CN101718861B - 混凝土泵车位置检测装置和方法及混凝土泵车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混凝土泵车位置检测装置和方法及混凝土泵车。公开的混凝土泵车位置检测装置包括处理器、计时器、动态传感器和定点传感器；动态传感器和定点传感器之间能够进行超声波的发送与接收；计时器能够根据发射超声波的时刻与接收到超声波的时刻，获得超声波在预定路径的传播时间，且预定路径根据动态传感器与定点传感器之间的位置关系确定；处理器根据预定策略获得混凝土出口在所述参考坐标系中的实时坐标参数、实时运动方向或实时运动速度。公开的混凝土泵车中，智能控制系统能够根据处理器获得的信息控制臂架末端的运动方向及运动速度，使臂架末端位于预定的位置，保证浇注作业的顺利进行。

Description

混凝土泵车位置检测装置和方法及混凝土泵车

技术领域

本发明涉及一种混凝土泵车检测控制技术，特别涉及一种混凝土泵车位置检测装置和方法，还涉及到具有该混凝土泵车位置检测装置的混凝土泵车。

背景技术

混凝土泵车是一种常用的工程机械，用于将混凝土泥浆通过输送管道输送到预定的地点，以在远离搅拌站的位置进行混凝土浇注作业。

如图1所示，该图是一种混凝土泵车的总体结构图。混凝土泵车臂架系统8包括底座10、转台11、臂架9。为了施工转场的方便，底座10一般安装在一个移动式底盘上。转台11通过回转机构安装在底座10上，并依赖于一个液压马达绕一个竖轴18旋转。臂架9包括多节顺序铰接的臂段和软管17。图中，臂架9包括五个顺序通过水平延伸的铰接轴铰接的臂段12至16，五个臂段分别命名为基臂12、二臂13、三臂14、四臂15和末段臂16；其中基臂12下端与转台11铰接，并依赖于一个液压缸改变与转台11之间的夹角，各臂段之间在一个液压缸驱动下绕其之间的铰接轴旋转；软管17连接在臂架9的末臂段16的臂架末端20。

在进行混凝土施工作业时，操作人员采用合适的方式对臂架系统8进行控制。通过调整各液压缸的伸缩量控制臂架9各臂段的相对位置，通过液压马达控制转台11的旋转角度，使带有软管17的臂架末端20到达预定的浇注位置上方。软管17通过固定在各臂段上的输送管道连接到混凝土输送泵，混凝土泥浆在混凝土输送泵的作用下，通过臂架9上的输送管道到达臂架末端20，从终端软管17喷出，到达预定的浇注位置。

目前，对混泥土泵车臂架系统8进行控制的方式有两种：

一是手动控制方式：即操作员通过手动控制液压马达旋转角度和各液压缸伸缩量，实现对转台11及每一节臂段动作的控制，从而最终控制臂架末端20的位置。由于臂架系统8为一多冗余度机构，操作人员需要通过分别控制转台和每一节臂架的动作，臂架末端20无法一次到达预定的浇注位置；从而，该办法存在有效率低，操作难度大的缺陷。

二是智能控制方式：即根据预定浇注位置与臂架末端20当前位置之间关系，通过智能方式获得液压马达的需要旋转的角度及各液压缸需要伸缩的量，通过计算机控制的方式使液压马达和液压缸按照预定策略进行协调动作，使臂架末端20到达预定浇注位置。

当前，德国的普茨迈斯特与中国的三一重工均开发出了臂架的智能控制系统，在用智能控制系统对臂架系统8进行控制时，用遥控器发送控制指令，用角度测量单元测量各个臂段之间角度以及转台的旋转角度；根据上述角度测量值计算获得臂架末端20的位置信息，控制单元根据获得臂架末端20的位置信息及遥控器发送控制指令，调整液压马达和液压缸的动作使臂架末端20在预设的基础坐标系内按照控制指令运动(更详细内容可参考专利文献CN1975070和DE-A-4306127)。

上述臂架的智能控制系统解决了手动控制的工作强度大的难题，但在进行浇注作业时，施工现场非常复杂，不仅要满足浇注作业的需要，还要绕开施工的障碍物。很多实际作业过程证明，智能控制系统很难实现臂架系统8的各部分精确协调动作，从而难以保持软管17的混凝土出口与预定浇注位置的一致。

针对该问题。申请号为US5823218专利文献公开了一种改善方案，由操作员控制软管17，从而控制其下端的混凝土出口位置；同时，使臂架系统8根据混凝土出口位置的变化进行动作，最终使臂架系统8在操作人员的引导下动作，以使软管17的混凝土出口与预定的浇注位置保持相对应。

为了使臂架系统8根据混凝土出口位置的变化进行动作，就需要实时确定臂架运动的引导信息，对此，公开的US5823218和WO2008110397专利文献分别了公开了通过相应倾角传感器或双轴向传感器确定臂架运动引导信息的技术方案

发明内容

本发明的目的在于，提供一种混凝土泵车位置检测装置及方法，以实时检测混凝土出口的位置，为控制臂架系统提供基础。该装置及方法与现有技术中公开的技术方案不同。

在提供上述混凝土泵车位置检测装置的基础上，还提供了一种包括上述混凝土泵车位置检测装置的混凝土泵车。

本发明提供的混凝土泵车位置检测装置包括处理器、计时器、动态传感器和至少两个定点传感器；所述定点传感器与动态传感器之间距离小于预定值，所述动态传感器与混凝土泵车软管的混凝土出口之间具有预定的位置关系，所述定点传感器分别与预定的检测基点固定，各所述检测基点在一个参考坐标系中具有不同的坐标参数；所述动态传感器和定点传感器中，有一种传感器至少具有超声波发射器和超声波接收器中的一个，另一种传感器至少具有超声波接收器和超声波发射器中的一个，且一种传感器中的所述超声波接收器用于接收另一种传感器中的超声波发射器发射的超声波；所述计时器，用于根据超声波发射器发射超声波的时刻与超声波接收器接收到超声波的时刻，获得超声波在预定路径的传播时间，所述预定路径根据动态传感器与定点传感器之间的位置关系确定；所述处理器用于根据预置的超声波传输速率和所述计时器获得的传播时间，分别获得各检测基点与动态传感器之间的距离；再根据获得的距离和所述检测基点的坐标参数获得混凝土出口在所述参考坐标系中的实时坐标参数。

可选的，所述动态传感器具有第一超声波发射器，所述定点传感器具有第一超声波接收器；所述第一超声波发射器根据处理器的触发命令触发，发射超声波；所述第一超声波接收器在接收到第一超声波发射器发射的超声波后，向所述计时器输出已接收指令；所述计时器根据处理器的触发命令和已接收指令获得超声波在动态传感器与定点传感器之间的传播时间。

优选的，所述定点传感器具有第一超声波发射器，所述动态传感器具有第一超声波接收器；所述第一超声波发射器根据处理器的触发命令触发，发射预定频率的超声波，各所述定点传感器的第一超声波发射器发射的超声波的频率互不相同；所述第一超声波接收器在接收到第一超声波发射器发射的预定频率的超声波后，向所述计时器输出预定已接收指令；所述计时器根据处理器的触发命令和预定已接收指令获得超声波在定点传感器与动态传感器之间的传播时间。

可选的，所述定点传感器具有第一超声波发射器和第二超声波接收器；所述动态传感器具有第一超声波接收器和两个以上的、分别与所述定点传感器相对应的第二超声波发射器；所述第一超声波发射器根据处理器的触发命令触发，发射预定频率的初始超声波，各所述定点传感器的第一超声波发射器发射的初始超声波的频率互不相同；所述第二超声波接收器在接收到预定频率的反馈超声波后，向所述计时器输出预定已接收指令；所述第一超声波接收器用于在接收到所述第一超声波发射器发射的预定频率的初始超声波后，根据预定的策略向预定的所述第二超声波发射器发送触发信号，使所述第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波，各所述第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同；所述计时器根据处理器的触发命令和预定已接收指令获得超声波从定点传感器到达动态传感器之后再返回所经历的传播时间。

