CN103663191A - 移动式起重机伸缩臂防抖控制方法及装置 - Google Patents
移动式起重机伸缩臂防抖控制方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种移动式起重机伸缩臂防抖控制方法及装置，其方法包括以下步骤：1）采集伸缩臂多方位的加速度信号；2）获取表征伸缩臂加速度的大小和方向的加速度信号；3）对加速度进行向量计算，根据加速度的大小和方向的变化,判断伸缩臂的实际抖动量和抖动方向；4）将实际抖动量与第一预设抖动量进行比较，如果实际抖动量超出第一预设抖动量，则根据实际抖动量和抖动方向，对控制参数进行修正。本发明通过在主臂头部设置多方位加速度传感器测量加速度信号，通过加速度信号能够实时、高精度的反应出伸缩臂伸缩时抖动的真实状态，并通过调节控制参数，达到消除或降低抖动的目的。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种移动式起重机伸缩臂防抖控制方法及装置。
背景技术
移动式起重机主要是具有伸缩臂的起重机，在主臂伸缩过程中，由于滑块的松紧程度不同，或经过一段时间的磨损，或摩擦力突然改变等原因，起重臂会出现抖动，剧烈的抖动会损坏液压缸、主臂结构件等部件；并且如果臂头带有超长的变幅副臂（副臂的一种，不同于固定副臂，安装后角度不能随意改变，通过一个卷扬拉动来变幅），由于杠杆作用原理，剧烈抖动产生的冲击会造成主臂折断、整车倾翻等严重事故。
目前的移动式起重机上没有相关的检测装置能够直观的测量伸缩过程中伸缩臂的抖动，控制系统缺乏主动控制抖动的功能，也没有能够在危险即将发生时警示操纵者的警示装置，完全依赖操纵者自身的直观感受，这样极有可能由于操纵者的疏忽造成严重的事故。
现有技术一般会在主臂头部增加一个角度传感器，原本是为起重力矩限制器（由主机、显示器、长度/角度传感器、压力传感器、高度限位器及连接电缆组成）计算力矩进行角度修正使用的，通过角度传感器的跳变，也可以反映出一部分伸缩臂抖动的情况。但通过角度传感器检测存在两大缺陷：由于角度测量滞后，无法真实反馈当前抖动状态，无法满足控制精度的要求；角度测量不能反馈抖动的方向，控制系统无法进行相应的修正。
发明内容
本发明的目的是提出一种移动式起重机伸缩臂防抖控制方法及装置，其能够实时、高精度地检测出伸缩臂伸缩时抖动的真实状态，并及时进行控制调节修正，消除或降低抖动。
为实现上述目的，本发明提供了一种移动式起重机伸缩臂防抖控制方法，其包括以下步骤：
1）采集伸缩臂多方位的加速度信号；
2）获取表征伸缩臂加速度的大小和方向的加速度信号；
3）对加速度进行向量计算，根据加速度的大小和方向的变化,判断伸缩臂的实际抖动量和抖动方向；
4）将实际抖动量与第一预设抖动量进行比较，如果实际抖动量超出第一预设抖动量，则根据实际抖动量和抖动方向，对控制参数进行修正。
进一步的，对控制参数进行修正后，进一步判断是否需要报警，如果对控制参数修正后，实际抖动量仍超过第一预设抖动量，此时进行报警。
进一步的，报警后，进一步判断是否需要停止危险动作，如果对控制参数修正后，实际抖动量超过第二预设抖动量，则停止危险动作，提示用户停车检查；其中，所述第二预设抖动量大于所述第一预设抖动量。
进一步的，采集伸缩臂多方位的加速度信号包括X方向和Y方向的加速度信号，或者X方向、Y方向和Z方向的加速度信号。
进一步的，对控制参数进行修正包括对与伸缩臂的伸缩相关的比例阀的调节或增加伸缩臂动力。
为实现上述目的，本发明还提供了一种移动式起重机伸缩臂防抖控制装置，它包括多方位加速度传感器和控制器，所述多方位加速度传感器电连接所述控制器，所述控制器包括加速度信号获取单元、抖动量判断单元、比较判断单元和修正单元；其中：
