Способ определения веса перемещаемого груза и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет поf Сканирование , Запись ППЗУ 20® й азвысить точность измерения и расширить область использования. Согласно способу предварительно сканируют порожним рабочим органом, например ковшом экскаватора, область его возможных положений при переносах между зонами копания и разгрузки. В каждой точке сканирования измеряют и запоминают значения измерительного параметра и обобщенных координат. Затем по тому же закону сканируют область возможных положений ковша с контрольным грузом и в тех же точках считывают значения измерительного параметра н вычисляют значения безразмерной функции обобщенных координат, которые запоминают. Для каждого участка сканирования определяют средние значения измерительного параметра и безразмерной функ&звешиВание ,. % (Л с % со ьэ СО со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

«Ю

РЕСПУБЛИК

Р3)У С 01 С 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ йо ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

APH (ННТ СССР

3 (21) 4686383 /30 (22) 10.05.89 (46) 35.05.91. Бюл. Р 18 (7l.) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А.Н.Верхотуров и В.Г.Дубовик (53) 683»269(088»8) (56) Горная электромеханика и автоматика: Республ. межведомств. науч.— техн. сборник. Киев. Техника, 3986, 33 48» с.45.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1145099, кл. Е 02 F 9/20, 3983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕСА ПЕРЕМЕЩАЕМОГО ГРУЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ . (57) Изобретение относится к весоизмерительиой технике и позволяет по„„SU„„1649299 А 1 высить точность измерения и расширить область использования. Согласно способу предварительно сканируют порожним рабочим органом, например ковшом экскаватора, область его возможных положений при переносах между зонами копания и разгрузки. В каждой точке сканирования измеряют и запоминают значения измерительного параметра и обобщенных координат. Затем по тому же закону сканируют область возможных положений ковша с контрольным грузом и в тех же точках считывают значения измерительного параметра и вычисляют значения безразмерной функции обоб-, щенных координат, которые запоминают. с

Для каждого участка сканирования определяют средние значения измерительного параметра ы безразмерной функ" иАтам

1649299 ции, которые запоминают, а во время определения веса произвольных грузов непрерывно контролируют положение ковша, считывают из памяти значения безразмерной функции обобщенных координат и функции зависимости измерительного параметра от координат ковша, которые используют для вычисления веса по текущему значению изме- 10 рительного параметра. В устройстве

Изобретение относится к весоизмерительной технике, Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения.

На фиг.1 изображена схема сканирования областей возможных положений ковша экскаватора с прямой механи- 25 ческой лопатой; на фиг.2 — то же, для драглайна; на фиг.З вЂ” структурная схема устройства для определения веса перемещаемого груза; на фиг.4 — структурная схема блока конт- ЗО роля сканирования.

Способ определения веса перемещаемого груза заключается в следующем.

Производят измерения обобщенных координат рабочего органа с грузом в

35 вертикальной плоскости и измерительного параметра, по результатам которых вычисляют искомый вес, умножая безразмерную функцию обобщенных координат рабочего органа на разность те- 40 кущего статического значения измерительного параметра и соответствующего текущим обобщенным координатам значения функции, представляющей в статике зависимость измерительного пара- 45 метра от обобщенных координат рабочего органа без груза, предварительно сканируют. рабочим органом область его возможных положений без груза, затем по тому же закону — с контроль- 50 ным грузом. При сканировании оез груза измеряют и запоминают значения измерительного параметра вдоль .каждой из траекторий перемещения рабочего органа через расстояния, равные шагу дискретизации, а во время сканирования с контрольным грузом вдоль тех же траекторий с прежним шагом измеряют значения измерительного парапрограммируемый контроллер 5 на основе информации от датчика 1 измерительного параметр в и датчиков 3, 4 обобщенных координат ковша управляет работой запоминающего блока 7, блока

6 контроля сканирования и вычислителя 2 веса груза. Блок 6 сканирования содер <ит мнемотабло, по которому производится контроль за положением ковша„ 2 с„ и 2 з.п. ф-лы, 4 ил. метра и в тех же точках траекторий вычисляют и запоминают значения безразмерной функции обобщенных координат рабочего органа в виде частного от деления веса контрольного груза на разность значений измерительного параметра, найденных в одноименных точках соответственно при втором и первом сканированиях. Затем для каждого из элементарных участков области возможных положений рабочего органа, ограниченных сканирующими траекториями и линиями, соединяющими точки одноименных шагов дискретизации на траекториях, определяют по результатам двух сканирований средние на участке значения измерительного параметра при рабочем органе без груза и безразмерной функции обобщенных координат, которые запоминают по адресам, однозначно связанным с номерами элементарных участков, а затем во время определения веса произвольных грузов непрерывно контролируют положение рабочего органа относительно элементарных участков области возможных положений и по номерам элементарных участков, через которые при перемещениях проходит рабочий орган с грузом, считывают из памяти средние на участке значения безразмерной функции обобщенных координат и функции, представляющей в статике зависимость измерительного параметра от обобщенных координат рабочего органа без груза, использующиеся при вычислении веса. Кроме того, значения шагов дискретизации между и вдоль сканирующих траекторий выбирают так, что относительное приращение измерительного параметра на каждом шаге не превышает заданного, 5 )6