优选的，所述动态传感器具有第一超声波发射器和第二超声波接收器；所述定点传感器具有第一超声波接收器和第二超声波发射器；所述第一超声波发射器根据处理器的触发命令触发，发射初始超声波；所述第二超声波接收器用于在接收到第二超声波发射器发射的预定频率的反馈超声波后，输出预定已接收指令；所述定点传感器的第一超声波接收器用于在接收到所述第一超声波发射器发射的初始超声波后，向该定点传感器的第二超声波发射器发送触发信号，使第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波，各所述定点传感器的第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同；所述计时器根据处理器的触发命令和预定已接收指令获得超声波从动态传感器到达定点传感器之后再返回所经历的传播时间。

优选的，混凝土泵车位置检测装置还包括存储单元和标定单元；所述存储单元存储有混凝土泵车在预定状态下，所述动态传感器在所述参考坐标系中的标定坐标参数；所述标定单元根据获得超声波在预定路径的传播时间及预定策略获得预置的超声波传输速率。

优选的，混凝土泵车位置检测装置还包括标定触发单元，用于在预定时间触发标定单元。

优选的，所述处理器还用于根据获得的混凝土出口在所述参考坐标系中的实时坐标参数和预置的初始坐标参数获得混凝土出口在所述参考坐标系中的实时运动方向和/或实时运动速度。

优选的，所述检测基点位于臂架的末臂段上。

优选的，所述动态传感器固定在混凝土泵车的软管上。

本发明提供的混凝土泵车包括底座、转台、臂架，转台通过回转机构安装在底座上，臂架包括软管和多节顺序铰接的臂段，臂架的基臂与转台相连，软管连接在臂架的臂架末端；还包括智能控制系统，所述智能控制系统用于控制臂架末端在预定的基础坐标系中的位置，还包括上述任一种混凝土泵车位置检测装置，所述智能控制系统根据处理器获得的信息控制臂架末端的位置。

本发明提供的混凝土泵车位置检测方法包括以下步骤：

S110，获得超声波在预定路径的传播时间，所述预定路径根据动态参考点与至少两个预定的检测基点的位置关系确定，所述动态参考点与所述混凝土出口具有预定的位置关系，且各所述检测基点与动态参考点之间的距离均小于预定值，各所述检测基点在一个参考坐标系中具有不同的坐标参数；

S120，根据预置的超声波传输速率和超声波在预定路径的传播时间，分别获得各所述检测基点与动态参考点之间的距离；

S130，根据获得的距离和各所述检测基点的坐标参数获得混凝土出口在所述参考坐标系中的实时坐标参数。

可选的，所述步骤S110包括以下步骤：

S111，位于所述动态参考点的第一超声波发射器发射超声波；

S112，位于检测基点的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的超声波；

S113，根据第一超声波发射器发射超声波的时刻与第一超声波接收器接收到超声波的时刻，获得超声波在动态参考点与检测基点之间的传播时间。

优选的，所述步骤S110包括以下步骤：

S111，位于所述检测基点的第一超声波发射器发射预定频率的超声波，且各所述检测基点的第一超声波发射器发射的超声波的频率互不相同；

S112，位于所述动态参考点的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的预定频率的超声波；

S113，根据第一超声波发射器发射预定频率的超声波的时刻与第一超声波接收器接收到预定频率的超声波的时刻，获得超声波在检测基点与动态参考点之间的传播时间。

可选的，所述步骤S110包括以下步骤：

S111，所述检测基点的第一超声波发射器发射预定频率的初始超声波，且各所述检测基点的第一超声波发射器发射的初始超声波的频率互不相同；

S112，所述动态参考点的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的预定频率的初始超声波，并在接收到预定频率的初始超声波后，使动态参考点上预定的第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波；所述动态参考点具有两个以上，分别与所述检测基点相对应的第二超声波发射器，各第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同；

S113，所述检测基点的第二超声波接收器接收所述第二超声波发射器发射的预定频率的反馈超声波；

S114，根据第一超声波发射器发射预定频率的初始超声波的时刻与第二超声波接收器接收到预定频率的反馈超声波的时刻，获得超声波从所述检测基点到达动态参考点之后再返回所经历的传播时间。

优选的，所述步骤S110包括以下步骤：

S111，所述动态参考点的第一超声波发射器发射初始超声波；

S112，所述检测基点的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的初始超声波，并在接收到初始超声波后，使该检测基点上第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波；各所述检测基点的第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同；

S113，使所述动态参考点的第二超声波接收器接收第二超声波发射器发射的预定频率的反馈超声波；

S114，根据第一超声波发射器发射初始超声波的时刻与第二超声波接收器接收到预定频率的反馈超声波的时刻，获得超声波从动态参考点到达检测基点之后再返回所经历的传播时间。

优选的，在所述步骤S110之前还包括步骤：

S100，使混凝土泵车处于预定状态，在该状态下，动态参考点在参考坐标系中具有预定的标定坐标参数；

在所述步骤S110之后包括步骤：

S120a，根据获得超声波在预定路径的传播时间和所述标定坐标参数，获得预置的超声波传输速率；然后使混凝土泵车处于工作状态，返回步骤S110。

优选的，在所述步骤S110之前还包括步骤：

S109，确定混凝土出口在所述参考坐标系中的初始坐标参数；

在所述步骤S130之后，还包括步骤：

S140，根据获得的混凝土出口在所述参考坐标系中的实时坐标参数和初始坐标参数获得混凝土出口在所述参考坐标系中的实时运动方向和实时运动速度。

优选的，在所述步骤S140之后，还包括步骤：

S150，使所述初始坐标参数与所述实时坐标参数相同，返回步骤S110。

本发明提供的混凝土泵车位置检测装置包括处理器，计时器、动态传感器和至少两个定点传感器；处理器和计时器组成一个中央处理单元，动态传感器与混凝土出口之间具有预定的位置关系，定点传感器与预定的检测基点固定；通过超声波在预定路径的传输时间可以确定动态传感器与各检测基点之间的位置关系，由于检测基点的位置已经预先确定，因此，根据各检测基点在参考坐标系中的参数，处理器可以确定动态传感器在参考坐标系中的参数，进而可以获得混凝土出口在参考坐标系中的实时坐标参数，为控制臂架系统的动作提供基础。

上述预定路径可以有多种选择，在可选技术方案上，可以将定点传感器与动态传感器之间的传播路径作为预定路径。使各所述定点传感器的第一超声波发射器根据处理器的触发命令发射频率互不相同的超声波，动态传感器的第一超声波接收器根据不同频率的超声波产生不同的、预定已接收指令；进一步地，计时器根据处理器的触发命令和预定已接收指令获得超声波在定点传感器与动态传感器之间的传播时间。该技术方案中，需要产生三个不同频率的超声波，还需要动态传感器和各定点传感器分别与中央处理单元相连。

优选的，将超声波从动态传感器到定点传感器的传播路径作为预定路径，此时，动态传感器的第一超声波发射器能够根据处理器的触发命令发射一个具有预定频率的超声波，各定点传感器的第一超声波接收器在接收到第一超声波发射器发射的超声波后，分别产生已接收指令；计时器根据处理器的触发命令和已接收指令，分别获得超声波在动态传感器与各定点传感器之间的传播时间。该技术方案中，混凝土泵车位置检测装置仅需要产生一个超声波。

