CN104179218B - 无线先导控制终端及系统、工程设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线先导控制终端及系统、工程设备，该无线先导控制终端包括：控制手柄，具有活动控制部和手柄腔体，所述活动控制部设置于所述手柄腔体上；采集装置，与所述活动控制部连接，并容置于所述手柄腔体，用于采集控制信号；控制器，与所述采集装置连接，用于处理所述控制信号；无线发射模块，与所述控制器连接，用于将处理后的控制信号发出。因此，采用本发明能够实现无线先导控制终端与工程设备端的复合动作，节省先导胶管，降低挖掘机布置的难度。

Description

无线先导控制终端及系统、工程设备

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种无线先导控制终端及系统、工程设备。

背景技术

先导系统是用户和挖掘机液压系统的桥梁，通过先导系统可以操控主阀的闭合，进而控制执行机构的运动。目前，先导系统主要分为液控和电控，前者为传统挖掘机采用的先导形式，具体过程为操作者推动液控手柄，进而推动内部推杆，推杆下部与控制先导油阀芯相连，从而进行相应的运动。但采用液控先导系统存在以下几个问题：

1、由于液控信号是模拟量，难以对所有压力和流量进行采集，缺乏这些数据就无法对挖掘机进行精确控制，导致挖掘机整体性能提升困难。

2、液控的先导系统需要的先导胶管与主阀相连，造成驾驶室位置不易布置，尤其是5T以下的小型挖掘机。

3、在一些危险工矿，如危楼拆除，地震救灾等，挖掘机直接进行现场救援，容易造成二次灾难。

另外，为了实现无线控制技术，通过组合按钮或单动作手柄来实现挖掘机的无线控制，然而挖掘机的操作复杂，实现一次挖掘需要多个动作同时协调配合，可见，通过按钮动作难以实现挖掘机正常的挖掘工作。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的之一在于提出一种无线先导控制终端，能够与工程设备相配合实现复合动作，便于对工程设备进行有效控制。

进一步来讲，该无线先导控制终端包括：控制手柄，具有活动控制部和手柄腔体，所述活动控制部设置于所述手柄腔体上；采集装置，与所述活动控制部连接，并容置于所述手柄腔体，用于采集控制信号；控制器，与所述采集装置连接，用于处理所述控制信号；无线发射模块，与所述控制器连接，用于将处理后的控制信号发出。

可选的是，在一些实施例中，所述采集装置包括：压盘，与所述活动控制部连接，并容置于所述手柄腔体内；第一万向节，穿设于所述压盘的中心；第二万向节，与所述第一万向节连接；推杆，其上端与所述压盘抵接，所述推杆穿设于所述第二万向节；先导压力反馈模拟件，与所述推杆的下端连接；位移传感器，设置于所述先导压力反馈模拟件的底部，用于测量所述推杆的位移信号；其中，所述位移信号为所述控制信号。

可选的是，在一些实施例中，所述先导压力反馈模拟件为用于承受所述推杆压力并予以反馈的弹性部件。

可选的是，在一些实施例中，所述控制手柄及其配套的采集装置的数量为一个或两个以上。

可选的是，在一些实施例中，所述控制器包括：信号转换模块，用于将所述位移信号转换为模拟控制信号，所述模拟控制信号包括电流参数i_i和时间参数t_i；；A/D转换器，与所述信号转换装置连接，用于将所述模拟控制信号对应转换为数字控制信号；传输模块，用于将所述数字控制信号发送给所述无线发射模块。

本发明实施例的另一目的在于提出一种工程设备，能够节省先导胶管，而且降低挖掘机布置的难度。

进一步来讲，该工程设备包括：无线接收模块，用于接收数字控制信号；电子控制单元，与所述无线接收模块连接，用于对所述数字控制信号进行处理；电控先导系统，与所述电子控制单元连接，用于根据处理后的数字控制信号控制相应的执行机构进行动作。

可选的是，在一些实施例中，所述电子控制单元包括：处理器，用于将所述数字控制信号转换为对应的电控先导信号，其中，所述控制信号为数字控制信号；；D/A转换器，与所述处理器连接，用于将所述电控先导信号转换为模拟电控先导信号。

可选的是，在一些实施例中，所述电控先导系统包括：电磁比例阀组，与所述D/A转换器连接，用于根据所述模拟电控先导信号生成主阀控制参数；主阀，与所述电磁比例阀组连接，用于根据所述主阀控制参数生成执行机构控制参数；执行机构，与所述主阀连接，根据所述执行机构控制参数执行相应的动作。

