CN102736534A - 一种限位保护控制方法、控制器、系统以及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种限位保护控制方法，所述控制方法包括以下步骤：接收射频信号接收器输出的射频感应信号，所述射频感应信号由位于被限位结构处的射频感应器被所述射频信号接收器发射的射频信号电磁场激活后向所述射频信号接收器发出；根据所述射频感应信号和预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离对被限位结构进行限位保护。另外，本发明还提供了一种限位保护控制器、系统、以及工程机械。本发明提供的技术方案能够准确的检测被限位结构的位置，进而及时采取措施进行限位保护，避免发生安全事故造成损失。

Description

一种限位保护控制方法、控制器、系统以及工程机械

技术领域

本发明涉及机械安全控制领域，特别是一种限位保护控制方法、控制器、系统以及工程机械。

背景技术

在机械领域，由于安全操作的需要，需要对一些特定结构进行限位，以防止安全事故的发生。例如，吊装设备在吊件提升时，若不对吊件提升高度进行限制，就容易造成吊装设备发生倾翻的安全事故。在现有技术中，目前主要采用机械触碰式限位开关、电磁感应式接近开关、超声波测距以及红外、激光检测等方式进行限位控制。但是，机械触碰式限位开关通过物理接触来完成限位，使用时存在物理磨损，会造成开关失灵等问题；电磁感应式接近开关检测距离短，感应距离只有几厘米；超声波测距在距离较长时精度不够，且超声波传播过程中遇到其它遮挡物时会造成距离检测不准确；红外、激光检测易受遮挡物影响，工地现场工况恶劣，油污、粉尘、泥浆会影响信号的发射和接收。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供了一种测距范围大，且受外界因素小，因而能够进行准确及时限位保护的控制方法、控制器、系统以及工程机械。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种限位保护控制方法，所述控制方法包括以下步骤：接收射频信号接收器输出的射频感应信号，所述射频感应信号由位于被限位结构处的射频感应器被所述射频信号接收器发射的射频信号电磁场激活后向所述射频信号接收器发出；根据所述射频感应信号和预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离对被限位结构进行限位保护。

本发明还提供了一种限位保护控制器，包括输入装置、存储装置、控制装置以及输出装置，所述输入装置，用于接收射频信号接收器输出的射频感应信号，所述射频感应信号由位于被限位结构处的射频感应器被所述射频信号接收器发射的射频信号电磁场激活后向所述射频信号接收器发出；所述存储装置，用于存储根据经验预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离；所述控制装置，用于根据所述输入装置接收的射频信号接收器输出的射频感应信号以及所述存储装置存储的预设的位于被限位结构处的射频感应器与射频信号接收器之间的警戒距离控制对被限位结构的限位保护，并发送控制指令至输出装置；所述输出装置，用于将所述控制装置发送的控制指令输出至限位保护执行机构。

本发明还提供了一种限位保护控制系统，所述控制系统包括射频感应器、射频信号接收器、控制器以及限位保护执行机构，所述射频感应器，位于被限位结构处，用于在被所述射频信号接收器发射的射频信号电磁场激活后向所述射频信号接收器发出射频感应信号；所述射频信号接收器，位于限位距离测量起始端，用于向所述射频感应器的方向发射并形成一个以所述射频信号接收器为中心射频信号电磁场，还用于接收所述射频感应器发出的射频感应信号，并将所述射频感应信号发送至所述控制器；所述控制器，用于根据所述射频信号接收器发出的射频感应信号和预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离控制限位保护执行机构进行限位保护，并发送控制指令至所述限位保护执行机构；所述限位保护执行机构，用于根据所述控制器输出的控制指令进行限位保护的执行动作，其中，所述控制器为上述控制器。

本发明还提供了一种吊装设备，所述吊装设备包括上述限位保护控制系统。

本发明还提供了一种工程机械，所述工程机械包括上述限位保护控制系统。

本发明的技术效果在于，由于采用穿透能力强的射频信号，工地现场的油污、粉尘、泥浆等遮挡物对射频信号的传输基本没有影响，且射频感应器一般为完全封闭，即便在恶劣的工作环境，也能具有良好的防水、防尘、防污染、防磁、防静电性能，加之射频通信数据量小，通信速度快，因而通过射频信号能够更准确的检测被限位结构的位置，进而及时采取措施进行限位保护，避免发生安全事故造成损失。

附图说明

图1为本发明实施例的限位保护控制方法流程图；

图2为本发明实施例的限位保护控制器的结构图；

图3为本发明实施例的限位保护控制系统的结构图；

图4为本发明实施例限位保护控制系统运用于吊装设备的限位保护装置结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种限位保护控制方法，利用射频信号的特性进行限位保护。实施该限位保护控制方法的设备包括射频感应器、射频信号接收器、控制器以及限位保护执行机构，如图1所示，其具体步骤如下：