在进一步的可选技术方案中，将超声波从定点传感器到达动态传感器，再从动态传感器返回定点传感器之间的传播路径作为预定路径；各定点传感器的第一超声波发射器根据处理器的触发命令触发，发射预定频率的初始超声波，各所述定点传感器的第一超声波发射器发射的初始超声波的频率互不相同，以区分不同定点传感器的第一超声波发射器发射的超声波；动态传感器的第一超声波接收器在接收到所述第一超声波发射器发射的预定频率的初始超声波后，根据预定的策略向预定的所述第二超声波发射器发送触发信号，使所述第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波，各所述第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同，以区分反馈超声波相对的初始超声波；各定点传感器上的第二超声波接收器在接收到预定频率的反馈超声波后，向所述计时器输出预定已接收指令；计时器根据处理器的触发命令和预定已接收指令获得超声波从定点传感器到达动态传感器，再从动态传感器返回所经历的传播时间。该技术方案中，中央处理单元仅需要分别与各定点传感器相连，不需要与动态传感器通讯，但需要产生6个不同频率的超声波。

在优选的技术方案中，将超声波从动态传感器到达定点传感器，再从定点传感器返回动态传感器之间的传播路径作为预定路径；动态传感器的第一超声波发射器能够根据处理器的触发命令触发，发射一个预定频率的初始超声波；各定点传感器的第一超声波接收器在接收到所述第一超声波发射器发射的初始超声波后，向该定点传感器的第二超声波发射器发送触发信号，使第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波，各定点传感器的第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同，以区分不同定点传感器上第二超声波发射器发射的超声波；动态传感器的第二超声波接收器在接收到第二超声波发射器发射的预定频率的反馈超声波后，根据接收到的反馈超声波频率的不同输出预定已接收指令；计时器根据处理器的触发命令和预定已接收指令获得超声波从动态传感器到达定点传感器，再从定点传感器返回所经历的传播时间。该技术方案中，通过简单的硬件电路可以触发定点传感器的第二超声波发射器；中央处理单元仅需要与动态传感器相连，不需要与定点传感器相连接，定点传感器不需要具有数据存储能力；另外，该技术方案也便于将处理器、计时器与动态传感器集成，为混凝土泵车位置检测装置的整体设计及优化提供便利。

在进一步的技术方案中，混凝土泵车位置检测装置还包括存储单元和标定单元，存储单元存储有混凝土泵车在预定状态下，动态传感器在参考坐标系中的标定坐标参数，此时，动态传感器与各定点传感器之间的具有预定的标定距离；标定坐标参数可以是臂架系统的软管在竖直状态下，动态传感器在参考坐标系中的坐标参数；所述标定单元能够根据获得超声波在预定路径的传播时间、动态传感器的标定坐标参数获得预置的超声波传输速率。该技术方案能够根据实际环境的不同，实时获得超声波的传输速率，以使实际的超声波传输率与预置的超声波传输速率之间保持较小的误差，为准确确定混凝土出口位置奠定基础。

在进一步的技术方案中，混凝土泵车位置检测装置还包括用于在预定时间触发标定单元的标定触发单元；这样，混凝土泵车位置检测装置以预定的方式触发标定单元，使预置的超声波传输速率随工作环境的改变而随时调整。

在进一步的技术方案中，处理器还能够根据获得的混凝土出口在所述参考坐标系中的实时坐标参数和初始坐标参数获得混凝土出口在所述参考坐标系中的实时运动方向和实时运动速度。这样，该技术方案提供的混凝土泵车位置检测装置还能够为混凝土泵车的智能控制系统提供混凝土出口的更多信息，使智能控制系统能够根据混凝土出口的位置信息，使臂架系统进行预定的动作，提高智能控制系统控制臂架系统的准确性和可靠性。

在进一步的技术方案中，所述检测基点位于臂架的末臂段上，这样可以减小动态传感器与定点传感器之间的距离，保证超声波接收器接收的可靠性。

在进一步的技术方案中，所述动态传感器固定在混凝土泵车的软管上，这样能够更方便地确定混凝土出口与动态传感器之间的位置关系，进而通过动态传感器更方便地确定混凝土出口的位置信息。

在提供上述混凝土泵车位置检测装置的基础上，提供的混凝土泵车位置检测方法也具有相应的技术效果。同样，提供的具有该混凝土泵车位置检测装置的混凝土泵车也具有相对应的技术效果。

附图说明

图1是一种混凝土泵车的总体结构图；

图2是本发明实施例一提供的混凝土泵车位置检测方法的总体流程图；

图3是混凝土泵车位置检测方法的原理图，该图中示出了动态参考点D、检测基点A、B、C及混凝土出口E的位置关系；

图4是第一种实施方式提供的混凝土泵车位置检测方法的流程图；

图5是第二种实施方式提供的混凝土泵车位置检测方法的流程图；

图6是第三种实施方式提供的混凝土泵车位置检测方法的流程图；

图7是第四种实施方式提供混凝土泵车位置检测方法的流程图；

图8是本发明实施例二提供的混凝土泵车位置检测方法的总体流程图；

图9是本发明实施例三提供的混凝土泵车位置检测方法的总体流程图；

图10是本发明提供的第一种混凝土泵车位置检测装置的结构框图；

图11是动态传感器的安装位置示意图；

图12是本发明提供的第二种混凝土泵车位置检测装置的结构框图；

图13是本发明提供的第三种混凝土泵车位置检测装置的结构框图；

图14是本发明提供的第四种混凝土泵车位置检测装置的结构框图；

图15是本发明提供的第五种混凝土泵车位置检测装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。为了便于理解，该部分中，首先对本发明提供的混凝土泵车位置检测方法进行说明，然后再对本发明提供的混凝土泵车位置检测装置进行描述。

方法部分：

请参图2，该图是本发明实施例一提供的混凝土泵车位置检测方法的总体流程图，该方法主要包括以下步骤：

S110，获得超声波在预定路径的传播时间。

请参考图3所示的混凝土泵车位置检测方法的原理图，该图中示出了动态参考点D、检测基点A、B、C及混凝土出口E的位置关系。图中，参考坐标系O为三维直角坐标系，因此设置有三个检测基点，以获得混凝土出口E在参考坐标系中三维坐标参数。在混凝土出口E位置仅在一个二维坐标系中变动时，也可以设置两个具有预定坐标参数的检测基点，进而获得混凝土出口E在参考坐标系中二维坐标参数，也可以实现本发明的目的。

动态参考点D与所述混凝土出口E具有预定的位置关系；动态参考点D可以与混凝土出口E固定，也可以与混凝土出口相对固定，还可以由操作人员携带；优选的是使动态参考点D与混凝土泵的软管17固定；设在参考坐标系O中，动态参考点D的坐标参数为(X_D，Y_D，Z_D)，混凝土出口E的坐标参数为(X_E，Y_E，Z_E)，二者在参考坐标系O的各坐标轴上分别相差ΔX，ΔY，ΔZ，这样，在获得动态参考点D坐标参数的情况下，通过公式(1)：

X_E＝X_D-ΔX；

Y_E＝Y_D-ΔY；

Z_E＝Z_D-ΔZ；

就可以获得混凝土出口E的坐标参数；在ΔX，ΔY和ΔZ分别为零，动态参考点D与混凝土出口E重合。

为了确定动态参考点D的位置，即在参考坐标系O中的坐标参数，还需要预先确定了检测基点A、B、C的位置，使检测基点A、B、C在参考坐标系中具有预定的坐标参数。如图所示，检测基点A、B、C在参考坐标系O的坐标参数为分别为(X_A，Y_A，Z_A)、(X_B，Y_B，Z_B)、(X_C，Y_C，Z_C)，且三个检测基点坐标参数互不相同，使三个检测基点互不重合。

