Способ определения веса перемещаемого груза и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХФлавиюи щиРЕСПУБЛИК 53)5 С 03 С 19/18 дю.зй 13.в. :-. Б,Уб 1,4 ЬСТ инсти рьско РЕМЕЕГО весоизет по:Вф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕйо ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТ3 УИ ННТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВ 3(71) Киевский политехническийтут им. 50-летия Великой Октябсоциалистической революции(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕСА ПЕЩАЕМОГО ГРУЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯОСУЩЕСТВЛЕНИЯ .(57) Изобретение относится кмерительной технике и позволя.801649299 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. Для каждого участка сканирования определяют средние значения измерительного параметра и безразмерной функ"81649299 ции, которые запоминают, а во времяопределения веса произвольных грузов непрерывгго контролируют положение ковша, считывают из памяти значения безразмерной функции обобщенныхкоординат и функции зависимости измерительного параметра от координатковша, которые используют для вычисления веса по текущему значению изме Орительного параметра, В устройстве Изобретение относится к весоизмерительной технике,Цель изобретения - повь 1 шение точности и расширение области применения.На фиг,1 изображена схема сканирования областей возможных положенийковша экскаватора с прямой механическойлопатой; на фиг,2 - то же,для драглайна; на фиг.З - структурная схема устройства для определения веса перемещаемого груза; нафиг.4 - структурная схема блока конт- ЗОроля сканирования.Способ определения веса перемещаемого груза заключается в следующем.Производят измерения обобщенныхкоординат рабочего органа с грузом в35вертикальной плоскости и измерительного параметра, по результатам которых вычисляют искомый вес, умножаябезразмерную функцию обобщенных координат рабочего органа на разность текущего статического значения измерительного параметра и соответствующего текущим обобщенным координатам значения функции, представляющей в статике зависимость измерительного параметра от обобщенных координат рабочего органа без груза, предварительно сканируют. рабочим органом областьего возможных положений без груза,затем по тому же закону - с контрольным грузом. При сканировании оез груза измеряют и запоминают значенияизмерительного параметра вдоль,каждой из траекторий перемещения рабочего органа через расстояния, равныешагу дискретизации, а во время сканирования с контрольным грузом вдольтех же траекторий с прежним шагомизмеряют значения измерительного парапрограммируемый контроллер 5 на основе информации от датчика 1 измерительного параметрдв и датчиков 3, 4 обобщенных координат ковша управляет работой запоминающего блока 7, блока6 контроля сканирования и вычислителя 2 веса груза. Блок 6 сканированиясодержит мнемотабло, по которому производится контроль за положением ковша 2 с и 2 з.п, ф-лы, 4 ил. метра и в тех же точках траекторийвычисляют и запоминают значениябезразмерной функции обобщенных координат рабочего органа в виде частного от деления веса контрольногогруза на разность значений измерительного параметра, найденных в одноименных точках соответственно привтором и первом сканированиях, Затемдля каждого из элементарных участковобласти возможных положений рабочегооргана, ограниченных сканирующимитраекториями и линиями, соединяющимиточки одноименных шагов дискретизации на траекториях, определяют по результатам двух сканирований средниена участке значения измерительногопараметра при рабочем органе без груза и безразмерной функции обобщенныхкоординат, которые запоминают по адресам, однозначно связанным с номерами элементарных участков, а затемво время определения веса произвольных грузов непрерывно контролируютположение рабочего органа относительно элементарных участков области возможных положений и по номерам элементарных участков, через которые приперемещениях проходит рабочий органс грузом, считывают из памяти средние на участке значения безразмернойфункции обобщенных координат и функции, представляющей в статике зависимость измерительного параметра отобобщенных координат рабочего органабез груза, использующиеся при вычислении веса. Кроме того, значения шагов дискретизации между и вдоль ска"нирующих траекторий выбирают так,что относительное приращение измерительного параметра на каждом шаге непревышает заданного,5 16Чтобы определять веса перемещаемыхэкскаваторами, погрузчиками или иными объектаии грузов по предлагаемомуспособу, нужно предварительно знатьдиапазоны измерений обобщенных координат, области возможных положенийих рабочих органов, а также диапазоны изменений измерительных параметров при переносах грузов, Этиданные имеются в проектной или конструкторской документации на объект.