可选的是，在一些实施例中，所述电控先导系统还包括：电控手柄，与所述电磁比例阀组连接，用于生成模拟电控先导信号。

本发明实施例的另一目的在于提出一种无线先导控制系统，能够实现无线先导控制终端与工程设备端的复合动作，节省先导胶管，降低挖掘机布置的难度。

进一步来讲，该无线先导控制系统包括：上述任一种所述的无线先导控制终端、以及上述任一种所述的工程设备，所述工程设备中的无线接收模块与所述无线先导控制终端中的无线发射模块通信连接。

相对于现有技术，本发明各实施例具有以下优势：

本发明各实施例的无线先导控制终端与工程设备及二者构成的无线先导控制系统，无线先导控制终端通过控制手柄生成控制信号，对控制信号处理后传输给被其控制的工程设备，工程设备根据控制信号执行相应的动作，从而实现无线先导控制终端与工程设备端的复合动作。一方面能够在最大程度上不改变操作手的操作习惯，另一方面，工程设备通过采用无线控制与电控先导系统相配合的方式，能够节省先导胶管，降低挖掘机布置的难度。

附图说明

构成本发明实施例一部分的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，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为本发明实施例提供的无线先导控制终端的结构示意图；

图2为本发明实施例中控制手柄的腔体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的无线先导控制系统的原理示意图；

图4为本发明实施例提供的电控先导系统的原理示意图，为方便理解，图4中还示出了ECU的D/A转换器。

附图标记说明

10 控制手柄

11 活动部

12 手柄腔体

30 压盘

40 第一万向节

50 第二万向节

60 推杆

61 容置槽

70 弹簧

80 位移传感器

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：

终端实施例：

参照图1，其为本实施例的无线先导控制终端的结构示意图。本实施例中，该无线先导控制终端包括：控制手柄10、采集装置、控制器及无线发射模块。其中，控制手柄10具有活动控制部11和手柄腔体12，活动控制部11设置于手柄腔体12上。采集装置与活动控制部11连接，并容置于手柄腔体12，用于采集控制信号。控制器与采集装置连接，用于处理控制信号。无线发射模块与控制器连接，用于将处理后的控制信号发出。

上述实施例中，无线先导控制终端采集通过控制手柄10生成的控制信号，并将其处理传输给被控制的工程设备，实现无线先导控制终端与工程设备端的复合动作。另外，无线控制端的控制手柄10可基于工程设备如挖掘机的现有手柄进行改进，在最大程度上不改变操作手的操作习惯。

在一可选实施例中，如图1所示，上述采集装置可进一步包括：压盘30、第一万向节40、第二万向节50、推杆60、先导压力反馈模拟件及位移传感器80。其中，压盘30与活动控制部11连接，并容置于手柄腔体12内，如位于手柄腔体12内的上半部。第一万向节40穿设于压盘30的中心，用于控制压盘30的运动。第二万向节50与第一万向节40连接。推杆60的上端与压盘30抵接，推杆60穿设于第二万向节50，并在压盘30、第二万向节50控制下进行运动。先导压力反馈模拟件与推杆60的下端连接。位移传感器80设置于先导压力反馈模拟件的底部，用于测量推杆60的位移信号。

需要说明的是，位移信号为控制信号。第一万向节40可选地为前后万向节，第二万向节50可选地为左右万向节。

上述实施例中，操作控制手柄10的活动控制部11，带动压盘30推动第一万向节40和第二万向节50实现前后左右的运动，从而推动不同方向的推杆60，进而产生不同的位移信号，用来控制工程设备上相应执行机构的动作。

可选的是，如图1所示，上述实施例中，先导压力反馈模拟件可为用于承受推杆60压力并予以反馈的弹性部件，如弹簧70。上述实施例中，采用位于控制手柄10下部的位移传感器80作为控制信号(位移信号)的检测装置。另外，通过增设弹簧来模拟液压先导反馈，提升操作手的操作体验。

上述实施例中，控制手柄10、与控制手柄10配套的采集装置的数量为一个或两个以上。作为一种可选的实施方式，在不改变操作手的操作习惯情况下，可设置左右两个控制手柄，以符合现有挖掘机操作习惯的无线系统。以左手柄为例，操作控制手柄10的活动控制部11，带动压盘30推动第一万向节40和第二万向节50实现前后左右的运动，从而推动不同方向的推杆60。

如图2所示，左手柄腔体12的下部设置有四个容置槽61，分别表征压盘30前后左右四个方向的运动。每个容置槽61中设置有一个推杆60、弹簧70和位移传感器80。

在一可选实施例中，上述实施例中，控制器可进一步包括：信号转换模块、A/D转换器及传输模块。其中，信号转换模块用于将位移信号转换为包括连续电流参数i_i和连续时间参数t_i的模拟控制信号。A/D转换器与信号转换装置连接，用于将模拟控制信号对应转换为数字控制信号，数字控制信号包括离散电流参数a_i和离散时间参数t_i。传输模块用于将数字控制信号发送给无线发射模块。

