[发明专利]一种抓斗数控系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及海底挖掘技术领域，特别涉及一种抓斗数控系统及方法。

背景技术

抓斗式挖泥船的抓斗运动控制是挖泥手通过一个操纵控制手柄的前推（下放抓斗，位置越向前，抓斗下放速度越快）、中位（抓斗停止运动）、后拉（提升抓斗，位置越向后，抓斗提升速度越快）来实现的。在这种工作过程中，挖泥手必须时刻保持对各种信号灯的关注，并根据不同的信号灯反馈信号及现场情况操纵控制杆，使其处于适当的位置，以使抓斗运动的当前速度满足工况，这是一种开环控制方式，其速度控制精度差，且施工精度稳定性极大地依赖于挖泥手的能力和经验，这无疑增大挖泥手的工作强度，使其疲乏，易产生误动作，最终降低工作效率。另外，对操控杆的推拉动作通常是在极短时间内完成的，这不可避免地会使操控杆的输出信号因机械抖动产生变化，这会引起抓斗运动速度也发生抖动，可能会导致安全事故，同时也不利于抓斗精确控制和保证施工质量稳定。为此，产生了由计算机对抓斗升降过程进行自动控制的需求，但现有的操作杆无法满足此需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种抓斗控制系统和方法提高抓斗的控制精度，维持稳定的施工质量，提高抓斗工作的效率和安全性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种抓斗数控系统，其特征在于：该系统包括用于采集抓斗操控杆信号和传感器信号的模拟信号输入端、用于对抓斗当前工作状态信号进行采集的数字信号输入端、用于对所述抓斗操控杆信号、抓斗当前工作状态信号及传感器信号进行算术和逻辑处理并发出控制指令的中央处理器、用于向抓斗发送抓斗运动控制信号的模拟信号输出端。

所述数字信号输入端用于输入急停控制信号、减速点到达状态信号和深度位置到达状态信号。

所述抓斗数控系统还包括用于接收所述上位机发出的控制指令的通信连接端口。

所述中央处理器分别与所述模拟信号输入端、模拟信号输出端、数字信号输入端和通信连接端口连接；所述通信连接端口与上位机连接和通信，并最终实现上位机完全自动控制抓斗运动的目的。

所述模拟信号输入端为AD转换器。

所述模拟信号输出端为DA转换器。

其特征在于：在所述模拟信号输出端连接有控制模式切换电路。

一种抓斗数控方法，其特征在于：该抓斗数控方法包括以下步骤：

S1：初始化；

S2：所述模拟输出端口输出抓斗运动控制信号；

S3：对所述上位机发送来的指令进行处理的步骤；

S4：对所述模拟信号输入端口和数字信号输入端口接收的信号进行算术和逻辑处理的步骤。

所述步骤S3具体为：

所述中央处理器查看所述通信连接端口中是否有所述上位机的控制指令，若有，则执行所述控制指令；否则进入步骤S4。

所述步骤S4具体为：

所述中央处理器读取所述模拟信号输入端口和数字信号输入端口接收到的信号，在对模拟信号输入端口接收到的信号进行数据平滑、滤波及防抖动处理后，根据所述数字信号输入端口所接收的信号状态，所述中央处理器生成所述模拟输出端口输出抓斗运动控制信号，返回步骤S3。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

1.本发明通过模拟信号输入端口接收来自抓斗操控杆和传感器上采集的数据，通过相应的算术和逻辑算法后，实现了对抓斗运动的闭环控制，减小了控制过程所受外部因素干扰，提高了控制精度和稳定性；

2.本发明通过中央处理器对抓斗操控杆信号和传感器的信号进行采集和处理，然后根据对数字信号输入端口接收到的信号进行逻辑判断，自动输出相应状态下抓斗应有的运动控制信号，实现了抓斗运动速度控制的自动化；提高了施工质量的稳定性和生产的安全性，极大地提高了施工效率；实现了对抓斗进行平挖和定深的精确控制。施工人员通过控制操控杆启动抓斗挖掘程序后，抓斗在下放过程中将在减速点到达后自动减速至预先设定的速度，在深度位置到达后自动将抓斗停止在目标开挖位置，整个过程中无需人工干预，减轻了施工人员的工作强度及过多地对其技能的依赖，能有效稳定施工质量。

3.本发明控制模式切换电路实现了从操控杆电路控制到抓斗数控系统控制之间的快速切换，增加了工作方式的选择性，同时又兼顾了原有操作模式；当抓斗数控系统处于工作状态时，可以对来自操控杆和传感器的信号进行平滑、滤波、防抖等处理，实现抓斗下放过程的自动闭环控制；当不需数控系统进行控制时，可切换到操控杆电路直接控制状态，这样仍能够人工对抓斗进行有效控制，鲁棒性强。