CN102183963A - 一种高空作业平台的工作轨迹控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高空作业平台的工作轨迹控制方法，属于高空作业平台控制技术领域，具体步骤是：(1)预设工作面，工作臂垂直停放于工作面，记录起始臂长、工作臂仰角和回转角，计算工作面位置；(2)进行数据运算和逻辑处理，读取臂长、工作臂仰角和回转角；(3)采集臂长、工作臂仰角和回转角；(4)计算实际需要的臂长、工作臂仰角和回转角；(5)计算任一回转角时需要补偿的臂长和工作臂仰角；(6)控制伸缩和变幅的电磁阀输出的PWM值，实现误差补偿；有益效果是实现整个工作面上的运动，减少在操作过程中频繁定位的麻烦，工作过程更加流畅、安全、可靠，减少碰撞事故的发生。

Description

一种高空作业平台的工作轨迹控制方法
技术领域
本发明涉及一种高空作业平台的控制方法，具体是一种高空作业平台的工作轨迹控制方法，属于高空作业平台的工作轨迹控制技术领域。
背景技术
随着社会经济的发展，城市建设规模也在不断地扩大，同时楼体清洁与维护的工作量将越来越大，对高空作业平台的应用也越来越广泛，随着高空作业车的广泛应用，如何提高其工作效率成为了研究的焦点，比较原始的高空作业平台必须配有操作员或工作人员边干活边操作，影响了工作效率，而且耗费了很多人力物力。
为了提高高空作业平台的工作效率，减少人工成本，高空作业平台在得到不断地改进，使高空作业平台能够自动运行，工作人员只需站在工作平台中工作就可以了，近几年来很多高空作业平台已经开始使用垂直升降来实现智能控制，其实现方式为以变幅为主变量，伸缩为从变量，使整体运行过程中幅度保持不变，但目前的这种高空作业平台在整个运行过程中没有回转动作的参与，仅能实现在垂直方向上的动作，而不能实现在水平方向上的动作，继而不能形成在整个工作面上的动作，仍需人为调整高空作业平台的水平位置，以完成整个工作面上的工作，如此便使得整体的工作效率依然不高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种高空作业平台的工作轨迹控制方法，集成了高空作业平台在垂直方向和水平方向的动作，在不增加成本的基础上实现了整个工作面上的运动，对高空作业平台的控制实现了一大跨越。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种高空作业平台的工作轨迹控制方法，具体步骤是：
(1)将工作臂停放在垂直于预设工作轨迹面的位置，当进入轨迹控制工作模式时，通过数据记录模块记录起始的臂长、工作臂仰角和回转角度值，并自动计算出工作轨迹面的位置；
(2)当回转动作开始时，通过控制器进行数据运算和逻辑处理，自动记录臂长、工作臂仰角和回转角度；
(3)通过长度传感器采集工作臂长度信号值，角度传感器采集工作臂仰角，回转编码器采集工作臂回转角度值；
(4)利用长度传感器、角度传感器及编码器的反馈值，通过数据采集模块计算出实际臂长、工作臂仰角和回转角度值；
(5)利用数据模块中记录的数据和采集模块计算的数据，通过逻辑功能模块运用射影法和三角函数定理，在工作臂动作过程中计算出任一回转角度时，需要补偿的臂长和工作臂仰角；
(6)利用功能模块中计算出的补偿臂长和工作臂仰角，通过电磁阀控制模块控制伸缩和变幅的电磁阀应该输出的PWM值，实现误差补偿，最终实现对高空作业平台工作轨迹的控制。
本发明在实现过程中，从整体上具备两大模块：硬件模块和软件模块，其作用如下：硬件模块包括：
长度传感器：负责采集工作臂长度信号值；
控制器：负责系统的数据运算和逻辑处理；
角度传感器：负责采集工作臂仰角；
回转编码器：负责采集工作臂回转角度值。
软件模块包括：
数据采集模块：利用长度、角度传感器及编码器的反馈值，计算出实际臂长、工作臂仰角和回转角度值；
数据记录模块：记录进入轨迹控制工作模式时，起始的回转角度值、工作臂仰角和臂长，并计算出模拟墙的位置；
逻辑功能模块：利用数据模块中记录的数据，运用投影和三角函数定理，计算出任一回转角度时，需要补偿的臂长和工作臂仰角；
电磁阀控制模块：通过功能模块中计算出的补偿臂长和工作臂仰角，控制伸缩和变幅的电磁阀应该输出的PWM值，实现误差补偿，最终实现轨迹控制工作模式。
本发明的有益效果是：集成了高空作业平台在垂直方向和水平方向的动作，在不增加成本的基础上实现了整个工作面上的运动，对高空作业平台的控制实现了一大跨越，大大地减少了工作人员在操作过程中频繁定位的麻烦，使整个工作过程更加流畅、安全、可靠，有效地减少了碰撞事故的发生。
附图说明
图1是本发明的工作轨迹面示意图
图2是本发明的数学模型射影示意图
图3是本发明的工作流程图
图中：a、工作轨迹面，b、工作轨迹，A、回转中心，B1、工作平台水平运行长度，H、工作臂投影长度，H1、工作平台的高度，L、工作臂长度，L1、工作臂实际长度，L2、工作臂实际投影长度，α、工作臂仰角，β、工作臂实际回转角，γ、工作臂实际仰角。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步说明。