所述多方位加速度传感器，其设置在最后一节伸缩臂上，用于采集伸缩臂多方位的加速度信号；
所述加速度信号获取单元，用于获取表征伸缩臂加速度的大小和方向的加速度信号；
所述抖动量判断单元，用于对加速度进行向量计算，根据加速度的大小和方向的变化，判断伸缩臂的实际抖动量和抖动方向；
所述比较判断单元，其内设置有第一预设抖动量，用于将实际抖动量与第一预设抖动量进行比较；
所述修正单元，用于在所述比较判断单元确定实际抖动量超出第一预设抖动量后，根据实际抖动量和抖动方向，对控制参数进行修正。
进一步的，所述控制器还包括报警判断单元和报警单元；
所述报警判断单元，用于在所述修正单元对控制单数进行修正后，进一步判断是否需要报警；
所述报警单元，用于对控制参数修正后，所述报警判断单元判断实际抖动量仍超过第一预设抖动量后，进行报警。
进一步的，所述控制器还包括停止危险动作判断单元和停止输出单元；
所述停止危险动作判断单元，其内预置有第二预设抖动量，用于在所述报警单元报警后，进一步判断是否需要停止危险动作；其中，所述第二预设抖动量大于所述第一预设抖动量；
所述停止输出单元，用于对控制参数修正后，所述停止危险动作判断单元判断实际抖动量超过第二预设抖动量后，停止危险动作，提示用户停车检查。
进一步的，所述多方位加速度传感器为两轴加速度传感器或三轴加速度传感器。
基于上述技术方案，本发明通过在主臂头部设置多方位加速度传感器测量加速度信号，通过加速度信号来反应伸缩臂的抖动状态，加速度传感器具有精度高、实时性强的特点，能够满足控制要求；且通过向量计算的方式，可以精确计算出各个方向的抖动状况，并依据可能的原因通过控制程序修正伸缩的参数，消除或减少抖动；在一优选实施例中，通过依据抖动大小的危害程度，设置多个阈值，为操纵人员提供声光报警，必要时切断动作，因此，本发明能够实时、高精度的检测出伸缩臂伸缩时抖动的真实状态，并通过调节控制参数，达到消除或降低抖动的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明提供的移动式起重机伸缩臂防抖控制方法的控制流程示意图；
图2为本发明提供的移动式起重机伸缩臂防抖控制装置的结构框图；
图3为本发明在伸缩臂头部安装加速度传感器的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
移动式起重机的伸缩臂在伸缩过程中，由于各种原因会造成伸缩时抖动，本发明的目的是通过伸缩臂加速度的大小和方向来反映伸缩臂伸缩时的抖动量和抖动方向，进而实时调整伸缩相关的控制参数，消除或降低抖动；并且在抖动剧烈、有可能造成危险或损坏相关结构、液压件时，报警，提醒用户，避免造成更大的损失。通过伸缩臂加速度的大小和方向来反映伸缩臂伸缩时的抖动量和抖动方向的原理是：如果出现抖动，则加速度变化规律是忽然增大，接着又忽然减小，反反复复。所以，如果沿着伸缩臂伸出方向的加速度反复波动，或者伸缩臂上下方向有较大的加速度，说明伸缩臂正在抖动，需要进行调节。
如图1所示，本发明提供的移动式起重机起重臂伸缩防抖控制方法，包括以下步骤：通过多方位加速度传感器采集伸缩臂多方位的加速度信号，并将采集到的加速度信号传送给控制器。控制器获取表征伸缩臂加速度的大小和方向的加速度信号；对加速度进行向量计算，根据加速度的大小和方向的变化，判断伸缩臂的实际抖动量和抖动方向；并将实际抖动量与第一预设抖动量进行比较，如果实际抖动量超出第一预设抖动量，则根据实际抖动量和抖动方向，对控制参数进行修正。如果实际抖动量不超出第一预设抖动量，则直接输出。
