[發(fā)明專利]工程機(jī)械及其操縱手柄輸出信號(hào)的處理方法、裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910246544.5
• 申請(qǐng)日: 2009-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN102081424A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史先信;柴君飛;胡金萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐州重型機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): G05G9/047
• 分類號(hào): G05G9/047
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 薛晨光;魏曉波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程機(jī)械，特別是涉及工程機(jī)械及其操縱手柄輸出信號(hào)的處理方法、裝置。

背景技術(shù)

操縱手柄(Joystick)是一種常用的人機(jī)接口裝置，它廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通運(yùn)輸工具、醫(yī)療設(shè)備、測(cè)量?jī)x器以及游戲機(jī)等儀器或設(shè)備，用于操控上述儀器或設(shè)備。按照操縱手柄的不同使用場(chǎng)合，一般將其分為工業(yè)用手柄、精確控制手柄和游戲手柄三類；其中，工業(yè)用手柄主要應(yīng)用在作業(yè)環(huán)境比較惡劣、工作中使用比較頻繁的工程機(jī)械上，例如，在叉車、起重機(jī)等。

作為控制工程機(jī)械作業(yè)的操控部件，手柄具有一個(gè)中心位置并可相對(duì)于該中心位置前、后、左、右擺動(dòng)。其工作原理是：當(dāng)操作者左右(以下簡(jiǎn)稱X方向)、前后(以下簡(jiǎn)稱Y方向)擺動(dòng)手柄時(shí)，設(shè)置在手柄上的傳感器實(shí)時(shí)地輸出反映手柄位置的電信號(hào)至信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊將此電信號(hào)進(jìn)行濾波后，再根據(jù)輸入?yún)?shù)值和期望輸出值之間的比值映射(轉(zhuǎn)換)成相應(yīng)的控制信號(hào)輸出至相應(yīng)的執(zhí)行元件，由執(zhí)行元件完成相應(yīng)的動(dòng)作。

近年來，隨著CAN總線技術(shù)的日趨成熟，基于CAN總線設(shè)計(jì)的操縱手柄在工程機(jī)械領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。雖然工業(yè)用手柄類型多種多樣，但是，根據(jù)手柄上的傳感器類型其主要分為兩方向傳感器型和四方向傳感器型兩種。二者的主要區(qū)別在于，信號(hào)處理模塊的輸入電信號(hào)形態(tài)不同，即從傳感器輸出至信號(hào)處理模塊的反映手柄位置的電信號(hào)的形態(tài)不同。

兩方向傳感器型手柄信號(hào)處理模塊的輸入信號(hào)形態(tài)如圖1所示，其特點(diǎn)為：手柄的擺動(dòng)相對(duì)于中心位置呈中心對(duì)稱狀，對(duì)于信號(hào)處理模塊面言，與手柄位置相對(duì)應(yīng)的輸入電信號(hào)則由左至右呈線性逐漸增大狀(以X方向?yàn)槔?，手柄擺動(dòng)至左端的最大位置時(shí)所對(duì)應(yīng)的是輸入電信號(hào)的最小值；Y方向與此相類。四方向傳感器型手柄信號(hào)處理模塊的輸入信號(hào)形態(tài)如圖2所示，其特點(diǎn)為：相對(duì)于信號(hào)處理模塊而言，與手柄位置相對(duì)應(yīng)的輸入電信號(hào)也呈中心對(duì)稱狀，也就是說，手柄擺動(dòng)位置與控制單元的輸入電信號(hào)的形態(tài)相一致，手柄擺動(dòng)至左端的最大位置時(shí)所對(duì)應(yīng)的是輸入電信號(hào)的最大值。具體應(yīng)用時(shí)，信號(hào)處理模塊對(duì)上述兩種類型手柄的輸入電信號(hào)進(jìn)行處理，處理后輸出與各執(zhí)行元件相匹配的期望輸出信號(hào)，分別如圖3、圖4所示。由此可見，兩方向和四方向傳感器型手柄信號(hào)處理模塊的輸入、輸出信號(hào)形態(tài)是完全不同的。

眾所周知，手柄類型不同，不同廠家的手柄輸入范圍也不同，加之用戶在設(shè)計(jì)時(shí)的多樣化要求，因此，對(duì)于主機(jī)廠商來說，選用不同的手柄手柄需要搭載不同的信號(hào)處理模塊。顯然，上述處理方法中存在以下一些問題：

(1)信號(hào)處理模塊中的PLC程序設(shè)計(jì)較為煩瑣，程序不具備通用性。

(2)在實(shí)際應(yīng)用中，不同產(chǎn)品的不同配置對(duì)應(yīng)著不同的信號(hào)處理模塊，如圖5所示，三個(gè)不同的手柄模塊對(duì)應(yīng)到不同的產(chǎn)品配置上，每種產(chǎn)品產(chǎn)生了多個(gè)版本的軟件，隨著產(chǎn)品的不斷增加，需要維護(hù)的軟件也成倍地增加。

(3)對(duì)于不同的手柄模塊，處理的接口不同，使用人員必須掌握各種模塊的原理才能確保正確合理的使用，因此使用也極不方便。

有鑒于此，亟待解決現(xiàn)有的工業(yè)用手柄信號(hào)處理模塊所存在不具備通用性，而且維護(hù)成本高，使用不方便的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種操縱手柄輸出信號(hào)的處理方法，以統(tǒng)一的接口完成輸入、輸出信號(hào)的映射，從而提高了手柄信號(hào)處理裝置的使用效率及應(yīng)用的正確性，同時(shí)大大減少了軟件的維護(hù)成本。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種操縱手柄輸出信號(hào)的處理裝置及具有該裝置的工程機(jī)械。

本發(fā)明提供的操縱手柄輸出信號(hào)的處理方法，包括以下步驟：

A10、定義表征操縱手柄類型的特征參數(shù)；

A20、實(shí)時(shí)獲取操縱手柄的輸入電信號(hào)；

A30、以表征操縱手柄類型的特征參數(shù)為判斷條件，獲得實(shí)際操縱手柄類型的判斷結(jié)果；

A40、當(dāng)判斷結(jié)果表征實(shí)際操縱手柄為四方向傳感器型時(shí)，則根據(jù)轉(zhuǎn)換公式將該操縱手柄的輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩方向傳感器型手柄的輸入電信號(hào)，再映射輸出控制信號(hào)；當(dāng)判斷結(jié)果表征實(shí)際操縱手柄為兩方向傳感器型時(shí)，則依據(jù)該操縱手柄的輸入電信號(hào)映射輸出控制信號(hào)。