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；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。基于此，設計了吊具的控制系統，對吊具承重系統和動力系統進行了仔細的計算，并以吊具極限姿態為最不利情形，選型在精度、穩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展，起重吊運作業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，多數企業都是自己制造吊具，專業性、安全性差距較大；此外航天、國防、建筑等行業給高端吊索具創造了無限的發展空間，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；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。滿足上述領域中對起重吊裝的高要求，是實現安全、高效、自動吊裝裝配作業的重要技術手段。

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，系統上電后，系統控制器讀取傾斜傳感器測出的機架傾斜數據(傳感器的俯仰角和橫滾角的數據分別代表吊具在x、y向的機架傾斜狀況)，當測出的數據需要吊索沿x方向移動時，系統控制器根據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系統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系統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。
在吊具運行狀態下，x，y向的控制過程是同時且連續進行的，直至吊具調平。
轉動手輪，可以帶動小絲杠調節滑塊在x軸方向上的位置，以適應不同大小的被吊件。