[發明專利]一種帶實時檢測功能的防搖擺懸吊系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202010854922.4
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112015133A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 劉宇;王勇
• 申請（專利權）人: 南京寶珵軟件有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種帶實時檢測功能的防搖擺懸吊系統及其控制方法，防搖擺懸吊系統包括行車、掛鉤、視覺系統和PLC控制器，視覺系統與PLC控制器連接；所述視覺系統安裝在行車上，掛鉤上方設置有目標板，視覺系統獲取圖像并從獲取的圖像中計算出目標板的位置偏差，再將目標板的位置偏差反饋給PLC控制器；所述PLC控制器控制行車在啟停過程及行駛過程中的搖擺。本發明能夠實時檢測并控制懸吊系統，從而快速消除行車在啟停、行駛過程中所產生的搖擺，消除了安全隱患并提高行車的工作效率。

技術領域

本發明屬于軟件技術和自動控制領域，具體涉及一種帶實時檢測功能的防搖擺懸吊系統及其控制方法。

背景技術

行車的吊具與運動的小車是由鋼絲繩進行連接，這屬于柔性控制系統，這就導致行車運行過程中因速度的變化導致吊具重物的搖擺。如果搖擺幅度過大，可能導致安全隱患。而且，大幅度的搖擺要靜止得花費較長時間，這也影響行車工作效率。為了抑制行車搖擺現象，市面上的一些行車采用了基于起重機動力學的開環防搖，主要就是控制行車加減速的運動距離，但由于缺少輔助定位，行車系統容易受到外界影響，從而偏離理論位置，降低了防搖效果。

發明內容

發明目的：本發明的第一目的在于提供一種能夠消除行車在啟停、行駛過程中所產生的搖擺現象的帶實時檢測功能的防搖擺懸吊系統；本發明的第二目的在于提供一種能夠實時控制行車行駛速度的帶實時檢測功能的防搖擺懸吊系統的控制方法。

技術方案：本發明的帶實時檢測功能的防搖擺懸吊系統，包括行車和掛鉤，所述掛鉤通過繩索安裝在行車底部，還包括視覺系統和PLC控制器，視覺系統與PLC控制器連接；所述視覺系統安裝在行車上，掛鉤上方設置有目標板，視覺系統獲取圖像并從獲取的圖像中計算出目標板的位置偏差，再將目標板的位置偏差反饋給PLC控制器；所述PLC控制器控制行車在啟停過程及行駛過程中的搖擺。

所述PLC控制器中的模擬量輸出端口通過向行車電機中的變頻器及掛鉤電機中的變頻器輸出不同大小的電壓信號來控制相應變頻器的輸出頻率，從而控制行車的行駛速度。

所述視覺系統和PLC控制器通過RJ45接口連接。

本發明還提供了一種帶實時檢測功能的防搖擺懸吊系統的控制方法，包括以下步驟：

(一)視覺系統獲取包含有待檢測的目標板的圖像；

(二)通過目標檢測算法獲取目標板在圖像中的粗略位置；

(三)剔除與待檢測目標相似的干擾目標；

(四)對圖像進行二次處理以獲取目標板在圖像中的水平位置和尺寸；

(五)根據步驟(四)得到的目標板的尺寸和目標板的實際尺寸求出目標板距離視覺系統的豎直高度；

(六)視覺系統將目標板的水平位置和豎直高度反饋給PLC控制器，PLC控制器控制行車啟停過程及行駛過程的搖擺。

步驟(三)中，所述剔除與待檢測目標相似的干擾目標具體操作為，分別求出當前幀得到的多個目標框和上一幀目標框的面積交并比值，面積交并比值最大的即為當前幀中真正的待檢測目標板的目標框。

步驟(四)中，所述二次處理為找出當前目標框中最小的外接矩形。

步驟(五)中，采用神經網絡模型求出目標板距離視覺系統的豎直高度。

所述神經網絡模型的內部參數通過收集大量數據后利用梯度下降求解確定。

步驟(六)中，所述PLC控制器采用電子防搖擺技術消除行車啟停過程中的搖擺；所述PLC控制器采用PID算法消除行車行駛過程中的搖擺，其中，PID算法的輸入為目標板的水平位置與零點位置的位置偏差，PID算法的輸出為行車行駛速度，反饋為下一時刻目標板的位置偏差，從而形成閉環控制。