三维船台小车系统技术方案

一种三维船台小车系统，包括主列和副列两个行走梁，船台小车，用于驱动船台小车沿行走梁前后移动的交流伺服电机及其驱动器，由主缸和副缸组成的电液伺服系统，控制船台小车运动的计算机，其特征是：船台小车上设有由可编程控制控制器及其辅助电路构成的前台船台小车控制器，船台小车控制器通过通讯电缆与后台工控机相连，船台小车有多个，分两列设置在主列和副列两个行走梁上，行走梁与小车之间用球铰联接，船台小车主缸与横梁相连。本实用新型专利技术的特点：主缸可作上升／下降，左移／右移，沿轨道作前进／后退运动，运动速度可调；在后台工控机的控制下，对各船台小车的主、副油缸实施同步控制，自动完成船体分段的位姿调整。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及舰船制造领域大型设备的拼装对接时所用的三维船 台小车系统，尤其是--种采用计算机辅助控制的三维船台小车系统。技术背景现代化大吨位的民用船舶及军用舰船通常在造船厂的船台上分段建 造，而后再合拢形成整体。从前多采用人工的方法及工艺进行分段合拢， 其垂直面主要由沿舰艇轴线分布的数台及至数十台液压缸通过人工估算 进行升降调整，不容易控制每台液压缸均匀承担载荷及升降高低，经常发 生局部液压缸超载而导致液压系统或液压机械传动部分的损坏，或顶举高 低不当而使对接工件承受应力不均而致损坏。水平面则是采用简单工具 如撬杠，枕木、垫片、千斤顶等进行调整。随着舰船吨位的不断增加， 军民用户对船舶制造精度及工期的要求日益严格和紧迫，用人工拼装、对 接、合拢大型舰船的方法显然是不合时宜的。因为传统合拢对接方式及装 备明显存在周期长，精度底，质量难以保证的缺点。
技术实现思路
本技术的目的提供--种采用计算机辅助控制的，可在船台上进 行三维运动，从而使所承载的舰船高效率、高精度、高质量地实施拼装、 对接、合栊的船台小车系统。所述三维船台小车系统，包括主列和副列两个行走梁，船台小车，用 于驱动船台小车沿行走梁前后移动的交流伺服电机及其驱动器，用于驱动 船台小车顶举升降和左右平移的，由主缸和副缸组成的电液伺服系统，控 制船台小车运动的计算机，其特征是船台小车上设有由可编程控制控制 器及其辅助电路构成的前台船台小车控制器，'船台小车控制器通过通讯电 缆与后台工控机相连，实现船体分段的位置和姿态的高精度调整，船台小车有多个，分两列设置在主列和副列两个行走梁上，行走梁与小车之间用 球铰联接，船台小车的主缸与横梁相连，主缸轴线垂直于船台小车水平面。 三维船台小车系统的主要功能和特点为船台小车主缸可通过手动操作器的控制，作上升./下降运动，且运动速度可调；船台小车副缸可通过手动操作器的控制，作左移/右移运动，且运动速度可调；船台小车可通过手动操作器控制，沿轨道作前进./后退运动，且运动 速度可调；船台小车电源柜的控制面板上设有急停按钮，按下时设置在调整平台 上的全部船台小车立即停止所有运动，置于急停状态；通过集中控制屏所指定的若干台船台小车主缸可在后台工控机的控 制下，同步地作上升/下降运动，且运动速度可调通过集中控制屏所指定的若干台船台小车副缸可在后台工控机的控 制下，同步地作左移/右移运动，且运动速度可调通过集中控制屏所指定的若千台船台小车可在后台工控机的控制下， 以同步的速度沿轨道行走，并以相同的加速度变速运动；通过后台工控机的控制，可以使设置在调整平台上的全部船台小车停 止所有运动，置于急停状态；待工控机恢复急停设置后，所有船台小车才 可以作下--步的运动通过后台工控机在任何时刻都能获取全部船台小车的工作状态和各 传感器的读数、并自动分析故障和事故，在必要的时刻整个系统置急停状 态；在后台工控机上输入对接船体分段相对于基准段的位姿偏差后，系统 的三维姿态计算模型将解算出各船台小车上主、副油缸的位移变化量，并根据船舶合拢的规范计算出船体分段运动轨迹，对各船台小车的主、副油 缸实施同步控制，自动完成船体分段的位姿调整。附图说明图1为本技术控制系统原理框图 图2为本技术结构原理示意图。具体实施方式图1、 2中，所述三维船台小车系统包括主列1和副列2两个行走梁， 船台小车3，船台小车上设有用于驱动其沿行走梁l、 2前后移动的交流伺 服电机及其驱动器6，用于驱动船台小车顶举升降和左右平移的，包括主 缸4和副缸在内的电液伺服系统7，控制船台小车运动的计算机。行走梁 1、 2与小车之间用球铰联接，船台小车的主缸4与横梁5相连，主缸轴线 垂直于船台小车水平面。