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申请/专利权人：上海昂丰装备科技有限公司;上海昂丰矿机科技有限公司

摘要：本发明公开了一种抓斗超声波定位系统，所述抓斗超声波定位系统包括同步组件、至少三个超声波接收器、超声波发射器以及定位计算装置；所述超声波发射器安装在待定位抓斗上，用于在所述同步组件的触发下发出超声波信号；各所述超声波接收器固定设置，用于接收所述超声波信号，并将所述超声波信号转换为电信号；所述定位计算装置用于根据同步组件以及超声波接收器发出的电信号检测超声波信号的传播时间，并根据各所述超声波接收器的安装位置以及测量到的传播时间计算所述待定位抓斗的位置坐标。本发明的优点是，无机械设备，不存在磨损、加油等经常性维护工作；无轨道打滑等引入的误差，因而也不需要相应的校准装置。

主权项：1.一种抓斗超声波定位系统，其特征在于所述抓斗超声波定位系统包括同步组件、至少三个超声波接收器、超声波发射器以及定位计算装置；所述超声波发射器安装在待定位抓斗上，用于在所述同步组件的触发下发出超声波信号；各所述超声波接收器固定设置，用于接收所述超声波信号，并将所述超声波信号转换为电信号，并将所述电信号发送至所述定位计算装置；所述定位计算装置用于根据所述同步组件用于在所述同步组件的触发下开始计时，并根据各所述超声波接收器发出的所述电信号分别测量超声波从所述超声波发射器到各个所述超声波接收器之间的传播时间，并根据各所述超声波接收器的安装位置以及测量到的传播时间计算所述待定位抓斗的位置坐标；所述超声波接收器环绕分布在所述待定位抓斗的运行区域周围；在所述待定位抓斗的运行区域周围还设置有若干温度传感器，所述定位计算装置根据所述温度传感器的检测结果对所述待定位抓斗的位置坐标进行校正；所述同步组件包括同步信号发射模块以及若干同步触发模块；所述同步信号发射模块用于向各所述同步触发模块发射同步信号；所述超声波发射器以及所述定位计算装置均连接有所述同步触发模块；所述同步触发模块包括同步信号接收模组、备用晶振计时模组以及触发信号生成模组；所述同步信号接收模组以及所述备用晶振计时模组连接所述触发信号生成模组；所述触发信号生成模组的输出端连接所述超声波发射器或所述定位计算装置；各所述同步触发模块的备用晶振计时模组同步计时；所述同步信号发射模块包括定时触发控制电路以及若干红外线闪光器；所述红外线闪光器连接所述定时触发控制电路；所述同步信号接收模组为光电传感器；所述红外线闪光器的数量为5个，所述红外线闪光器连接所述定时触发控制电路；所述定时触发控制电路每隔预定时间控制各所述红外线闪光器同时发出同步信号；5个所述红外线闪光器分散安装在垃圾池上方的厂房顶棚底部，以使所述同步触发模块可以至少接收到一个所述红外线闪光器发出的同步信号。

全文数据：一种抓斗超声波定位系统技术领域[0001]本发明属于机械设备领域，具体涉及一种抓斗超声波定位系统。背景技术[0002]传统的抓斗通常悬吊在吊车下方;现有技术中通常采用编码器测距对抓斗进行定位为;在定位过程中，由大车系统编码器检测抓斗的X坐标，由小车系统编码器检测抓斗的Y标，由卷扬系统提供抓斗的Z坐标。检测到的信号需由小车送至大车再送至地面。[0003]该定位方式存在以下问题：1.编码器在使用过程中会产生机械磨损，从而导致测量误差;2•编码器的测量结果需要通过线缆传输至地面，然而大车、小车均为移动部件，连接在移动部件上的线缆容易折断，故障率搞3•大车、小车在运行过程中存在轨道打滑的现象，而编码器无法检测出轨道打滑引起的位移，从而造成测量误差。发明内容[0004]本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种抓斗超声波定位系统，该定位系统通过采用超声波定位的方式，提高了定位系统的精度以及可靠性。[0005]本发明目的实现由以下技术方案完成：一种抓斗超声波定位系统，所述抓斗超声波定位系统包括同步组件、至少三个超声波接收器、超声波发射器以及定位计算装置;所述超声波发射器安装在待定位抓斗上，用于在所述同步组件的触发下发出超声波信号；各所述超声波接收器固定设置，用于接收所述超声波信号，并将所述超声波信号转换为电信号，并将所述电信号发送至所述定位计算装置；所述定位计算装置用于根据所述同步组件用于在所述同步组件的触发下开始计时，并根据各所述超声波接收器发出的所述电信号分别测量超声波从所述超声波发射器到各个所述超声波接收器之间的传播时间，并根据各所述超声波接收器的安装位置以及测量到的传播时间计算所述待定位抓斗的位置坐标。