Кроме того, их получают и .при проектировании датчиков координат рабочегооргана и измерительного параметра,необходимых для любых средств определения веса перемещаемого груза. Наосновании исходных данных и требований к точности аппроксимации зависимости измерительного параметра откоординат Я (хх) определяют изадают значения шага Ь между сканирующими траекториями по координатехи шага Ь по координате х вдольсканирующей траектории так, чтобыотносительное 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 областьего возможных положений при переносах между зонами копания и разгрузки.Для этого выводят порожний ковш в начальную точку с координатами (ххцак) в которой РУкоЯть выДВинУтадо упора и ковш максимально поднят.В этой точке считают и запоминаютзначения измерительного параметра нобобщенных координатДалее при фиксированной координате х 1 = х 11 по 4 Максследовательно опускают ковш приводомподъемной лебедки С шагом Ь в точке(х хи) (х) (хоп)Затем втягивают рукоять на величину Ь вновь затормаживают ее и выво,дят приводом подъема ковш в точку , (хе х.м) ш далее е шагам Ьпоследовательно приводом подъемавыводят ковш в точке (х 1 х1),(Х Хга )(ХГГ 1 ХЯ 1 )Затем вновь манипулируют приводомнапора и подъема и так проходятвсю область возможных положений ковшов в соответствии со схемой, представленной на фиг.1. 49299 6В каждой из точек дискретизации(х , х) считывают и запоминаютзначения измерительного параметра.Оо(х х 2) и координат точек, Сцелью исключения динамических помехв измерительном параметре ковш навремя считывания останавливаютЗатем по тому же закону сканируют область возможных положений ковша сконтрольным грузом, В стех же точках,что и при первом сканировании считы"вают значения измерительного парамет"Ра (х , х) соответствующие1 5 кОнтРОльнОмУ грузу С кгр и Вычисляютзначения безразмерной функции обобщенных координат по формулеС кгР(х х ) - ,20( гх (Хг) -(, (ХХ .ае)3которые также запоминают. Для каждого из элементарных участков (х)области возможных положений ковша,ограниченных сканирующими траекто 25 риями и линиями, соединяющими точкиодноименных шагов дискретизации натраекториях, определяют по результатам двух сканирований; среднее научастке значения измерительного параЗ 0 метра при порожнем ковше и безразмерной функции обобщенных координат поформулам; , ;+,.ф: .ЕООк хд 2Р(хк.хгэЗти значения запоминают по адресам однозначно связанным с номера 40 ии элементарных участков, а затемво время определения веса произвольных грузов непрерывно контролируютположение ковша и относительно элементарных участков области возможных45 положений, и по номерам элементарныхучастков, через которые при перемещениях проходит рабочий орган с грузом,считывают из памяти средние на участке значения безразмерной функцииобобщенных координат и функции, представляющей в статике зависимость измерительного параметра от обобщенныхкоординат ковша без груза, непрерывно измеряют текущие статические значения измерительного параметра ивычисляют вес груза по формулеСгр (13) Г 0 Йо(е 3)Д еИсйольэованне предлагаемого способа и устройства определения весаперемещаемого груза на экскаваторедраглайне аналогично применению наэкскаваторе-механической лопате, Удраглайна другая область возможных.положений ковша, ограниченная линиейразгрузки, верхней 1 и нижней 1предельными траекториями ковша приего переносах. Сканирование областиосуществляют, манипулируя приводамиподъема и тяги согласно схеме,представленной на фиг.2.Устройство для определения весаперемещаемого. груза содержит (фигЛ),подключенный к первому входу вычислителя 2 веса груза, первый и второйдатчики 3 и 4 обобщенных координатрабочего органа в вертикальной плоскости, программируемый контроллер 5,блок 6 контроля сканирования, программируемый постоянный запоминающийблок 7, программатор 8, селектор9 шин адреса, первый и второй делители 10 и 11 кодов на целое число. 25Блок 6 контроля сканирования(фиг.4) содержит мнемотабло 12, первый и второй дешифраторы 13 и 14,первый и второй формирователи 15 иб, изменяемых интервалов времени, 3 Осхемы ИЛИ 17, 18 и схему И 19.