CN102700950A - 工程机械及其司机室的平衡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械及其司机室的平衡控制方法，该方法包括以下步骤：分别采集第一俯仰角以及第二俯仰角，其中，第一俯仰角是工程机械的臂架相对地面的俯仰角度，第二俯仰角是工程机械的司机室的地板平面相对臂架的俯仰角度；判断第二俯仰角的绝对值是否等于第一俯仰角的绝对值；如果判断的结果为否，则调整第二俯仰角直至将第二俯仰角的绝对值调整为等于第一俯仰角的绝对值，以使得司机室的地板平面保持和地面平行。通过上述方式，本发明能够准确地控制司机室的地板平面与地面始终处于平行状态，方便司机进行操作。

Description

工程机械及其司机室的平衡控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种工程机械及其司机室的平衡控制方法。

背景技术

目前，在设计具有较长臂架的斗轮堆取料机时，考虑到司机室操作的可视性的重要指标，通常将司机室安装在臂架上，并靠近臂架前端的卸料点。因此，保证司机室始终处于水平状态，即司机室的地板平面与地面平行，成为司机室设计、控制及应用的关键技术。

目前，采用倾角传感器采集司机室的俯仰角度，并控制电动推杆实时调整司机室的俯仰角度。

但是，由于斗轮堆取料机为安装在室外的移动式大型散料设备，风载、雪载及物料载荷作用在斗轮堆取料机上，斗轮堆取料机容易出现震动和摆动的现象。而倾角传感器主要检测的介质通常为流动性电解液，对斗轮堆取料机的震动和摇晃较为敏感。因此，倾角传感器经常出现数据跳变严重，电动推杆的控制也会出现反复启动和抖动的现象，影响司机室的平衡控制精度，最终影响司机操作的舒适性。

因此，有必要提供一种方案以解决上述技术难题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种工程机械以及基于该工程机械的司机室的平衡控制方法，能够准确地控制司机室的地板平面与地面始终处于平行状态，方便司机进行操作。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种工程机械的司机室的平衡控制方法，该方法包括以下步骤：分别采集第一俯仰角以及第二俯仰角，其中，第一俯仰角是工程机械的臂架相对地面的俯仰角度，第二俯仰角是工程机械的司机室的地板平面相对臂架的俯仰角度；判断第二俯仰角的绝对值是否等于第一俯仰角的绝对值；如果判断的结果为否，则调整第二俯仰角直至将第二俯仰角的绝对值调整为等于第一俯仰角的绝对值，以使得司机室的地板平面保持和地面平行。

其中，通过第一编码器和第二编码器分别采集第一俯仰角以及第二俯仰角，且首次采集第一俯仰角以及第二俯仰角时，将臂架与司机室的地板平面分别调整到与地面平行的位置，第一编码器和第二编码器分别采集当前的第一俯仰角以及第二俯仰角的角度值并设定为零度。

其中，通过调整工程机械的电动推杆的长度来调整第二俯仰角。

其中，第二俯仰角的绝对值小于第一俯仰角的绝对值时：

当第一俯仰角大于零度时，伸长电动推杆的长度直至第二俯仰角的绝对值等于第一俯仰角的绝对值；

当第一俯仰角小于零度时，缩短电动推杆的长度直至第二俯仰角的绝对值等于第一俯仰角的绝对值。

其中，第二俯仰角的绝对值大于第一俯仰角的绝对值时：

当第二俯仰角大于零度时，伸长电动推杆的长度直至第二俯仰角的绝对值等于第一俯仰角的绝对值；

当第二俯仰角小于零度时，缩短电动推杆的长度直至第二俯仰角的绝对值等于第一俯仰角的绝对值。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种工程机械，包括：臂架；司机室，设置在臂架的上方；该工程机械还包括：角度采集单元，分别与臂架和司机室连接，用于采集第一俯仰角以及第二俯仰角，其中，第一俯仰角是臂架相对地面的俯仰角度，第二俯仰角是司机室的地板平面相对臂架的俯仰角度；控制单元，与角度采集单元连接，用于接收角度采集单元的输出信号，并判断第二俯仰角的绝对值是否等于第一俯仰角的绝对值；角度调整单元，分别与控制单元和司机室连接；其中，当控制单元判断第二俯仰角的绝对值和第一俯仰角的绝对值不相等时，控制单元输出控制信号，通过角度调整单元调整第二俯仰角，直至将第二俯仰角的绝对值调整为等于第一俯仰角的绝对值，以使得司机室的地板平面保持和地面平行。

