CN101774509B - 自动控制物体与地面距离的系统及其控制方法 - Google Patents

自动控制物体与地面距离的系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种自动控制物体与地面距离的系统,包括具有方向判别功能的出绳长度测量装置、置于驾驶室的人机界面、与人机界面藕接的可编程控制器和角度传感器;具有方向判别功能的出绳长度测量装置通过CAN总线与可编程控制器相连,并向其传单向输信号;可编程控制器通过CAN总线向人机界面单向传输信号;角度传感器与可编程控制器相连。本发明测量精度高,显示误差小,使用安全,在强夯工况时可以实时准确地了解重锤离地高度;在连续墙抓斗工况时可以实时准确地了解当前下挖深度,可广泛应用于机械领域。

Description

自动控制物体与地面距离的系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制物体高度的装置及其控制方法,尤其涉及一种自动控制物体与地面距离的系统及其控制方法。
背景技术
目前,传统起重机在强夯工况时重锤离地高度无显示或显示不准,重锤离地高度主要是通过操作人员目测和经验来判断。强力型履带起重机在强夯工况时,要求重锤在离地高度较高时能够进行自由下落,如果重锤在过高的高度下进行自由下落,重锤落地瞬间由于惯性过大而对起重机的稳定性有很大的影响;在连续墙抓斗工况时,由于无法实时得知当前的下挖的深度,所以经常造成过挖或少挖。
一种电子控制悬架设备,其能够通过使用车辆高度传感器而不是方向盘转度传感器在车辆转向时停止车辆高度控制,并在车辆直向前行时执行车辆高度控制,一种电子控制悬架设备的车辆高度控制方法,提供一种电子控制悬架设备,其包括:多个车辆高度传感器,其用于测量车辆高度;车辆高度调节致动器,其经操作以用于调节车辆高度;空气弹簧,其由车辆高度调节致动器控制;以及电子控制单元,其用于根据从车辆高度传感器接收到的车辆高度信号来计算车辆左侧与右侧之间的高度差值,并通过将所计算得到的车辆左侧与右侧之间的高度差值与预定参考值进行比较来确定是操作车辆高度调节致动器还是停止车辆高度调节致动器。但是这种装置不适于检测和控制起重机吊起的重物的高度。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动控制物体与地面距离的系统及其控制方法,使用它,在在强夯工况时可以实时准确地了解重锤离地高度,在连续墙抓斗工况时可以实时准确地了解当前下挖深度,并且测量精度高,显示误差小。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种自动控制物体与地面距离的系统,包括具有方向判别功能的出绳长度测量装置、置于驾驶室的人机界面、与人机界面藕接的可编程控制器和角度传感器;所述的具有方向判别功能的出绳长度测量装置通过CAN总线与可编程控制器相连,并向其传单向输信号;所述的可编程控制器通过CAN总线向人机界面单向传输信号;所述的角度传感器与可编程控制器相连。
上述的自动控制物体与地面距离的系统,其中,所述的具有方向判别功能的出绳长度测量装置包括安装机座、设置在安装机座下方的扭簧、与扭簧一端相连的主臂、连接在主臂另一端的主轴、设置在主轴一端上的硬橡胶轮、设置在硬橡胶轮两侧的胶轮垫片、编码器座和编码器;所述的编码器设置在编码器座内部,编码器座设置在主轴的另一端。
上述的自动控制物体与地面距离的系统,其中,所述的具有方向判别功能的出绳长度测量装置通过安装机座设置在起重机主臂头部;所述的硬橡胶轮设置在钢丝绳上;所述的钢丝绳环绕在起重机主臂头滑轮上。
