CN102108790A - 混凝土泵送设备及其臂架状态控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种臂架状态控制系统，包括用于检测混凝土泵送设备的臂架(8)的位置状态和振动状态，得到位置状态信号和振动信号的检测装置(1)；用于存储振动信号，得到臂架(8)的周期振动信号的存储装置(2)；用于接收位置状态信号、振动信号和周期振动信号，并根据预定臂架振动范围、预定提前调整时间和预定控制策略得出控制指令的控制装置(3)和用于根据控制指令改变状态，控制臂架(8)在预定臂架振动范围内动作的执行装置(4)。本发明所提供的臂架状态控制系统能够避免由于检测装置检测过程中及执行装置动作过程中的时滞现象而造成的控制误差，做到及时减振，提高了臂架操作的方便性。本发明还公开了一种混凝土泵送设备。

Description

混凝土泵送设备及其臂架状态控制系统
技术领域
本发明涉及混凝土泵送设备领域，特别是涉及一种臂架状态控制系统。本发明还涉及一种包括上述臂架状态控制系统的混凝土泵送设备和一种臂架状态控制方法。
背景技术
随着国民经济和城市建设的高速发展，混凝土泵送设备作为施工过程中的主要工程机械，发挥的作用越来越重要。
为了使混凝土能够准确地泵送至目标位置，一般在混凝土泵送设备上设置布料杆，现有技术中，布料杆主要有两种设置形式：一种是将布料杆和混凝土输送泵一起装在卡车底盘上，也就是通常所述的混凝土泵车；另一种是将布料杆安装在升降台、吊车或者建筑物的墙柱上。
布料杆包括多节臂架，臂架上固定混凝土输送管道，输送管道的末端安装有软管。随着布料杆的各节臂架位置的变化，混凝土输送管道的位置发生改变，也就改变了混凝土的输送目标位置，从而，在混凝土输送泵的作用下混凝土沿着混凝土输送管道就可以被输送至目标位置。
由于混凝土输送泵的泵送方式为双活塞供料缸循环供料，在工作过程中，双活塞存在换向时间，使得混凝土的输送并非是连续进行，而是以脉冲的方式进行，从而不可避免地会产生供料冲击，在脉动冲击的作用下，布料杆的臂架会产生振动，特别是当混凝土的输送量较大或者脉动冲击的频率与臂架的固有频率接近时，臂架的振动会更加剧烈，振动幅度也会大幅度地增加，这不仅使得输送管道的出料口的位置很难控制，而且会造成臂架的开裂，甚至还会导致对施工人员的人身伤害；为了防止上述情况的发生，在实际操作过程中，工作人员不得不降低混凝土输送泵的泵送量，然而，这样又会影响施工效率。
因此，如何在保证施工效率的基础上，减小布料杆臂架的振动，延长臂架的使用寿命，保证施工人员的人身安全，就成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种臂架状态控制系统，该臂架状态控制系统能够在保证施工效率的基础上，减小布料杆臂架的振动，并且可以避免由于检测装置检测过程中及执行装置动作过程中的时滞现象而造成的控制误差，能够做到及时减振，提高了臂架操作的方便性和施工效率，延长了臂架的使用寿命。本发明的另一目的是提供一种包括上述臂架状态控制系统的混凝土泵送设备。
为解决上述技术问题，本发明提供一种臂架状态控制系统，用于混凝土泵送设备，包括检测装置、存储装置、控制装置和执行装置，
所述检测装置检测所述混凝土泵送设备的臂架的位置状态，得到位置状态信号，并实时检测所述混凝土泵送设备的臂架的振动状态，得到振动信号；
所述存储装置存储所述振动信号，得到所述臂架的周期振动信号；
所述控制装置接收所述位置状态信号、所述振动信号和所述周期振动信号，并根据预定臂架振动范围、预定提前调整时间和预定控制策略得出控制所述执行装置动作的控制指令；
所述执行装置根据所述控制指令改变状态，控制所述臂架在所述预定臂架振动范围内动作。
优选地，所述检测装置的数目为多个，且分别检测所述臂架的各节臂的振动状态。
优选地，还包括输入装置，用于向所述控制装置输入所述预定提前调整时间、所述预定臂架振动范围和所述臂架的尺寸参数。
优选地，还包括显示器，用于实时显示所述振动信号。
优选地，所述执行装置包括控制阀和调整装置，所述控制阀根据所述控制指令控制所述调整装置的动作，控制所述臂架在所述预定臂架振动范围内震动。
优选地，所述控制阀为比例阀或者开关阀。
优选地，所述调整装置为调整油缸或者所述臂架的支撑油缸。
优选地，所述检测装置为倾角传感器、加速度传感器或者激光测距传感器。
