1、橋門式起重機概述

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，起重機械己成為許多部門必不可少的設(shè)備。在現(xiàn)代化大生產(chǎn)的條件下，隨著工藝機械化和自動化程度的不斷提高，起重機械在生產(chǎn)過程中，從輔助設(shè)備逐漸成為連續(xù)生產(chǎn)流程中的一種專用設(shè)備。通用橋式起重機和門式起重機是其中被廣泛應(yīng)用的兩種。橋式起重機是用來吊運各種貨物的一種機械設(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)和起重運輸中充分應(yīng)用到生產(chǎn)過程的機械化、自動化等，橋式起重機在室內(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)等部門和場所均得到廣泛的應(yīng)用。門式起重機結(jié)構(gòu)像門形框架，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，可以在倉庫、車站、市政地鐵建設(shè)、港口、碼頭等進行貨物裝卸作業(yè)。它主要擔負單間和成組的長、大、笨重的貨物吊運。另外，門式起重機對場地的利用率高，作業(yè)范圍大、適應(yīng)廣、通用性強，在港口等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

2、橋門式起重機智能化設(shè)計要點

2.1起升機構(gòu)的智能化設(shè)計

系統(tǒng)功能設(shè)計

為了實現(xiàn)橋門式起重機起升機構(gòu)智能化設(shè)計。本文建立的智能化設(shè)計原型系統(tǒng)系統(tǒng)利用起重機領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗及參數(shù)化設(shè)計技術(shù)來進行起升機構(gòu)的智能快速設(shè)計。系統(tǒng)包括用戶需求、匹配推理、參數(shù)化設(shè)計、系統(tǒng)管理等模塊。其中系統(tǒng)的核心是知識庫模塊、推理機模塊及參數(shù)化設(shè)計模塊，橋門式起重機起升機構(gòu)智能化設(shè)計系統(tǒng)包括人機接口、知識庫、推理機、參數(shù)化設(shè)計、知識庫管理和系統(tǒng)管理模塊。系統(tǒng)各模塊的功能如下所示：

（1）知識庫模塊

知識庫是系統(tǒng)的知識存儲器，用來存放起升機構(gòu)設(shè)計的領(lǐng)域知識。常見的知識表達方法有一階謂詞邏輯表示法，產(chǎn)生式表示法，框架表示法和語義網(wǎng)絡(luò)表示法等。系統(tǒng)知識庫包括規(guī)則庫，模型庫和實例庫等。規(guī)則庫主要用來儲存設(shè)計規(guī)則；模型庫中存儲設(shè)計的計算模型；實例庫用來存儲以往設(shè)計過程中較成功的設(shè)計實例。

（2）推理機模塊

推理機模塊的推理是基于知識庫中的知識進行的。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，優(yōu)點是用戶可主動提供數(shù)據(jù)信息，使用于設(shè)計，管理等問題；后者為目標驅(qū)動，適用于推理目標明確，便于推理過程的解釋。推理機模塊的設(shè)計，就是根據(jù)知識的表達，知識的推理方法和推理控制策略，設(shè)計具有求解起升機構(gòu)設(shè)計，進行推理功能的程序。

（3）參數(shù)化設(shè)計模塊

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

（4）人機接口模塊

人機接口是系統(tǒng)與用戶之間進行交互的界面，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

根據(jù)起升機構(gòu)智能化設(shè)計系統(tǒng)功能分析對橋門式起重機起升機構(gòu)設(shè)計的流程進行設(shè)計：用戶需求→推理匹配設(shè)計→校核→參數(shù)化設(shè)計→結(jié)果返回。

橋門式起重機起升機構(gòu)智能化設(shè)計系統(tǒng)，可根據(jù)用戶在人機接口處提交的基本參數(shù)及相關(guān)附加參數(shù)，基于橋門式起重機起升機構(gòu)知識庫模塊知識（包含起重機領(lǐng)域的專家、起重機設(shè)計手冊及相關(guān)參考文獻等所提供的知識和經(jīng)驗）進行推理匹配，自動快速地確定起重機起升機構(gòu)布局方案，電機、鋼絲繩、聯(lián)軸器和制動器等零部件的種類、型號及相關(guān)參數(shù)的校驗等；然后進入?yún)?shù)化設(shè)計模塊建立起升機構(gòu)零部件的三維模型，并完成裝配；最后返回結(jié)果，完成起升機構(gòu)設(shè)計工作。

系統(tǒng)方案設(shè)計

起升機構(gòu)智能化設(shè)計系統(tǒng)通過知識庫、規(guī)則庫、模型庫為起升機構(gòu)智能化設(shè)計做支撐，起升機構(gòu)布局方案選擇，零部件類型、型號選擇及零部件幾何信息的輸出需要知識庫的支撐。零部件幾何信息經(jīng)過參數(shù)化設(shè)計生成零部件三維模型，參數(shù)化設(shè)計需要模型庫的支撐。

2.2監(jiān)控系統(tǒng)的智能化設(shè)計

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

限位測試模塊

硬件電路主要由接近開關(guān)傳感器、微處理器等構(gòu)成。項目采用性能優(yōu)越，不受灰塵、油污、光強等惡劣環(huán)境影響，適用于現(xiàn)場作業(yè)的霍爾傳感器來感知對象接近。將磁鐵固定在臺車頂軌兩端和主梁兩端，霍爾接近開關(guān)固定在起重小車上。一旦霍爾傳感器（即起重小車）接近磁鐵（即頂軌主梁端部），則產(chǎn)生限位電信號，AT89C5131單片機接收到該信號，控制固態(tài)繼電器斷開電路，從而使起重機斷電，即可有效的避免起重機運動部件之間的劇烈碰撞。

防搖測試模塊

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

恢復(fù)供電

當違章操作致使電源切斷時，操作人員輸入自己的工號和密碼，按“復(fù)位”鍵。此時，系統(tǒng)會自動對限位測試模塊和防搖測試模塊進行檢測，只有這兩個模塊通過測試時即可恢復(fù)供電。

USB傳輸模塊

操作人員的工號、操作時間和違章操作都實時記錄在數(shù)據(jù)模塊中，這些數(shù)據(jù)都能通過性能優(yōu)化的USB設(shè)備器件PDIUSBD12來進行傳輸。多路模擬輸入信號經(jīng)過預(yù)處理后，送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果順序?qū)懭腙犃蠪IFO，由單片機控制USB接口控制器PDIUSBD12從FIFO里順序讀出數(shù)據(jù)并通過USB控制器發(fā)送到USB總線上，傳輸給主機。

3、結(jié)語

綜上，橋門式起重機眾多，設(shè)計計算復(fù)雜，本文的研究還不能盡善盡美，對于系統(tǒng)的完善和研究還有很多工作要做。