桥门式起重机智能化设计现状及研究
1、桥门式起重机概述
随着国民经济的发展，起重机械己成为许多部门必不可少的设备。在现代化大生产的条件下，随着工艺机械化和自动化程度的不断提高，起重机械在生产过程中，从辅助设备逐渐成为连续生产流程中的一种专用设备。通用桥式起重机和门式起重机是其中被广泛应用的两种。桥式起重机是用来吊运各种货物的一种机械设备，它额定起重量范围广，起重量大，速度快，作业圆福射大，效率高。在现代工业生产和起重运输中充分应用到生产过程的机械化、自动化等，桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的应用。门式起重机结构像门形框架，在承载主梁下安装了两条支腿，使其可以直接在地面轨道上行走，主梁两端可以具有外伸悬臂梁，可以在仓库、车站、市政地铁建设、港口、码头等进行货物装卸作业。它主要担负单间和成组的长、大、笨重的货物吊运。另外，门式起重机对场地的利用率高，作业范围大、适应广、通用性强，在港口等领域得到了广泛的应用。
2、桥门式起重机智能化设计要点
2.1起升机构的智能化设计
系统功能设计
为了实现桥门式起重机起升机构智能化设计。本文建立的智能化设计原型系统系统利用起重机领域专家的知识和经验及参数化设计技术来进行起升机构的智能快速设计。系统包括用户需求、匹配推理、参数化设计、系统管理等模块。其中系统的核心是知识库模块、推理机模块及参数化设计模块，桥门式起重机起升机构智能化设计系统包括人机接口、知识库、推理机、参数化设计、知识库管理和系统管理模块。系统各模块的功能如下所示：
（1）知识库模块
知识库是系统的知识存储器，用来存放起升机构设计的领域知识。常见的知识表达方法有一阶谓词逻辑表示法，产生式表示法，框架表示法和语义网络表示法等。系统知识库包括规则库，模型库和实例库等。规则库主要用来储存设计规则；模型库中存储设计的计算模型；实例库用来存储以往设计过程中较成功的设计实例。
（2）推理机模块
推理机模块的推理是基于知识库中的知识进行的。推理方向主要有正向推理和反向推理，前者为数据驱动，优点是用户可主动提供数据信息，使用于设计，管理等问题；后者为目标驱动，适用于推理目标明确，便于推理过程的解释。推理机模块的设计，就是根据知识的表达，知识的推理方法和推理控制策略，设计具有求解起升机构设计，进行推理功能的程序。
（3）参数化设计模块
参数化设计，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量，随着生产过程自动化程度的不断提高，参数化设计以及智能化的起升机构设计方案，为建立起升机构层次的知识模型奠定了基��，极大地方便了起升机构零部件模型的动态修改，有效地缩短起升机构设计周期、节省设计成本。
（4）人机接口模块
人机接口是系统与用户之间进行交互的界面，由一组程序及相应的硬件组成，用于完成输入输出工作。
系统流程设计
根据起升机构智能化设计系统功能分析对桥门式起重机起升机构设计的流程进行设计：用户需求→推理匹配设计→校核→参数化设计→结果返回。
桥门式起重机起升机构智能化设计系统，可根据用户在人机接口处提交的基本参数及相关附加参数，基于桥门式起重机起升机构知识库模块知识（包含起重机领域的专家、起重机设计手册及相关参考文献等所提供的知识和经验）进行推理匹配，自动快速地确定起重机起升机构布局方案，电机、钢丝绳、联轴器和制动器等零部件的种类、型号及相关参数的校验等；然后进入参数化设计模块建立起升机构零部件的三维模型，并完成装配；最后返回结果，完成起升机构设计工作。
系统方案设计
起升机构智能化设计系统通过知识库、规则库、模型库为起升机构智能化设计做支撑，起升机构布局方案选择，零部件类型、型号选择及零部件几何信息的输出需要知识库的支撑。零部件几何信息经过参数化设计生成零部件三维模型，参数化设计需要模型库的支撑。
2.2监控系统的智能化设计
应用AT89C5131、霍尔接近开关、固态继电器和USB接口芯片，研制了桥门式起重机智能监控系统。一旦发生违章操作，智能电源模块断电，保护起重机生产与人员安全。
限位测试模块
硬件电路主要由接近开关传感器、微处理器等构成。项目采用性能优越，不受灰尘、油污、光强等恶劣环境影响，适用于现场作业的霍尔传感器来感知对象接近。将磁铁固定在台车顶轨两端和主梁两端，霍尔接近开关固定在起重小车上。一旦霍尔传感器（即起重小车）接近磁铁（即顶轨主梁端部），则产生限位电信号，AT89C5131单片机接收到该信号，控制固态继电器断开电路，从而使起重机断电，即可有效的避免起重机运动部件之间的剧烈碰撞。
防摇测试模块
硬件电路主要包括倾角传感器、微处理器等。倾角传感器用于测量吊绳倾摆角度，在跟钩吊重时，一旦吊绳倾摆角度超过预设值，则产生防摇电信号，经信号调制电路与微处理器进行处理，控制固态继电器断开电路，从而使起重机断电，即可有效的防止“歪拉斜吊”起重。
恢复供电
当违章操作致使电源切断时，操作人员输入自己的工号和密码，按“复位”键。此时，系统会自动对限位测试模块和防摇测试模块进行检测，只有这两个模块通过测试时即可恢复供电。
USB传输模块
操作人员的工号、操作时间和违章操作都实时记录在数据模块中，这些数据都能通过性能优化的USB设备器件PDIUSBD12来进行传输。多路模拟输入信号经过预处理后，送入模/数转换器进行A/D转换，转换结果顺序写入队列FIFO，由单片机控制USB接口控制器PDIUSBD12从FIFO里顺序读出数据并通过USB控制器发送到USB总线上，传输给主机。
3、结语
综上，桥门式起重机众多，设计计算复杂，本文的研究还不能尽善尽美，对于系统的完善和研究还有很多工作要做。