超声波在传输过程中，会存在相应的能量消耗，为了减少由于能量消耗而导致的误差，还可以使动态参考点D与各检测基点之间的距离小于预定值，虽然动态参考点D在工作时为动态的、不固定的点；由于其移动的距离受到限制，特别是与软管17固定时，其移动的距离受到软管17的限制；因此，通过适当的方式可以使动态参考点D与各检测基点之间距离不大于预定值，优选的预定值为6.2米。同时，为了减小动态参考点D与检测基点A、B、C之间障碍物对超声波传输的影响，还应当使动态参考点D与各检测基点之间没有障碍物，或不存在对超声波传递造成影响的障碍物。优选的是，将检测基点A、B、C设置在臂架9的末臂段16上，并使动态参考点D与检测基点A、B、C相对。

预定路径根据动态参考点D与预定的检测基点A、B、C之间的位置关系确定；预定路径有多种选择，在后述的实施方式中，将以相应路径为例，对获得超声波在预定路径的传播时间的具体方式进行详细描述。

S120，根据预置的超声波的传输速率c和超声波在预定路径的传播时间，分别获得检测基点A、B、C与动态参考点D之间的距离。

根据公式(2)：

L＝cΔt

其中，L为超声波在时间Δt内传播的距离；c为超声波的传输速率；Δt为超声波在预定路径的传播时间。

再根据动态参考点D与检测基点A、B、C之间的位置关系确定检测基点A、B、C分别与动态参考点D之间的距离L_A、L_B和L_C。

S130，根据获得的距离和检测基点A、B、C的坐标参数获得混凝土出口E在所述参考坐标系中的实时坐标参数。

具体方式是：求解方程(3)：

$\left\{\begin{array}{c}{(X_D-X_A)}^2+{(Y_D-Y_A)}^2+{(Z_D-Z_A)}^2={L_A}^2\\ {(X_D-X_B)}^2+{(Y_D-Y_B)}^2+{(Z_D-Z_B)}^2={L_B}^2\\ {(X_D-X_C)}^2+{(Y_D-Y_C)}^2+{(Z_D-Z_C)}^2={L_C}^2\end{array}\right.$

获得D的坐标参数为(X_D，Y_D，Z_D)，再根据公式(1)获得混凝土出口E在参考坐标系O中的实时坐标参数，确定混凝土出口E在参考坐标系O中的位置。

以下通过四种实施方式对步骤S110的具体内容分别进行详细描述。

请参考图4所示的第一种实施方式提供的混凝土泵车位置检测方法的流程图。

该实施方式提供的混凝土泵车位置检测方法包括以下步骤：

S111，使位于所述检测基点A、B、C的第一超声波发射器分别发射预定频率的超声波。优选的技术方案是，使第一超声波发射器根据一个适当的中央处理单元的触发命令同时发射超声波。将第一超声波发射器发射超声波的时刻记为T₀。

为了便于动态参考点D的第一超声波接收器能够分辨各所述检测基点的第一超声波发射器发射的超声波，使各检测基点的第一超声波发射器发射频率互不相同的超声波。

S112，使位于动态参考点D的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的预定频率的超声波。动态参考点D的第一超声波接收器能够接收到三个不同频率的超声波信号。由于检测基点在参考坐标系中具有不同的坐标参数，检测基点A、B、C与动态参考点D之间分别具有不同的距离，各检测基点上第一超声波发射器发射的超声波到达动态参考点D所用的时间也不相同，因此，第一超声波接收器接收到各检测基点的第一超声波发射器时刻也会存在相应的差别，因此，根据超声波频率的不同，第一超声波接收器接收三个不同频率超声波的时刻分别记为T_A、T_B和T_C。T_A为检测基点A的第一超声波发射器发射的超声波到达第一超声波接收器时的时刻，T_B为检测基点B的第一超声波发射器发射的超声波到达第一超声波接收器时的时刻，T_C为检测基点C的第一超声波发射器发射的超声波到达第一超声波接收器时的时刻。

S113，根据第一超声波发射器发射预定频率的超声波的时刻与第一超声波接收器接收到预定频率的超声波的时刻，分别获得超声波在各检测基点与动态参考点D之间的传播时间。其中：

超声波从检测基点A与动态参考点E的传播时间Δt_A＝T_A-T₀；

超声波从检测基点B与动态参考点E的传播时间Δt_B＝T_B-T₀；

超声波从检测基点C与动态参考点E的传播时间Δt_C＝T_C-T₀。

S120，根据预置的超声波的传输速率c和超声波在预定路径的传播时间Δt_A、Δt_B和Δt_C，分别获得检测基点A、B、C与动态参考点D之间的距离。

其中：

检测基点A与动态参考点D之间的距离：L_A＝c*Δt_A；

检测基点B与动态参考点D之间的距离：L_B＝c*Δt_B；

检测基点C与动态参考点D之间的距离：L_C＝c*Δt_C；

其中，c为超声波的传输速率。然后再根据上述步骤S130获得混凝土出口E在参考坐标系O中的实时坐标参数。

为了减少超声波之间的相互干扰，在第二种实施方式中还提供了另一种混凝土泵车位置检测方法，该方法中仅产生一个超声波。

请参考图5所示的第二种实施方式提供的混凝土泵车位置检测方法的流程图。该方式包括以下步骤：

S111，使位于所述动态参考点D的第一超声波发射器发射超声波。发射时刻记为T₀

S112，使位于各检测基点的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的超声波。同样，由于检测基点A、B、C与动态参考点D之间的距离互不相同，根据接收到超声波时刻的不同，获得三个接收到超声波的时刻T_A、T_B和T_C。

S113，根据第一超声波发射器发射超声波的时刻与第一超声波接收器接收到超声波的时刻，获得超声波在检测基点与动态参考点D之间的传播时间，即分别获得Δt_A、Δt_B和Δt_C。Δt_A、Δt_B和Δt_C获得方式与第一种实施方式相同。

S120，根据预置的超声波的传输速率c和超声波在预定路径的传播时间Δt_A、Δt_B和Δt_C，分别获得检测基点A、B和C与动态参考点D之间的距离L_A、L_B和L_C。

然后再根据上述步骤S130获得混凝土出口E在参考坐标系O中的实时坐标参数。

上述两种实施方式中，相应的中央处理单元需要分别与动态参考点D和各检测基点上的超声波传感器相连，需要动态参考点D和各检测基点上的超声波传感器具有相应的通信功能，以使中央处理单元能够触发超声波发射器发射超声波和根据超声波接收器接收到预定超声波的时刻进行预定处理。

为了简化硬件电路，方便系统线路布置，本发明还提供了以下两种实施方式。

请参考图6，该图是第三种实施方式提供的混凝土泵车位置检测方法的流程图。该方式与上述两种实施方式的主要区别在于步骤S110中，因此，以下主要就步骤S110进行详细说明。步骤S110包括步骤：

S111，使各检测基点的第一超声波发射器发射预定频率的初始超声波。同样，为了使动态参考点D的第一超声波接收器能够区分来自于不同检测基点第一超声波发射器发射的超声波，使各所述检测基点的第一超声波发射器发射的初始超声波的频率互不相同；优选的技术方案是，使各检测基点的第一超声波发射器同时发射初始超声波，发射时刻记为T₀。

S112，使动态参考点D的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的预定频率的初始超声波，并在接收到预定频率的初始超声波后，使动态参考点D的预定的第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波。为了使各检测基点的第二超声波接收器能够根据频率确定反馈超声波对应的初始超声波，动态参考点D设置三个分别与检测基点A、B、C相对应的第二超声波发射器，并使第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同。