Кроме того, устройство содержитзадатчик 20 режима работы контролле"ра 5 - "сканирование" или "запись,изадатчик 21 шагов (Ь) дискретизациимежду сканирующими траекториями изадатчик 22 шагов (Ь ) дискретизайции вдоль сканирующих траекторий.Мнемотабло 12 содержит "и" и "ш"источников света. 40Устройство для определения весаперемещаемого груза работает следующим образом.В режиме "Обучение" оператор задатчиками 21 и 22 задает контроллеру 455 значения шагов дискретизации ЬиЬ, подает команду "Сканирование", которая инициирует вызов в контроллере5 программы обработки данных во время сканирования, После вывода рабоче Ого органа в точку, соответствующуюграничнъпк значениям координат х их на допустимых интервалах их изменнения дх, и Ьх, ее принимают заначальную. При этом оператор подаетна входы аналого-цифровых преобразователей датчиков 3 и 4 смещение такимобразом, чтобы на первом и второмвходах 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 х ей соответствуют (х или хДИД " МакЬ х или х ), появляются сигналы7 Мако фна первом или и выходах дешифратора 13 и Формирователя 15, первом или щ-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 датчиков3, 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 хили х . При этом свечение первой илн п-ой горизонтальной линии на мнемотабло 12 и сигнал "Фиксировать х" сохраняются, а сигнал фиксировать хи свечение первой или ш"ой вертикальной линии сначала исчезают, а затем,.при попада" нии рабочего органа в следующую точку на траектории, восстанавливаются, После прохождения всех точек на начальной сканирующей траектории, в которых контроллером 5 считаны коды датчиков 1, 3, 4, оператор уменьшает (или увеличивает) на шаг Ькоординату х 1 и переходит на следующую сканирующую траекторию. Прн этом подсвечивается вторая или (и) горизонтальная линия на мнемотабло 12 и вновь формируется сигнал "Фиксировать х 1". При попадании рабочего органа в точку дискретизации на сканирующей траектории высвечивается соответствующая вертикальная линия мнемотабло 12 формируется сигнал "Фиксировать х"40 Затем контроллер 5 с помощью программатора 8 осуществляет программирование постоянного запоминающего блока 7, куда при этом записываются по адресам (х , ЗЬ , хЗЬ ) средние значения сначала фуйкции ( (д,3), затем функции Р(1,3). При этом контроли контроллером 5 считываются очередные значения сигналов датчиков 1,3, 4. Процесс повторяется для всехточек на всех сканнрующих траекториях.Далее повторяются процессы сканирования и считывания сигналов датчиков1, 3, 4 при нагружении рабочего органа контрольным грузом. Блок 6 контроля сканирования обеспечивает выполнение второго сканирования по темже траекториям и считывание сигналовдатчиков 1, 3, 4 в тех же точках,что и при первом сканировании,После выполнения второго сканирования контроллер 5 по подпрограммепоследовательно для каждой из точек(х 1 х), координаты которых онзапомнил при первом сканировании,вычисляет значенич безразмерной функции координат Р(х 1 х ). Послевыполнения этой подпрограммы контроллер 5 переходит к выполнению подпрограммы определения средних на элементарных участках значений функций 250(1,3), Р(1,3), как средних арифметических их значений в точках (х 1 ,УХ ) (Х 111 Х 1) У (Х ф Х 1+ )э(1, х).Затем контроллер 5 переходит к 30выполнению подпрограммы определенияадресов программируемого постоянногозапоминающего блока 7, по которымзаписываются и хранятся средние значения функций Я (д,3) и Р(11). Адреса определяются следующим образом:последовательно считываются из оперативной памяти значения хи делятся на шаг Ь (если шаги Ь,=2 Ь =9 Я2, то деление осуществляетсяпростым сдвигом вправо кодов х , их 1 на К разрядов), Аналогичные операции осуществляются ся и с значениямиГх, Пары полученных значений хЗЬ 1и х ЗЬ объединяются и образуют адре.45са, которые записываются в оперативную память контроллера 5. Эти адресасовпадают с теми адресами, которыеполучаются иа шине, полученной в результате объединения выходов делителей 10 и 11 кодов. лер 5 на первом выходе устанавливаетсигнал логической 1 и переключаетселектор 9 шнн адреса для передачикодов адресов на шину "А" с второговыхода контроллера 5. На шине данных,пДп устанавливается записываемое значение функции Оо(,1) илн Р(,1), нашине адреса - адрес очередной ячейки1 памятн, которая программируется. На.