1、橋門(mén)式起重機(jī)概述

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，起重機(jī)械己成為許多部門(mén)必不可少的設(shè)備。在現(xiàn)代化大生產(chǎn)的條件下，隨著工藝機(jī)械化和自動(dòng)化程度的不斷提高，起重機(jī)械在生產(chǎn)過(guò)程中，從輔助設(shè)備逐漸成為連續(xù)生產(chǎn)流程中的一種專(zhuān)用設(shè)備。通用橋式起重機(jī)和門(mén)式起重機(jī)是其中被廣泛應(yīng)用的兩種。橋式起重機(jī)是用來(lái)吊運(yùn)各種貨物的一種機(jī)械設(shè)備，它額定起重量范圍廣，起重量大，速度快，作業(yè)圓福射大，效率高。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運(yùn)輸中充分應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化等，橋式起重機(jī)在室內(nèi)外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉(zhuǎn)等部門(mén)和場(chǎng)所均得到廣泛的應(yīng)用。門(mén)式起重機(jī)結(jié)構(gòu)像門(mén)形框架，在承載主梁下安裝了兩條支腿，使其可以直接在地面軌道上行走，主梁兩端可以具有外伸懸臂梁，可以在倉(cāng)庫(kù)、車(chē)站、市政地鐵建設(shè)、港口、碼頭等進(jìn)行貨物裝卸作業(yè)。它主要擔(dān)負(fù)單間和成組的長(zhǎng)、大、笨重的貨物吊運(yùn)。另外，門(mén)式起重機(jī)對(duì)場(chǎng)地的利用率高，作業(yè)范圍大、適應(yīng)廣、通用性強(qiáng)，在港口等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

2、橋門(mén)式起重機(jī)智能化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1起升機(jī)構(gòu)的智能化設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)橋門(mén)式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)智能化設(shè)計(jì)。本文建立的智能化設(shè)計(jì)原型系統(tǒng)系統(tǒng)利用起重機(jī)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)及參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)進(jìn)行起升機(jī)構(gòu)的智能快速設(shè)計(jì)。系統(tǒng)包括用戶(hù)需求、匹配推理、參數(shù)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)管理等模塊。其中系統(tǒng)的核心是知識(shí)庫(kù)模塊、推理機(jī)模塊及參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊，橋門(mén)式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括人機(jī)接口、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、參數(shù)化設(shè)計(jì)、知識(shí)庫(kù)管理和系統(tǒng)管理模塊。系統(tǒng)各模塊的功能如下所示：

（1）知識(shí)庫(kù)模塊

知識(shí)庫(kù)是系統(tǒng)的知識(shí)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的領(lǐng)域知識(shí)。常見(jiàn)的知識(shí)表達(dá)方法有一階謂詞邏輯表示法，產(chǎn)生式表示法，框架表示法和語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法等。系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)包括規(guī)則庫(kù)，模型庫(kù)和實(shí)例庫(kù)等。規(guī)則庫(kù)主要用來(lái)儲(chǔ)存設(shè)計(jì)規(guī)則；模型庫(kù)中存儲(chǔ)設(shè)計(jì)的計(jì)算模型；實(shí)例庫(kù)用來(lái)存儲(chǔ)以往設(shè)計(jì)過(guò)程中較成功的設(shè)計(jì)實(shí)例。

（2）推理機(jī)模塊

推理機(jī)模塊的推理是基于知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行的。推理方向主要有正向推理和反向推理，前者為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是用戶(hù)可主動(dòng)提供數(shù)據(jù)信息，使用于設(shè)計(jì)，管理等問(wèn)題；后者為目標(biāo)驅(qū)動(dòng)，適用于推理目標(biāo)明確，便于推理過(guò)程的解釋。推理機(jī)模塊的設(shè)計(jì)，就是根據(jù)知識(shí)的表達(dá)，知識(shí)的推理方法和推理控制策略，設(shè)計(jì)具有求解起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行推理功能的程序。

（3）參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊

參數(shù)化設(shè)計(jì)，可使設(shè)計(jì)人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來(lái)，可以大大提高設(shè)計(jì)速度，并減少信息的存儲(chǔ)量，隨著生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度的不斷提高，參數(shù)化設(shè)計(jì)以及智能化的起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，為建立起升機(jī)構(gòu)層次的知識(shí)模型奠定了基礎(chǔ)，極大地方便了起升機(jī)構(gòu)零部件模型的動(dòng)態(tài)修改，有效地縮短起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)周期、節(jié)省設(shè)計(jì)成本。