[0006]所述同步组件包括同步信号发射模块以及若干同步触发模块;所述同步信号发射模块用于向各所述同步触发模块发射同步信号;所述超声波发射器以及所述定位计算装置均连接有所述同步触发模块。[0007]所述同步触发模块包括同步信号接收模组、备用晶振计时模组以及触发信号生成模组;所述同步信号接收模组以及所述备用晶振计时模组连接所述触发信号生成模组;所述触发信号生成模组的输出端连接所述超声波发射器或所述定位计算装置;各所述同步触发模块的备用晶振计时模组同步计时。[0008]所述同步信号发射模块包括定时触发控制电路以及若干红外线闪光器;所述红外线闪光器连接所述定时触发控制电路;所述同步信号接收模组为光电传感器。[0009]所述同步信号发射模块包括互相连接的定时触发控制电路以及无线脉冲信号发射器;所述同步信号接收模组为无线脉冲信号接收器。[0010]当所述待定位抓斗的数目大于一时，各所述所述待定位抓斗的所述超声波发射器采用不同的发射频率。_1]一一臓超声波接收器环绕分布在臟待定位抓斗的运行区域酬;在所述待定位抓斗的设難轩温度传麟，臓定位计難置讎臟温度传感器的检测结果对所述待定位抓斗的位置坐标进行校正。[0012]所述定位计算装置包括计算模组以及计时器。_3]本发明的优点是，无机械设备，不存在磨损、加油等经常性维护工作;无轨道打滑等引士的误差，因而也不-要相应的校准装置;一套接收器和演算设备，可以为多台抓斗提供定位，用同一条通道传送各抓斗的坐标，便于垃圾吊集中监控.在既有设备上安装，工程量小。'附图说明[00M]图1为本发明实施例1中抓斗超声波定位系统的侧视图；图2为本发明实施例1中抓斗超声波定位系统的结构框图；’图3为本发明实施例1中同步信号发射模块的结构框图；图4为本发明中定位计算装置以及同步触发模块的结构框图；图5为本发明实施例2中抓斗超声波定位系统的侧视图。具体实施方式[0015]以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：如图1-5，图中标记1-18分别为:待定位抓斗1、垃圾吊车2、垃圾池3、同步组件4、超声波接收器5、超声波发射器6、定位计算装置7、同步信号发射模块8、同步触发模块9、定时触发控制电路10、红外线闪光器11、同步信号接收模组i2、触发信号生成模组13、备用晶振计时模组14、计时器16、温度传感器17、无线脉冲信号发射器i8、计算模组丄9。[0016]实施例1:如图I、2所示，本实施例具体涉及一种抓斗超声波定位系统，该系统用于定位抓斗的位置;本实施例中，两个待定位抓斗丨通过垃圾吊车2悬吊在垃圾池3的上方，垃圾池3及其上方空间为待定位抓斗1的运行区域;垃圾池长10〇111，宽25m;该定位系统包括同步组件4、四个超声波接收器5、两个超声波发射器6以及定位计算装置7;两个超声波发射器6分别安装在两个待定位抓斗1上，用于在同步组件4的触发下发出超声波信号；四个超声波接收器5固定安装在垃圾池3周边的地表，用于接收超声波发射器6发出的超声波型号，并将超声波信号转换为电信号，并将电信号发送至定位计算装置7;定位计算装置7用于在同步组件4的触发下开始计时，并根据各超声波接收器5发出的电信号分别测量超声波从超声波发射器6到各个超声波接收器5之间的传播时间，定位计算装置7根据各超声波接收器5的安装位置以及测量到的传播时间计算待定位抓斗1的位置坐标。[0017]如图1、2所示，本实施例中同步组件4可以使超声波发射器6以及定位计算装置7同步开启运行，以便定位计算装置7测量超声波信号从超声波发射器6至超声波接收器5的传播时间；同步组件4包括同步信号发射模块8以及两个同步触发模块9;同步信号发射模块8用于向各同步触发模块9发射同步信号；定位计算装置7以及超声波发射器6均连接有一个同步触发模块9;各同步触发模块9接收到同步信号后，同时向各定位计算装置7以及超声波发射器6输出触发信号。