линиях шины управления У , определяющих выбор необходимой микросхемы памяти в блоке 7 и разрешение по их выходам, контроллер 5 устанавливаетсигналы логической 1, а выходом 3включает программатор 8, который подает на соответствующий вход программируемой микросхемы блока 7импульс согласно временной диаграмме программирования. После завершения автоматизированного программирования постоянного запоминающегоблока 7 режим обучения заканчивается,и устройство готово для взвешиванийпроизвольных грузов,Во время взвешивания произвольного груза оператором или автоматическим устройством на вход вычислителя2 подается сигнал "Взвешивание", который вызывает к исполнению программу измерений. В соответствии с нейвычислитель 2 считывает поступающийна первый вход с датчика 1 код текущего значения измерительного параметра . Затем по линиям шины управления "У" посылает в блок 7 сигналывыбора необходимой микросхемы памятии разрешения ее выхода и считываетзначение функции Я (,1), соответствующее текущему положению рабочегооргана относительно элементарныхучастков (,1), области его возможных положений, Адрес ячейки памяти,в которой хранится значение О (,3),формируется на адресной шине А"из кодов текущих координат датчиков3, 4 с помощью делителей 10 и 11 кодов путем объединения их выходов вадресную шину, Код этой шины черезселектор 9 (на управляющем входе 1которой имеется логический О) поступает на шину адреса блока 7. Далеевычислитель 2 таким же образом считывает из второй микросхемы блока7 значение функции Р(,3). Затемвычисляет разность Я - Я (3) иумножая ее на значение функцииР(х,), определяет искомый весгруза164929Формула изобретения 1.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 1 О 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 - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, предварительно сканируют рабочим органом область его возможО 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 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- у) 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 эле О ментарных 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 55 органа относительно элементарных участков области возможных положений и по номерам элементарныхучастков, через которые при перемещениях про 12 ходит рабочий орган с грузом, считывают из памяти средние на участке значения безразмерной функции обобщенных координат и функции, представляющй 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 - щ и й с я 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 дат" чик 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 селектор, 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 делите лей к1649299кодов на пело14 торых по ке число выходы коОдключены соответроля скани он третьемтственно клронания выполнену и четвертому вхоконтроля сканивходам блокало, двух дешифраторов, н х первомя сканированчя и сонмвместно кормирователей изо ; с и меняемых иров, днуху входу селектора квремени, д ухинтервалова к врому ивходам которого попричем первый и первый и втподключеныи второй входы 6.второй выходы п ог чобразованы п а . од мого контропрограммируе.1 управляющими входороллера, третро . , ий выхо коного и второ д .в го,ории оодами перр.го подключен к вход то- няемыхых инте вар.нателей изме- а седьмду программамои вход - к выхо 6оду блокаа, 1 О и четвертый вхвходы об аа третий роля сканирово 6 конт- соотвх р зованы входаь по кания, выход с.електонетственно пе рвого имид лючен шиной а еравтор го де вход пдреса к первомуров, выходы первогооду программируемоого постояра подключеены черезого дешифратозапоминающег бкото лока втонного трон вхоель изменяемье первыи формим инте вронаорого шиной у правления соед 15 к нои группе вхор алов времени ВЫХОДОМ ВЫЧИединен с в. одов мнемотаблчислителя веса и четввходам первой схемыло и выходом прогр аммир ем . аертым тотретийу ого контролле адлючен к первомии вход программира, И н им об аому входу схемы ного запоминающего бируемого пост оян- а выхо ыразован пе вьпрныход блока к выхого лока подключен. Оды второго дешифрато аУыходу программатораен 2 р чены черезратора подклювхоа, а второйз второй фо мид вычислителя веса шир ртел измеинтервалов времени кс программируемым кгруппе входови к другой ром и п огконтроллег ов мнемотабло и вхрограммируемым постоявторой схемы йЧИи вход;1 м поминающим б4м локом.остоянным заостоя ключен к втвыход котовторому вхорок под.Устройство по и25чаюпо п,Зф о т лкоторой образован втою щ е е с я темблока.второй выходем, что бло1649299 Составитель В.йнршовТехред М,Дидик . К сина рректор И.Эр едакто м при ГКНТ СС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Гагарина, 10