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激光防撞系統(tǒng)在門(mén)吊上的應(yīng)用

2013-01-01 00:00:00常偉
科技資訊 2013年3期

摘 要:通過(guò)對(duì)激光測(cè)距傳感器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用及與單片機(jī)的結(jié)合,可方便的實(shí)現(xiàn)門(mén)吊之間相對(duì)距離的測(cè)量,有效控制了在同一線路作業(yè)設(shè)備相撞事故的發(fā)生。具有成本低、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞:激光測(cè)距傳感器 單片機(jī) 防撞

中圖分類(lèi)號(hào):TQ520.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2013)01(c)-0103-02

隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展,技術(shù)的提高及成本的降低,激光器的使用非常廣泛,已深入到我們?nèi)粘I?、工作的各個(gè)領(lǐng)域,如激光碟機(jī)、醫(yī)療上使用的激光治療儀,工業(yè)上的激光切割焊接工藝,以及激光雷達(dá)等在軍事領(lǐng)域中應(yīng)用等等,并在各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。在全路倡導(dǎo)以科技保安全的背景下,針對(duì)我局裝卸系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備特點(diǎn),尤其是門(mén)吊作業(yè)中存在的一些問(wèn)題,我們將激光測(cè)量技術(shù)成功應(yīng)用在門(mén)吊作業(yè)環(huán)節(jié)中,并取得較好的效果。

門(mén)吊在鐵路裝卸作業(yè)中發(fā)揮著重要作用,由于其自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和作業(yè)要求,往往在一條線路上同時(shí)有兩臺(tái)或多臺(tái)門(mén)吊同時(shí)作業(yè),在作業(yè)中往往由于作業(yè)人員疏忽,違章作業(yè),使門(mén)吊發(fā)生碰撞事故,造成人員和設(shè)備的傷害,帶來(lái)嚴(yán)重后果。在加強(qiáng)對(duì)職工安全教育和技能培訓(xùn)的同時(shí),也對(duì)設(shè)備自身的安全性能提出要求,通過(guò)調(diào)研及技術(shù)方面的可行性的研究,我們?cè)谕痪€路上存在多臺(tái)門(mén)吊上安裝防撞裝置來(lái)確保門(mén)吊的作業(yè)安全。

1 門(mén)吊防撞系統(tǒng)構(gòu)成

門(mén)吊防撞系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng),由傳感器、控制器兩部分組成。

傳感器用激光測(cè)距傳感器和反光板構(gòu)成??刂破饔蓡纹瑱C(jī)組成,包括數(shù)值顯示、參數(shù)設(shè)定、報(bào)警指示、執(zhí)行控制四部組成(如圖1)。

2 防撞系統(tǒng)由激光測(cè)距傳感器、控制器、反光板三大部分組成。

2.1 激光測(cè)距傳感器

20世紀(jì)90年代初,隨著半導(dǎo)體激光二極管技術(shù)的開(kāi)發(fā),激光的實(shí)際應(yīng)用發(fā)生了革命性的變化,半導(dǎo)體激光測(cè)量器具有測(cè)量精度高,體積小、重量輕、可靠性高、轉(zhuǎn)換效率高、低功耗、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單且不易受電磁場(chǎng)干擾等優(yōu)點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)用于測(cè)量領(lǐng)域。激光測(cè)量原理分為3種:一是脈沖法激光測(cè)距,測(cè)距儀發(fā)射出激光經(jīng)被測(cè)量物體反射后由被測(cè)距儀接收,測(cè)距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間,光速和往返時(shí)間的乘積的一半就是測(cè)距儀和被測(cè)物體之間的距離,脈沖法測(cè)距的精度一般在1m,適用于測(cè)量距離較遠(yuǎn)的物體(建筑物,地質(zhì)等方面)。二是三角法激光測(cè)距(又稱(chēng)結(jié)構(gòu)光掃描儀)以半導(dǎo)體激光器作光源,使其產(chǎn)生的光速照射被測(cè)物表面,經(jīng)表面散射(或反射)后,用面陣CCD攝像機(jī)接收,光點(diǎn)在CCD像平面上的位置將放映出表面法線方向上的變化,即點(diǎn)結(jié)構(gòu)光測(cè)量原理。三是相位法測(cè)量距離,它是用無(wú)線電波段頻率對(duì)激光速進(jìn)行調(diào)幅、調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線一次所產(chǎn)生的相位延遲,在根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng),換算該相位延遲所代表的距離。相位式激光測(cè)距儀一般精密測(cè)距。我們采用的是三角法激光測(cè)距傳感器。