S113，使检测基点的第二超声波接收器接收第二超声波发射器发射的预定频率的反馈超声波。同样，由于检测基点A、B、C与动态参考点D之间的距离互不相同，检测基点A、B、C分别在三个时刻接收到反馈超声波，三个时刻记为T_A、T_B和T_C，与第一、第二种实施方式不同，此时，T_A为预定频率的反馈超声波到达检测基点A的时刻，T_B为预定频率的反馈超声波到达检测基点B的时刻，T_C为预定频率的反馈超声波到达检测基点C的时刻。

S114，根据第一超声波发射器发射预定频率的超声波的时刻T₀与各检测基点的第二超声波接收器接收到预定频率的超声波的时刻，分别获得超声波从各检测基点到达动态参考点之后再返回所经历的传播时间；即分别获得Δt_A、Δt_B和Δt_C；此时，与第一、第二实施方式不同之处在于，Δt_A为超声波从检测基点A到达动态参考点D之后再返回到检测基点A所经历的传播时间；同样，Δt_B为超声波从检测基点B到达动态参考点D之后再返回到检测基点B所经历的传播时间，Δt_C为超声波从检测基点C到达动态参考点D之后再返回到检测基点C所经历的传播时间。

然后，在步骤S120中，根据预置的超声波的传输速率c和超声波在预定路径的传播时间Δt_A、Δt_B和Δt_C，分别获得检测基点A、B、C与动态参考点D之间的距离。此时：

检测基点A与动态参考点D之间的距离：L_A＝c*Δt_A/2；

检测基点B与动态参考点D之间的距离：L_B＝c*Δt_B/2；

检测基点C与动态参考点D之间的距离：L_C＝c*Δt_C/2；

然后再根据上述步骤S130获得混凝土出口E在参考坐标系O中的实时坐标参数。

在第三种实施方式中，动态参考点D的超声波传感器不需要与相应的中央处理单元相连，其接收超声波后，发射反馈超声波可用简单的硬件电路实现；相应的中央处理单元仅需要与检测基点相连，这样，可以在一定程度上简化硬件及系统线路的布置。

为了更进一步的简化系统线路布置，本发明还提供了第四种实施方式。请参考图7，该图是本发明第四种实施方式提供混凝土泵车位置检测方法的流程图。该实施方式包括以下步骤：

S111，使动态参考点D的第一超声波发射器发射初始超声波。发射时刻记为T₀。

S112，使各所述检测基点的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的初始超声波，并在接收到初始超声波后，使该检测基点上第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波，为了使动态参考点D的第二超声波接收器能够区别来自于不同检测基点的反馈超声波，各检测基点上第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同。

S113，使所述动态参考点D的第二超声波接收器接收第二超声波发射器发射的预定频率的反馈超声波；

S114，根据第一超声波发射器发射预定频率的超声波的时刻T₀与第二超声波接收器接收到预定频率的反馈超声波的时刻，分别获得超声波从动态参考点到达各检测基点之后再返回所经历的传播时间；即分别获得Δt_A、Δt_B和Δt_C。

然后按照第三种实施方式进行步骤S120和S130，实现本发明的目的。

超声波在空气中的传输速度c与实际工作环境相关，一般来讲，可以根据下述公式：c＝c0(1+T/273)^1/2(m/s)获得。其中：T为绝对温度，c0＝331.4m/s，在测速要求不是很高的情况下，也可以使c为常数340m/s。在要求精度较高时，可以设置一个温度传感器，以根据作业环境的温度变化调整预置的超声波传输速度，以获得更精确的检测结果。为了提高检测结果，本发明实施例二提供了另一种混凝土泵车位置检测方法。

请参考图8，该图是本发明实施例二提供的混凝土泵车位置检测方法的总体流程图。与实施例一提供的混凝土泵车位置检测装置的总体流程图相比，具有以下区别：

在所述步骤S110之前还包括步骤：

S100，使混凝土泵车处于预定状态，在该状态下，动态参考点D位于标定位置，在参考坐标系中具有标定坐标参数。

启动、触发步骤S100的具体方式可以是人工选择触发，也可以在混凝土泵车处于预定状态时，用适当的中央处理单元自动触发，或根据其他具体策略触发。此时，动态参考点D的标定坐标参数记为(X₀，Y₀，Z₀)，标定位置可以是预定的位置，可以是混凝土泵的软管17在竖直状态下，动态参考点D所在的位置。由于动态参考点D位置确定，标定坐标参数也确定，各检测基点与动态参考点D之间的距离也就可以确定；此时，检测基点A与动态参考点D之间的距离可以记为L_A0，检测基点B与动态参考点D之间的距离可以记为L_B0，检测基点C与动态参考点D之间的距离可以记为L_C0。

在所述步骤S110中获得超声波在预定路径的传播时间，然后进入以下步骤：

S120a，根据获得的超声波在预定路径的传播时间和所述标定坐标参数，获得预置的超声波传输速率。

在步骤S110根据上述第一、第二种实施方式获得传播时间Δt_A、Δt_B和Δt_C时，通过以下方式获得预置的传输速率：

c＝(L_A0/Δt_A+L_B0/Δt_A+L_C0/Δt_A)/3；

或， $c=$

$(\sqrt{{(X_0-X_A)}^2+{(Y_0-Y_A)}^2{(Z_0-Z_A)}^2)}/+\mathrm{\Δ}{t}_A\sqrt{{(X_0-X_B)}^2+{(Y_0-Y_B)}^2{(Z_0-Z_B)}^2)}/\mathrm{\Δ}{t}_B$

$+\sqrt{{(X_0-X_C)}^2+{(Y_0-Y_C)}^2{(Z_0-Z_C)}^2)}/\mathrm{\Δ}{t}_C)/3.$

在步骤S110根据上述第三、第四种实施方式获得传播时间Δt_A、Δt_B和Δt_C时，通过以下方式获得预置的传输速率：

c＝(L_A0/Δt_A+L_B0/Δt_A+L_C0/Δt_A)2/3

或， $c=$

$(\sqrt{{(X_0-X_A)}^2+{(Y_0-Y_A)}^2{(Z_0-Z_A)}^2)}/\mathrm{\Δ}{t}_A+\sqrt{{(X_0-X_B)}^2+{(Y_0-Y_B)}^2{(Z_0-Z_B)}^2)}/\mathrm{\Δ}{t}_B$

$+\sqrt{{(X_0-X_C)}^2+{(Y_0-Y_C)}^2{(Z_0-Z_C)}^2)}/\mathrm{\Δ}{t}_C)2/3.$

为了提高标定精度，本例为优选技术方案，以平均值的方式获得超声波传输速率，在特定情况下，也可以通过一个检测基点获得超声波传输速率。

通过上述方式，可以获得与实际工作环境相符的超声波传输速度，并将获得的传输速率作为预置的传输速率进行混凝土出口位置的检测。

S110a，使混凝土泵车处于工作状态，然后，返回步骤S110，按照实施例一提供的方法对混凝土出口E进行检测。

使混凝土泵车从标定状态转换处于工作状态，可以通过人工操作完成，也可以用适当的中央处理单元根据预定策略自动完成。

为了获得更多的关于混凝土出口E信息，实施例三还提供了另一种混凝土泵车位置检测方法。请参考图9，该图是本发明实施例三提供的混凝土泵车位置检测方法的总体流程图。

在所述步骤S110之前还包括步骤：

S109，确定混凝土出口E在参考坐标系O中的初始坐标参数。初始坐标参数为确定混凝土出口E实时坐标参数的参照。

然后，进行步骤S110、S120和S130。在所述步骤S130之后，还包括步骤：

S140，根据获得的混凝土出口E的在参考坐标系O中的实时坐标参数和初始坐标参数获得混凝土出口E在所述参考坐标系中的实时运动方向和实时运动速度。初始坐标参数与实时坐标参数的比较，可以获得混凝土出口E在预定周期内的运动方向和运动速度。通过适当的中央处理单元进行处理时，根据初始坐标参数和实时坐标参数可以获得在预定周期dt内混凝土出口的运动距离ds，再根据公式V＝ds/dt，获得混凝土出口E的实时运动速度。