其中，角度采集单元包括：第一编码器，设置在臂架的俯仰中心处，用于采集第一俯仰角；第二编码器，设置在司机室的地板平面与臂架上用于支撑司机室的支撑柱的铰接点处，用于采集第二俯仰角；其中，首次采集第一俯仰角以及第二俯仰角时，将臂架与司机室的地板平面分别调整到与地面平行的位置，第一编码器和第二编码器分别采集当前的第一俯仰角以及第二俯仰角的角度值并设定为零度。

其中，角度调整单元为电动推杆，通过调整电动推杆的长度来调整第二俯仰角，其中，电动推杆的两端分别与司机室和臂架铰接。

其中，第二俯仰角的绝对值小于第一俯仰角的绝对值时：

当第一俯仰角大于零度时，控制单元输出控制信号，伸长电动推杆的长度直至第二俯仰角的绝对值等于第一俯仰角的绝对值；

当第一俯仰角小于零度时，控制单元输出控制信号，缩短电动推杆的长度直至第二俯仰角的绝对值等于第一俯仰角的绝对值。

其中，第二俯仰角的绝对值大于第一俯仰角的绝对值时：

当第二俯仰角大于零度时，控制单元输出控制信号，伸长电动推杆的长度直至第二俯仰角的绝对值等于第一俯仰角的绝对值；

当第二俯仰角小于零度时，控制单元输出控制信号，缩短电动推杆的长度直至第二俯仰角的绝对值等于第一俯仰角的绝对值。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过分别采集第一俯仰角以及第二俯仰角，并在判断到第二俯仰角的绝对值不等于第一俯仰角的绝对值时，调整第二俯仰角直至将第二俯仰角的绝对值调整为等于第一俯仰角的绝对值，以保持司机室的地板平面和地面平行，方便司机进行操作。

附图说明

图1是本发明的一种工程机械的结构示意图；

图2是本发明的工程机械初始调节状态示意图；

图3是本发明的工程机械的第一种调节状态的示意图；

图4是图3所示的工程机械经过调节后，司机室的地板平面与地面平行的示意图；

图5是本发明的工程机械的第二种调节状态的示意图；

图6是图5所示的工程机械经过调节后，司机室的地板平面与地面平行的示意图；

图7是本发明的一种工程机械的司机室的平衡控制方法的流程图。

具体实施方式

请参考图1，图1是本发明的一种工程机械的结构示意图，如图1所示，本发明的工程机械100包括：臂架101、司机室102、角度采集单元103、控制单元106以及角度调整单元107。

其中，司机室102设置在臂架101的上方，角度采集单元103分别与臂架101和司机室102连接，其包括用于采集第一俯仰角的第一角度采集单元104以及用于采集第二俯仰角的第二角度采集单元105。其中，第一俯仰角是臂架101相对地面的俯仰角度，第二俯仰角是司机室102的地板平面相对臂架101的俯仰角度。

控制单元106与角度采集单元103连接，用于接收角度采集单元103的输出信号，并判断第二俯仰角的绝对值是否等于第一俯仰角的绝对值。

角度调整单元107分别与控制单元106和司机室102连接。

具体地，臂架101与第一角度采集单元104的输入端连接，司机室102分别与第二采集单元105的输入端和角度调整单元107的输出端连接，第一角度采集单元104的输出端与控制单元106的第一输入端连接，第二角度采集单元105的输出端与控制单元106的第二输入端连接，控制单元106的输出端与角度调整单元107的输入端连接。

为了司机操作的舒适性和安全性，应确保工程机械100中的司机室102在不同操作条件下始终保持水平状态。具体而言，控制单元106从第一输入端接收第一角度采集单元104输出的第一俯仰角的角度值信号，从第二输入端接收第二角度采集单元105输出的第二俯仰角的角度值信号，并判断第二俯仰角的绝对值是否等于第一俯仰角的绝对值。

其中，当控制单元106判断到第二俯仰角的绝对值和第一俯仰角的绝对值不相等时，表明此时司机室102未处于水平状态。对此，控制单元106输出控制信号，通过角度调整单元107调整第二俯仰角，直至将第二俯仰角的绝对值调整为等于第一俯仰角的绝对值，以使得司机室的地板平面保持和地面平行。

