龙门机构的碰撞检测方法及其装置与流程

置，以能够提升碰撞的检测灵敏度并降低碰撞误检的几率。
11.本发明还有一个目的是提供一种龙门机构的碰撞检测方法及其装置，以能够降低 反作用力偏置的影响，避免引起碰撞误检。
12.本发明还有一个目的是提供一种龙门机构的碰撞检测方法及其装置，以能够降低 噪音信号的影响，避免引起碰撞误检。
13.为达到上述至少一个目的，本发明采用如下技术方案：
14.一种龙门机构的碰撞检测方法，所述龙门机构具有被支撑在平行的轨道上沿轴向 移动的吊具；所述检测方法包括：根据所述吊具沿轴向移动时的反作用力是否超出碰 撞检测阈值判断碰撞是否发生；
15.其中，在所述吊具沿轴向移动的指令速度不变时，按照匀速碰撞检测阈值确定碰 撞是否发生；在所述吊具沿轴向移动的指令速度变化时，按照变速碰撞检测阈值确定 碰撞是否发生；其中，所述变速碰撞检测阈值大于所述匀速碰撞检测阈值。
16.作为一种优选的实施方式，所述速度变化为所述指令速度进行加速或者减速形成 的变化。
17.作为一种优选的实施方式，所述变速碰撞检测阈值相比于所述匀速碰撞检测阈值 的增加量与所述指令速度微分得到的指令加速度相关。
18.作为一种优选的实施方式，所述变速碰撞检测阈值等于所述匀速碰撞检测阈值加 上一调整量；该调整量与所述指令速度微分得到的指令加速度相关。
19.作为一种优选的实施方式，所述变速碰撞检测阈值与所述匀速碰撞检测阈值具有 如下关系：
20.p2＝p1 aa
21.其中，p2为变速碰撞检测阈值；p1为匀速碰撞检测阈值；a为检测阈值系数， 常数；a为指令加速度。
22.一种龙门机构的碰撞检测方法，所述龙门机构具有被支撑在平行的轨道上并被伺 服马达驱动沿轴向移动的吊具；所述检测方法包括：根据所述吊具沿轴向移动时的反 作用力是否超出碰撞检测阈值判断碰撞是否发生；所述碰撞检测阈值根据所述吊具沿 轴向移动的指令速度的加速度变化。
23.一种龙门机构的碰撞检测方法，所述龙门机构具有被支撑在平行的轨道上并被伺 服马达驱动沿轴向移动的吊具；所述检测方法包括：根据所述吊具沿轴向移动时的反 作用力是否超出碰撞检测阈值判断碰撞是否发生；
24.其中，在所述伺服马达的指令速度不变时，按照匀速碰撞检测阈值确定碰撞是否 发生；在所述伺服马达的指令速度变化时，按照变速碰撞检测阈值确定碰撞是否发生； 其中，所述变速碰撞检测阈值大于所述匀速碰撞检测阈值。
25.一种龙门机构的碰撞检测装置，所述龙门机构具有被支撑在平行的轨道上沿轴向 移动的吊具；所述碰撞检测装置包括：检测碰撞模块；所述检测碰撞模块用于根据所 述吊具沿轴向移动时的反作用力是否超出碰撞检测阈值判断碰撞是否发生；其中，所 述检测碰撞模块包括匀速碰撞检测模块和变速碰撞检测模块；
26.所述匀速碰撞检测模块用于在所述吊具沿轴向移动的指令速度不变时按照匀速 碰撞检测阈值确定碰撞是否发生；
27.所述变速碰撞检测模块用于在所述吊具沿轴向移动的指令速度变化时按照变速 碰撞检测阈值确定碰撞是否发生；其中，所述变速碰撞检测阈值大于所述匀速碰撞检 测阈值。
28.一种龙门机构的碰撞检测方法，所述龙门机构具有被支撑在平行的轨道上沿轴向 移动的吊具；所述检测方法包括：根据所述吊具沿轴向移动时的反作用力的去扰值是 否超出碰撞检测阈值判断碰撞是否发生。
29.作为一种优选的实施方式，所述碰撞检测阈值根据所述指令速度的加速度变化。
30.作为一种优选的实施方式，将所述反作用力检测值的一阶微分的绝对值作为所述 反作用力的去扰值。
31.作为一种优选的实施方式，在所述吊具沿轴向移动的指令速度不变时，按照匀速 碰撞检测阈值确定碰撞是否发生；在所述吊具沿轴向移动的指令速度变化时，按照变 速碰撞检测阈值确定碰撞是否发生；其中，变速碰撞检测阈值大于所述匀速碰撞检测 阈值。
32.作为一种优选的实施方式，所述指令速度变化为指令速度进行加速或减速引起的 变化。
33.作为一种优选的实施方式，所述变速碰撞检测阈值相比于所述匀速碰撞检测阈值 的增加量与所述指令速度微分得到的指令加速度相关。
34.作为一种优选的实施方式，所述变速碰撞检测阈值等于所述匀速碰撞检测阈值加 上一调整量；该调整量与所述指令速度微分得到的指令加速度相关。
35.作为一种优选的实施方式，所述变速碰撞检测阈值与所述匀速碰撞检测阈值具有 如下关系：
36.p2＝p1 aa
37.其中，p2为变速碰撞检测阈值；p1为匀速碰撞检测阈值；a为检测阈值系数， 常数；a为所述指令速度微分得到的指令加速度。
38.一种龙门机构的碰撞检测装置，所述龙门机构具有被支撑在平行的轨道上沿轴向 移动的用于吊起物料的吊具；所述碰撞检测装置包括：用于根据所述吊具沿轴向移动 时的反作用力的去扰值是否超出碰撞检测阈值判断碰撞是否发生的检测碰撞模块。
39.有益效果：
40.本技术一个实施例通过改变碰撞检测阈值，对于指令速度的加速或减速进行自动 适应，自动提升检测阈值，避免在加速或减速时发生碰撞误检。
41.本技术一个实施例采用反作用力的去扰值(反作用力的一阶微分)进行碰撞检测， 可以消除因为反作用力偏置进行补充所带来的不良影响，并且，可以防止噪音的增幅 产生的不良影响，使得碰撞检测灵敏度得到有效提升。
42.参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原 理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在 所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