S150，使所述初始坐标参数与所述实时坐标参数相同，返回步骤S110。通过实时更新混凝土出口E的初始坐标参数，进入下一周期的处理，获得混凝土出口E的实时运动方向、实时运动速度等信息。

装置部分：

以上对本发明提供的混凝土泵车位置检测方法进行了描述，在描述上述方法的基础上，以下对本发明提供的混凝土泵车位置检测装置进行描述，为了节省篇幅，以下对应上述实施例及具体实施方式对提供的混凝土泵车位置检测装置进行描述。应当说明的是，实施上述本发明提供的方法并不限于下述的混凝土泵车位置检测装置。

请参考图10，该图是本发明提供的第一种混凝土泵车位置检测装置的结构框图，该混凝土泵车位置检测装置能够以上述第一种实施方式实施实施例一提供的混凝土泵车位置检测方法。

本发明提供的第一种混凝土泵车位置检测装置包括处理器910、计时器920、动态传感器930和三个定点传感器940。

定点传感器940与动态传感器930之间距离小于预定值，动态传感器930与上述方法中的动态参考点D相对应；如图11所示的动态传感器的安装位置示意图，动态传感器930安装在混凝土泵的软管17上，动态传感器930与臂架末端20在竖直方向上距离为h，这样能够为动态传感器930的位置标定提供方便；由于操作人员与混凝土出口E总是保持在一定的范围内，根据操作人员的位置，也能够确定混凝土泵出口E在参考坐标系O中的坐标参数，因此，动态传感器930也可以由操作人员携带。

三个定点传感器940分别与预定的检测基点A、B、C固定，各检测基点在参考坐标系O中具有不同的坐标参数。

三个定点传感器940分别具有第一超声波发射器，动态传感器930具有第一超声波接收器。第一超声波发射器能够根据处理器910的触发命令触发，发射预定频率的超声波，各定点传感器940的第一超声波发射器发射的超声波的频率互不相同；动态传感器930的第一超声波接收器能够在接收到第一超声波发射器发射的预定频率的超声波后，向计时器920输出预定已接收指令。

计时器920能够根据处理器910的触发命令和预定已接收指令获得超声波在各定点传感器940与动态传感器930之间的传播时间。处理器910能够根据预置的超声波传输速率和计时器920获得的传播时间，分别获得各检测基点与动态传感器930之间的距离；再根据获得的距离和所述检测基点的坐标参数获得混凝土出口E在所述参考坐标系O中的实时坐标参数。

处理器910可以通过计时器920向定点传感器940的第一超声波发射器发送触发命令，也可以在向第一超声波发射器发送触发命令的同时，向计时器920发送相关指令，以使计时器920能够确定超声波发射的时刻；动态传感器930和定点传感器940可以根据处理器910指令完成处理周期的同步，以为计时器920获得超声波在预定路径的传播时间提供前提。

其具体的工作过程参考方法部分实施例一提供的混凝土泵车位置检测方法的第一种实施方式，在此不再赘述。

请参考图12，该图是本发明提供的第二种混凝土泵车位置检测装置的结构框图，该混凝土泵车位置检测装置能够以方法部分的第二种实施方式实施实施例一提供的混凝土泵车位置检测方法。

与第一种混凝土泵车位置检测装置的区别在于，该混凝土泵车位置检测装置中，动态传感器930具有第一超声波发射器，各定点传感器940具有第一超声波接收器；第一超声波发射器能够根据处理器910的触发命令触发，发射超声波；定点传感器940的第一超声波接收器能够在接收到第一超声波发射器发射的超声波后，向计时器920输出已接收指令，其他与实施例一相同。本混凝土泵车位置检测装置中，动态传感器930的第一超声波发射器根据处理器910的触发命令发射一个具有预定频率的超声波，就可以实现本发明的目的，不需要发送多个不同频率的超声波。

请参考图13，该图是本发明提供的第三种混凝土泵车位置检测装置的结构框图，该混凝土泵车位置检测装置能够以第三种实施方式实施方法部分实施例一提供的混凝土泵车位置检测方法。

与上述第一种混凝土泵车位置检测装置相比，该混凝土泵车位置检测装置的定点传感器940具有第一超声波发射器和第二超声波接收器；动态传感器930具有第一超声波接收器和三个第二超声波发射器，三个第二超声波发射器与三个定点传感器940一一对应。

各定点传感器940的第一超声波发射器分别能够根据处理器910的触发命令触发，发射预定频率的初始超声波，各定点传感器940的第一超声波发射器发射的初始超声波频率互不相同；第二超声波接收器能够在接收到预定频率的反馈超声波后，向计时器920输出预定已接收指令。

动态传感器930的第一超声波接收器能够在接收到第一超声波发射器发射的预定频率的初始超声波后，根据预定的策略向预定的第二超声波发射器发送触发信号，根据频率的不同，选择相应的第二超声波发射器，使所述第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波，动态传感器930的各第二超声波发射器发射的反馈超声波频率互不相同。

计时器920能够根据处理器910的触发命令和预定已接收指令获得超声波从定点传感器940到达动态传感器930之后再返回所经历的传播时间。

其他部分与上述第一种混凝土泵车位置检测装置相同，只是由于计时器920获得的传播时间为超声波从定点传感器940到达动态传感器930之后再返回所经历的传播时间，因此，处理器110应当根据该传播时间的变化在处理策略上进行调整，具体的处理策略与方法部分实施例一中第三种实施方式相同，在此不再赘述。

本例中，计时器920和处理器910形成的中央处理单元仅需要分别与各定点传感器940相连，不需要同动态传感器930相连，因此，可以简化系统线路。

请参考图14，该图是本发明提供的第四种混凝土泵车位置检测装置的结构框图，该混凝土泵车位置检测装置能够以方法部分第四种实施方式实施实施例一提供的混凝土泵车位置检测方法。

与第三种混凝土泵车位置检测装置相比，该混凝土泵车位置检测装置中，动态传感器930具有第一超声波发射器和第二超声波接收器；定点传感器940具有第一超声波接收器和第二超声波发射器。

动态传感器930的第一超声波发射器能够根据处理器910的触发命令触发，发射初始超声波；第二超声波接收器能够在接收到第二超声波发射器发射的预定频率的反馈超声波后，输出预定已接收指令。

各定点传感器940的第一超声波接收器能够在接收到所述第一超声波发射器发射的初始超声波后，向该定点传感器940的第二超声波发射器发送触发信号，使该第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波，各定点传感器940的第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同。

计时器920能够根据处理器910的触发命令和预定已接收指令获得超声波从动态点传感器930到达定点传感器940之后再返回所经历的传播时间。

其他部分与上述第三种混凝土泵车位置检测装置相同，在此不再赘述。

由图中可以看出，第四种混凝土泵车位置检测装置中，定点传感器940比较简单，触发第二超声波发射器可以通过简单的硬件电路实现，不需要与处理器910之间进行通信连接，也不需要具有数据存储能力；因此，可以将数据处理与通信功能集成到动态传感器930上，这样就可以为动态传感器930的整体设计及优化提供便利，以方便地建立混凝土泵车位置检测装置与智能控制系统之间的联系。另外，第三种混凝土泵车位置检测装置中，在一个检测周期内，需要产生6个超声波，而第四种混凝土泵车位置检测装置仅需要产生4个超声波就可以实现检测目的，可以减小超声波之间的干扰，提高检测结果的准确性。