[0018]如图1、3所示，本实施例中，同步信号为红外线脉冲信号；同步信号发射模块8包括定时触发控制电路10以及五个红外线闪光器11;红外线闪光器11连接定时触发控制电路10;定时触发控制电路10每隔预定时间控制各红外线闪光器11同时发出同步信号;五个红外线闪光器11分散安装在垃圾池3上方的厂房顶棚底部，通过设置多个红外线闪光器11可以防止吊车大梁等障碍物遮挡同步触发模块9,有效地确保了同步触发模块9可以至少接收到一个红外线闪光器11发出的同步信号;在本实施例中，同步信号以光速传播，同步信号的传播时间可忽略不计。[0019]如图2、4所示，同步触发模块9包括同步信号接收模组12以及触发信号生成模组13;在本实施例中，同步信号接收模组12为光电传感器;同步信号接收模组12连接触发信号生成模组13;触发信号生成模组13的输出端连接超声波发射器6或定位计算装置7;当同步信号接收模组12检测到同步信号后，控制触发信号生成模组13输出触发信号。[0020]如图1、4所示，当垃圾池3上方的空气能见度较差时，可能会导致同步触发模块9无法接收到同步信号；为了解决这个问题，同步触发模块9内设置有备用晶振计时模组14,备用晶振计时模组14连接触发信号生成模组13;备用晶振计时模组14采用高精度晶振，可以保证各同步触发模块9内的备用晶振计时模组14同步计时；当同步触发模块9长时间无法接收到同步信号时，各同步触发模块9根据备用晶振计时模组14的计时数据同步输出触发信号。[0021]如图1、4所示，定位计算装置7包括计算模组19以及计时器16;当计时器16接收到触发信号后，计时器16开始计时；当定位计算装置7接收到某个超声波接收器5发出的电信号时，定位计算装置7的计算模组19记录计时器16的计时数据，并将该计时数据当做超声波信号从超声波发射器6到该超声波接收器16的传播时间。[0022]如图1、4所示，本实施例中垃圾池3上方设置有两个待定位抓斗1以及超声波发射器6，在超声波接收器5在计时的过程中会收到两次超声波信号;为了区别两个超声波发射器6发出的超声波信号，两个超声波接收器5采用不同的发射频率。[0023]如图1、2所示，由于超声波的传播速度为己知量，定位计算装置7可根据超声波信号的传输时间计算各超声波接收器5与超声波发射器6之间的距离数据;在定位计算装置7中存储有各超声波接收器5的位置坐标;定位计算装置7可根据各超声波接收器5的位置坐标以及距尚数据计算待定位抓斗1的位置坐标。[0024]如图1、2所示，定位计算装置7通过电缆与各超声波接收器5连接，定位计算装置7以及超声波接收器5均为固定设备，二者之间可以通过电缆可靠地通信；定位计算装置7可采用PLC、单片机或工控机;定位计算装置7可将计算出的待定位抓斗1的位置坐标传送至控制设备或监视设备。[0025]如图1、2所示，由于超声波的传播速度受温度影响较大，采用固定的传播速度进行计算会导致较大的误差;为了对温度造成的误差进行修正，在待定位抓斗丨的运行区域周围还设置有若干温度传感器17;温度传感器I7必须设置在能够检测到超声波信号传播路径的平均温度的位置;该位置可通过检测垃圾池3内的温度分布情况得出；定位计算装置7连接温度传感器17,定位计算装置7可根据温度传感器17检测到的温度数据对超声波的传播速度进行修正，从而对待定位抓斗1的位置坐标进行校正。[0026]如图1至4所示，本实施例的抓斗超声波定位系统的工作方法包括以下步骤：1同步组件4的同步信号发射模块8每隔一秒发射一次同步信号;超声波发射器6接收到同步信号后发出超声波信号，与此同时定位计算装置7内部的计时器16开始计时；当定位计算装置7接收到超声波信号后，定位计算装置7记录下计时数据，并将其作为超声波信号的传播时间。[0027]2定位计算装置7测量超声波信号的传播时间后，可根据各超声波接收器5的超声波信号传输时间以及超声波信号的传播速度计算各超声波接收器5与超声波发射器6之间的距离数据;在定位计算装置7中存储有各超声波接收器5的位置坐标;定位计算装置7可根据各超声波接收器5的位置坐标以及距离数据计算待定位抓斗1的位置坐标。[0028]当垃圾池3的面积过大时，超声波接收器5的数量可大于四个;但是采用过多的超声波接收器5的检测结果进行计算对定位计算装置7的性能要求较高;为了保证计算结果的实时性，超声波发射器6的发射功率不宜太大，传送距离也不宜太远，一般考虑40-50m的有效距离；当能够接收到超声波信号的超声波接收器5的数目大于三时，可以采用多种方式对超声波发射器6的检测结果进行筛选。