具体而言，控制单元106判断第二俯仰角的绝对值和第一俯仰角的绝对值不相等，有以下两种判断结果：

第一种判断结果是：第二俯仰角的绝对值小于第一俯仰角的绝对值；

第二种判断结果是：第二俯仰角的绝对值大于第一俯仰角的绝对值。

若出现上述两种情形，则表明此时司机室102未处于水平状态，需要进行调整。

下文将以斗轮堆取料机为例，详细说明本发明的工程机械100的司机室102的在不同失衡状态下的平衡调节方式。

请参阅图2，图2为斗轮堆取料机的初始调节状态示意图。当本发明的工程机械100为一种斗轮堆取料机时，如图2所示，臂架101的一端设置有斗轮108。其中，司机室102通过支撑柱109设置于臂架101的上方，具体地，支撑柱109的一端通过铰接点110与司机室102铰接，支撑柱109的另一端与臂架101固定连接。

优选实施例中，在铰接点110处安装第二角度采集装置105（图未示），在臂架101的俯仰中心114处安装第一角度采集单元104（图未示）。其中，第一角度采集单元104采集的第一俯仰角为θ1，第二角度采集装置105采集的第二俯仰角为θ2。

其中，第一角度采集单元104和第二角度采集单元105为编码器，优选为绝对值编码器。

角度调整单元107的一端通过铰接点111与司机室102铰接，角度调整单元107的另一端通过铰接点112与臂架101的连接杆113铰接。其中，角度调整单元107为电动推杆，其长度可在控制单元106的控制下伸长或缩短，由此实现对第二俯仰角θ2大小的调节。

其中，在初始调节状态下，将司机室102和臂架101的位置调节为均与地面保持水平的状态，如图2所示的状态。

此时，通过第一角度采集单元104和第二角度采集单元105首次分别采集第一俯仰角θ1以及第二俯仰角θ2，并设定为零度，即当前第一俯仰角θ1以及第二俯仰角θ2为：

θ1=θ2=0°。

此时，第一角度采集单元104以当前的臂架101的水平位置为参考点，当臂架101相对于地面向上俯仰时，第一俯仰角θ1大于零度，即第一角度采集单元104的值大于零。当臂架101相对于地面向下俯仰时，第一俯仰角θ1小于零度，即第一角度采集单元104的值小于零。同理，第二角度采集单元105以当前的司机室102的水平位置为参考点，当司机室102相对于臂架101向上俯仰时，第二俯仰角θ2大于零度，即第二角度采集单元105的值大于零。当司机室102相对于臂架101向下俯仰时，第二俯仰角θ2小于零度，即第二角度采集单元105的值小于零。

请参考图3，图3为斗轮堆取料机的第一种调节状态的示意图。图3中，第一采集单元104采集到当前的第一俯仰角θ1大于零度，第二采集单元105采集到当前的第二俯仰角θ2等于零度，控制单元106接收第一采集单元104以及第二采集单元105输出的值，并判断到第二俯仰角θ2的绝对值小于第一俯仰角θ1的绝对值，并且第一俯仰角θ1大于零度。表明此时司机室102未处于水平状态，因此，控制单元106根据判断到的结果输出控制信号，伸长角度调整单元107的长度直至第二俯仰角θ2的绝对值等于第一俯仰角θ1的绝对值。如图4所示。

请参考图4，图4是图3所示的斗轮堆取料机经过调节后，司机室102的地板平面与地面平行的示意图。

如图4所示，第一俯仰角θ1大于零度，第二俯仰角θ2小于零度，并且第二俯仰角θ2的绝对值等于第一俯仰角θ1的绝对值。

请参考图5，图5是斗轮堆取料机的第二种调节状态的示意图。图5中，第一采集单元104采集到当前的第一俯仰角θ1小于零度，第二采集单元105采集到当前的第二俯仰角θ2等于零度，控制单元106接收第一采集单元104以及第二采集单元105输出的值，并判断到第二俯仰角θ2的绝对值小于第一俯仰角θ1的绝对值，并且第一俯仰角θ1小于零度。表明此时司机室102未处于水平状态，因此，控制单元106根据判断到的结果输出控制信号，缩短角度调整单元107的长度直至第二俯仰角θ2的绝对值等于第一俯仰角θ1的绝对值。如图6所示。

请参考图6，图6是图5所示的斗轮堆取料机经过调节后，司机室102的地板平面与地面平行的示意图。

如图6所示，第一俯仰角θ1小于零度，第二俯仰角θ2大于零度，并且第二俯仰角θ2的绝对值等于第一俯仰角θ1的绝对值。

在前文中，结合图3-图6具体说明了当第二俯仰角θ2的绝对值小于第一俯仰角θ1的绝对值时的调整方式，如果控制单元106的判断结果是：第二俯仰角θ2的绝对值大于第一俯仰角θ1的绝对值时，类似地，司机室102的失衡状态的调节方式与图3-图6所示的相同。