根据上述描述，可以确定：只要在动态传感器930和定点传感器940中，有一种传感器至少具有超声波发射器和超声波接收器中的一个，另一种传感器至少具有超声波接收器和超声波发射器中的一个，且一种传感器中的所述超声波接收器用于接收另一种传感器中的超声波发射器发射的超声波；就可以实现本发明的目的；同时，计时器920能够根据超声波发射器发射超声波的时刻与超声波接收器接收到超声波的时刻，获得超声波在预定路径的传播时间，所述预定路径根据动态传感器与定点传感器之间的位置关系确定，就可以实现本发明的目的。

请参考图15，该图是本发明提供的第五种混凝土泵车位置检测装置的结构框图，该混凝土泵车位置检测装置与上述方法部分实施例二提供的混凝土泵车位置检测方法相对应。

与上述第四种混凝土泵车位置检测装置相比，第五种混凝土泵车位置检测装置还包括存储单元950和标定单元960。

存储单元950存储有混凝土泵车在预定状态下，动态传感器930在参考坐标系O中的标定坐标参数；标定单元960根据计时器920获得超声波在预定路径的传播时间及预定策略获得超声波传输速率，并将获得的超声波传输速率存储在存储单元950中作为预置的超声波传输速率，以为处理器910按照预定策略进行处理提供基础。其具体的工作过程参考方法部分实施例二提供的混凝土泵车位置检测方法。

应当说明的是，上述存储单元950和标定单元960不仅能够与上述第四种混凝土泵车位置检测装置相结合，也可以与本发明提供的其他混凝土泵车位置检测装置相结合，实现对超声波传输速率的标定。

为了方便对超声波传输速率的标定，混凝土泵车位置检测装置还可以包括标定触发单元，用于在预定时间触发标定单元960。标定触发单元可以是一个输入装置，以使混凝土泵车位置检测装置根据输入装置的输入进行对超声波传输速率的标定；也可以将标定触发单元与处理器910相连，以根据预定的策略，在预定的状态下触发标定单元960，对超声波传输速率的标定。

为了使混凝土泵车位置检测装置能够产生更多的信息，为臂架的智能控制系统提供更多参考信息，更准确地获得臂架运动的引导信息，还可以使处理器910能够根据获得的混凝土出口E在所述参考坐标系中的实时坐标参数和初始坐标参数获得混凝土出口E在所述参考坐标系中的实时运动方向和实时运动速度，初始坐标参数可以存储在存储单元950中，也可以存储在处理器910中；初始坐标参数还可以根据处理器910获得的混凝土出口E实时坐标参数进行更新，以在下一处理周期中，以更新过的坐标参数作为初始坐标参数，获得混凝土出口E在所述参考坐标系中的实时运动方向和实时运动速度。其具体处理过程参考方法部分实施例三提供的混凝土泵车位置检测方法，在此不再赘述。

在提供上述混凝土泵车位置检测装置的基础上，本发明还提供了一种混凝土泵车，包括底座10、转台11、臂架9，转台11通过回转机构安装在底座10上，臂架9包括软管17和多节顺序铰接的臂段，臂架9的基臂12与转台11相连，软管17连接在臂架9末臂段16的臂架末端20；还包括智能控制系统，所述智能控制系统用于控制臂架末端20在基础坐标系中的位置，可以是背景技术中的描述的智能控制系统；与现有技术的区别在于，还包括上述任一种混凝土泵车位置检测装置，所述智能控制系统根据处理器910获得的信息获得臂架运动的引导信息，以控制臂架末端20运动方向及运动速度，使臂架末端20随混凝土出口E移动，使臂架末端20到达或保持在预定的位置。

混凝土泵车的智能控制系统对臂架系统8以基础坐标系为基础控制臂架末端20的动作；只要是混凝土泵车位置检测装置的参考坐标系O与基础坐标系之间存在确定的关系，就可以将混凝土出口E在参考坐标系中的实时坐标参数、运动方向或运动速度等相关信息转换为在基础坐标系中的相关信息；在检测基点位于臂架9上时，根据臂架9与转台11之间角度及各臂段之间的夹角，就可以获得检测基点的坐标参考参数；这样，智能控制系统就可以根据混凝土出口E在基础坐标系上的相关信息，确定臂架末端20的运动方向及速度，按照预定的方式通过控制液压马达、液压缸的协调动作控制臂架末端20的运动路径、运动速度，实现臂架末端20与混凝土出口E的随动。优选的技术方案是，使参考坐标系O与基础坐标系相重合，以为智能控制系统控制臂架末端20的运动路径提供方便。

在臂架末端20随混凝土出口位置移动时，就可以实现臂架系统8在操作人员的引导操作下动作，到达预定的浇注位置，保证混凝土浇注作业的质量。

请再参考图11，为了方便操作人员的引导操作，可以在软管17上设置一个操作手柄1010，以方法操作人员的操作，同时，操作手柄1010上可以设置相应的控制装置1011，以在特定工况下进行操作模式的选择，如在选择随动模式时，使臂架末端20随混凝土出口E位置而调整，在紧急情况下，可以通过应急模式，使臂架系统8停止动作，等等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种混凝土泵车位置检测装置，其特征在于，包括处理器(910)、计时器(920)、动态传感器(930)和至少两个定点传感器(940)；所述定点传感器(940)与动态传感器(930)之间距离小于预定值，所述动态传感器(930)与混凝土泵车软管的混凝土出口(E)之间具有预定的位置关系，所述定点传感器(940)分别与预定的检测基点固定，各所述检测基点在一个参考坐标系(O)中具有不同的坐标参数；

所述动态传感器(930)和定点传感器(940)中，有一种传感器至少具有超声波发射器和超声波接收器中的一个，另一种传感器至少具有超声波接收器和超声波发射器中的一个，且一种传感器中的所述超声波接收器用于接收另一种传感器中的超声波发射器发射的超声波；

所述计时器(920)，用于根据超声波发射器发射超声波的时刻与超声波接收器接收到超声波的时刻，获得超声波在预定路径的传播时间，所述预定路径根据动态传感器(930)与定点传感器(940)之间的位置关系确定；

所述处理器(910)，用于根据预置的超声波传输速率和所述计时器(920)获得的传播时间，分别获得各检测基点与动态传感器(930)之间的距离；再根据获得的距离和所述检测基点的坐标参数获得混凝土出口(E)在所述参考坐标系(O)中的实时坐标参数。

2.根据权利要求1所述的混凝土泵车位置检测装置，其特征在于，

所述动态传感器(930)具有第一超声波发射器，所述定点传感器(940)具有第一超声波接收器；

所述第一超声波发射器根据处理器(910)的触发命令触发，发射超声波；

所述第一超声波接收器在接收到第一超声波发射器发射的超声波后，向所述计时器(920)输出已接收指令；

所述计时器(920)根据处理器(910)的触发命令和已接收指令获得超声波在动态传感器(930)与定点传感器(940)之间的传播时间。

3.根据权利要求1所述的混凝土泵车位置检测装置，其特征在于，

所述定点传感器(940)具有第一超声波发射器，所述动态传感器(930)具有第一超声波接收器；

所述第一超声波发射器根据处理器(910)的触发命令触发，发射预定频率的超声波，各所述定点传感器(940)的第一超声波发射器发射的超声波的频率互不相同；

所述第一超声波接收器在接收到第一超声波发射器发射的预定频率的超声波后，向所述计时器(920)输出预定已接收指令；

所述计时器(920)根据处理器(910)的触发命令和预定已接收指令获得超声波在定点传感器(940)与动态传感器(930)之间的传播时间。

4.根据权利要求1所述的混凝土泵车位置检测装置，其特征在于，

所述定点传感器(940)具有第一超声波发射器和第二超声波接收器；

所述动态传感器(930)具有第一超声波接收器和两个以上的、分别与所述定点传感器(940)相对应的第二超声波发射器；

所述第一超声波发射器根据处理器(910)的触发命令触发，发射预定频率的初始超声波，各所述定点传感器(940)的第一超声波发射器发射的初始超声波的频率互不相同；所述第二超声波接收器在接收到预定频率的反馈超声波后，向所述计时器(920)输出预定已接收指令；