上述实施例中，对控制参数进行修正后，可以进一步判断是否需要报警，如果对控制参数修正后，实际抖动量仍超过第一预设抖动量，此时进行报警；如果对控制参数修正后，实际抖动量不超过第一预设抖动量，则进行输出。
上述实施例中，报警后，可以进一步判断是否需要停止危险动作，如果对控制参数修正后，实际抖动量超过第二预设抖动量，则停止危险动作，提示用户停车检查；如果对控制参数修正后，实际抖动量不超过第二预设抖动量，则进行输出。其中，第二预设抖动量大于第一预设抖动量。
上述实施例中，采集伸缩臂多方位的加速度信号可以包括X方向的加速度信号和Y方向的加速度信号，或者X方向的加速度信号、Y方向的加速度信号和Z方向的加速度信号。
上述实施例中，抖动量的判断标准是：先设定一个加速度阈值a，如果采集的加速度某一时刻大于a，下一时刻又小于-a，说明出现抖动。
上述实施例中，需要修正的参数主要是“伸缩控制的比例阀”，因为出现抖动，多数情况下可能正处于克服机械摩擦的临界状态，此时应当适当增大动力，快速越过这种临界状态；或者由于液压系统在某些点造成抖动，通过调节伸缩相关的比例阀，避开这些点，实现平稳伸缩。
上述实施例中，修正控制参数后仍然有可能需要报警，因为调节的过程也会受到限制，比如，设定调节的范围是[-A,+A]，当调节的范围超出这个值仍出现抖动，说明调节不起作用，或者是控制系统无法处理的问题，此时如果抖动严重可能引发事故，应当提示用户停车检查。“需要停止危险动作”的判断仍然是依据加速度设定的阈值，但一般停止动作的阈值会高于判断抖动的阈值，加速度波动越大，说明抖动越严重。
如图2所示，本发明提供的移动式起重机起重臂伸缩防抖控制装置包括：多方位加速度传感器1和控制器2，加速度传感器1电连接控制器2。控制器2包括加速度信号获取单元21、抖动量判断单元22、比较判断单元23、修正单元24、报警判断单元25、报警单元26、停止危险动作判断单元27和停止输出单元28。
如图3所示，多方位加速度传感器1设置在主臂最后一节伸缩臂3的头部，多方位加速度传感器1可以为两轴加速度传感器或三轴加速度传感器，多方位加速度传感器1用于采集伸缩臂的加速度信号。
控制器2中的加速度信号获取单元21，用于获取多方位加速度传感器1采集到的表征伸缩臂加速度大小和方向的加速度信号。
控制器2中的抖动量判断单元22，用于根据加速度的大小和方向的变化，判断伸缩臂的实际抖动量和抖动方向。
控制器2中的比较判断单元23，其内设置有第一预设抖动量，用于将实际抖动量与第一预设抖动量进行比较，如果实际抖动量超出第一预设抖动量则启动修正单元14。如果实际抖动量不超出第一预设抖动量，则直接输出。
控制器中2的修正单元24，用于在比较判断单元23确定实际抖动量超出第一预设抖动量后，根据实际抖动量和抖动方向，对控制参数进行修正。
控制器2中的报警判断单元25，用于修正单元24在对控制单数进行修正后，将控制参数修正后的实际抖动量与第一预设抖动量进行比较，如果实际抖动量仍然超过第一预设抖动量，则启动报警单元26。如果对控制参数修正后，实际抖动量不超过第一预设抖动量，则进行输出。
控制器2中的报警单元26，用于对控制参数修正后，报警判断单元25判断实际抖动量仍超过第一预设抖动量后，进行报警。
控制器2中的停止危险动作判断单元27，其内预置有第二预设抖动量，第二预设抖动量大于第一预设抖动量，停止危险动作判断单元27用于在报警单元26报警后，进一步将对控制参数修正后的实际抖动量与第二预设抖动量进行对比判断，如果实际抖动量超过第二预设抖动量，启动停止输出单元28。如果对控制参数修正后，实际抖动量不超过第二预设抖动量，则进行输出。
控制器2中的停止输出单元28，用于对控制参数修正后，停止危险动作判断单元27判断实际抖动量超过第二预设抖动量时，停止危险动作，提示用户停车检查。