优选地，所述检测装置为压力传感器，用于检测所述臂架的各支撑油缸的压力。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种混凝土泵送设备，包括臂架和用于控制所述臂架的振动状态的臂架状态控制系统，所述臂架状态控制系统为上述任一项所述的臂架状态控制系统。
本发明所提供的用于混凝土泵送设备的臂架状态控制系统，包括检测装置、存储装置、控制装置和执行装置，检测装置检测混凝土泵送设备的臂架的位置状态，得到位置状态信号，并实时检测混凝土泵送设备的臂架的振动状态，得到振动信号；存储装置存储振动信号，得到臂架的周期振动信号；控制装置接收位置状态信号、振动信号和周期振动信号，并根据预定臂架振动范围、预定提前调整时间和预定控制策略得出控制执行装置动作的控制指令；执行装置根据控制指令改变状态，控制臂架在预定臂架振动范围内动作。
工作过程中，臂架首先在臂架油缸的作用下动作，使臂架末端的软管到达浇筑位置，检测装置此刻检测臂架的位置状态，将位置状态信号传输至控制装置，然后，混凝土输送泵进入工作状态，将混凝土通过管道输送至浇筑位置，与此同时，检测装置检测臂架的振动状态，得到振动信号，并将振动信号传输至存储装置和控制装置，存储装置将上述振动信号按照时间顺序存储，得到臂架的周期振动信号，并将上述周期振动信号传输至控制装置，控制装置在得到周期振动信号以后，根据预定臂架振动范围、预定提前调整时间和预定控制策略(即预定算法)，得出控制指令，并将控制指令发送至执行装置，执行装置根据控制指令改变工作状态，实现对臂架位置的控制，从而将臂架的振幅控制在预定范围以内。
可以看出，本发明所提供的臂架状态控制系统通过检测装置和存储装置不仅可以时刻了解臂架的工作状态，而且还可以得到臂架在一定时间段内的振动的周期规律，从而根据上述规律和当前的臂架的状态，控制装置可以判断臂架下一时刻的振动状态，这样，就可以根据预定臂架振动范围和预定提前调整时间，提前对臂架的动作进行控制，不仅实现了对臂架振动的控制，而且可以避免由于检测装置检测过程中及执行装置动作过程中的时滞现象而造成的控制误差，能够做到及时减振，大大提高了减振的准确性，进而提高了臂架操作的方便性和施工效率，延长了臂架的使用寿命。
在一种优选实施方式中，本发明所提供的臂架状态控制系统的检测装置的数目为多个，且分别检测臂架的各节臂的振动状态。从而，控制装置可以时刻了解臂架的各节臂的振动状态，对臂架的各节臂进行控制，最终实现对整个臂架的状态的控制，保证了各节臂工作时的安全性，避免了由于各节臂的振动相互抵消而造成的振动信号与各节臂实际振动状态的不符，保证了不仅可以实现对整体臂架振动的控制和对各节臂振动的控制。
本发明所提供的混凝土泵送设备的有益效果与臂架状态控制系统的有益效果类似，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明第一种具体实施方式所提供的臂架状态控制系统的结构框图；
图2为本发明第二种具体实施方式所提供的臂架状态控制系统的结构框图；
图3为本发明第三种具体实施方式所提供的臂架状态控制系统的结构框图；
图4为本发明第四种具体实施方式所提供的臂架状态控制系统的结构框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种臂架状态控制系统，该臂架状态控制系统能够在保证施工效率的基础上，减小布料杆臂架的振动，并且可以避免由于检测装置检测过程中及执行装置动作过程中的时滞现象而造成的控制误差，能够做到及时减振，提高了臂架操作的方便性和施工效率，延长了臂架的使用寿命。本发明的另一核心是提供一种包括上述臂架状态控制系统的混凝土泵送设备。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明第一种具体实施方式所提供的臂架状态控制系统的结构框图。
如图1所示，本发明所提供的用于混凝土泵送设备的臂架状态控制系统，包括检测装置1、存储装置2、控制装置3和执行装置4，检测装置1检测混凝土泵送设备的臂架8的位置状态，得到位置状态信号，并实时检测混凝土泵送设备的臂架8的振动状态，得到振动信号；存储装置2存储振动信号，得到臂架8的周期振动信号；控制装置3接收位置状态信号、振动信号和周期振动信号，并根据预定臂架振动范围、预定提前调整时间和预定控制策略得出控制执行装置4动作的控制指令；执行装置4根据控制指令改变状态，控制臂架8在预定臂架振动范围内动作。