上述的自动控制物体与地面距离的系统,其中,所述的硬橡胶轮随着钢丝绳的上下滑动而进行滚动,橡胶轮的滚动带动编码器转动。
上述的自动控制物体与地面距离的系统,其中,所述的编码器实时检测钢丝绳的变化量和出绳方向,并通过CAN总线传输信号给可编程控制器。
上述的自动控制物体与地面距离的系统,其中,所述的钢丝绳的一端与物体相连,另一端与卷扬相连。
一种自动控制物体与地面距离的控制方法,包括以下步骤:
步骤1、对物体起吊之前进行零位标定:将物体放在基准水平面上,再把钢丝绳拉升至绷紧状态,可编程控制器记录当前点为:零位基准面。
步骤2、可编程控制器根据具有方向判别功能的出绳长度测量装置的编码器发送的位置值计算物体对地的基准水平面的变化值,记为ΔS1。
步骤3、根据角度传感器检测的数据,计算出因主臂角度变化而引起物体对地的基准水平面的变化值,记为ΔS2。
步骤4、可编程控制器实时计算ΔS1+ΔS2的值,既为物体实际离地高度值h3,检测到h3值大于设定值时。
步骤5、可编程控制器把检测到的物体离地高度值和在达到最大允许值时发出的警报信息都通过CAN总线实时地发送到人机界面。
上述的一种自动控制物体与地面距离的控制方法,其中,所述的步骤2中还包括:
步骤2.1、收放卷扬机,绕在起重机主臂头滑轮上的钢丝绳向上或向下滑动,从而带动着压在钢丝绳上的硬橡胶轮滚动。
步骤2.2、硬橡胶轮滚动带动着编码器同步转动。
步骤2.3、编码器把实时检测到的位置信号通过CAN总线发送给可编程控制器。
步骤2.4、可编程控制器根据编码器实时发送过来的位置值,实时计算出钢丝绳的变化量即物体对地的基准水平面的变化值ΔS1。
上述的一种自动控制物体与地面距离的控制方法,其中,所述的步骤3还包括下述步骤:
步骤3.1、角度传感器检测主臂的角度变化,并传输信号给可编程控制器。
步骤3.2、可编程控制器根据检测到的角度变化值,实时计算ΔS2的值。
上述的一种自动控制物体与地面距离的控制方法,其中,所述的步骤4中,在检测到h3值大于设定值后,禁止卷扬向上或起重机主臂向上的动作,控制物体离地高度最大值。
本发明由于采用了上述技术,使之与现有技术相比具有的积极效果是:
1、本发明自动控制物体与地面距离的系统由于设置了具有方向判别功能的出绳长度测量装置,通过压在钢丝绳上的硬橡胶轮,通过与硬橡胶轮同轴安装的编码器可以实时测量钢丝绳的变化量及出绳方向。
2、本发明自动控制物体与地面距离的控制方法包括解决检测和显示误差的“零位标定”控制方法,通过零位标定,解决因被吊物体尺寸不同而引起高度计算不准确的问题。
3、本发明自动控制物体与地面距离的控制方法包括限制物体最大下落高度的自动控制方法将重锤的高度控制在重锤的最大下落高度允许的范围内。
附图说明
图1是本发明一种自动控制物体与地面距离的系统的结构图。
图2是本发明一种自动控制物体与地面距离的系统的具有判别功能的出绳测量装置的主视图。
图3是本发明一种自动控制物体与地面距离的系统的具有判别功能的出绳测量装置的俯视图。
图4是本发明一种自动控制物体与地面距离的系统的具有判别功能的出绳测量装置的左视图。
图5是本发明一种自动控制物体与地面距离的系统的具有判别功能的出绳测量装置安装主视图。
图6是本发明一种自动控制物体与地面距离的系统的具有判别功能的出绳测量装置安装俯视图。
图7是本发明一种自动控制物体与地面距离的控制方法的“零位标定”法的参照示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
