[發(fā)明專利]混凝土泵車智能臂架控制系統(tǒng)及其控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910081248.4
• 申請日: 2009-03-31
• 公開（公告）號: CN101525944A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 朱關德;王治國;李亮;李秀鋒;張冠文
• 申請（專利權）人: 北京易斯路電子有限公司
• 主分類號: E04G21/04
• 分類號: E04G21/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發(fā)明涉及工程機械領域的臂架控制系統(tǒng)，尤其涉及帶有專用控制器為核心的混凝土泵車智能布料的智能臂架控制系統(tǒng)，可在帶有臂架裝置的施工機械上應用推廣。

背景技術：

輪胎式混凝土泵車是一種典型的帶有多級臂架的施工機械。其施工的基本過程是，通過車身的液壓泵送機構，將混凝土通過臂架上的布料管，按照操作人員的操作要求澆注在施工現(xiàn)場，控制其澆注位置，實際上是通過控制臂架末端位置來實現(xiàn)的。

早期的混凝土泵車，臂架總長度短，臂節(jié)數(shù)量少，控制技術差，基本上是固定式的，臂架的末端位置是通過手動拉拽實現(xiàn)的?，F(xiàn)在這種臂架結構已經被替代，長臂架、多臂節(jié)、高效化和輕量化的新型臂架不斷涌現(xiàn)，臂架的布料高度，布料深度和下拉深度得到了很大的提升。臂架的控制主要通過專用的遙控器控制液壓多路閥，再通過液壓馬達、液壓油缸和執(zhí)行機構組合實現(xiàn)單節(jié)臂架以及回轉機構的位置變化，從而實現(xiàn)對布料管的末端位置的控制。然而由于混凝土泵車的臂架系統(tǒng)是一組多冗余度機構，因而自動化、智能化水平一直沒有受到足夠的重視和難以實現(xiàn)，但是大多數(shù)需要澆注的施工現(xiàn)場，都對澆注位置的精度又有著一定要求。因此，現(xiàn)有的控制手段，在很大范圍內制約了泵車優(yōu)勢的發(fā)揮。

圖1為一個現(xiàn)有的典型的混凝土泵車的4臂節(jié)臂架，圖2為現(xiàn)有混凝土泵車的遙控器面板。

如圖1所示，該臂架系統(tǒng)由1到4的四節(jié)臂節(jié)，由4個由液壓驅動的油缸、連桿裝置以及由液壓馬達驅動固定在車輛底盤上的轉臺組成。臂節(jié)1通過連接在轉臺和臂架上的液壓油缸的控制，實現(xiàn)其繞與轉臺鉸接軸有限旋轉。臂節(jié)2通過液壓油缸2驅動臂節(jié)1和2之間的連桿機構，實現(xiàn)臂節(jié)2繞與臂節(jié)1鉸接軸有限旋轉。其它的臂節(jié)控制原理同臂節(jié)2。在施工過程中，通過操縱遙控器手柄，實現(xiàn)臂架姿態(tài)的變化和轉臺角度的調節(jié)，從而使固定在臂架末端的橡膠軟管移動到需要澆注混凝土的施工區(qū)域的上方，實現(xiàn)混凝土的澆灌。

如圖2所示，該遙控器面板上有六個比例搖桿用來對整個上裝臂架進行位置操作。操作相應搖桿的往復運動，會產生對應的模擬量信號，再通過信號發(fā)生裝置將該信號傳送給安裝于車身的遙控接收器。當需要調節(jié)某一節(jié)臂架位置時，搖桿的控制信號經無線電波傳遞給接收器，接收器會根據(jù)接收到的控制信號，以比例控制的方式驅動多路閥，從而控制雙向液壓油缸驅動傳動機構，實現(xiàn)單節(jié)臂架的往復前傾和后傾運動。同樣原理，轉臺的回轉角度也是通過這樣的方式實現(xiàn)逆、順時針的變化。由于，搖桿為比例信號搖桿，接收器的控制信號也為比例信號，因此可通過操作搖桿的行程來實現(xiàn)臂架以及轉臺變化速度快慢的控制。

以上表述的是單個臂架的動作控制過程，而在具體施工過程中，要想實現(xiàn)澆注位置的變化，勢必要調整臂架的末端位置，在這種多自由度結構中，達到以上目的，往往需要多臂節(jié)以及回轉機構的聯(lián)合動作來實現(xiàn)。這就使操作者的操作變得異常煩瑣，往往需要依據(jù)移動的方向選擇相關聯(lián)的機構進行聯(lián)合動作，對操作者的應用經驗和現(xiàn)場判斷能力有著相當?shù)囊?，而且這樣還不一定能保證澆灌位置的平穩(wěn)過渡。如圖3所示，臂架末端位置E移動到E’，至少需要倒數(shù)第1和第二兩節(jié)臂架聯(lián)合動作，如果只操縱其中一節(jié)臂架則不可能達到理想的效果，存在控制難度大、控制不到位、效率低等缺陷。在這里操作的方便性只是需要考慮的一部分，除此之外還需要考慮臂架姿態(tài)對混凝土流動的影響，以及臂架應力等因素。不恰當?shù)谋奂茏藨B(tài)對混凝土澆灌的質量以及泵車臂架的壽命都有著很大的負面影響。

發(fā)明內容：

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種混凝土泵車智能臂架控制系統(tǒng)，通過對臂架位置信號的檢測反饋以及控制，實現(xiàn)各節(jié)臂架和回轉裝置的自動聯(lián)合動作，使臂架末端布料裝置輕松動到達操作員的預期位置，并且在整個動作的過程中使整個臂架姿態(tài)保持一個相對合理的狀態(tài)。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術解決方案為：所述混凝土泵車智能臂架控制系統(tǒng)，包括臂架、控制器、操作裝置和執(zhí)行機構，其特征在于：還包括臂架位置檢測設備，用于檢測每節(jié)臂架的空間位置，并將檢測出的所述每節(jié)臂架的空間位置信號傳輸給所述控制器。

進一步，所述執(zhí)行機構為比例多路閥，所述控制器為工程機械專用邏輯控制器，所述控制器可輸出PWM信號直接驅動所述的比例多路閥。

所述控制器與所述臂架位置檢測設備之間采用CAN總線實現(xiàn)信號傳輸，所述控制器帶有信號濾波器，所述信號濾波器用于對所述臂架位置檢測裝置檢測并傳輸給所述控制器的信號進行濾波。

所述操作裝置為帶萬向手柄的遙控器，所述遙控器通過CAN總線與所述控制器相連接，實現(xiàn)信號的雙向傳輸。