具体地，本文所述的臂架8的周期振动信号是指按照时间顺序记录的臂架8的振动状态信号，由于臂架8的振动是具有周期性的，因此，在记录一段时间以后，自然就形成了臂架8的周期振动信号，其中包括臂架振动的振幅、频率以及相位角等信息，根据臂架8振动周期性的特点、前一周期振动信号以及这一时刻的臂架的振动状态，可以预测臂架8在下一时刻的振动，从而可以对臂架的状态进行提前控制；本文所述的预定提前调整时间是指预先设定的提前量，具体可以以相位角的方式或者直接以时间段的方式提供；本文所述的臂架振动范围是：将臂架8位置状态信号作为基准值，将混凝土输送泵工作时检测装置1检测的振动信号作为反馈值，反馈值与设定值之间的差值即为臂架8的振动范围(振幅)，而预定臂架振动范围也就是对臂架8进行控制的控制基准，以保证臂架8的振动在上述范围以内；本文所述的预定控制策略具体是指，当臂架8的振动反馈值与设定值的差值超出了预定臂架振动范围时，控制装置3根据超出量，以及超出量与执行装置4的动作之间的关系，计算出所需执行装置4的动作量和动作时间，并将其作为控制指令，控制执行装置4动作。
其中，检测装置1和控制装置3以及存储装置2之间均可以通过通信电缆连接，存储装置2与控制装置3以及控制装置3与执行装置4之间也可以通过通信电缆连接。
工作过程中，臂架8首先在臂架油缸的作用下动作，使臂架8末端的软管到达浇筑位置，检测装置1检测臂架8此时的位置状态，得到位置状态信号，并将上述位置状态信号传输至控制装置3，然后，混凝土输送泵进入工作状态，将混凝土通过管道输送至浇筑位置，与此同时，检测装置1检测臂架8的振动状态，得到振动信号，并将振动信号传输至存储装置2和控制装置3，存储装置2将上述振动信号按照时间顺序存储，得到臂架8的周期振动信号，并将上述周期振动信号传输至控制装置3，控制装置3在得到周期振动信号以后，根据预定臂架振动范围、预定提前调整时间和预定控制策略(即预定算法)，得出控制指令，并将控制指令发送至执行装置4，执行装置4根据控制指令改变工作状态，实现对臂架8状态的控制，从而将臂架8的振幅控制在预定范围以内。
当然，当浇筑位置改变，臂架8的位置状态发生变化时，检测装置1会重新检测臂架8的位置状态信号，从而以新的位置状态信号为设定值进行控制。
可以看出，本发明所提供的臂架状态控制系统通过检测装置1和存储装置2不仅可以时刻了解臂架的工作状态，而且还可以得到臂架8在一定时间段内的振动的周期规律，从而根据上述规律和当前的臂架8的状态，控制装置3可以判断臂架8下一时刻的振动状态，这样，就可以根据预定臂架振动范围、预定提前调整时间和控制策略，提前对臂架8的动作进行控制，不仅实现了对臂架振动的控制，而且可以避免由于检测装置1检测过程中及执行装置4动作过程中的时滞现象而造成的控制误差，能够做到及时减振，大大提高了减振的准确性，进而提高了臂架操作的方便性和施工效率，延长了臂架8的使用寿命。
在一种具体实施方式中，由于混凝土泵送设备的臂架8是由多节臂构成的，在浇注过程中，受混凝土输送泵的影响，臂架8的各节臂均处于振动状态，且各节臂的振动各不相同，而且很有可能出现各节臂的振动相互抵消的情况，此时，如果仅对臂架的最末节臂的振动进行检测和控制，依然不可避免地会导致其他节臂受振动作用的影响而损坏，因此，为了更有效地对臂架8的振动进行控制，本发明所提供的臂架状态控制系统的检测装置1的数目可以为多个，且分别检测臂架8的各节臂的振动状态。
此种情况下，控制装置3可以时刻了解臂架的各节臂的振动状态，并对臂架8的各节臂进行控制，最终不仅可以实现对整个臂架8的状态的控制，而且实现了对臂架8的各节臂的控制，保证了各节臂工作时的安全性，避免了由于各节臂的振动相互抵消而造成的振动信号与各节臂实际振动状态的不符，保证了不仅可以实现对整体臂架振动的控制和对各节臂振动的控制。
当然，此时控制装置3中需要设定分别对臂架的各节臂的振动进行控制的模块，根据不同节臂的具体参数分别进行控制。
上述检测装置1可以为倾角传感器、加速度传感器或者激光测距传感器。工作过程中，倾角传感器检测臂架8的各节臂振动过程中的倾角的变化，然后控制装置3将上述角度的变化转化为位移的变化，最终得到各节臂的振动范围；加速度传感器检测臂架8的各节臂在运动过程中的加速度的变化，然后控制装置3将上述加速度的变化转化为位移的变化，最终得到各节臂的振动范围；激光测距传感器直接检测臂架8的各节臂在运动过程中的位移的变化，得到各节臂的振动范围。进一步地，还可以通过检测混凝土泵送设备的臂架的各支撑油缸的压力的变化得到臂架的各节臂的振动，因此检测装置1还可以为压力传感器，用于检测臂架8的各支撑油缸的压力。当然，检测装置1也可以为其他能够检测臂架8的振动的装置。