S101.接收射频信号接收器输出的射频感应信号，所述射频感应信号由位于被限位结构处的射频感应器被所述射频信号接收器发射的射频信号电磁场激活后向射频信号接收器发出；

具体而言，射频感应器安装于被限位结构处，射频信号接收器位于限位区域内所述被限位结构相对一侧，一般可将射频接收器安装于限位距离测量起始端，所述射频信号接收器发射并在其周围的空间形成一个射频信号电磁场，且发射方向朝向所述被限位结构，该射频信号电磁场以所述射频信号接收器为中心，且射频信号电磁场强度从中心往外由强变弱。当所述被限位结构进入所述射频信号电磁场，位于被限位结构处的射频感应器即被激活并实时向射频信号接收器发送射频感应信号。所述射频信号接收器接收到射频感应信号后，通过射频信号输出接口实时输出射频感应信号给控制器。

S103.根据所述射频感应信号和预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离对被限位结构进行限位保护。

具体而言，所述射频信号接收器实时输出的射频感应信号包括位于被限位结构处的射频感应器的身份信息（全球唯一ID号）和该射频感应器所处射频信号电磁场的强度值（RSSI）。一方面，控制器根据射频感应器的身份信息（全球唯一ID号）即可以判断是何物体进入射频信号电磁场监测范围内，从而防止其他物体的干扰造成错误判断。另一方面，由于位于被限位结构处的射频感应器被射频信号电磁场激活后，便可感应到该射频感应器所处射频信号电磁场的强度，并通过射频感应信号发送给射频信号接收器，因而限位结构处的射频感应器所处射频信号电磁场的强度值与射频感应器与射频信号接收器的距离存在一定的对应关系，故控制器根据位于被限位结构处的射频感应器所处射频信号电磁场的强度值（RSSI），可以通过换算从而得知该射频感应器与射频信号接收器的距离，即被限位结构距离限位距离起始端的位置。

当控制器判断是被限位结构进入射频信号电磁场监测范围，且处于警戒位置，即位于被限位结构处的射频感应器进入射频信号电磁场监测范围，且与射频信号接收器的实时距离小于或等于根据经验预置于控制器内的位于被限位结构处的射频感应器与射频信号接收器之间的警戒距离时，则发出控制指令使限位保护执行机构进行限位保护。具体来说，可以采取通过继电器或开关等装置切断被限位结构动力源控制被所述限位结构停止运动，或者发出报警信号指令控制报警装置进行报警以提示操作人员等保护措施。当然，具体的保护措施比较灵活，可以根据具体需要进行设计，例如可以根据不同的警戒距离进行分级保护从而使限位保护有一段缓冲的时间等。

该限位保护控制方法由于采用穿透能力强的射频信号，工地现场的油污、粉尘、泥浆等遮挡物对射频信号的传输基本没有影响，且射频感应器一般为完全封闭，即便在恶劣的工作环境，也能具有良好的防水、防尘、防污染、防磁、防静电性能，加之射频通信数据量小，通信速度快，因而通过射频信号能够更准确的检测被限位结构的位置，进而及时采取措施进行限位保护，避免发生安全事故造成损失。

本发明实施例还提供一种限位保护控制器，如图2所示，包括输入装置201、存储装置203、控制装置205以及输出装置207。

其中，所述输入装置201，用于接收射频信号接收器输出的射频感应信号，所述射频感应信号由位于被限位结构处的射频感应器被所述射频信号接收器发射的射频信号电磁场激活后向所述射频信号接收器发出；

所述存储装置203，用于存储根据经验预先设定的预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离；

所述控制装置205，用于根据所述输入装置201接收的射频感应信号以及所述存储装置203存储的预先设定的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离控制对被限位结构的限位保护，并发送控制指令至所述输出装置207。所述输入装置201接收射频信号接收器输出的射频感应信号包括位于被限位结构处的射频感应器的身份信息（全球唯一ID号）和该射频感应器所处射频信号电磁场的强度值（RSSI）。故所述控制装置205具体包括身份识别设备2051、距离计算设备2053以及逻辑判断设备2055。所述身份识别设备2051，用于根据所述输入装置201接收的位于被限位结构处的射频感应器身份信息（全球唯一ID号）进行匹配以识别进入射频信号电磁场监视范围的物体身份；所述距离计算设备2053，用于根据所述输入装置201接收的位于被限位结构处的射频感应器所处射频信号电磁场的强度值（RSSI），并利用该射频感应器所处射频信号电磁场的强度值（RSSI）与所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器的距离存在一定的对应关系，计算得出所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的实时距离；所述逻辑判断设备2055，用于当所述身份识别设备2051识别进入射频信号电磁场监视范围的射频感应器为位于所述被限位结构处的射频感应器，且所述距离计算设备2053计算的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的实时距离小于或等于所述存储装置203预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离时，判断进行限位保护。

