1、背景技术:
海洋平台吊机是海洋钻采平台及工程船舶配套的特种起吊作业设备,在海洋工程和海上油田开发中有着重要作用。自动控制系统是海洋平台吊机的关键组成部分。海洋平台吊机需要满足多种工况要求,涵盖变幅、回转、提升下放等常规工况,以及载人、恒张力等特殊工况。目前,海洋吊机在各类舷内、舷外操作工况下都以人工点动控制为主,操作人员必须实时搬动手柄或按钮进行作业,对劳动者专业素质要求高,控制系统自动化、智能化水平较低,尤其在定点作业工况下,即起吊点和下放点已指定的作业,仍是人工手动完成,操作者做大量重复性劳动,易产生疲劳和误操作。
2、发明内容:
本发明解决了现有海洋吊机在指定作业下对操作者专业素质要求高,尤其在定点作业时仍是人工手动完成,操作者做大量重复性劳动,易产生疲劳和误操作的问题。本发明引入工业机器人技术领域的示教再现技术,设计了一种海洋吊机示教控制装置及方法,对海洋吊机的指定作业进行示教编程操作,达到降低操作者劳动强度,提高作业效率的目的。示教控制模块采用基于PXA270处理器的工业嵌入式单板机,具有功耗低,网络接口丰富,扩展性强等特点,所有的示教控制过程数据都存储于此单板机中,因此当原系统主控制器出现故障时,完全不影响示教控制模块的数据,充分保证系统的安全可靠性,该装置智能化水平高,并具有很强的扩展性和灵活性。
本发明所采用的技术方案是:结构组成包括:主钩编码器A、辅钩编码器B、变幅编码器C、回转编码器D、角度仪E、示教控制模块、触摸屏、遥控盒。A、B、C、D均为绝对值式编码器,与电气控制柜相连;角度仪E测量吊臂变幅角,信号连入主控制器;示教控制模块安装于电气控制柜中,连接遥控盒和触摸屏,与主控制器自动组网,作为系统的辅助控制器使用,通过工业以太网与主控制器进行信息交换,从而控制执行阀组和安全报警组件;触摸屏可以独立配置,也可以为原控制系统中显示屏内的一个窗口画面;遥控盒通过无线网络与示教控制模块相连,可以替代原系统中的手柄等操作元件完成作业,操作者可以站在控制室外调整吊机姿态,获得最佳操作视角。
本发明的作用是:一种海洋吊机示教控制装置及方法针对目前海洋吊机在各类舷内、舷外作业工况下都以人工点动控制为主,操作人员必须实时搬动手柄或按钮进行作业,对劳动者专业素质要求高,控制系统自动化、智能化水平低,尤其在定点作业中,即起吊点和下放点已指定的作业,仍是人工手动完成,操作者做大量重复性劳动,易产生疲劳和误操作等问题,引入工业机器人技术领域的示教再现技术,对海洋吊机的指定作业进行示教编程操作,达到降低操作者劳动强度,提高作业效率的目的,本发明具有很强的灵活性,充分保证吊机的安全可靠性,有效提升海洋吊机的自动化、智能化水平。
3、附图说明

图1为本发明装置的结构组成示意图;

图2为本发明装置的控制流程示意图;
图中,1—主钩编码器A、2—辅钩编码器B、3—变幅编码器C、4—回转编码器D、5—角度仪E、6—示教控制模块、7—触摸屏、8—遥控盒。虚线框表示原控制系统中具有的设备。
4、具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的系统功能实施方式包括:如图1,装置结构组成包括:主钩编码器A(1)、辅钩编码器B(2)、变幅编码器C(3)、回转编码器D(4)、角度仪E(5)、示教控制模块(6)、触摸屏(7)、遥控盒(8)。A、B、C、D均为绝对值式编码器,与电气控制柜相连,信号传入主控制器。A、B安装于主钩钢丝绳绞车和辅钩钢丝绳绞车滚筒轴处。角度仪E(5)测量吊臂变幅角,信号连入主控制器;示教控制模块(6)安装于电气控制柜中,连接触摸屏(7)和遥控盒(8),示教控制模块(6)与主控制器自动组网,作为辅助控制器使用,通过工业以太网与主控制器进行信息交换,从而控制执行阀组和安全报警组件;触摸屏(7)可以独立配置,也可以为原控制系统中显示屏内的一个窗口画面;遥控盒(8)通过无线网络与示教控制模块相连,可以替代原系统中的手柄等操作元件完成作业,操作者可以站在控制室外调整吊机姿态,获得最佳操作视角。
如图2,一种海洋吊机示教控制装置及方法的控制流程是,首先,操作员在触摸屏(7)上选择示教控制模式,此时触摸屏(7)上的示教控制界面和遥控盒(8)被激活,开启示教控制模式。第一步,记录编码器 A、B、C、D(1-4)和角度仪E(5)的初始值,将数据存储于示教控制模块(6)中,即嵌入式单板机中;第二步,通过原系统自带的手柄等操作元件或遥控盒(8)操作吊机,经历基座回转、吊臂变幅及吊钩的提升、下放等动作后,将吊钩移至起吊点;第三步,示教控制模块(6)实时记录手柄等操作元件的输入信号和A、B、C、D、E(1-5)传感器在运动过程中的数据,形成运动控制曲线,并自动优化生成最佳运动轨迹。示教控制模块(6)自动加入信号斜坡保护功能,将原手柄输入信号的变化率控制在一个斜坡内,自动计算生成的最佳轨迹,使信号更加平滑稳定,防止由于液压系统的惯性和滞后性,当手柄信号变化过快时,液压系统中的比例阀跟随电控信号动作,信号尖峰对机械结构和液压管线造成冲击;第四步,用户在触摸屏(7)上确认是否采用最佳轨迹,确认后保存数据并发送信号到主控制器;第五步,挂好绳索安放重物后,通过原系统自带的手柄等操作元件或遥控盒(8)操作吊机,经历基座回转、吊臂变幅及吊钩的提升、下放等动作后,将吊钩移至下放点;第六步,示教控制模块(6)实时记录手柄等操作元件的输入信号和A、B、C、D、E(1-5)传感器在运动过程中的数据,形成运动控制曲线,与第三步原理相同,自动优化生成最佳运动轨迹。第七步,用户在触摸屏(7)上确认是否采用最佳轨迹,确认后示教控制模块(6)保存数据并发送信号到主控制器;第八步,确认开启复现模式,示教控制模块(6)发送信号询问主控制器是否已就绪;第九步,信号握手后,开始复现过程,吊机沿示教控制模块(6)生成的运动轨迹进行作业;第十步,作业完成后停止复现,将触摸屏(7)切换回原控制系统主界面,进行其它操作。以上步骤中,用户可以随时中止或复位该过程,并按需求选择分段复现,例如只在提升操作时启用示教曲线控制。