[發(fā)明專利]臂架碰撞檢測系統(tǒng)及檢測臂架與障礙物碰撞的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110025905.0
• 申請日: 2011-01-24
• 公開（公告）號: CN102032883A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳安濤;周淑榮;馬洪秋
• 申請（專利權(quán)）人: 三一重工股份有限公司
• 主分類號: G01B17/00
• 分類號: G01B17/00;G01S5/18;G01H17/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程機械檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種臂架碰撞檢測系統(tǒng)及檢測臂架與障礙物碰撞的方法。

背景技術(shù)

工程機械的施工環(huán)境非常惡劣，易碰到周邊障礙物，引發(fā)安全事故。事后難以進行事故鑒定，引起糾紛。目前，市場上對于障礙物的檢測，大多采用紅外線或激光傳感器進行循環(huán)掃描，在檢測到有障礙物時，障礙物將信號發(fā)射回來，計算發(fā)送與反射信號的時間差，從而得出障礙物與傳感器的距離，由控制裝置進行計算，并做出相應(yīng)的保護。但在工程機械領(lǐng)域中，尚不存在針對機械裝置的臂架碰撞的檢測裝置。而上述的激光或紅外線一類的檢測方式，并不適用于工程機械中機械裝置的臂架，例如混凝土泵車的臂架的碰撞的檢測。因為臂架的結(jié)構(gòu)一般較復(fù)雜，例如混凝土泵車屬于多臂架結(jié)構(gòu)，臂架為折疊式放置，采用紅外線或激光等的檢測方式，所發(fā)射的紅外線或激光極容易被臂架本身所阻擋，打在臂架本身之上，并且無法分別檢測到的障礙物為臂架本身或其他障礙物，因此不能達(dá)到有效檢測障礙物的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種臂架碰撞檢測系統(tǒng)及檢測臂架與障礙物碰撞的方法，能夠有效檢測機械裝置的臂架與障礙物的碰撞。

為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種臂架碰撞檢測系統(tǒng)，包括：傳感系統(tǒng)，至少包括一個位于機械裝置的臂架的第一位置的第一噪聲傳感器和一個位于機械裝置的臂架的第二位置的第二噪聲傳感器；中央控制單元，與傳感系統(tǒng)連接，接收傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號，根據(jù)第一噪聲傳感器和第二噪聲傳感器所接收到噪聲信號的時間差來判斷臂架與障礙物的碰撞位置點。

進一步地，第一噪聲傳感器位于機械裝置的臂架的原點，第二噪聲傳感器位于機械裝置的臂架的終點。

進一步地，傳感系統(tǒng)還包括一個或更多輔助噪聲傳感器，位于機械裝置的臂架上第一噪聲傳感器和第二噪聲傳感器之間。

進一步地，中央控制單元還用于對傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號進行幅值分析，判斷幅值的大小，若幅值小于預(yù)定值，則判斷傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號為源于臂架之外的干擾噪聲信號，并將其排除。

進一步地，中央控制單元還用于對傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號進行頻譜分析，基于頻譜分析的結(jié)果判斷與臂架碰撞的障礙物的材質(zhì)。

進一步地，傳感系統(tǒng)還包括：傾角傳感器，設(shè)置在機械裝置的臂架的相鄰臂架部件之間，用于檢測相鄰臂架部件之間的夾角；中央控制單元與傾角傳感器連接，接收傾角傳感器發(fā)出的信號，根據(jù)該信號計算相鄰臂架部件之間的夾角，以判斷發(fā)生的碰撞是否為臂架的不同臂架部件之間的碰撞。

進一步地，傳感系統(tǒng)還包括：旋轉(zhuǎn)編碼器，設(shè)置在機械裝置的臂架的相鄰臂架部件之間，用于檢測相鄰臂架部件之間的夾角；中央控制單元與旋轉(zhuǎn)編碼器連接，接收旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的信號，根據(jù)該信號計算相鄰臂架之間的夾角，以判斷發(fā)生的碰撞是否為臂架的不同臂架部件之間的碰撞。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種使用上述的臂架碰撞檢測系統(tǒng)檢測臂架與障礙物碰撞的方法，包括以下步驟：接收傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號；根據(jù)第一噪聲傳感器和第二噪聲傳感器所接收到噪聲信號的時間差來判斷臂架與障礙物的碰撞位置點。

進一步地，當(dāng)?shù)谝辉肼晜鞲衅魑挥诒奂艿脑c，第二噪聲傳感器位于臂架的終點時，判斷臂架與障礙物的碰撞位置點的步驟包括：根據(jù)第一噪聲傳感器和第二噪聲傳感器發(fā)出的噪聲信號計算碰撞位置點與臂架原點之間的距離1，計算公式為：其中，M1為第一噪聲傳感器到臂架原點的距離；M2為第二噪聲傳感器到臂架原點的距離；v為聲音在臂架中的傳播速度；t1為碰撞點的碰撞聲源到達(dá)第一噪聲傳感器的時間；t2為碰撞點的碰撞聲源到達(dá)第二噪聲傳感器的時間。

進一步地，若根據(jù)所計算出的距離1判斷出臂架與障礙物的碰撞位置點位于臂架上，則還包括以下步驟：對傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號進行幅值分析，判斷幅值的大小；若幅值小于預(yù)定值，則判斷傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號源于臂架之外的干擾噪聲信號，并將其排除。

進一步地，若根據(jù)所計算出的距離1判斷出臂架與障礙物的碰撞位置點位于臂架上，并且判斷出傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號并非源于臂架之外的干擾噪聲信號，則還包括以下步驟：對傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號進行頻譜分析，基于頻譜分析的結(jié)果判斷與臂架碰撞的障礙物的材質(zhì)。

進一步地，在對噪聲傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號進行頻譜分析的同時，還對噪聲信號進行小波分析，基于頻譜分析和小波分析的結(jié)果判斷與臂架碰撞的障礙物的材質(zhì)。

進一步地，在對傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號進行幅值分析之前，還包括以下步驟：對傳感系統(tǒng)感測的噪聲信號進行濾波和除噪處理。