如图1、图2和图3所示，一种高空作业平台的工作轨迹控制方法，具体步骤是：
(1)将工作臂停放在垂直于预设工作轨迹面的位置，当进入轨迹控制工作模式时，通过数据记录模块记录起始的臂长、工作臂仰角和回转角度值，并自动计算出工作轨迹面的位置；
(2)当回转动作开始时，通过控制器进行数据运算和逻辑处理，自动记录工作臂角度、长度和回转角度；
(3)通过长度传感器采集工作臂长度信号值，角度传感器采集工作臂仰角，回转编码器采集工作臂回转角度值；
(4)利用长度传感器、角度传感器及编码器的反馈值，通过数据采集模块计算出实际臂长、工作臂仰角和回转角度值；
(5)利用数据模块中记录的数据和采集模块计算的数据，通过逻辑功能模块运用射影法和三角函数定理，在工作臂动作过程中计算出任一回转角度时，需要补偿的臂长和工作臂仰角；
(6)利用功能模块中计算出的补偿臂长和工作臂仰角，通过电磁阀控制模块控制伸缩和变幅的电磁阀应该输出的PWM值，实现误差补偿，最终实现对高空作业平台工作轨迹的控制。
工作人员在实施本发明所述的工作轨迹控制方法时，应熟悉车体结构，弄清楚回转中心到主臂铰链处的垂直距离；熟悉车体各动作的速度控制，测试该车各液压阀的动作最小电流和最大电流；建立数学模型，计算出在预设墙面内任意回转角度对应的理论臂长和工作臂仰角；其中建立数学模型比较复杂，同时还要将车体的结构参数准确地运用到数学模型中，这是运行轨迹好坏的关键。
如图1所示，首先人为选定好墙面(即选定工作轨迹面，a为选定的工作轨迹面)，然后将工作臂停放在垂直于墙面的位置，当回转开始动作时，控制器自动记录下此时工作臂的长度、工作臂仰角和回转角，并且在工作臂运动的过程中自动计算出需要补偿的工作臂仰角和臂长值，在计算出上面的数据之后，还必须保证工作臂运行的平稳性，这样就对高空作业车的工作臂回转、变幅、伸缩这三个动作运动要求比较高。(b为工作平台的示例工作轨迹1～轨迹4)
如图2所示，(以其中一条工作轨迹在地面的投影为例)当工作臂垂直于工作轨迹面a，以A点为回转中心，计算任一回转角度所需的工作臂仰角和臂长是最重要的环节，以它计算出各变量的目标值，为工作轨迹控制方法提供可能。当工作臂开始动作时，工作臂的长度L、工作臂仰角α以及回转角度值，全部记录在控制器中，利用空间几何原理，根据运行轨迹射影计算得出投影幅度H，并计算出工作平台高度H1，即工作臂初始工作位置相对于地面的投影计算值为H，工作平台的高度计算值为H1，这两个值作为工作轨迹控制方法的基准计算值。
在工作臂运行过程中，实际回转角β和工作臂实际工作仰角γ都可以通过回转编码器和角度传感器进行监控，同时要保证工作臂沿直线B1运行，必须计算出在任意一回转角β时，所需的工作臂仰角和臂长，根据与当前的工作臂仰角和臂长进行比较，结合各比例阀的最大和最小速度使电磁阀控制模块输出合适的PWM值，控制高空作业车各比例阀来补偿误差仰角或臂长。根据三角形余弦定理，可计算出在任一回转角度时，所需要的工作臂仰角和工作臂长度值，通过与当前工作臂实际仰角和臂长进行比较，计算出在该回转角度时需要的工作臂仰角和工作臂长度补偿值，控制高空作业车的各比例阀来补偿误差工作臂仰角或臂长。当工作平台在墙面的一个高度完成作业以后(L1代表工作臂的实际位置长度值)，可控制工作臂沿墙面垂直升降，即在工作臂下降的过程中，保证L1的投影L2的长度不变，此时需要根据工作臂仰角γ，利用三角形余弦定理，计算出此时工作臂需要的补偿值，进而驱动伸缩比例阀来进行臂长的补偿。
本发明集成了高空作业平台在垂直方向和水平方向的动作，在不增加成本的基础上实现了整个工作面上的运动，对高空作业平台的控制实现了一大跨越，同时该功能还可以应用于船厂等企业用作喷砂、喷漆或自动焊机等领域。

Claims (1)

1.一种高空作业平台的工作轨迹控制方法，其特征在于所述的工作轨迹控制方法的具体步骤是：
(1)将工作臂停放在垂直于预设工作轨迹面的位置，当进入轨迹控制工作模式时，通过数据记录模块记录起始的臂长、工作臂仰角和回转角度值，并自动计算出工作轨迹面的位置；
(2)当回转动作开始时，通过控制器进行数据运算和逻辑处理，自动记录臂长、工作臂仰角和回转角度；
(3)通过长度传感器采集工作臂长度值，角度传感器采集工作臂仰角值，回转编码器采集工作臂回转角度值；
(4)利用长度传感器、角度传感器及编码器的反馈值，通过数据采集模块计算出实际臂长、工作臂仰角和回转角度值；
(5)利用数据模块中记录的数据和采集模块计算的数据，通过逻辑功能模块运用射影法和三角函数定理，在工作臂动作过程中计算出任一回转角度时，需要补偿的臂长和工作臂仰角；
(6)利用功能模块中计算出的补偿臂长和工作臂仰角，通过电磁阀控制模块控制伸缩和变幅的电磁阀应该输出的PWM值，实现误差补偿，最终实现对高空作业平台工作轨迹的控制。
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