船台小车上设有由可编程控制控制器及其辅助电 路构成的前台船台小车控制器8,船台小车控制器通过通讯电缆与后台工 控机9相连，实现船体分段的位置和姿态的高精度调整，船台小车有多个， 分两列设置在主列和副列两个行走梁上。所述三维船台小车系统是为适应舰船立体分段与基准总段拼装焊接 工艺要求而开发的专用运载系统。该系统由主列1和副列2两个相同的行 走梁组成 -个三维运载调整平台(图2示)。每个行走梁下设有若干台可 进行三维数控的液压船台小车3;行走梁与小车之间用球铰联接。单个船 台小车的载重最大可达80吨，数十台小车(目前最多可以支持30台)联 合工作可承载上千吨重的船体分段，进行船体10分段的姿态调整和轨道行走。船台小车的顶举和平移运动分别由主缸4和副缸电液伺服方向阀驱动； 沿轨道的行走则由一台交流伺服驱动电机驱动。船台小车设有一个由可编 程控制控制器PLC及其辅助电路构成的前台小车控制器，对船台小车进行 三维运动控制。安装在两个行走梁上的全部船台小车可通过通讯电缆受设 置在集中控制屏内的后台工控机9控制，实现船体分段的位置和姿态的高 精度调整。三维船台小车控制系统由后台工控机，各前台小车控制器以及通讯网 络组成。由于每辆小车的顶举和平移距离可以独立设置和同步控制，使得 在后台工控机的协调控制下，承载在调整平台上的船体分段可以被调整成 任意姿态。后台工控机控制软件具有监控、调整计算及通信功能。控制系统根据 对接分段相对于基准段的多点位姿偏差，由三维姿态计算模型解算出各船 台小车上主、副油缸的位移变化量，并根据船舶合拢的规范计算出分段运 动轨迹，对各船台小车的主、副油缸实施同步控制，完成船体分段的位姿 调整。然后通过后台机控制所有小车沿轨道的等速同步行进运动，最后在距离基准分段2mm以内时停止运动，以适应舰船立体分段与基准总段拼 装焊接工艺的要求。船台小车的油缸运动误差小于土0.05mm;船台小车系统同步行走的速 度误差小于0.5%。其控制指标已经可以使得军工造船企业达到±0.5111111的 船体误差标准内。采用了本系统以后，总段对接的速度由以前的两个月到 半年縮短到现在的48小时，并且使船体分段的对接精度得到显著地提高。船台小车控制有现地手动控制和远方自动控制两种模式。这两种模式 的切换是通过单台船台小车.卜.的手操器来实现的当手操器接入单台船台 小车时，该小车由远方自动模式切换到现地手动模式；当手操器由小车上 拔出时，小车由现地手动切换到远方自动模式。船台小车控制器8采用西门子S7-200系列PLC实现对船台小车的控 制以及与后台工控机之间的信息交换，实现船台小车的主缸上升/下降、副 缸的左右移动，以及船台小车的前进/后退运动，并对船台小车油缸位移量、 泵站和主缸压力进行实时监控并传送到后台工控机，以及接收后台工控机 F达的控制指令。为保证整个系统准确对接无误，主、副缸位置、速度采用闭环控制， 用光栅尺做精密检测定位，完成各油缸的同步线性移动。当接到后台机给 定位移量和移动时间之后，根据移动时间将位移量划分，在每个扫描周期内分别送出，这种算法过程全部在PLC内部完成，根据算法控制S7-200 模拟扩充单元上的D/A单元上的电压输出，通过电液放大器控制伺服阀的 开度，从而精确控制油缸速度。由伺服电机驱动船台小车的行走，通过PLC的二路独立的高速脉冲输 出通道，向伺服电机驱动器发送脉冲(PTO模式)。只需改变发送脉冲的 周期长度，即可以做到脉冲控制的无级调速，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维船台小车系统，包括主列和副列两个行走梁，船台小车，用于驱动船台小车沿行走梁前后移动的交流伺服电机及其驱动器，用于驱动船台小车顶举升降和左右平移的，由主缸和副缸组成的电液伺服系统，控制船台小车运动的计算机，其特征是：船台小车上设有由可编程控制控制器及其辅助电路构成的前台船台小车控制器，船台小车控制器通过通讯电缆与后台工控机相连，实现船体分段的位置和姿态的高精度调整，船台小车有多个，分两列设置在主列和副列两个行走梁上，行走梁与小车之间用球铰联接，船台小车的主缸与横梁相连，主缸轴线垂直于船台小车水平面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明，张富强，程华，赵海波，赵伟，
申请(专利权)人：武汉事达电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：42[中国|湖北]