具体而言，如果当前状态为第二俯仰角θ2的绝对值大于第一俯仰角的绝对值，并且第二俯仰角θ2大于零度，则控制单元106输出控制信号，伸长角度调整单元107的长度直至第二俯仰角θ2的绝对值等于第一俯仰角θ1的绝对值。

如果当前状态为第二俯仰角θ2的绝对值大于第一俯仰角的θ1绝对值，并且第二俯仰角θ2小于零度，则控制单元106输出控制信号，缩短角度调整单元107的长度直至第二俯仰角θ2的绝对值等于第一俯仰角θ1的绝对值。

请参阅图7，图7是本发明的一种工程机械的司机室的平衡控制方法的流程图，如图7所示，本发明的一种工程机械的司机室的平衡控制方法700包括以下步骤：

701：分别采集第一俯仰角以及第二俯仰角；

702：判断第二俯仰角的绝对值是否等于第一俯仰角的绝对值；

703：调整第二俯仰角直至将第二俯仰角的绝对值调整为等于第一俯仰角的绝对值，以使得司机室的地板平面保持和地面平行；

在步骤701中，第一俯仰角是工程机械的臂架相对地面的俯仰角度，第二俯仰角是工程机械的司机室的地板平面相对臂架的俯仰角度。

其中，本发明是通过第一编码器和第二编码器分别采集第一俯仰角以及第二俯仰角。

其中，在第一编码器首次采集第一俯仰角以及第二编码器首次采集第二俯仰角时，将臂架与司机室的地板平面分别调整到与地面平行的位置，然后，第一编码器和第二编码器分别采集当前的第一俯仰角以及第二俯仰角的角度值并设定为零度。即此时的第一俯仰角和第一俯仰角相等，都为零度。

在步骤702中，如果判断的结果是第二俯仰角的绝对值不等于第一俯仰角的绝对值，则跳转到步骤703，对第二俯仰角进行调整；如果判断的结果是第二俯仰角的绝对值等于第一俯仰角的绝对值，则返回步骤701，继续分别采集第一俯仰角以及第二俯仰角。

其中，在步骤702中如果判断的结果是第二俯仰角的绝对值不等于第一俯仰角的绝对值，有以下两种判断结果：

第一种判断结果是：第二俯仰角的绝对值小于第一俯仰角的绝对值；

第二种判断结果是：第二俯仰角的绝对值大于第一俯仰角的绝对值。

其中，第一种判断结果还包括第二俯仰角的绝对值小于第一俯仰角的绝对值，并且第一俯仰角大于零度的情况，或者第二俯仰角的绝对值小于第一俯仰角的绝对值，并且第一俯仰角小于零度的情况。

同理，第二种判断结果还包括第二俯仰角的绝对值大于第一俯仰角的绝对值，并且第二俯仰角大于零度的情况，或者第二俯仰角的绝对值大于第一俯仰角的绝对值，并且第二俯仰角小于零度的情况。

如果存在上述的情况，则说明司机室未处于水平状态，则要跳转到步骤703以对第二俯仰角进行调整。

在步骤703中，通过调整工程机械的电动推杆的长度来调整第二俯仰角的角度。

其中，如果在步骤702中判断到第二俯仰角的绝对值小于第一俯仰角的绝对值，并且第一俯仰角大于零度的情况，或者判断到第二俯仰角的绝对值大于第一俯仰角的绝对值，并且第二俯仰角大于零度的情况，则伸长电动推杆的长度直至第二俯仰角的绝对值等于第一俯仰角的绝对值。

如果在步骤702中判断到第二俯仰角的绝对值小于第一俯仰角的绝对值，并且第一俯仰角小于零度的情况，或者判断到第二俯仰角的绝对值大于第一俯仰角的绝对值，并且第二俯仰角小于零度的情况，则缩短电动推杆的长度直至第二俯仰角的绝对值等于第一俯仰角的绝对值。

综上所述，本发明通过分别采集第一俯仰角以及第二俯仰角，并在判断到第二俯仰角的绝对值不等于第一俯仰角的绝对值时，调整第二俯仰角直至将第二俯仰角的绝对值调整为等于第一俯仰角的绝对值，以保持司机室的地板平面和地面平行，方便司机进行操作。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种工程机械的司机室的平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