43.针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多 个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的 特征。
44.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在， 但
并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1是现有技术的龙门机构的结构示意图；
47.图2是图1的碰撞误检反作用力波形示意图；
48.图3是本发明一个实施例提供的碰撞检测阈值调整波形示意图；
49.图4是本发明一个实施例提供的推定反力(检测反作用力)的一阶微分调整波形 示意图；
50.图5是本发明一个实施例提供的碰撞检测波形示意图。
具体实施方式
51.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实 施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述 的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应 当属于本发明保护的范围。
52.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件 上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是 直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、
ꢀ“
水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实 施方式。
53.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描 述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包 括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
54.本发明一个实施例提供一种龙门机构的碰撞检测方法。所述龙门机构具有被支撑 在平行的轨道上沿轴向(y轴)移动的吊具。该龙门机构可以为龙门吊机构，吊具用 于将物料吊起，其可以为吊车、吊钩、吊箱等等。吊具设置在支撑支架上，并可以沿 与轴向(y轴)相垂直的x轴移动。当然，支撑支架上也可以具有将吊具进行竖直 升降的竖直升降机构，实现物料的升降。支撑支架携带吊具被支撑在相平行的两个水 平轨道上，两个水平轨道可以视为支撑支架的两端或两个支架腿分别沿y1轴和y2 轴进行水平移动。龙门机构上设有驱动吊具沿轴向移动的伺服马达，伺服马达电连接 变频器，通过接收变频器的指令速度信号，按照指令速度驱动轨道上的吊具。
55.所述检测方法包括：根据所述吊具沿轴向移动时的反作用力是否超出碰撞检测阈 值判断碰撞是否发生。其中，通过碰撞检测观察器进行检测反作用力(推定反力)， 该反作用力在超出碰撞检测阈值时确定发生碰撞。在该反作用力未超出检测阈值时确 定未发生
碰撞。
56.如图4所示，为降低反作用力偏置产生的影响，避免引起碰撞误检，所述检测方 法包括：根据所述吊具沿轴向移动时的反作用力的去扰值是否超出碰撞检测阈值判断 碰撞是否发生。进一步地，反作用力的去扰值为反作用力的(虚拟)微分值。具体的， 可以将所述反作用力检测值的一阶微分的绝对值作为所述反作用力的去扰值。反作用 力检测值的一阶微分的绝对值不仅可以反映反作用力的变化情况，还能够将对推定的 反作用力进行的补偿、以及反作用力波形中的噪音去除，进行提升检测灵敏度。
57.相应的，在反作用力的去扰值(一阶微分的绝对值)超出碰撞检测阈值时确定发 生碰撞。在反作用力的去扰值(一阶微分的绝对值)未超出碰撞检测阈值时确定未发 生碰撞。
58.本实施例采用反作用力的去扰值(反作用力的一阶微分)进行碰撞检测，可以消 除因为反作用力偏置进行补充所带来的不良影响，并且，可以防止噪音的增幅产生的 不良影响，使得碰撞检测灵敏度得到有效提升。
59.为避免加速或减速时发生碰撞误检，碰撞检测阈值在吊具沿轴向移动的指令速度 变化时会发生改变，或者，碰撞检测阈值在伺服马达的指令速度发生变化时会发生改 变。龙门机构(诸如：变频器、伺服马达、或控制器)会根据伺服马达的指令速度的 加速或减速进行自适应，自动提升检测阈值，避免在加速或减速时发生误检。
60.在本实施例中，所述碰撞检测阈值根据所述吊具沿轴向移动的指令速度的加速度 (或加速度的绝对值)变化。根据加速度的有无，指令速度可以分为速度不变的匀速 状态以及速度变化的变速状态。具体的，在所述伺服马达的指令速度不变时，按照匀 速碰撞检测阈值确定碰撞是否发生。在所述伺服马达的指令速度变化时，按照变速碰 撞检测阈值确定碰撞是否发生。伺服马达的指令速度为变频器或控制器所传输的指令 速度，伺服马达按照指令速度向外输出动力，驱动吊具沿着平行轨道移动。
61.在所述吊具沿轴向移动的指令速度不变时，按照匀速碰撞检测阈值确定碰撞是否 发生。在所述吊具沿轴向移动的指令速度变化时，按照变速碰撞检测阈值确定碰撞是 否发生。其中，碰撞检测阈值包括匀速碰撞检测阈值和变速碰撞检测阈值。所述变速 碰撞检测阈值大于所述匀速碰撞检测阈值。