上述实例中，对控制参数进行修正，即实时调整伸缩臂的控制参数，利用已有的控制系统控制与伸缩相关的泵、阀等液压元器件，消除或降低抖动。通过设置多个安全阈值，分别为用户作出各种反馈及提示，必要时停止动作，避免由于大幅抖动造成安全事故。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种移动式起重机伸缩臂防抖控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）采集伸缩臂多方位的加速度信号；
2）获取表征伸缩臂加速度的大小和方向的加速度信号；
3）对加速度进行向量计算，根据加速度的大小和方向的变化,判断伸缩臂的实际抖动量和抖动方向；
4）将实际抖动量与第一预设抖动量进行比较，如果实际抖动量超出第一预设抖动量，则根据实际抖动量和抖动方向，对控制参数进行修正。
2.如权利要求1所述的移动式起重机伸缩臂防抖控制方法，其特征在于：对控制参数进行修正后，进一步判断是否需要报警，如果对控制参数修正后，实际抖动量仍超过第一预设抖动量，此时进行报警。
3.如权利要求2所述的移动式起重机伸缩臂防抖控制方法，其特征在于：报警后，进一步判断是否需要停止危险动作，如果对控制参数修正后，实际抖动量超过第二预设抖动量，则停止危险动作，提示用户停车检查；其中，所述第二预设抖动量大于所述第一预设抖动量。
4.如权利要求1所述的移动式起重机伸缩臂防抖控制方法，其特征在于：采集伸缩臂多方位的加速度信号包括X方向和Y方向的加速度信号，或者X方向、Y方向和Z方向的加速度信号。
5.如权利要求1所述的移动式起重机伸缩臂防抖控制方法，其特征在于：对控制参数进行修正包括对与伸缩臂的伸缩相关的比例阀的调节或增加伸缩臂动力。
6.一种移动式起重机伸缩臂防抖控制装置，其特征在于，它包括：多方位加速度传感器和控制器，所述多方位加速度传感器电连接所述控制器，所述控制器包括加速度信号获取单元、抖动量判断单元、比较判断单元和修正单元；其中：
所述多方位加速度传感器，其设置在最后一节伸缩臂上，用于采集伸缩臂多方位的加速度信号；
所述加速度信号获取单元，用于获取表征伸缩臂加速度的大小和方向的加速度信号；
所述抖动量判断单元，用于对加速度进行向量计算，根据加速度的大小和方向的变化，判断伸缩臂的实际抖动量和抖动方向；
所述比较判断单元，其内设置有第一预设抖动量，用于将实际抖动量与第一预设抖动量进行比较；
所述修正单元，用于在所述比较判断单元确定实际抖动量超出第一预设抖动量后，根据实际抖动量和抖动方向，对控制参数进行修正。
7.如权利要求6所述的移动式起重机伸缩臂防抖控制装置，其特征在于：所述控制器还包括报警判断单元和报警单元；
所述报警判断单元，用于在所述修正单元对控制单数进行修正后，进一步判断是否需要报警；
所述报警单元，用于对控制参数修正后，所述报警判断单元判断实际抖动量仍超过第一预设抖动量后，进行报警。
8.如权利要求7所述的移动式起重机伸缩臂防抖控制装置，其特征在于：所述控制器还包括停止危险动作判断单元和停止输出单元；
所述停止危险动作判断单元，其内预置有第二预设抖动量，用于在所述报警单元报警后，进一步判断是否需要停止危险动作；其中，所述第二预设抖动量大于所述第一预设抖动量；
所述停止输出单元，用于对控制参数修正后，所述停止危险动作判断单元判断实际抖动量超过第二预设抖动量后，停止危险动作，提示用户停车检查。
9.如权利要求8所述的移动式起重机伸缩臂防抖控制装置，其特征在于：所述多方位加速度传感器为两轴加速度传感器或三轴加速度传感器。
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