Чтобы определять веса перемещаемых экскаваторами, погрузчиками или иными объектами грузов по предлагаемому способу, нужно предварительно знать диапазоны измерений обобщенных координат, области возможных положений их рабочих органов, а также диапазоны изменений измерительных параметров при переносах грузов. Эти данные имеются в проектной или конструкторской документации на объект.

Кроме того, их получают и при проектировании датчиков координат рабочего органа и измерительного параметра, необходимых для любых средств определения веса перемещаемого груза. На основании исходных данных и требований к точности аппроксимации зависимости измерительного параметра от координат Q0(x, х ) определяют и задают значения шага h между скани1 рующими траекториями по координате х и шага h< по координате х вдоль сканирующей траектории так, чтобы относительное приращение измерительного параметра на каждом шаге не превышало заданного.

Чтобы определить вес горной массы, перемещаемой в ковше экскаватора прямой механической лопаты, предварительно сканируют порожним ковшом область его возможных положений при переносах между зонами копания и разгрузки.

Для этого выводят порожний ковш в начальную точку с координатами (х х „. ), в котоРой Рукоять выдвинута до упора и ковш максимально поднят.

В этой точке считают и запоминают значения измерительного параметра н обобщенных координат ° Далее при фиксированной координате х1 = х 1д по1 Макс следовательно опускают ковш приводом подъемной лебедки С шагом h< в точке (х, х и) °... (x<» х ), ° ° j (x«, х 2п) Затем втягивают рукоять на величину h(, вновь затормаживают ее и выво,дят приводом подъема ковш в точку . (х,„,, x X,„) ш далее о шагом ЛЕ последовательно приводом подъема выводят ковш в точке (х1„,, х „ ),...

° ° ° y(X(I )XrZl )е ° ° ° Р(Х Д е XgI ) °

Затем вновь манипулируют приводом напора и подъема и так проходят всю область возможных положений ковшов в соответствии со схемой, представленной на фиг.l.

49299 6

В каждой из точек дискретизации (х <,х ) считывают и запоминают значения измерительного параметра .A (x< °,х )-и координат точек. С целью исключения динамических помех в измерительном параметре ковш на время считывания останавливают ° Затем по тому же закону сканируют область возможных положений ковша с контрольным грузом. В стех же точках, что и при первом сканировании считы" вают значения измерительного парамет"

pa g (х,,,х ), соответствующие

1 5 контрольному грузу Ск р и вычисляют значения безразмерной функции обобщенных координат по формуле

С кгпв

F(x<,х )

QK(x) »x2g )О а(х g Фх 7 ) е которые также запоминают. Для каждого из элементарных участков (i,j) области возможных положений ковша, ограниченных сканирующими траекто25 риями и линиями, соединяющими точки одноименных шагов дискретизации на траекториях, определяют по результатам двух сканирований: среднее на участке значения измерительного параЗ0 метра при порожнем ковше и безразмерной функции обобщенных координат по формулам: . ;+, .ф: .Е„

И Г ° ° К = Зд О ХЖ хд .р

У (, Д, F(x хгэ2

Зти значения запоминают по адресам„ однозначно связанным с номера40 ми элементарных участков, а затем во время определения веса произвольных грузов непрерывно контролируют положение ковша и относительно элементарных участков области возможных

45 положений, и по номерам элементарных участков, через которые при перемещениях проходит рабочий орган с грузом, считывают из памяти средние на участке значения безразмерной функции обобщенных координат и функции, представляющей в статике зависимость измерительного параметра от обобщенных координат ковша без груза, непрерывно измеряют текущие статические значения измерительного параметра и вычисляют вес груза по формуле

G,р- (1,з) fQ — 0<(i,j)g °

Исйольэованне предлагаемого способа и устройства определения веса

1649299 перемещаемого груза на экскаваторедраглайне аналогично применению на экскаваторе-механической лопате, У драглайна другая область возможных .положений ковша, ограниченная линией разгрузки, верхней 1l и нижне22 1 предельными траекториями ковша при его переносах. Сканирование области осуществляют,.манипулируя приводами подъема и тяги согласно схеме, представленной на фиг.2.