（4）人機(jī)接口模塊

人機(jī)接口是系統(tǒng)與用戶(hù)之間進(jìn)行交互的界面，由一組程序及相應(yīng)的硬件組成，用于完成輸入輸出工作。

系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

根據(jù)起升機(jī)構(gòu)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能分析對(duì)橋門(mén)式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行設(shè)計(jì)：用戶(hù)需求→推理匹配設(shè)計(jì)→校核→參數(shù)化設(shè)計(jì)→結(jié)果返回。

橋門(mén)式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可根據(jù)用戶(hù)在人機(jī)接口處提交的基本參數(shù)及相關(guān)附加參數(shù)，基于橋門(mén)式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)知識(shí)庫(kù)模塊知識(shí)（包含起重機(jī)領(lǐng)域的專(zhuān)家、起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)參考文獻(xiàn)等所提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)）進(jìn)行推理匹配，自動(dòng)快速地確定起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)布局方案，電機(jī)、鋼絲繩、聯(lián)軸器和制動(dòng)器等零部件的種類(lèi)、型號(hào)及相關(guān)參數(shù)的校驗(yàn)等；然后進(jìn)入?yún)?shù)化設(shè)計(jì)模塊建立起升機(jī)構(gòu)零部件的三維模型，并完成裝配；最后返回結(jié)果，完成起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

起升機(jī)構(gòu)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過(guò)知識(shí)庫(kù)、規(guī)則庫(kù)、模型庫(kù)為起升機(jī)構(gòu)智能化設(shè)計(jì)做支撐，起升機(jī)構(gòu)布局方案選擇，零部件類(lèi)型、型號(hào)選擇及零部件幾何信息的輸出需要知識(shí)庫(kù)的支撐。零部件幾何信息經(jīng)過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)生成零部件三維模型，參數(shù)化設(shè)計(jì)需要模型庫(kù)的支撐。

2.2監(jiān)控系統(tǒng)的智能化設(shè)計(jì)

應(yīng)用AT89C5131、霍爾接近開(kāi)關(guān)、固態(tài)繼電器和USB接口芯片，研制了橋門(mén)式起重機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)。一旦發(fā)生違章操作，智能電源模塊斷電，保護(hù)起重機(jī)生產(chǎn)與人員安全。

限位測(cè)試模塊

硬件電路主要由接近開(kāi)關(guān)傳感器、微處理器等構(gòu)成。項(xiàng)目采用性能優(yōu)越，不受灰塵、油污、光強(qiáng)等惡劣環(huán)境影響，適用于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的霍爾傳感器來(lái)感知對(duì)象接近。將磁鐵固定在臺(tái)車(chē)頂軌兩端和主梁兩端，霍爾接近開(kāi)關(guān)固定在起重小車(chē)上。一旦霍爾傳感器（即起重小車(chē)）接近磁鐵（即頂軌主梁端部），則產(chǎn)生限位電信號(hào)，AT89C5131單片機(jī)接收到該信號(hào)，控制固態(tài)繼電器斷開(kāi)電路，從而使起重機(jī)斷電，即可有效的避免起重機(jī)運(yùn)動(dòng)部件之間的劇烈碰撞。

防搖測(cè)試模塊

硬件電路主要包括傾角傳感器、微處理器等。傾角傳感器用于測(cè)量吊繩傾擺角度，在跟鉤吊重時(shí)，一旦吊繩傾擺角度超過(guò)預(yù)設(shè)值，則產(chǎn)生防搖電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)制電路與微處理器進(jìn)行處理，控制固態(tài)繼電器斷開(kāi)電路，從而使起重機(jī)斷電，即可有效的防止“歪拉斜吊”起重。

恢復(fù)供電

當(dāng)違章操作致使電源切斷時(shí)，操作人員輸入自己的工號(hào)和密碼，按“復(fù)位”鍵。此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)限位測(cè)試模塊和防搖測(cè)試模塊進(jìn)行檢測(cè)，只有這兩個(gè)模塊通過(guò)測(cè)試時(shí)即可恢復(fù)供電。

USB傳輸模塊

操作人員的工號(hào)、操作時(shí)間和違章操作都實(shí)時(shí)記錄在數(shù)據(jù)模塊中，這些數(shù)據(jù)都能通過(guò)性能優(yōu)化的USB設(shè)備器件PDIUSBD12來(lái)進(jìn)行傳輸。多路模擬輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果順序?qū)懭腙?duì)列FIFO，由單片機(jī)控制USB接口控制器PDIUSBD12從FIFO里順序讀出數(shù)據(jù)并通過(guò)USB控制器發(fā)送到USB總線(xiàn)上，傳輸給主機(jī)。

3、結(jié)語(yǔ)

綜上，橋門(mén)式起重機(jī)眾多，設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜，本文的研究還不能盡善盡美，對(duì)于系統(tǒng)的完善和研究還有很多工作要做。