2.2 激光測(cè)距傳感器選用參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要選擇測(cè)量距離為70m的激光測(cè)距傳感器其參數(shù)如下。

最大測(cè)量頻率:10 Hz(連續(xù)測(cè)量時(shí),數(shù)據(jù)返回時(shí)間可以調(diào)整,最短100 ms,最長(zhǎng)105.000 ms)。

測(cè)量方式:連續(xù)測(cè)量和單次測(cè)量。

操作方式:命令操作和自動(dòng)操作。

激光波長(zhǎng):635 nm(620~690)。

測(cè)量精度:正負(fù)1 mm。

測(cè)量距離:0.05~70 m。

電源電壓:6~30 V。

溫度范圍:-40 ℃~50 ℃。

數(shù)字輸出接口:RS232/485/422。

模擬輸出接口:4~20 Ma。

外形尺寸:133×65×35。

2.3 控制器設(shè)計(jì)

控制器采用微處理器進(jìn)行控制,通過(guò)讀取測(cè)距傳感器數(shù)據(jù),計(jì)算出兩臺(tái)門(mén)吊的距離后,根據(jù)預(yù)定參數(shù),控制門(mén)吊的走行,從而保證兩臺(tái)門(mén)吊在安全距離范圍內(nèi)作業(yè)。

設(shè)計(jì)參數(shù):

信號(hào)輸入:數(shù)字接口RS232通訊方式

顯示方式:-9999~9999測(cè)量值顯示。

分辨率:1字。

輸出信號(hào):DC24V6A(阻性負(fù)載)。

輸入電壓:220V+15%(如圖2)。

2.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)上電后,首先判斷另一臺(tái)門(mén)吊的距離,當(dāng)大于70 m時(shí),每20 s檢測(cè)一次距離,當(dāng)小于70 m時(shí),每5 s檢測(cè)一次距離,當(dāng)小于50 m時(shí),進(jìn)入連續(xù)測(cè)量方式,當(dāng)距離小于20 m時(shí)系統(tǒng)發(fā)出聲光提示報(bào)警,當(dāng)小于15 m時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出執(zhí)行信號(hào),切斷門(mén)吊相對(duì)方向行駛電路,使門(mén)吊只能朝遠(yuǎn)離方向行駛(如圖3)。

3 設(shè)備安裝

激光測(cè)距傳感器和反光板分別安裝在兩臺(tái)門(mén)吊相對(duì)的一側(cè),中間不能有遮擋現(xiàn)象。擋門(mén)吊A上的激光傳感器向門(mén)吊B發(fā)射激光束,通過(guò)檢測(cè)門(mén)吊B上的放射板反射回的激光束來(lái)測(cè)量?jī)膳_(tái)門(mén)吊的距離參數(shù),通過(guò)控制器對(duì)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算,得到兩臺(tái)門(mén)吊的距離參數(shù)。控制器根據(jù)作業(yè)技術(shù)要求,預(yù)先設(shè)定好的預(yù)警,執(zhí)行參數(shù),當(dāng)測(cè)的兩臺(tái)門(mén)吊距離達(dá)到預(yù)定值時(shí),控制器發(fā)出預(yù)警信號(hào)并相應(yīng)發(fā)出執(zhí)行信號(hào),切斷門(mén)吊的行走電路,使門(mén)吊停止相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而達(dá)到預(yù)防同一線路上兩臺(tái)門(mén)吊作業(yè)時(shí)相撞事故的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

防撞系統(tǒng)基于激光傳感器的進(jìn)步與成本的降低,通過(guò)單片機(jī)對(duì)門(mén)吊相對(duì)位置的檢測(cè)與控制,使作業(yè)人員受環(huán)境和自身?xiàng)l件的影響降到最小,提高門(mén)吊作業(yè)效率,可有效防止設(shè)備相撞事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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