所述输出装置207，用于将所述控制装置发送的控制指令输出至限位保护执行机构。

该限位保护控制器由于采用穿透能力强的射频信号，工地现场的油污、粉尘、泥浆等遮挡物对射频信号的传输基本没有影响，且射频感应器一般为完全封闭，即便在恶劣的工作环境，也能具有良好的防水、防尘、防污染、防磁、防静电性能，加之射频通信数据量小，通信速度快，因而通过射频信号能够更准确的检测被限位结构的位置，进而及时采取措施进行限位保护，避免发生安全事故造成损失。

本发明实施例还提供一种限位保护控制系统，如图3所示，包括射频感应器301、射频信号接收器303、控制器305以及限位保护执行机构307。

其中，所述射频感应器301，安装于被限位结构处，用于在被限位结构进入所述射频信号接收器303发射的射频信号电磁场监测范围时，激活并向所述射频感应接收器303发送所述射频感应信号，包括所述射频感应器301的身份信息（全球唯一ID号）和所处射频信号电磁场中的射频信号电磁场强度值（RSSI）；

所述射频信号接收器303，位于限位距离测量起始端，用于向所述射频感应器301的方向发射并形成一个以所述射频信号接收器为中心射频信号电磁场，还用于接收所述射频感应器301进入射频信号电磁场监测范围被激活后发出的射频感应信号，包括所述射频感应器301的身份信息（全球唯一ID号）和所处射频信号电磁场中的射频信号电磁场强度值（RSSI），并将所述射频感应信号发送至控制器305；

所述限位保护执行机构307，用于根据控制器305输出的控制指令进行限位保护的执行动作。可以理解地，所述限位保护执行机构307可以采取通过继电器或开关等装置切断被限位结构动力源控制所述被限位结构停止运动，或者发出报警信号指令控制报警装置进行报警以提示操作人员等保护措施，并根据保护方法的不同采用相应的结构。

所述控制器305，用于根据所述射频信号接收器303输出的射频感应信号和预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离控制限位保护执行机构307进行限位保护，并发送控制指令至限位保护执行机构307，其具体结构和工作流程在上述说明中进行了较为详细的阐述，此处不再赘述。

该限位保护控制系统由于采用穿透能力强的射频信号，工地现场的油污、粉尘、泥浆等遮挡物对射频信号的传输基本没有影响，且射频感应器一般为完全封闭，即便在恶劣的工作环境，也能具有良好的防水、防尘、防污染、防磁、防静电性能，加之射频通信数据量小，通信速度快，因而通过射频信号能够更准确的检测被限位结构的位置，进而及时采取措施进行限位保护，避免发生安全事故造成损失。

下面的吊装设备限位保护装置是一种将所述限位保护控制系统运用于吊装设备的具体实施方式。如图4所示，具体来说，所述限位装置包括臂架401、吊绳403和吊件405，所述吊绳403连接臂架顶端407和吊件405，吊件405在吊绳403的牵引下以臂架顶端407为固定点上下提升，所述限位装置还包括射频感应器409、射频信号接收器411、控制器413以及限位保护执行机构415，所述射频感应器409安装于吊件405处，最好是吊件405顶端；所述射频信号接收器411安装于臂架顶端407，其发射射频信号电磁场417的方向朝向吊件405；控制器413分别与所述射频信号接收器411以及限位保护执行机构415线路连接。所述吊装设备提升限位装置工作时，首先由操作人员根据经验在控制器413内预设吊装设备倾翻警戒距离，然后根据上述限位保护控制方法由控制器413根据射频信号接收器411输出的射频感应信号控制限位保护执行机构415进行限位保护，以防止吊装设备发生倾翻。可以理解地，所述限位保护系统可以用于任何需要限位的结构，特别是工程机械对于这种限位的准确控制，对安全操作有较大的影响，能够防止安全事故的发生。

所述吊装设备由于采用穿透能力强的射频信号，工地现场的油污、粉尘、泥浆等遮挡物对射频信号的传输基本没有影响，且射频感应器一般为完全封闭，即便在恶劣的工作环境，也能具有良好的防水、防尘、防污染、防磁、防静电性能，加之射频通信数据量小，通信速度快，因而通过射频信号能够更准确的检测被限位结构的位置，进而及时采取措施进行限位保护，避免发生安全事故造成损失。

