器模塊數(shù)據(jù)和拉力傳感器模塊數(shù)據(jù)； 若數(shù)據(jù)讀取失敗，則聲光報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警指令，重復(fù)步驟1和步驟2 ; 步驟3,數(shù)據(jù)讀取完整則程序下行，主控單元模塊讀取手持設(shè)備模塊發(fā)出的調(diào)平指令中 數(shù)據(jù)： -若讀取調(diào)平指令成功，則系統(tǒng)進(jìn)入switch判斷語(yǔ)句，根據(jù)接近開關(guān)模塊的接觸信號(hào) 數(shù)量，判斷吊具是否能夠調(diào)平或系統(tǒng)出錯(cuò)： (1) 可調(diào)平，則伺服電機(jī)控制模塊控制吊具的直流伺服電機(jī)啟動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)方向，自調(diào)平式 吊具控制系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)調(diào)平循環(huán)控制； (2) 不可調(diào)平或系統(tǒng)出錯(cuò)，則執(zhí)行不能調(diào)平報(bào)警或出錯(cuò)報(bào)警； (3) 傾角傳感器模塊反饋的調(diào)平精度0.05°范圍內(nèi)，判斷吊具完成調(diào)平。 -若讀取調(diào)平指令失敗，則系統(tǒng)檢測(cè)手持設(shè)備模塊的按鍵開關(guān)量信號(hào)，檢測(cè)成功進(jìn)入 switch判斷語(yǔ)句，若檢測(cè)失敗，則繼續(xù)檢測(cè)，直至進(jìn)入閉合的自動(dòng)調(diào)平循環(huán)控制程序。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的自調(diào)平式吊具控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟 3中： 當(dāng)接觸信號(hào)為兩個(gè)或兩個(gè)以下時(shí)，判斷能否調(diào)平；當(dāng)接觸信號(hào)為三個(gè)或三個(gè)以上時(shí)，判 斷為系統(tǒng)出錯(cuò)； 在自動(dòng)調(diào)平循環(huán)控制過(guò)程中： -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值> 〇. Γ時(shí)，則X或Y向直流伺服電機(jī)啟動(dòng)， 驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低的方向移動(dòng)； -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值>0.05°并且<0.1°時(shí)，則X或Y向直流伺 服電機(jī)進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)位移調(diào)平模式，驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低的方向移動(dòng)，慢慢近最小調(diào)平傾 角 0.05° ; -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值由>+〇. Γ變?yōu)?lt;-〇. Γ時(shí)，則X或Y向直 流伺服電機(jī)進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)位移調(diào)平模式，驅(qū)動(dòng)主吊點(diǎn)向傾斜角度低的方向移動(dòng)，慢慢逼近最小 調(diào)平傾角0.05° ; -若傾角傳感器模塊檢測(cè)X或Y向傾角值> 〇. 05°，主吊點(diǎn)移動(dòng)方向傾斜角度低的一 側(cè)接近開關(guān)信號(hào)時(shí)，則說(shuō)明吊具姿態(tài)無(wú)法調(diào)平，超出吊具機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)平范圍，判斷為不可調(diào) 平，執(zhí)行不能調(diào)平報(bào)警； -設(shè)定時(shí)鐘控制指令單元的時(shí)間量值為60s，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)平時(shí)間累計(jì)超過(guò)60s時(shí)，手持設(shè) 備模塊向主控單元模塊發(fā)出中斷指令，控制伺服電機(jī)控制模塊停止工作。
【文檔編號(hào)】B66C13/22GK104098031SQ201410247661
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】姚君磊, 車臘梅, 陳小弟 申請(qǐng)人:上海衛(wèi)星裝備研究所