Устройство для определения веса перемещаемого груза содержит (фиг.3) ,датчик 1 измерительного параметра,, подключенный к первому входу вычис лителя 2 веса груза, первый и второй датчики 3 и 4 обобщенных координат рабочего органа в вертикальной плоскости, программируемый контроллер 5, блок 6 контроля сканирования, программируемый постоянный запоминающий блок 7, программатор 8, селектор

9 шнн адреса, первый и второй. делители 10 и 11 кодов на целое число. 25

Блок 6 контроля сканирования (фиг.4) содержит мнемотабло 12, первый и второй дешифраторы 13 и 14, первый и второй формирователи 15 и

l6, изменяемых интервалов времени, 3р схемы ИЛИ 17, 18 и схему И 19.

Кроме того, устройство содержит задатчик 20 режима работы контроллера 5 — "сканирование" или "запись, и задатчик 21 шагов (Ь ) дискретизации между сканирующими траекториями и задатчик 22 шагов (h ) дискретизай ции вдоль сканирующих траекторий.

Мнемотабло 12 содержит "n" и "m" источников света. 40

Устройство для определения веса перемещаемого груза работает следующим образом.

В режиме "Обучение" оператор задатчиками 21 и 22 задает контроллеру 45

5 значения шагов дискретизации h и

h,,подает команду "Сканирование", которая инициирует вызов в контроллере

5 программы обработки данных во время сканирования. После вывода рабоче- 5р го органа в точку, соответствующую граничным значениям координат х и х на допустимых интервалах их измен нения дх, и Дх <, ее принимают за начальную. При этом оператор подает на входы аналого-цифровых преобразователей датчиков 3 и 4 смещение таким образом, чтобы на первом и втором входах блока 6 контроля сканирования были логические единицы. Такое смещение осуществляется с помощью регулируемых потенциометров (не ноказаны).

В начальной точке в зависимости От того, какие значения координат -.;< и

x Z ей соответствуют (х д или х миЯ Мак х или х ) 1 появляются сигналы

2 Мако на первом или и выходах дешифратора

13 и формирователя 15, первом или

m-ом выходах дешифратора 14 н формирователя 16. На мнемотабло 12 высвечиваются соответствующие горизонтальная и вертикальная линии, обозначающие начальную траекторию сканирования и точку на ней, На.первом и втором выходах блока 6 контроля сканирования формируются сигналы "Фиксировать х„", Фиксировать х,.которые воздействуют на устройство управления приводами рабочего органа и фиксируют его в начальной точке. Прн этом сигнал "Фиксировать х " подается так же на седьмой вход контроллера 5 и служит для него командой вызова подпрограммы считывания кодов датчиков

1, 3, 4. После каждого поступления на седьмой вход единичного сигнала контроллер 5 считывает и запоминает в своем оперативном запоминающем устройстве коды датчиков 1, 3, 4.

Затем оператор растормаживает привод, изменяющий координату х, и перемещает рабочий орган в следующую точку начальной траектории сканирования, соответствующую х или х п . При этом свечение первой илн п-ой горизонтальной линии на мнемотабло 12 и сигнал

"Фиксировать х " сохраняются, а сигнал Фиксировать х " и свечение первой или ш-ой вертикальной линии сначала исчезают, а затем,.при попадании рабочего органа в следующую точку на траектории, восстанавливаются, После прохождения всех точек на начальной сканирующей траектории, 22 которых контроллером 5 считаны коды датчиков l 3, 4, оператор уменьшает (или увеличивает) на шаг h < координату х и переходит на следующую сканирующую траекторию. Прн этом подсвечивается вторая или (n-1) горизонтальная линия на мнемотабло 12 и вновь формируется сигнал "Фиксировать

x< ". При попадании рабочего органа в точку дискретизации на сканирующей траектории высвечивается соответствующая вертикальная линия мнемотабло 12 формируется сигнал "Фиксировать х "

1649299

Затем контроллер 5 с помощью программатора 8 осуществляет программирование постоянного запоминающего блока 7, куда при этом записываются по адресам (х, /h<, х /h ) средние значения сначала фуйкции ((i,3), затем функции F(i,j). При этом контроли контроллером 5 считываются очередные значения сигналов датчиков 1, Э, 4. Процесс повторяется для всех точек на всех сканнрующих траекториях.