本发明实施例还提供了一种工程机械，包括上述限位保护控制系统。

所述工程机械由于采用穿透能力强的射频信号，工地现场的油污、粉尘、泥浆等遮挡物对射频信号的传输基本没有影响，且射频感应器一般为完全封闭，即便在恶劣的工作环境，也能具有良好的防水、防尘、防污染、防磁、防静电性能，加之射频通信数据量小，通信速度快，因而通过射频信号能够更准确的检测被限位结构的位置，进而及时采取措施进行限位保护，避免发生安全事故造成损失。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化，均属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种限位保护控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

接收射频信号接收器输出的射频感应信号，所述射频感应信号由位于被限位结构处的射频感应器被所述射频信号接收器发射的射频信号电磁场激活后向所述射频信号接收器发出；

根据所述射频感应信号和预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离对被限位结构进行限位保护。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述射频感应信号包括所述位于被限位结构处的射频感应器所处射频信号电磁场的强度值。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述射频感应信号和所述预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离对被限位结构进行限位保护的步骤包括，

根据所述位于被限位结构处的射频感应器所处射频信号电磁场的强度值计算所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的实时距离；

当判断所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的实时距离小于或等于所述预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离时，进行限位保护。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述射频感应信号还包括所述位于被限位结构处的射频感应器的身份信息。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述位于被限位结构处的射频感应器所处射频信号电磁场的强度值计算所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的实时距离的步骤之前还包括，

根据所述位于被限位结构处的射频感应器的身份信息判断进入射频信号电磁场监测范围的射频感应器为所述位于被限位结构处的射频感应器。

6.根据权利要求1至5任一所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述射频感应信号和预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离对被限位结构进行限位保护的步骤具体包括，根据所述射频感应信号和预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离控制所述被限位结构停止运动，或者控制报警装置进行报警。

7.一种限位保护控制器，包括输入装置、存储装置、控制装置以及输出装置，其特征在于，

所述输入装置，用于接收射频信号接收器输出的射频感应信号，所述射频感应信号由位于被限位结构处的射频感应器被所述射频信号接收器发射的射频信号电磁场激活后向所述射频信号接收器发出；

所述存储装置，用于存储根据经验预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离；

所述控制装置，用于根据所述输入装置接收的射频信号接收器输出的射频感应信号以及所述存储装置存储的预设的位于被限位结构处的射频感应器与射频信号接收器之间的警戒距离控制对被限位结构的限位保护，并发送控制指令至输出装置；

所述输出装置，用于将所述控制装置发送的控制指令输出至限位保护执行机构。

8.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，

所述输入装置接收射频信号接收器输出的射频感应信号包括所述射频感应器所处射频信号电磁场的强度值，

所述控制装置包括距离计算设备和逻辑判断设备，

所述距离计算设备，用于根据所述输入装置接收的所述射频感应器所处射频信号电磁场的强度值计算所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的实时距离；

所述逻辑判断设备，用于当所述距离计算设备计算所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的实时距离小于或等于所述预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离时，判断进行限位保护。

9.根据权利要求8所述控制器，其特征在于，

所述输入装置接收射频信号接收器输出的射频感应信号还包括所述位于被限位结构处的射频感应器的身份信息。

所述控制装置还包括身份识别设备，用于根据所述输入装置接收的所述位于被限位结构处的射频感应器身份信息识别进入射频信号电磁场监视范围的物体身份；

所述逻辑判断设备，还用于当所述身份识别设备识别进入射频信号电磁场监视范围的射频感应器为位于所述被限位结构处的射频感应器，且所述距离计算设备计算的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的实时距离小于或等于所述存储装置预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离时，判断进行限位保护。

10.一种限位保护控制系统，其特征在于，所述控制系统包括射频感应器、射频信号接收器、控制器以及限位保护执行机构，

所述射频感应器，位于被限位结构处，用于在被所述射频信号接收器发射的射频信号电磁场激活后向所述射频信号接收器发出射频感应信号；

所述射频信号接收器，位于限位距离测量起始端，用于向所述射频感应器的方向发射并形成一个以所述射频信号接收器为中心射频信号电磁场，还用于接收所述射频感应器发出的射频感应信号，并将所述射频感应信号发送至所述控制器；

所述控制器，用于根据所述射频信号接收器发出的射频感应信号和预设的所述位于被限位结构处的射频感应器与所述射频信号接收器之间的警戒距离控制限位保护执行机构进行限位保护，并发送控制指令至所述限位保护执行机构；

所述限位保护执行机构，用于根据所述控制器输出的控制指令进行限位保护的执行动作，

其中，所述控制器为权利要求7至9所述任一控制器。

11.根据权利要求10所述的限位保护控制系统，其特征在于，所述限位保护执行机构包括切断所述被限位结构动力源的装置，或者报警装置。

12.一种吊装设备，其特征在于，所述吊装设备包括权利要求10或11所述的限位保护控制系统。

13.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械包括权利要求10或11所述的限位保护控制系统。

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