请参见图1所示,一种自动控制物体与地面距离的系统,包括具有方向判别功能的出绳长度测量装置1、置于驾驶室的人机界面2、与人机界面2藕接的可编程控制器3和角度传感器4;具有方向判别功能的出绳长度测量装置1通过CAN总线与可编程控制器3相连,并向其传单向输信号;可编程控制器3通过CAN总线向人机界面2单向传输信号;所述的角度传感器4与可编程控制器3相连。
请参见图2、图3和图4所示,具有方向判别功能的出绳长度测量装置1包括安装机座11、设置在安装机座11下方的扭簧12、与扭簧12一端相连的主臂13、连接在主臂13另一端的主轴15、设置在主轴15一端上的硬橡胶轮14、设置在硬橡胶轮14两侧的胶轮垫片16、编码器座17和编码器18;编码器18设置在编码器座17内部,编码器座17设置在主轴15的另一端。
请参见图5和图6所示,具有方向判别功能的出绳长度测量装置1通过安装机座11安装在起重机主臂9头部,硬橡胶轮14压在钢丝绳5上;钢丝绳5环绕在滑轮6上。硬橡胶轮14在钢丝绳5上滚动,带动编码器18转动。
编码器18实时检测钢丝绳5的变化量和出绳方向,并通过CAN总线传输信号给可编程控制器3。
请参见图7所示,钢丝绳5的一端与物体7相连,另一端与卷扬8相连。
一种自动控制物体与地面距离的控制方法,包括以下步骤:
步骤1、在对物体7起吊之前进行“零位标定”:将物体7放在“基准水平面”上,再把钢丝绳5拉升至绷紧状态,按下人机界面2上的“零位标定”按键,可编程控制器3记录当前点为“零位基准面”;由于在更换物体7之后,尺寸可能与之前不同,为准确测量物体离地高度,必须在起吊之前进行一次“零位标定”的操作。可消除因物体7尺寸不同而影响离地高度显示误差问题。
步骤2、收放卷扬8,绕在滑轮6上的钢丝绳5向上或向下滑动,钢丝绳5的滑动带动着压在钢丝绳5上的硬橡胶轮14滚动,硬橡胶轮14的滚动带动着编码器18同步转动,编码器18把实时检测到的位置通过CAN总线发送给可编程控制器3,可编程控制器3根据编码器18实时发送过来的位置值,实时计算出钢丝绳5的变化量,即为物体7对地“基准水平面”的变化值,记为ΔS1;
步骤3、角度传感器4检测主臂13的角度变化,并传输信号给可编程控制器3,可编程控制器3根据检测到的角度变化值α,实时计算出因主臂13角度变化而引起物体7对地“基准水平面”的变化值,记为ΔS2;
步骤4、可编程控制器3实时计算ΔS1+ΔS2的值,既为物体7实际离地高度值h3,检测到h3值大于设定值时,禁止卷扬8向上或起重机主臂9向上的动作,控制物体7离地高度最大值在允许的范围内;
步骤5、可编程控制器3把检测到的物体7离地高度值和在达到最大允许值时发出的警报信息都通过CAN总线实时地发送到人机界面2,便于驾驶员实时观察当前的状态。
同理,将本发明自动控制物体与地面距离的系统安装到挖掘机上,在连续墙抓斗工作时可以实时显示下挖深度,以便于操作者能够准确控制下挖的深度。
本发明测量精度高,显示误差小,使用安全,在强夯工况时可以实时准确地了解重锤离地高度;在连续墙抓斗工况时可以实时准确地了解当前下挖深度,可广泛应用于机械领域。

Claims (9)