分别采集第一俯仰角以及第二俯仰角，其中，所述第一俯仰角是所述工程机械的臂架相对地面的俯仰角度，所述第二俯仰角是所述工程机械的司机室的地板平面相对所述臂架的俯仰角度；

判断所述第二俯仰角的绝对值是否等于所述第一俯仰角的绝对值；

如果判断的结果为否，则调整所述第二俯仰角直至将所述第二俯仰角的绝对值调整为等于所述第一俯仰角的绝对值，以使得所述司机室的地板平面保持和地面平行。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过第一编码器和第二编码器分别采集所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角，且首次采集所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角时，将所述臂架与所述司机室的地板平面分别调整到与所述地面平行的位置，所述第一编码器和所述第二编码器分别采集当前的所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角的角度值并设定为零度。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过调整所述工程机械的电动推杆的长度来调整所述第二俯仰角。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述第二俯仰角的绝对值小于所述第一俯仰角的绝对值时：

当所述第一俯仰角大于零度时，伸长所述电动推杆的长度直至所述第二俯仰角的绝对值等于所述第一俯仰角的绝对值；

当所述第一俯仰角小于零度时，缩短所述电动推杆的长度直至所述第二俯仰角的绝对值等于所述第一俯仰角的绝对值。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述第二俯仰角的绝对值大于所述第一俯仰角的绝对值时：

当所述第二俯仰角大于零度时，伸长所述电动推杆的长度直至所述第二俯仰角的绝对值等于所述第一俯仰角的绝对值；

当所述第二俯仰角小于零度时，缩短所述电动推杆的长度直至所述第二俯仰角的绝对值等于所述第一俯仰角的绝对值。

6.一种工程机械，其包括：

臂架；

司机室，设置在所述臂架的上方；其特征在于，所述工程机械还包括：

角度采集单元，分别与所述臂架和所述司机室连接，用于采集第一俯仰角以及第二俯仰角，其中，所述第一俯仰角是所述臂架相对地面的俯仰角度，所述第二俯仰角是所述司机室的地板平面相对所述臂架的俯仰角度；

控制单元，与所述角度采集单元连接，用于接收所述角度采集单元的输出信号，并判断所述第二俯仰角的绝对值是否等于所述第一俯仰角的绝对值；

角度调整单元，分别与所述控制单元和所述司机室连接；

其中，当所述控制单元判断所述第二俯仰角的绝对值和所述第一俯仰角的绝对值不相等时，所述控制单元输出控制信号，通过所述角度调整单元调整所述第二俯仰角，直至将所述第二俯仰角的绝对值调整为等于所述第一俯仰角的绝对值，以使得所述司机室的地板平面保持和地面平行。

7.根据权利要求6所述的工程机械，其特征在于，所述角度采集单元包括：

第一编码器，设置在所述臂架的俯仰中心处，用于采集所述第一俯仰角；

第二编码器，设置在所述司机室的地板平面与所述臂架上用于支撑所述司机室的支撑柱的铰接点处，用于采集所述第二俯仰角；

其中，首次采集所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角时，将所述臂架与所述司机室的地板平面分别调整到与地面平行的位置，所述第一编码器和所述第二编码器分别采集当前的所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角的角度值并设定为零度。

8.根据权利要求6所述的工程机械，其特征在于，所述角度调整单元为电动推杆，通过调整所述电动推杆的长度来调整所述第二俯仰角，其中，所述电动推杆的两端分别与所述司机室和所述臂架铰接。

9.根据权利要求8所述的工程机械，其特征在于，所述第二俯仰角的绝对值小于所述第一俯仰角的绝对值时：

当所述第一俯仰角大于零度时，所述控制单元输出控制信号，伸长所述电动推杆的长度直至所述第二俯仰角的绝对值等于所述第一俯仰角的绝对值；

当所述第一俯仰角小于零度时，所述控制单元输出控制信号，缩短所述电动推杆的长度直至所述第二俯仰角的绝对值等于所述第一俯仰角的绝对值。

10.根据权利要求8所述的工程机械，其特征在于，所述第二俯仰角的绝对值大于所述第一俯仰角的绝对值时：

当所述第二俯仰角大于零度时，所述控制单元输出控制信号，伸长所述电动推杆的长度直至所述第二俯仰角的绝对值等于所述第一俯仰角的绝对值；

当所述第二俯仰角小于零度时，所述控制单元输出控制信号，缩短所述电动推杆的长度直至所述第二俯仰角的绝对值等于所述第一俯仰角的绝对值。

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