Далее повторяются процессы сканирования и считывания сигналов датчиков

1, 3, 4 при нагружении рабочего органа контрольным грузом. Блок 6 контроля. сканирования обеспечивает выполнение второго сканирования по тем же траекториям и считывание сигналов датчиков 1, 3, 4 в тех же точках, что и при первом сканировании, После выполнения второго сканирования контроллер 5 по подпрограмме последовательно для каждой из точек (х,, x ), координаты которых он запомнил при первом сканировании, вычисляет значенич безразмерной функ- 20 ции координат 1 (х,, х ). После выполнения этой подпрограммы контроллер 5 переходит к выполнению подпрограммы определения средних на элементарных участках значений функций 25

Q (i,j), F(i,j), как средних арифметических их значений в точках (х

У х )ф (х(t x+1)y (x) Kgb+ ) (4,1 г5 )

Затем контроллер 5 переходит к 30 выполнению подпрограммы определения адресов программируемого постоянного запоминающего блока 7, по которым записываются и хранятся средние значения функций („(,.1) и F(i j). Адреса определяются следующим образом: последовательно считываются из оперативной памяти значения х и делятк ся на шаг h< (если шаги Ь,=2 h = к

Э Я

2, то деление осуществляется простым сдвигом вправо кодов х 1, и х 1на k разрядов). Аналогичные операции осуществляются ся и с значениями г х . Пары полученных значений х ° /h< и х /h> объединяются и образуют адре-45 са, которые записываются в оперативную память контроллера 5. Эти адреса совпадают с теми адресами, которые получаются иа шине, полученной в результате объединения выходов делителей 10 и 11 кодов. лер 5 на первом выходе устанавливает сигнал логической 1 и переключает селектор 9 шин адреса для передачи кодов адресов на шину "А" с второго выхода контроллера 5. На шине данных ,пДп устанавливается записываемое значение функции 0 (i,j) илн F(i,j), на шине адреса — адрес очередной ячейки

1Памятн, которая программируется. На .:линиях шины управления У, определяюших выбор необходимой микросхемы памяти в блоке 7 и разрешение по их выходам, контроллер 5 устанавливает сигналы логической 1, а выходом 3 включает программатор 8, который подает на соответствующий вход программируемой микросхемы блока 7 импульс согласно временной диаграмме программирования. После завершения автоматизированного программирования постоянного запоминающего блока 7 режим обучения заканчивается, и устройство готово для взвешиваний произвольных грузов.

Во время взвешивания произвольного груза оператором или автоматическим устройством на вход вычислителя

2 подается сигнал "Взвешивание", который вызывает к исполнению программу измерений. В соответствии с ней вычислитель 2 считывает поступающий на первый вход с датчика 1 код текущего значения измерительного параметра Q. Затем по линиям шины управления "У" посылает в блок 7 сигналы выбора необходимой микросхемы памяти и разрешения ее выхода и считывает значение функции Q(i,j), соответствующее текущему положению рабочего органа относительно элементарных участков (i,j), области его возможных положений. Адрес ячейки памяти, в которой хранится значение О (i,j), формируется на адресной шине А" из кодов текущих координат датчиков

3, 4 с помощью делителей 10 и ll кодов путем объединения их выходов в адресную шину. Код этой шины через селектор 9 (на управляющем входе 1 которой имеется логический О) поступает на шину адреса блока 7. Далее вычислитель 2 таким же образом считывает из второй микросхемы блока

7 значение функции F(i,j). Затем вычисляет разность Я вЂ” Q (х,1) и, умножая ее на значение функции

F(i, ), определяет искомый вес груза

164929

Формула изобретения

}.Способ определения веса перемещаемого груза, заключающийся в измере.нии обобщенных координат рабочего органа с грузом в вертикальной плоскости и измерительного параметра, зависящего от веса, и вычислении веса груза умножением безразмерной 10 функции обобщенных координат рабочего органа на разность текущего статического значения измерительного параметра и текущего значения функции зависимости в статике измерительного параметра от обобщенных координат рабочего органа без груза, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности, предварительно сканируют рабочим органом область его возмож-20 ных положений без груза, а затем по тому же закону — с контрольным грузом, при сканировании без груза измеряют и запоминают значения измерительного параметра вдоль каждой из траек- 25 торий перемещения рабочего органа через расстояния, равные шагу дискретизации, а во время сканирования с контрольным грузом вдоль тех же траекторий с прежним шагом измеряют значе- З0 ния измерительного параметра и в тех же точках траекторий вычисляют и запоминают значения безразмерной функции обобщенных координат рабочего органа в виде частного от деления веса контрольного груза на разность значений измерительного параметра, найденных в одноименных точках соответственно при втором и первом сканировании, затем для каждого иэ элементарных участков области возможных положений рабочего органа, ограниченных сканирующими траекториями и линиями, соединяющими точки одноименных шагов дискретизации на траекториях, 45 определяют по результатам двух сканирований средние на участке значения измерительного параметра при рабочем органе беэ груза и безразмерной функции обобщенных координат, которые запоминают йо адресам, однозначно связанным с номерами элементарных участков, а затем во время определения веса произвольных грузов непрерывно контролируют положение. рабочего органа относительно элементарных участков области возможных положений и по номерам элементарныхучастков, через которые при перемещениях про12 ходит рабочий орган с грузом, считывают из памяти средние на участке значения безразмерной функции обобщенных координат и функции, представляющ и в статике зависимость измерительного параметра от обобщенных координат рабочего органа беэ груза, использующихся при вычислении веса.

