智能天车的夹钳自动检测夹持技术

2019-04-26李静季海焦

电子技术与软件工程 2019年4期

文/李静季海焦

1 引言

夹钳广泛用于钢厂，其结构复杂，如果发生事故，设备将会损坏并影响生产，严重还可能机毁人亡。因此如何使夹钳准确地夹持钢卷并正确检测变得尤为重要。自动检测控制能够提升天车夹钳运行的安全系数，对企业整个安全生产和效益提升提供巨大助力。

2 国内外研究现状

智能天车及其夹钳技术起源于本世纪初的韩国浦项，2002年，浦项制铁集团的第一部天车研发成功，并在企业内部实施，正式投入使用，效果良好，后来韩国加大研发力度，其中无人夹钳技术作为天车中的重要部分尤其受到重视。天车的智能化催生无人夹钳技术的重视，其已经是当前的新兴发展方向，并且在德国工业4.0的影响下，智能天车及关键部件无人夹钳装置的应用开始普遍推广。

目前国内大力发展“中国制造2025”，部分企业也响应智能化发展，开始进行技术研发，由于夹钳运动的状态较难预测，夹持的可靠性难以把握，因此目前大部分国内的天车夹钳均处于人工干预操作较多。

3 夹钳主要结构及传感器分布

如图1所示，夹钳的硬件系统主要包括夹臂、驱动机构、电控电源箱、专用控制器、指示灯（当上下两组对中传感器均无遮挡物，绿色灯亮；左右两组夹紧传感器检测有遮挡，黄色灯亮；负载传感器检测有负载，红色灯亮）、用于起检测作用的各种传感器等。

具体传感器的分布和作用如表1和图2所示。

表1：夹钳上传感器的名称和作用

4 夹钳的自动控制过程

无人天车自动夹钳的取卷过程：天车奔向指定位置过程中，在允许安全高度范围内，夹臂打开至预定开度，由夹钳开度检测传感器检测开度是否到位，夹钳打开最大限位传感器限制其打开最大程度，夹臂初始化完成。主吊钩在满足夹臂打开到位，天车到达目标误差范围内等条件下开始下降，通过钢卷孔洞检测传感器这一检测装置的信号变化情况以及主钩下放预定高度判断主钩是否已下降至目标位置。而后夹钳开始执行闭合操作，待夹臂吊钩深入到钢卷卷心内部，防夹传感器检测到位，夹臂停止，夹钳打开最小限位传感器限制其打开最小程度。天车开始尝试提升钢卷，此时操作为慢速操作，当负载检测装置检测到有负载信号后，天车可以安全提升钢卷，整个取卷过程结束。注意：顶部防撞传感器可以避免夹钳下放过多，压坏钢卷。底部防撞传感器用于判断吊钩下降时底部是否有障碍物阻碍其下降。

无人天车自动夹钳的放卷过程：天车到达放卷位置上方时，夹钳及钢卷开始下降，将钢卷放到指定鞍座上后，天车待负载传感器信号消失时，夹钳继续缓慢下降，主钩下降到预定高度误差允许范围内，专用控制器处理完成后执行夹臂打开操作，夹钳打开到预定宽度值（由主控系统提供此数值），主吊钩执行提升，放卷动作完成。注意，夹钳打开最大限位传感器限制其打开最大程度，底部防撞传感器在下放夹钳时检测是否有异物，防止夹钳碰撞。