摘要：本論文主要對橋式起重機上的多種定位技術(shù)進(jìn)行分析和研究，結合橋式起重機的特性和要求，開(kāi)發(fā)了適合橋式起重機各個(gè)機構的定位部件及自動(dòng)定位控制系統，有助于提高橋式起重機自動(dòng)定位控制系統的定位性能和定位精度，減少橋式起重機在定位過(guò)程中故障的發(fā)生，從而使橋式起重機運行更為可靠安全，有利于實(shí)現智能化橋式起重機的應用和推廣。

關(guān)鍵詞：定位技術(shù)，橋式起重機，控制系統

一、引言

橋式起重機作為特種設備產(chǎn)品，有其自身的特點(diǎn)和特殊要求，是一種以間隙、重復工作方式通過(guò)起重吊鉤或其他取物裝置升降或平移重物的特種起重機械產(chǎn)品，廣泛應用于工程建設、交通運輸和工礦企業(yè)等部門(mén)。近年來(lái)，我國提出“中國制造2025”發(fā)展戰略和“一帶一路”等利好倡議政策，著(zhù)眼建設智能制造強國，提升我國制造業(yè)轉型升級，重塑中國智能制造產(chǎn)業(yè)新核心競爭優(yōu)勢，提出智能化工廠(chǎng)的建設，其市場(chǎng)對智能型橋式起重機的需求越來(lái)越多，也對橋式起重機的性能和技術(shù)提出了更高的要求。但傳統的橋式起重機智能化程度低、定位精度差、故障維修率高，亟需優(yōu)化和改善橋式起重機定位控制系統。而橋式起重機要想實(shí)現自動(dòng)控制作業(yè)，起重機的定位是最為重要的關(guān)鍵技術(shù)。

二、定位技術(shù)

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化和智能化的廣泛推廣，橋式起重機中的定位技術(shù)也在不斷發(fā)展和更新。下面介紹幾種在橋式起重機上應用較多的定位方式。

2.1基于機械式限位開(kāi)關(guān)的定位

橋式起重機上起升機構和大小車(chē)運行機構的機械式限位開(kāi)關(guān)作定位，是起重機最為傳統的一種定位形式，主要作用是對橋式起重機起升機構和大小車(chē)運行機構的安全位置區域的限制定位。當運行機構運行到一定位置時(shí)，橋式起重機上的限位裝置觸動(dòng)機械式限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，停止相應的運行機構朝此方向運行。但是，在這種定位形式下，橋式起重機相應機構停止前會(huì )產(chǎn)生減速滑行，其定位精度較差。

2.2基于光電檢測定位

光電檢測裝置在橋式起重機的應用主要用于起重機運行機構或多臺橋式起重機之間的防撞檢測定位，主要采用紅外光電檢測和激光測距儀。當采用紅外光電檢測時(shí)，因橋式起重機運行中存在晃動(dòng)，通常采用的光電開(kāi)關(guān)類(lèi)型為紅外光電發(fā)射元件和反射板的形式，其檢測的距離可選擇設定，但檢測定位的精度不高，且對使用的工作環(huán)境要求較高。而激光測距儀要比紅外光電檢測精度高，但是激光測距儀對某些顏色存在失真的現象，如激光檢測點(diǎn)發(fā)射到黑色物體表面時(shí)，激光檢測儀就檢測不到距離數據，同時(shí)，激光檢測儀對使用的工作環(huán)境要求較高，成本投入也較大。

2.3基于絕對值編碼器定位

絕對值編碼器是目前最為常用的位置檢測元器件，其具有檢測精度高、響應速度快、抗干擾性強、安裝維護方便和安全可靠穩定等特點(diǎn)，在橋式起重機控制系統的定位中應用最為廣泛。絕對型編碼器是利用二進(jìn)制碼方式進(jìn)行光電轉換，并通過(guò)物理碼盤(pán)來(lái)記錄位置，而碼盤(pán)位置是唯一確定，在斷電或故障情況下位置值不會(huì )丟失，無(wú)需進(jìn)行頻繁的校準，位置記錄實(shí)時(shí)準確。

2.4基于條形碼掃描定位

條形碼掃描定位采用的是條形掃碼器對一定位置鋼尺上的相應條形碼進(jìn)行掃描，讀取條形掃碼器的實(shí)時(shí)位置信號。由于其條形碼的獨特性，對安裝要求較高，且對工作環(huán)境要求也較高，一般應用在工作環(huán)境較為干凈的橋式起重機大車(chē)運行機構上。

