一種微處理器控制自動平衡吊具

摘要：自動平衡吊具是一種由微處理器控制的全自動吊具，它可以在起吊過程中快速地自動調平，使被吊物的質心在吊具本身得到調整，從而使整個起吊過程中，被吊物始終保持在水平狀態(tài)；也可以使被吊物在起吊過程中快速地調姿，使被吊物保持一個任意的預先設定的姿態(tài)?；诖?，設計了吊具的控制系統(tǒng)，對吊具承重系統(tǒng)和動力系統(tǒng)進行了仔細的計算，并以吊具極限姿態(tài)為最不利情形，選型在精度、穩(wěn)定性和可靠性等指標均預留了充足的安全裕度。
關鍵詞：吊具，平衡，調平，SP2539

隨著國民經濟的高速發(fā)展，起重吊運作業(yè)在經濟建設的各個領域中使用得愈來愈頻繁和普遍。我國不斷勘探出各種類型的礦山、油田，多數(shù)企業(yè)都是自己制造吊具，專業(yè)性、安全性差距較大；此外航天、國防、建筑等行業(yè)給高端吊索具創(chuàng)造了無限的發(fā)展空間，吊索具在技術方面不斷刷新記錄。
在航空航天、精密機械等重要領域，隨著關鍵部件質量要求的提高，對起重吊裝和裝配操作提出了很高的要求。自動平衡吊具是一種由微處理器控制的全自動吊具，它可以在起吊過程中快速的自動調平，使被吊物的質心在吊具本身得到調整，從而使整個起吊過程中被吊物始終保持在水平狀態(tài)；也可以使被吊物在起吊過程中快速地調姿，使被吊物保持一個任意的預先設定的姿態(tài)。滿足上述領域中對起重吊裝的高要求，是實現(xiàn)安全、高效、自動吊裝裝配作業(yè)的重要技術手段。

1 吊具機械結構及原理簡述
為進行快速的裝配體設計，吊具機械結構使用Solid Works進行裝配體建模，各部分的配置及結構如圖1所示。

吊具本身由機架(兼做y向導軌)、y向電機、y向絲杠、中間滑板組件(含x向導軌)、x向電機、x向絲杠、吊耳組件(4個)、手輪(4個)、吊環(huán)組件、吊索等部分組成。
傾斜傳感器安裝在機架上，傳感器的工作方向分別與吊具的x、y方向平行，系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)控制器讀取傾斜傳感器測出的機架傾斜數(shù)據(jù)(傳感器的俯仰角和橫滾角的數(shù)據(jù)分別代表吊具在x、y向的機架傾斜狀況)，當測出的數(shù)據(jù)需要吊索沿x方向移動時，系統(tǒng)控制器根據(jù)吊索的當前位置和需要的位移量，計算出對應的速度和方向的控制信號，x向電機驅動電路根據(jù)系統(tǒng)控制器輸出的控制信號，以合適的電機軸旋轉方向和轉速啟動x向電機運轉，電機旋轉x向絲杠帶動吊環(huán)組件完成指定幅度的移動；當需要吊索沿y方向移動時，y向電機驅動電路根據(jù)系統(tǒng)控制器輸出的控制信號以合適的電機軸旋轉方向和合適的轉速啟動y向電機，電機旋轉y向絲杠帶動中間滑板組件完成指定幅度的移動。
在吊具運行狀態(tài)下，x，y向的控制過程是同時且連續(xù)進行的，直至吊具調平。
轉動手輪，可以帶動小絲杠調節(jié)滑塊在x軸方向上的位置，以適應不同大小的被吊件。