[發明專利]臂架控制方法、臂架控制設備、臂架控制系統及工程機械

有效

• 申請號: 201310685242.4
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103728987A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 易偉春;尹君;萬梁;羅前星
• 申請（專利權）人: 中聯重科股份有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 黃志興;李翔

技術領域

本發明涉及工程機械領域，具體地，涉及一種用于控制臂架的控制方法、控制設備、控制系統以及包含該系統的工程機械。

背景技術

帶有臂架系統的工程機械如混凝土泵車、噴射機、布料機等，都是通過對臂架的收縮和回轉操作來控制臂架末端的位置，從而實現對指定位置的作業施工。但在很多施工場所，由于作業范圍有限，臂架難以完全自由運動，例如在隧道、巷道中以及室內等，臂架不能碰觸墻體，否則會引起臂架損壞甚至安全事故；又如一些橋面、樓面等，臂架作業時不能超出邊界，否則會引起物料浪費；還有一些施工場所，如高壓線附近，不但要求臂架不能碰觸，還要求有一定的安全距離。因此，在這些施工場所中，必須對臂架運動范圍進行適當的限定。

在專利CN102799193A中，提供了一種混凝土泵車的臂架位置控制裝置，其包括：測距裝置、控制器、顯示輸入屏、操控元件、報警裝置和多路電磁控制閥組等。如圖1所示，其中測距裝置采集所述臂架與臂架附近障礙物之間的距離，將采集的距離信號傳送至控制器；控制器連接至多路電磁控制閥組，根據距離信號判斷臂架與障礙物之間的距離是否小于等于預設安全距離，在臂架與障礙物之間的距離小于等于預設安全距離時，向多路電磁控制閥組發送電流調節信號；多路電磁控制閥組根據電流調節信號，控制相應臂架油缸的液壓油量，以調節臂架的位置，使臂架與所述障礙物之間的距離大于所述預設安全距離。通過此方案，能夠實現自動調整臂架末端位置到安全范圍施工，確保臂架動作的安全可靠。

然而，上述專利在混凝土泵車的實際施工過程中的實用性較差，主要體現在：

1）：必須有障礙物才能限制混凝土泵車的布料范圍，對沒有障礙物的空間無法限制臂架的布料范圍；

2）：不同障礙物要求的安全距離并不一樣，例如高壓線要求的安全距離要遠大于普通障礙物，但是上述專利的測距裝置并不能有效識別障礙物的差別，也就無法有效控制臂架實時保持在安全范圍內；

3）：當作業環境非常復雜時，例如臂架附近存在大量變化不定的障礙物，比如走動的人員，施工場地不規則的物體如鋼筋等，還有臂架的振動等等，這在布料過程中都會對測距結果產生嚴重干擾；

4）：在臂架與障礙物之間的距離小于等于預設安全距離時，臂架控制裝置將通過調節臂架位置使臂架與所述障礙物之間的距離大于所述預設安全距離，但由于測距結果受各種因素影響，這將導致臂架頻繁而雜亂無章地進行調節，嚴重影響臂架操作甚至引發安全事故。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于控制臂架的控制方法、控制設備、控制系統以及包含該系統的工程機械，其能夠在各種施工環境下對臂架進行安全、可靠地操作，實用性強。

為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種臂架控制方法，該控制方法包括：接收所述臂架的回轉中心位置、回轉角度、各臂節的傾角、以及各臂節的伸展長度；根據所述各臂節的傾角及伸展長度，計算臂架的伸展長度；根據回轉中心位置、伸展長度、以及回轉角度，確定臂架末端位置；根據所述臂架末端位置、所述回轉中心的位置、以及所述臂架的允許作業范圍，確定所述臂架在當前回轉角度下的最大伸展長度L_max以及所述臂架在保持當前臂展姿態進行回轉時的回轉角度范圍α₁～α₂；以及根據所述最大伸展長度L_max及回轉角度范圍α₁～α₂，操縱所述臂架在所述允許作業范圍內工作。

相應地，本發明還提供了一種臂架控制設備，該設備包括：接收裝置，用于接收所述臂架的回轉中心位置、回轉角度、各臂節的傾角、以及各臂節的伸展長度；控制裝置，用于：根據所述各臂節的傾角及伸展長度，計算臂架的伸展長度；根據回轉中心位置、伸展長度、以及回轉角度，確定臂架末端位置；根據所述臂架末端位置、所述回轉中心的位置、以及所述臂架的允許作業范圍，確定所述臂架在當前回轉角度下的最大伸展長度L_max以及所述臂架在保持當前臂展姿態進行回轉時的回轉角度范圍α₁～α₂；以及根據所述最大伸展長度L_max及回轉角度范圍α₁～α₂，操縱所述臂架在所述允許作業范圍內工作。

相應地，本發明還提供了一種臂架控制系統，該控制系統包括：位移傳感器，用于檢測所述臂架各臂節的伸展長度；傾角傳感器，用于檢測所述臂架各臂節的傾角；角度檢測裝置，用于檢測所述臂架的回轉角度；以及根上述臂架控制設備。