1.一种自动控制物体与地面距离的系统,其特征在于:包括具有方向判别功能的出绳长度测量装置(1)、置于驾驶室的人机界面(2)、与人机界面(2)藕接的可编程控制器(3)和角度传感器(4);所述的具有方向判别功能的出绳长度测量装置(1)通过CAN总线与可编程控制器(3)相连,并向其传单向输信号,所述的具有方向判别功能的出绳长度测量装置(1)包括安装机座(11)、设置在安装机座(11)下方的扭簧(12)、与扭簧(12)一端相连的主臂(13)、连接在主臂(13)另一端的主轴(15)、设置在主轴(15)一端上的硬橡胶轮(14)、设置在硬橡胶轮(14)两侧的胶轮垫片(16)、编码器座(17)和编码器(18);所述的编码器(18)设置在编码器座(17)内部,编码器座(17)设置在主轴(15)的另一端;所述的可编程控制器(3)通过CAN总线向人机界面(2)单向传输信号;所述的角度传感器(4)与可编程控制器(3)相连。
2.根据权利要求1所述的自动控制物体与地面距离的系统,其特征在于:
所述的具有方向判别功能的出绳长度测量装置(1)通过安装机座(11)设置在起重机主臂(9)头部;所述的硬橡胶轮(14)设置在钢丝绳(5)上;所述的钢丝绳(5)环绕在起重机主臂(9)头滑轮(6)上。
3.根据权利要求2所述的自动控制物体与地面距离的系统,其特征在于:
所述的硬橡胶轮(14)随着钢丝绳(5)的上下滑动而进行滚动,橡胶轮(14)的滚动带动编码器(18)转动。
4.根据权利要求2所述的自动控制物体与地面距离的系统,其特征在于:
所述的编码器(18)实时检测钢丝绳(5)的变化量和出绳方向,并通过CAN总线传输信号给可编程控制器(3)。
5.根据权利要求2所述的自动控制物体与地面距离的系统,其特征在于:
所述的钢丝绳(5)的一端与物体(7)相连,另一端与卷扬(8)相连。
6.一种自动控制物体与地面距离的控制方法,包括以下步骤:
步骤1、对物体(7)起吊之前进行零位标定:将物体(7)放在基准水平面上,再把钢丝绳(5)拉升至绷紧状态,可编程控制器(3)记录当前点为:零位基准面;
步骤2、可编程控制器(3)根据具有方向判别功能的出绳长度测量装置(1)的编码器(18)发送的位置值计算物体(7)对地的基准水平面的变化值,记为ΔS1;
步骤3、根据角度传感器(4)检测的数据,计算出因主臂(13)角度变化而引起物体(7)对地的基准水平面的变化值,记为ΔS2;
步骤4、可编程控制器(3)实时计算ΔS1+ΔS2的值,既为物体(7)实际离地高度值h3,检测到物体(7)实际离地高度值h3大于设定值时;
步骤5、可编程控制器(3)把检测到的物体(7)离地高度值和在达到最大允许值时发出的警报信息都通过CAN总线实时地发送到人机界面(2)。
7.根据权利要求6所述的一种自动控制物体与地面距离的控制方法,其特征在于:所述的步骤2中还包括:
步骤2.1、收放卷扬机(8),绕在起重机主臂头滑轮(6)上的钢丝绳(5)向上或向下滑动,从而带动着压在钢丝绳上的硬橡胶轮(14)滚动;
步骤2.2、硬橡胶轮(14)滚动带动着编码器(18)同步转动;
步骤2.3、编码器(18)把实时检测到的位置信号通过CAN总线发送给可编程控制器(3);
步骤2.4、可编程控制器(3)根据编码器(18)实时发送过来的位置值,实时计算出钢丝绳(5)的变化量即物体(7)对地的基准水平面的变化值ΔS1。
8.根据权利要求6所述的一种自动控制物体与地面距离的控制方法,其特征在于:所述的步骤3还包括下述步骤:
步骤3.1、角度传感器(4)检测主臂(13)的角度变化,并传输信号给可编程控制器(3);
步骤3.2、可编程控制器(3)根据检测到的角度变化值,实时计算ΔS2的值。
9.根据权利要求6所述的一种自动控制物体与地面距离的控制方法,其特征在于:
所述的步骤4中,在检测到物体(7)实际离地高度值h3大于设定值后,禁止卷扬(8)向上或起重机主臂(9)向上的动作,控制物体(7)离地高度最大值。
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