[发明专利]基于北斗卫星定位系统的龙门起重机自动纠偏系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于龙门起重机控制技术领域，具体涉及一种基于北斗卫星定位系统的龙门起重机自动纠偏系统及方法。

背景技术

龙门起重机，尤其是大跨度轨道式龙门起重机广泛应用于船厂、码头、钢厂等工业现场，最高载荷可达1600吨，最大跨度超过200米。常见龙门起重机结构通常由走行轮组、龙门架、起重小车、吊具、动力系统和控制系统等部分组成。其中，龙门架是整个龙门起重机的承载机构，也是其他部件安装的基础。龙门架由水平设置的主梁以及分别安装在主梁两端的刚性支腿和柔性支腿组成；在刚性支腿的底端和柔性支腿的底端分别安装走行轮组，走行轮组的车轮在轨道上行走从而带动整个龙门起重机行走。

在实际应用中，由于众多因素的影响，例如走轮直径的偏差和电动机转速偏差等，常常会导致龙门起重机偏斜运行，当偏差过大时，会导致以下故障：(1)发生“啃轨”事故，从而对轨道产生严重的磨损、破坏，而更换轨道成本非常高；(2)严重时，会导致主梁断裂或龙门起重机倒塌等严重事故。

因此，现有技术中，为避免龙门起重机偏斜运行，保障龙门起重机运行的安全性，龙门起重机需要配置自动纠偏系统。目前，龙门起重机采用的自动纠偏系统主要包括两种：(一)在大车两侧主轮上安装编码器；(二)在柔性支腿与主梁结合部安装角度传感器或限位器。

上述自动纠偏系统均是基于机械方式的偏斜测量，对安装精度要求较高，所以具有安装复杂和成本高的缺陷，并且，受机械磨损和老化等影响较大，从而降低了使用寿命。并且，对于编码器方式，由于是通过测量转速和行程间接测量偏斜，存在累计误差，从而降低了测量精度。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于北斗卫星定位系统的龙门起重机自动纠偏系统及方法，不会受到机械部件磨损、老化等因素的影响，因此，具有使用寿命长的优点。并且，无累计误差，具有测量精度高的优点。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于北斗卫星定位系统的龙门起重机自动纠偏系统，应用于龙门起重机中，包括处理器、控制器、北斗卫星信号接收板以及至少两个北斗卫星天线；各个所述北斗卫星天线固定安装在所述龙门起重机的主梁上，各个所述北斗卫星天线的信号输出端与所述北斗卫星信号接收板的信号输入端连接；所述北斗卫星信号接收板的信号输出端与所述处理器的信号输入端连接，所述处理器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接。

优选的，各个所述北斗卫星天线均固定安装在所述主梁的上表面。

优选的，所述北斗卫星天线的数量为两个，包括第一北斗卫星天线和第二北斗卫星天线。

优选的，所述第一北斗卫星天线和所述第二北斗卫星天线分别固定安装在所述主梁的两端。

优选的，所述第一北斗卫星天线与所述主梁的接触点为第一测试点，所述第二北斗卫星天线与所述主梁的接触点为第二测试点；所述第一测试点与所述第二测试点之间的连线与所述主梁的轴线之间的夹角为0-90度。

优选的，所述第一测试点与所述第二测试点之间的连线与所述主梁的轴线平行。

优选的，所述控制器具有第一信号输出端与第二信号输出端；所述龙门起重机具有驱动柔性支腿运动的第一驱动电机和驱动刚性支腿运动的第二驱动电机；所述第一信号输出端通过变频器与所述第一驱动电机连接，所述第二信号输出端通过所述变频器与所述第二驱动电机连接。

本发明还提供一种应用上述基于北斗卫星定位系统的龙门起重机自动纠偏系统的方法，包括以下步骤：

S1，将至少两个所述北斗卫星天线固定安装在所述主梁上，所述北斗卫星天线与所述主梁的接触点为测试点；

S2，在所述龙门起重机移动的过程中，各个所述北斗卫星天线接收与其对应的测试点的当前位置信息，并将所述当前位置信息发送给所述北斗卫星信号接收板；

S3，所述北斗卫星信号接收板接收与各个所述测试点对应的所述当前位置信息，并将接收到的所述当前位置信息发送给所述处理器；

S4，所述处理器基于姿态解算算法分析与各个所述测试点对应的所述当前位置信息，得到各个所述测量基线的当前方位角；其中，所述测量基线为任意两个所述测试点之间的连线；

所述处理器建立三维静止坐标系，通过分析各个所述测试点以及所述主梁的轴线在所述三维静止坐标系的静止位置，得到各个所述测量基线与所述主梁之间的固定夹角；

S5，针对每一条所述测量基线，所述处理器对与所述测量基线对应的所述固定夹角与所述当前方位角进行综合计算，得到与所述测量基线对应的所述主梁的偏斜角度；