62.其中，所述速度变化(轴向移动速度变化或指令速度变化)为所述吊具沿轴向进 行加速或减速。更具体的，速度变化为伺服马达的指令速度进行的加速或者减速引起 的速度变化。如此，碰撞检测阈值可以自动适应指令速度的变化，减低因为在加速或 者减速时反作用力的检测误差所带来的影响，进而在系统加速或减速时避免引起碰撞 误检。
63.其中，所述变速碰撞检测阈值相比于所述匀速碰撞检测阈值的增加量与指令加速 度或者吊具沿轴向移动速度的加速度相关。指令加速度为将驱动所述吊具沿轴向移动 的伺服马达的指令速度进行(虚拟)微分得到。
64.如图3所示，所述变速碰撞检测阈值等于所述匀速碰撞检测阈值加上一调整量。 该调整量与指令加速度相关。具体的，所述变速碰撞检测阈值与所述匀速碰撞检测阈 值具有如下关系：
65.p2＝p1 aa
66.其中，p2为变速碰撞检测阈值；p1为匀速碰撞检测阈值；a为检测阈值系数， 常数；
a为指令加速度(或指令加速度的绝对值)。aa为调整量。
67.在如图5所示的实施例中，获取反作用力的一阶微分的绝对值，将反作用力的一 阶微分的绝对值与碰撞检测阈值进行对比确定是否发生碰撞。将指令速度微分获得指 令加速度(绝对值)，将碰撞检测阈值根据指令加速度进行调整。如此，碰撞检测阈 值可以根据指令速度的加速或减速状态进行自动适应，并且，碰撞检测阈值所对比的 对象为反作用力的一阶微分的绝对值，将偏置补偿以及噪音的影响已去除，进而碰撞 检测的灵敏度可以得到进一步提升。从图5中可以看出，在未发生碰撞的情况下，碰 撞检测阈值的波形与反作用力的一阶微分的波形相匹配，在加速或减速情况下碰撞检 测阈值自适应增大以避免引起误检，而在匀速情况下，碰撞检测阈值回落，以保证匀 速状态下的灵敏度。
68.本发明一个实施例还提供一种龙门机构的碰撞检测装置，所述龙门机构具有被支 撑在平行的轨道上沿轴向移动的用于吊起物料的吊具。吊具被伺服马达所驱动。所述 检测装置包括：检测碰撞模块；所述检测碰撞模块用于根据所述吊具沿轴向移动时的 反作用力是否超出碰撞检测阈值判断碰撞是否发生。
69.具体的，所述检测碰撞模块包括匀速碰撞检测模块和变速碰撞检测模块。所述匀 速碰撞检测模块用于在所述伺服马达的指令速度或者吊具沿轴向移动的指令速度不 变时(指令速度不变的过程中，也即，匀速过程中)，按照匀速碰撞检测阈值确定碰 撞是否发生。所述变速碰撞检测模块用于在所述伺服马达的指令速度或者吊具沿轴向 移动的指令速度变化时，按照变速碰撞检测阈值确定碰撞是否发生。其中，所述变速 碰撞检测阈值大于所述匀速碰撞检测阈值。
70.需要说明的是，为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。 当然，在实施本技术时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
71.本发明一个实施例还提供一种变频器，其用于龙门的碰撞检测。所述龙门机构具 有被支撑在平行的轨道上沿轴向移动的用于吊起物料的吊具。所述变频器具有存储介 质以及处理器。其中，所述存储介质存储有碰撞检测程序，所述碰撞检测程序被处理 器执行时实现如下方法步骤：根据所述吊具沿轴向移动时的反作用力是否超出碰撞检 测阈值判断碰撞是否发生。
72.更具体的，所述碰撞检测程序被处理器执行时实现如下方法步骤：在所述伺服马 达的指令速度不变时，按照匀速碰撞检测阈值确定碰撞是否发生；在所述伺服马达的 指令速度变化时，按照变速碰撞检测阈值确定碰撞是否发生；其中，所述变速碰撞检 测阈值大于所述匀速碰撞检测阈值。
73.本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似 的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其它实施方式的不同之处。尤 其，对于装置或变频器的实施方式而言，由于其处理器执行的软件功能基本相似于方 法实施方式，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施方式的部分说明即可。
74.虽然通过实施方式描绘了本技术，本领域普通技术人员知道，本技术有许多变形 和变化而不脱离本技术的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本 申请的精神。
75.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描 述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显 而
易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利 要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文 章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省 略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有 将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。