[0029]在定位计算装置7进行计算过程中，可以从多个超声波接收器5中选取距离待定位抓斗1距离最近的三个超声波接收器5的超声波信号的传播时间进行计算;通过三个超声波接收器5的超声波信号传播时间，可以得出两个待定位抓斗1的位置坐标三个圆相交有两个交点），定位计算装置7需要从这两个位置坐标中排除一个错误坐标。[0030]在筛选过程中，当两个位置坐标中有一个位于待定位抓斗1的运行区域的外侧时，可将此位置坐标排除，并将另一个位置坐标作为待定位抓斗1的位置坐标；当两个位置坐标均位于待定位抓斗1的运行区域内时，由于待定位抓斗1的轨迹存在连续性，可根据待定位抓斗1的运动轨迹、运动方向确定待定位抓斗1的位置坐标。[0031]在定位计算装置7进行计算过程中，还可以从多个超声波接收器5中选取四个超声波接收器5的超声波信号传播时间进行计算;计算过程中，定位计算装置7分四次从四个超声波接收器5的超声波信号传播时间中选取三个进行计算;通过计算可以得出四个计算结果，当四个计算结果误差较大时，可以判定定位系统出现故障。[0032]在定位计算装置7进行计算过程中，还可以从多个超声波接收器5中选取四个安装位置不共面的超声波接收器5的超声波信号传播时间进行计算；当选取的四个超声波接收器5的安装位置不共面时，定位计算装置7可计算出唯一的位置坐标。[0033]本实施例的有益技术效果为:无机械设备，不存在磨损，加油等经常性维护工作；无轨道打滑等引入的误差，因而也不需要相应的校准装置;一套接收器和演算设备，可以为多台抓斗提供定位，用同一条通道传送各抓斗的坐标，便于垃圾吊集中监控;在既有设备上安装，工程量小。[0034]实施例2:如图4、5所示，本实施例与实施例1的主要区别在于本实施例中同步信号为无线电脉冲信号;本实施例中，同步信号发射模块8包括互相连接的定时触发控制电路1〇以及无线脉冲信号发射器18;无线脉冲信号发射器18可在定时触发控制电路1〇的控制下发出同步信号；为了与同步信号发射模块8相适配，同步触发模块9中的同步信号接收模组12为无线脉冲信号接收器。

权利要求：1.一种抓斗超声波定位系统，其特征在于所述抓斗超声波定位系统包括同步组件、至少二个超尸波接收器、超尸波发射器以及定位计算装置;所述超声波发射器安装在待定位抓斗上，用于在所述同步组件的触发下发出超声波信号;各所述超声波接收器固定设置，用于接收所述超声波信号，并将所述超声波信号转换为电信号，并将所述电信号发送至所述定位计算装置;所述定位计算装置用于根据所述同步组件用于在所述同步组件的触发下开始计时，并根据各所述超声波接收器发出的所述电信号分别测量超声波从所述超声波发射器到各个所述超声波接收器之间的传播时间，并根据各所述超声波接收器的安装位置以及测量到的传播时间计算所述待定位抓斗的位置坐标。根据权利要求1所述的一种抓斗超声波定位系统，其特征在于所述同步组件包括同步信号发射模块以及若干同步触发模块;所述同步信号发射模块用于向各所述同步触发模块发射同步信号;所述超声波发射器以及所述定位计算装置均连接有所述同步触发模块。3.根据权利要求2所述的一种抓斗超声波定位系统，其特征在于所述同步触发模块包括同步伯号接收模组、备用晶振计时模组以及触发信号生成模组;所述同步信号接收模组以及所述备用晶振计时模组连接所述触发信号生成模组;所述触发信号生成模组的输出端连接所述超声波发射器或所述定位计算装置;各所述同步触发模块的备用晶振计时模组同步计时。4.根据权利要求3所述的一种抓斗超声波定位系统，其特征在于所述同步信号发射模±夬包括定时織电舰及若干红外細光器;所勉^卜删光器连接所述定时触发控制电路;所述同步信号接收模组为光电传感器。5.棚权利要求3臓的-觀销声雌位絲，其特赃预删步信号发射模±夬包括互雛翻定_发控_路以及无讎冲信号細器;所删步信号接收模组为无线脉冲信号接收器。、6•根撤利要求1腿的=种财超声波定位織，其特征在于自臓待趙抓斗的数目大于-时，各臟臟待魏料嘯述超声波发龍賴不刚发射频率。7.根据权利巧1臓的二种料超声波定縣统，其雜在于臓超声波接收器环绕^在臓触彳4?^版彳涵鋼在臟触刪補运行隨删还设黯若干温度传雜，臟定位计難__卿温度传感働翻果对腿待趙抓斗的位置坐标进行校正。—种抓斗超声波定位系统，其特征在于所述定位计算装置包括计算模组以及计时器。

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