请参考图2，图2为本发明第二种具体实施方式所提供的臂架状态控制系统的结构框图。
由于对于不同的臂架8或者同一臂架8处于不同的状态时，甚至同一臂架8处于同一状态而控制要求不同时，对需要改变控制装置3内的预定的提前调整时间、预定臂架振动范围和臂架的尺寸参数等信息，为了方便上述参数的改变，本发明所提供的臂架状态控制系统还可以包括输入装置5，以便向控制装置3输入预定提前调整时间、预定臂架振动范围和臂架的尺寸参数，从而，可以满足各种不同臂架振动控制的需要。
请参考图3，图3为本发明第三种具体实施方式所提供的臂架状态控制系统的结构框图。
在另一种具体实施方式中，本发明所提供的臂架状态控制系统还可以包括显示器6，用于实时显示检测装置检测的振动信号，从而，操作人员可以时刻了解臂架8的振动状态，以便方便人为干预，同时还可以判断检测装置1的工作状态，防止由于检测装置1的故障对控制系统的控制造成影响，同时还可以显示输入装置5输入的各种参数，保证输入的准确性。
上述显示器可以为液晶显示器、触摸屏等任何一种可以将信息展示给操作人员的装置。
请参考图4，图4为本发明第四种具体实施方式所提供的臂架状态控制系统的结构框图。
具体地，执行装置4包括控制阀41和调整装置42，控制阀41在控制装置3的控制指令的作用下改变状态，从而改变调整装置42的工作状态，实现对臂架8振动的控制，控制阀41和调整装置42之间可以通过管路连接。
当然，控制阀41可以为比例阀或者开关阀；调整装置42可以为额外设置的专用于调整臂架8的振动范围的调整油缸，当然也可以为混凝土泵送设备中现有的臂架8的支撑油缸，以减少零件的数目和对混凝土泵送设备的结构的改变，通过控制相应的支撑油缸向相反的方向运动，达到减振的目的。
此外，本发明还提供一种混凝土泵送设备，包括臂架和用于控制所述臂架的振动状态的臂架状态控制系统，该混凝土泵送设备其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
以上对本发明所提供的混凝土泵送设备及其臂架状态控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种臂架状态控制系统，用于混凝土泵送设备，包括检测装置(1)、存储装置(2)、控制装置(3)和执行装置(4)，其特征在于，
所述检测装置(1)检测所述混凝土泵送设备的臂架(8)的位置状态，得到位置状态信号，并实时检测所述混凝土泵送设备的臂架(8)的振动状态，得到振动信号；
所述存储装置(2)存储所述振动信号，得到所述臂架(8)的周期振动信号；
所述控制装置(3)接收所述位置状态信号、所述振动信号和所述周期振动信号，并根据预定臂架振动范围、预定提前调整时间和预定控制策略得出控制所述执行装置(4)动作的控制指令；
所述执行装置(4)根据所述控制指令改变状态，控制所述臂架(8)在所述预定臂架振动范围内动作。
2.根据权利要求1所述的臂架状态控制系统，其特征在于，所述检测装置(1)的数目为多个，且分别检测所述臂架(8)的各节臂的振动状态。
3.根据权利要求1所述的臂架状态控制系统，其特征在于，还包括输入装置(5)，用于向所述控制装置(3)输入所述预定提前调整时间、所述预定臂架振动范围和所述臂架(8)的尺寸参数。
4.根据权利要求1所述的臂架状态控制系统，其特征在于，还包括显示器(6)，用于实时显示所述振动信号。
5.根据权利要求1所述的臂架状态控制系统，其特征在于，所述执行装置(4)包括控制阀(41)和调整装置(42)，所述控制阀(41)根据所述控制指令控制所述调整装置(42)的动作，控制所述臂架(8)在所述预定臂架振动范围内振动。
6.根据权利要求5所述的臂架状态控制系统，其特征在于，所述控制阀(41)为比例阀或者开关阀。
7.根据权利要求5所述的臂架状态控制系统，其特征在于，所述调整装置(42)为调整油缸或者所述臂架(8)的支撑油缸。
8.根据权利要求1至7任一项所述的臂架状态控制系统，其特征在于，所述检测装置(1)为倾角传感器、加速度传感器或者激光测距传感器。
9.根据权利要求1至7任一项所述的臂架状态控制系统，其特征在于，所述检测装置(1)为压力传感器，用于检测所述臂架(8)的各支撑油缸的压力。
10.一种混凝土泵送设备，包括臂架(8)和用于控制所述臂架(8)的振动状态的臂架状态控制系统，其特征在于，所述臂架状态控制系统为权利要求1至9任一项所述的臂架状态控制系统。
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