所述第一超声波接收器用于在接收到所述第一超声波发射器发射的预定频率的初始超声波后，根据预定的策略向预定的所述第二超声波发射器发送触发信号，使所述第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波，各所述第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同；

所述计时器(920)根据处理器(910)的触发命令和预定已接收指令获得超声波从定点传感器(940)到达动态传感器(930)之后再返回所经历的传播时间。

5.根据权利要求1所述的混凝土泵车位置检测装置，其特征在于，

所述动态传感器(930)具有第一超声波发射器和第二超声波接收器；所述定点传感器(940)具有第一超声波接收器和第二超声波发射器；

所述第一超声波发射器根据处理器(910)的触发命令触发，发射初始超声波；所述第二超声波接收器用于在接收到第二超声波发射器发射的预定频率的反馈超声波后，输出预定已接收指令；

所述定点传感器(940)的第一超声波接收器用于在接收到所述第一超声波发射器发射的初始超声波后，向该定点传感器(940)的第二超声波发射器发送触发信号，使第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波，各所述定点传感器(940)的第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同；

所述计时器(920)根据处理器(910)的触发命令和预定已接收指令获得超声波从动态传感器(930)到达定点传感器(940)之后再返回所经历的传播时间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的混凝土泵车位置检测装置，其特征在于，

还包括存储单元(950)和标定单元(960)；

所述存储单元(950)存储有混凝土泵车在预定状态下，所述动态传感器(930)在所述参考坐标系(O)中的标定坐标参数；

所述标定单元(960)根据获得超声波在预定路径的传播时间及预定策略获得预置的超声波传输速率。

7.根据权利要求6所述的混凝土泵车位置检测装置，其特征在于，

还包括标定触发单元，用于在预定时间触发标定单元(960)。

8.根据权利要求1-5任一项所述的混凝土泵车位置检测装置，其特征在于，

所述处理器(910)还用于根据获得的混凝土出口(E)在所述参考坐标系(O)中的实时坐标参数和预置的初始坐标参数获得混凝土出口(E)在所述参考坐标系(O)中的实时运动方向和/或实时运动速度。

9.根据权利要求1-5任一项所述的混凝土泵车位置检测装置，其特征在于，所述检测基点位于臂架(9)的末臂段(16)上。

10.根据权利要求1-5任一项所述的混凝土泵车位置检测装置，其特征在于，所述动态传感器(930)固定在混凝土泵车的软管(17)上。

11.一种混凝土泵车，包括底座(10)、转台(11)、臂架(9)，转台(11)通过回转机构安装在底座(10)上，臂架(9)包括软管(17)和多节顺序铰接的臂段，臂架(9)的基臂(12)与转台(11)相连，软管(17)连接在臂架(9)的臂架末端(20)；还包括智能控制系统，所述智能控制系统用于控制臂架末端(20)在预定的基础坐标系中的位置，其特征在于，还包括上述权利要求1-10中任一项所述的混凝土泵车位置检测装置，所述智能控制系统根据处理器(910)获得的信息控制臂架末端(20)的位置。

12.一种混凝土泵车位置检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S110，获得超声波在预定路径的传播时间，所述预定路径根据动态参考点(D)与至少两个预定的检测基点的位置关系确定，所述动态参考点(D)与所述混凝土出口(E)具有预定的位置关系，且各所述检测基点与动态参考点(D)之间的距离均小于预定值，各所述检测基点在一个参考坐标系(O)中具有不同的坐标参数；

S120，根据预置的超声波传输速率和超声波在预定路径的传播时间，分别获得各所述检测基点与动态参考点(D)之间的距离；

S130，根据获得的距离和各所述检测基点的坐标参数获得混凝土出口(E)在所述参考坐标系(O)中的实时坐标参数。

13.根据权利要求12所述的混凝土泵车位置检测方法，其特征在于，所述步骤S110包括以下步骤：

S111，位于所述动态参考点(D)的第一超声波发射器发射超声波；

S112，位于检测基点的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的超声波；

S113，根据第一超声波发射器发射超声波的时刻与第一超声波接收器接收到超声波的时刻，获得超声波在动态参考点(D)与检测基点之间的传播时间。

14.根据权利要求12所述的混凝土泵车位置检测方法，其特征在于，所述步骤S110包括以下步骤：

S111，位于所述检测基点的第一超声波发射器发射预定频率的超声波，且各所述检测基点的第一超声波发射器发射的超声波的频率互不相同；

S112，位于所述动态参考点(D)的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的预定频率的超声波；

S113，根据第一超声波发射器发射预定频率的超声波的时刻与第一超声波接收器接收到预定频率的超声波的时刻，获得超声波在检测基点与动态参考点(D)之间的传播时间。

15.根据权利要求12所述的混凝土泵车位置检测方法，其特征在于，所述步骤S110包括以下步骤：

S111，所述检测基点的第一超声波发射器发射预定频率的初始超声波，且各所述检测基点的第一超声波发射器发射的初始超声波的频率互不相同；

S112，所述动态参考点(D)的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的预定频率的初始超声波，并在接收到预定频率的初始超声波后，使动态参考点(D)上预定的第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波；所述动态参考点(D)具有两个以上，分别与所述检测基点相对应的第二超声波发射器，各第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同；

S113，所述检测基点的第二超声波接收器接收所述第二超声波发射器发射的预定频率的反馈超声波；

S114，根据第一超声波发射器发射预定频率的初始超声波的时刻与第二超声波接收器接收到预定频率的反馈超声波的时刻，获得超声波从所述检测基点到达动态参考点(D)之后再返回所经历的传播时间。

16.根据权利要求12所述的混凝土泵车位置检测方法，其特征在于，所述步骤S110包括以下步骤：

S111，所述动态参考点(D)的第一超声波发射器发射初始超声波；

S112，所述检测基点的第一超声波接收器接收第一超声波发射器发射的初始超声波，并在接收到初始超声波后，使该检测基点上第二超声波发射器发射预定频率的反馈超声波；各所述检测基点的第二超声波发射器发射的反馈超声波的频率互不相同；

S113，使所述动态参考点(D)的第二超声波接收器接收第二超声波发射器发射的预定频率的反馈超声波；

S114，根据第一超声波发射器发射初始超声波的时刻与第二超声波接收器接收到预定频率的反馈超声波的时刻，获得超声波从动态参考点(D)到达检测基点之后再返回所经历的传播时间。

17.根据权利要求12-16任一项所述的混凝土泵车位置检测方法，其特征在于，在所述步骤S110之前还包括步骤：

S100，使混凝土泵车处于预定状态，在该状态下，动态参考点(D)在参考坐标系(O)中具有预定的标定坐标参数；

在所述步骤S110之后包括步骤：

S120a，根据获得超声波在预定路径的传播时间和所述标定坐标参数，获得预置的超声波传输速率；然后使混凝土泵车处于工作状态，返回步骤S110。

18.根据权利要求12-16任一项所述的混凝土泵车位置检测方法，其特征在于，

在所述步骤S110之前还包括步骤：

S109，确定混凝土出口(E)在所述参考坐标系(O)中的初始坐标参数；

在所述步骤S130之后，还包括步骤：

S140，根据获得的混凝土出口(E)在所述参考坐标系(O)中的实时坐标参数和初始坐标参数获得混凝土出口(E)在所述参考坐标系(O)中的实时运动方向和实时运动速度。

19.根据权利要求18所述的混凝土泵车位置检测方法，其特征在于，在所述步骤S140之后，还包括步骤：

S150，使所述初始坐标参数与所述实时坐标参数相同，返回步骤S110。

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