ต้นแบบเครนเหนือศีรษะอัตโนมัติ: การปรับปรุงความแม่นยำและเที่ยงตรงของการควบคุม
ต้นแบบเครนเหนือศีรษะอัตโนมัติ: การปรับปรุงความแม่นยำและเที่ยงตรงของการควบคุม
วิจัยและพัฒนาโดย
วิจัยและพัฒนาโดย
วิจัยและพัฒนาโดย
ผศ.ดร.อิทธิโชค จักรไพวงศ์
ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
งานวิจัยนี้มีเป้าหมายเพื่อการพัฒนาต้นแบบเครนเหนือศีรษะอัตโนมัติ ที่แก้ปัญหาการใช้งานในเครนทั่วไป และรองรับการพัฒนาเพิ่มเติมในอนาคต ระบบเครนที่พัฒนาจะสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างแม่นยำ ไปตามตำแหน่งที่ผู้ใช้ต้องการได้โดยอัตโนมัติ และกำจัดการแกว่งของเครนซึ่งเป็นปัญหาโดยธรรมชาติของเครนประเภทนี้ ตลอดจนการบันทึกข้อมูลการใช้งานเพื่อประโยชน์ในการให้บริการซ่อมบำรุง
รูปที่ 1 แสดงอุปกรณ์ที่ใช้ในการสร้างต้นแบบเครนอัตโนมัติถูกเลือกเป็นอุปกรณ์ระดับอุตสาหกรรมที่สามารถรองรับการโปรแกรมระบบควบคุมที่ซับซ้อนได้ หน้าจอสัมผัสถูกออกแบบให้ทำงานร่วมกับเครนอัตโนมัติได้โดยสะดวก โดยผู้ใช้ไม่ต้องเขียนโปรแกรมใด ๆ
จุดเด่นของงานวิจัย/เทคโนโลยี
จากการพัฒนาต้นแบบเครนพบว่า เครนสามารถเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่ต้องการได้โดยอัตโนมัติ วิธีการควบคุมเชิงเส้นแบบป้อนกลับ PD Controller ร่วมกับการประมาณตำแหน่งเครนโดยใช้ Extended State Observer สามารถควบคุมตำแหน่งของเครนได้โดยมีค่าความผิดพลาดไม่เกิน 10 มิลลิเมตร การเคลื่อนที่ของเครนแบบปกตินั้นจะทำให้เกิดการแกว่งขึ้นเป็นมุมประมาณ 5 องศา ในงานวิจัยนี้ การกำจัดการแกว่งของวัตถุในขณะเคลื่อนที่โดยการใช้ตัวกรองสัญญาณ (Filter) ที่ได้ถูกพัฒนาขึ้นสามารถลดการแกว่งของวัตถุลงได้เหลือไม่เกิน 1 องศา ดังแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 2 เปรียบเทียบการแกว่งระหว่างใช้และไม่ใช้ตัวกรองสัญญาณ
นอกจากนั้นการกำจัดการแกว่งจากตัวกรองสัญญาณถูกนำมาศึกษาเปรียบเทียบการทำงานของเมื่อผู้ต้องบังคับเครนในที่แคบ เมื่อใช้และไม่ใช้ระบบกำจัดการแกว่ง ผลปรากฏว่าในการบังคับเครนเหนือศีรษะในพื้นที่แคบ ผู้บังคับเครนในโหมดไม่มีระบบกำจัดการแกว่งนั้น ไม่สามารถบังคับเครนให้ไปถึงจุดหมายได้โดยที่ไม่เกิดการชน เกิดการชน 11 ครั้ง ส่วนในโหมดที่มีตัวกรองสัญญาณนั้นสามารถบังคับเครนให้ไปถึงจุดหมายได้โดยไม่เกิดการชนเลย โดยที่ทั้ง 2 แบบใช้เวลาเท่ากับ 50 และ 37 วินาที ตามลำดับ ดังแสดงในรูปที่ 3
รูปที่ 3 เปรียบเทียบการใช้งานตัวกรองสัญญาณ
การพัฒนาส่วนการใช้งานของผู้ใช้เป็นไปตามเป้าหมาย มีอุปกรณ์หลักคือหน้าจอสัมผัสซึ่งรองรับการควบคุมเครนอัตโนมัติได้ มี 4 โหมดการทำงาน คือ โหมดควบคุมด้วยมือ โหมดบันทึกเส้นทาง โหมดเคลื่อนที่อัตโนมัติ และโหมดตรวจสอบการทำงาน เครนสามารถจดจำตำแหน่งในพื้นที่การทำงานได้ 8 จุด แต่ละจุดสามารถกำหนดเวลาหยุดรอได้ และสามารถคำนวณเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่โดยประมาณของแต่ละจุด นอกจากนี้ ฟังก์ชันการวัดน้ำหนักแบบไร้เซนเซอร์ ได้ถูกพัฒนาขึ้นโดยการแปลงค่ากำลังไฟฟ้าของที่มอเตอร์ใช้ขณะนั้นจากอินเวอร์เตอร์ แล้วแปลงเป็นน้ำหนักมาแสดงบนจอสัมผัส รูปแบบการเก็บข้อมูลได้รับการพัฒนาขึ้น ผลการทดสอบการอ่านค่าน้ำหนักบรรทุกแสดงว่าวิธีการนี้สามารถอ่านค่าได้ใกล้เคียงกับจริง ดังแสดงในรูปที่ 4 ข้อมูลการใช้งานจะถูกบันทึกไว้ในหน่วยความจำสำรองที่ติดตั้งไว้บนหน้าจอสัมผัสตลอดเวลา รูปที่ 5 แสดงตัวอย่างภาพหน้าจอผู้ใช้งานในโหมดต่าง ๆ
รูปที่ 4 กราฟเปรียบเทียบน้ำหนักจริงและน้ำหนักที่วัดได้ของมวลที่ใช้ทดสอบโดยใช้ฟังก์ชันวัดน้ำหนักของเครน (หน่วย กิโลกรัม)
รูปที่ 5 ตัวอย่างหน้าจอผู้ใช้งาน
ติดต่อสอบถาม
นางสาวสุจิรา ศักดิ์พรหม
สังกัด งานบริหารโครงการความร่วมมือภาครัฐและเอกชน
สายงานบริหารการวิจัยและพัฒนา (RDI Management)
-
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)
111 อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย ถ.พหลโยธิน ต.คลองหนึ่ง อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี 12120
- โทรศัพท์: 0 2117 6487