三、定位技術(shù)在橋式起重機上的應用

3.1橋式起重機自動(dòng)定位控制系統概述

橋式起重機自動(dòng)定位控制系統主要由起升定位部件、小車(chē)定位部件、大車(chē)定位部件、低壓配電部分、PLC控制系統、各個(gè)機構變頻調速系統、操縱控制裝置及HMI、專(zhuān)用抓取裝置、3D激光掃描系統以及電線(xiàn)電纜等組成。 

橋式起重機自動(dòng)定位控制系統的基本工作原理是當操縱控制臺發(fā)送操縱指令給PLC控制模塊，激光3D掃描系統開(kāi)啟對所要抓取的物體區域實(shí)時(shí)位置數據采集，同時(shí)PLC控制系統結合起升定位部件、小車(chē)定位部件、大車(chē)定位部件等的檢測位置距離以及激光3D掃描系統采集的數據，通過(guò)PLC內部程序的計算及處理，規劃出最優(yōu)抓取物體的移動(dòng)路徑后，分別發(fā)送相應的移動(dòng)指令給起升變頻器、大車(chē)變頻器和小車(chē)變頻器進(jìn)行相應的移動(dòng)到要抓取物體的位置，通過(guò)專(zhuān)業(yè)抓取裝置進(jìn)行物體的抓取。

3.2起升定位部件

橋式起重機自動(dòng)定位系統中的起升定位系統采用起升定位絕對值編碼器和高精度起升高度檢測儀相結合，對起升高度檢測數據進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)安裝在起升卷筒旁的光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行起升高度的校正，從而對起重機的高度進(jìn)行自動(dòng)定位。其中，高度絕對值編碼器采用的是德國倍加福P+F公司的多圈絕對值編碼器PVM58N-011AGR0BN產(chǎn)品，而高度測距儀采用德國易福門(mén)IFM的01D405產(chǎn)品。

3.3小車(chē)定位部件

小車(chē)定位部件采用德國倍加福P+F公司的直線(xiàn)位置編碼系統WCS產(chǎn)品。直線(xiàn)位置編碼系統WCS由感應標尺和閱讀頭組成，感應標尺安裝在主梁上，與小車(chē)運行軌道平行，而閱讀頭安裝在小車(chē)架上，閱讀頭與感應標尺為非接觸式，距離在50mm范圍內，當小車(chē)運行時(shí)閱讀頭沿感應標尺移動(dòng)，可實(shí)時(shí)讀出感應標尺數值反饋給控制系統。

3.4大車(chē)定位部件

大車(chē)定位采用國產(chǎn)的格雷母線(xiàn)作為定位測量主部件，德國哥廷公司RFID磁釘做校正模式進(jìn)行校驗。格雷母線(xiàn)是采用多組電纜芯線(xiàn)按不同步長(cháng)的規律編排制成的一條母線(xiàn)，通過(guò)電磁感應形成電磁編碼，經(jīng)解析后獲得感應裝置的絕對地址信息，以非接觸工作方式，無(wú)滑脫和磨損等故障，能夠連續地、高精度地檢測絕對地址，位置檢測精度達5毫米，可以實(shí)現橋式起重機大車(chē)自動(dòng)定位。同時(shí)，大車(chē)位置檢測和數據通信可以合用一根格雷母線(xiàn)電纜，施工方便、安裝維護簡(jiǎn)單，占空間小，不影響現場(chǎng)外觀(guān)，不改變現場(chǎng)設備。

磁釘是一種無(wú)源器件，特殊的RFID的線(xiàn)圈通過(guò)電磁感應產(chǎn)生電壓和電流，為地標內的微小芯片提供足夠的電力。而磁釘內含數據儲存單元，使用專(zhuān)用的讀碼器天線(xiàn)能發(fā)出電磁波對其范圍內的磁釘供電激活，激活的磁釘能發(fā)出包含儲存信息的電磁波。該橋式起重機自動(dòng)定位控制系統的磁釘工作頻率為128KHz,安裝在校驗位置處。

3.5激光3D掃描系統

激光3D掃描系統主要用于對起重機下方生產(chǎn)車(chē)間所要抓取的物件進(jìn)行高頻率掃描，獲取所要抓取的物件的外形輪廓，確定所要抓取的物件精確位置，進(jìn)行精確定位。

四、結束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)踐對定位技術(shù)的應用，該橋式起重機自動(dòng)控制系統運行良好，性能可靠，提高了橋式起重機的定位性能和定位精度，減少了橋式起重機在定位過(guò)程中故障的發(fā)生，提升了橋式起重機的工作效率，使得橋式起重機運行更為可靠安全，有利于實(shí)現智能橋式起重機的推廣，能很好地滿(mǎn)足使用要求和各項參數指標，從而達到預期的使用效果。

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