2 Способ по п.3, о т л и ч а ю— шийся тем, что значения шагов дискретизации между и вдоль сканирующих траекторий выбирают такими, чтобы относительное приращение измерительного параметра на каждом шаге не превышало заданного значения.

З.Устройство для определения веса перемещаемого груза, содержащее датчик измерительного параметра, подключенный к первому входу вычислителя веса, и первый и второй датчики обобщенных координат рабочего органа в вертикальной плоскости, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены программируемый контроллер, блок контроля сканирования, программируемый постоянный запоминающий блок се,У лектор, программатор, первый и второй делители кодов на целое число, задатчик режимов работы программируемого контроллера, задатчик шагов дискретизации между сканирующими траекториями и эадатчик шагов дискретизации вдоль сканирующих траекторий, причем датчик измерительного параметра подключен к первому входу программируемого контроллера, первый датчик обобщенных координат рабочего органа в вертикальной плоскости подключен к второму входу программируемого контроллера и первым входам блока контроля сканирования и первого делителя кодов на целое число, второй датчик обобщенных координат рабочего органа в вертикальной плоскости подключен к третьему входу программируемого контроллера, второму входу блока контроля сканирования и к первому входу второго делителя кодов на целое число, задатчик режима работы программируемого контроллера подключен к его четвертому входу, задатчики шагов дискретизации между сканирующими траекториями и вдоль сканирующих траекторий подключены соответ" ственно к пятому и шестому входам программируемого контроллера и вторым входам первого и второго делителей к

164Ч2gg

"до депо

14 торых по к е число ВЫХОДЫ КОодключены соответ роля скани Ов третьем тственно к лрования выполнен у и четвертому вхо мне мотабло контроля скани входам блока ло, двух дешифраторов, в х первом я сканированчя и сонм вместно к

ОРМИРОВатЕЛЕй Из

О ; И МЕНЯЕМЫХ И ров, двух у входу селектора к

Р ° ДВУХ интервалов ому входам которого по причем первый и первый и вт подключе ны и второй входы второй выходы п ог образованы п а ю од мого контро программируе.1 управляищими вход о роллера, трет ро, ий выхо ко вого и второ д . в го зорин о одами перр.го подключен к вхо д то- няемых

ых инте ва р.нателей измеа седьм мои вход — к выхо 6 оду блока а, 1О и четвертый Вх входы об а а третий роля сканиров о 6 конт- соот

Вх р зованй входаь по к ания, выход с електо ветственно пе рвого и ми д лючен шиной а е ра тор го де вход п дреса к первому ров, Выходы первого оду программируемо ого постоя ра подключе ены через ого дешифратозапоминающег б кот о лока вто нного т

РОИ ВХО ель изменяемь е первыи форми м инте в роваорого шиной у правления сое д 15 к ОД нои группе вхо р алов времени

У

ВЫХОДОМ ВЫЧИ единен с в . одов мнемотабл числителя веса и четв входам первой схемы ло и выходом прогр аммир ем . а ертьп то третий у ого контролле а д лючен к первом ии вход программи ра, И н им об а ому входу схемы ного запоминающего б ируемого пост оян- а выхо ы разонан пе вьп. р выход блока к выхо го лока подключен . Оды второго дешифрато а

У

ыходу программатора ен 2р чены через ратора подклювхо а, а второй з второй фо ми д вычислителя веса ши интервалов времени к с программируемым к группе входов и к другой роми п ог контроллег ов мнемотабло и вх рограммируемым постоя второй схемы HJIH и входам поминающим б

4 м локом. остоянным заостоя ключен к вт выход кото второму вхо рок под.Устройство по и

25 чаю по п.З, о т л и которой образован вто ю щ е е с я тем блока. второй выход ем, что бло

1649299

Составитель В.йнршов

Техред M.äèäèê Корректор H.Ýðäåéè

Редактор С.Лисина. Заказ 1513 Тираж 339 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101