[發明專利]一種工作區域可控的臂架及其工作區域計算方法

有效

• 申請號: 201410636673.6
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104453238A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 周瑤;董接蓮;龍雷
• 申請（專利權）人: 恒天創豐重工有限公司
• 主分類號: E04G21/04
• 分類號: E04G21/04
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

技術領域

本發明涉及工程機械技術領域，特別是涉及一種工作區域可控的臂架及其工作區域計算方法。

背景技術

當前工程機械行業的臂架安全保護措施較少，臂架越多，越難以控制運動軌跡，一般是通過操作人員對現場環境的觀察，以保持臂架與周圍障礙物之間的距離來規避臂架碰撞的危險，防護程度低，且過于依賴操作人員在操作過程中的觀察力，不具有智能化。

授權公告號為CN202156890U的實用新型專利公開了一種限制起重機臂架工作區域的系統級包括該系統的起重機，通過探測器收集臂架的工況組合、角度大小等信息來確定臂架的位置，其針對起重機設計，結構相對簡單，對混凝土泵車的臂架工作區域的限制沒有啟發，而且其并沒有公開具體的結構和計算方法。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種工作區域可控的臂架及其工作區域計算方法，通過混凝土泵車子臂架角度變化來計算每節子臂架末端點坐標，通過預先的設定值產生的約束條件使得臂架限制在某一區域內活動。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種工作區域可控的臂架，包括：臂架泵、臂架液壓多路閥、伸展臂架及鉸接設置在伸展臂架底部的轉臺，所述轉臺上設置有一個轉臺油缸，所述伸展臂架包括n節從轉臺開始依次鉸接的子臂架，3≤n≤7，所述子臂架上分別設置有對應的伸展液壓缸，所述臂架液壓多路閥連接在臂架泵與伸展液壓缸、轉臺油缸之間，所述工作區域可控的臂架還包括有一個可編程控制器，所述可編程控制器連接設置有一個邊界值輸入裝置，所述子臂架上分別設置有角度傳感器，所述轉臺上設置有旋轉編碼器，所述角度傳感器和旋轉編碼器分別與可編程控制器相連接以輸入信號，所述可編程控制器分別與臂架液壓多路閥中的電磁閥門控制端相連接。

在本發明一個較佳實施例中，所述邊界值輸入裝置為PDA、觸控屏或者遙控器手柄。

在本發明一個較佳實施例中，所述可編程控制器上連接設置有一個報警裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種工作區域計算方法，包括建立一個直角坐標系，所述直角坐標系以轉臺和伸展臂架的鉸接點為原點，所述n節從轉臺開始依次鉸接的子臂架的長度分別為L1、L2、L3…Ln，所述子臂架依次為第一節臂架、第二節臂架、第三節臂架…第n節臂架，所述旋轉編碼器測得的旋轉角度為φ，所述角度傳感器測量子臂架的實際角度θ分別為θ1~θn，所述子臂架末端的坐標值為：X，Y，Z，所述第一節臂架末端的坐標值計算:

X1=????????????????????????????????????????????????，Y1=，Z1=；

第二節臂架末端的坐標值計算：

X2=，Y2=，Z2=；

以此類推，第n節臂架末端的坐標值計算：

Xn=，

Yn=，

Zn=；

θ的取值范圍：當子臂架的末端處于子臂架起始點所在水平線下方時，θ取值范圍為180°~360°；當子臂架末端處于子臂架起始點所在水平線上方時，θ取值范圍為0°~180°；

φ的取值范圍：轉臺逆時針方向旋轉為負，順時針方向旋轉為正，取值范圍為-360°~360°；

通過邊界值輸入裝置對可編程控制器輸入根據現場情況進行設定的邊界值A、B、C、α、β，根據下列邊界約束條件確定工作區域：

Zn≤A，第n節臂架的末端點高度不超出設定值A；

，第n節臂架末端點限制在以原點為圓心，半徑為B的圓內活動；

，第n節臂架末端點限制在以原點為圓心，半徑為C的球體能活動；

，轉臺旋轉角度只能在大于等于，小于等于的范圍內轉動；

所述可編程控制器對子臂架的坐標值和邊界條件進行比較分析，控制相應的伸展液壓缸工作，達到邊界值后，發送指令給臂架液壓多路閥，限制伸展液壓缸動作，并發出報警信號。

本發明的有益效果是：本發明所述的一種工作區域可控的臂架及其工作區域計算方法，通過設定邊界值來限制伸展臂架的活動范圍，從而避免伸展臂架在工作過程中撞擊到附近的障礙物，提高施工現場的安全性，降低操作者誤操作帶來的危險，主要用于混凝土泵車或者其他類似的工程車輛。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中：