从上述各实施例可以看出，无线先导控制终端采集通过控制手柄生成位移信号，并将位移信号进行处理并转换为便于传输的数字控制信号，再将其处理传输给被控制的工程设备，实现无线先导控制终端与工程设备端的复合动作。另外，无线控制端的控制手柄可基于工程设备如挖掘机的现有手柄进行改进，在最大程度上不改变操作手的操作习惯，是一种符合现有挖掘机操作习惯的无线控制终端。

设备实施例：

参照图3，其示出了包括上述无线先导控制终端及其相配合的工程设备的无线先导控制系统，图1及图2对无线先导控制终端进行了详细说明，现基于图3对该工程设备进行解释说明。

如图3所示，该工程设备设置有：无线接收模块、电子控制单元(ElectronicControl Unit，ECU)及电控先导系统。

其中，无线接收模块用于接收控制信号。电子控制单元与无线接收模块连接，用于对控制信号进行处理。电控先导系统与电子控制单元连接，用于根据处理后的控制信号控制相应的执行机构进行动作。

上述实施例中，上述工程设备通过采用无线控制与电控先导系统相配合的方式，不仅节省先导胶管，而且降低挖掘机布置的难度。

可选的是，如图4所示，上述电子控制单元包括：处理器和D/A转换器。其中，处理器用于将数字控制信号转换为对应的电控先导信号。D/A转换器与处理器连接，用于将电控先导信号转换为模拟电控先导信号。

可选的是，上述实施例中，电控先导系统可进一步包括：电磁比例阀组、主阀及执行机构。

电磁比例阀组与D/A转换器连接，用于根据模拟电控先导信号生成主阀控制参数。主阀与电磁比例阀组连接，用于根据主阀控制参数生成执行机构控制参数。执行机构与主阀连接，根据执行机构控制参数执行相应的动作。

可选的是，电控先导系统还可包括：电控手柄，电控手柄与电磁比例阀组连接，用于生成模拟电控先导信号。这样，正常工作状态下，即不通过无线先导控制终端，通过电控手柄给出电流参数I_i和时间参数t_i，来控制电磁比例阀的通断，从而来控制主阀阀芯的运动，最终实现执行机构的运动。

从上述各实施例可以看出，工程设备通过采用无线控制与电控先导系统相配合的方式，一方面，可以通过无线先导控制终端实现对各执行机构的控制，另一方面，也可以通过电控手柄与电控先导系统的配合实现对各执行机构的控制，这在尽量不改变操作手的操作习惯情况下，实现无线先导控制终端与工程设备的复合动作，不仅节省先导胶管，而且降低挖掘机布置的难度。

系统实施例：

与上述终端实施例和工程设备实施例相对应的是，本实施例提出一种无线先导控制系统，该无线先导控制系统包括：

上述任一实施例所述的无线先导控制终端和上述任一实施例所述的工程设备，工程设备中的无线接收模块与无线先导控制终端中的无线发射模块通信连接。

工程设备以挖掘机为例，对工程设备及无线先导控制终端分别进行说明：

其中，无线先导控制终端主要可包括左、右两个先导控制手柄和功能性按键，而先导控制手柄是无线先导控制终端的核心部分。以左手柄为例，操作控制手柄10的活动控制部11，带动压盘30推动第一万向节40和第二万向节50实现前后左右的运动，从而推动不同方向的推杆60。左手柄腔体12的下部设置有四个容置槽61，分别表征压盘30的四个方向的运动。每个容置槽61中设置有一个推杆60、弹簧70和位移传感器80。弹簧70主要为了模拟现有液控系统对先导压力的反馈，提升操作手的操作体验。位移传感器80用于检测推杆60的位移信号，并通过导线传输至无线控制的控制器即CPU。

其中，无线先导控制终端的原理为：如图3所示，当操作手柄动作后，位移传感器采集左、右手柄的位移信号，并将其转换为电流参数i_i和时间参数t_i，CPU通过A/D转换器将模拟信号转换为数字控制信号a_i、t_i传输至无线发射模块，无线发射模块将数字控制信号a_i、t_i发送至挖掘机端的无线接收模块。

挖掘机端的原理为：如图3所示，无线接收模块将数字控制信号a_i、t_i传输至电子控制单元ECU，ECU再将数字控制信号a_i、t_i换算为电控先导系统中的电磁比例阀的控制电流I_i和控制时间t_i，并将通过处理数字控制信号得到的控制电流I_i和控制时间t_i发送给电控先导系统。

其中，挖掘机所采用的电控先导系统主要可包括以下几个部分：电控手柄、电磁比例阀、先导系统、主阀、执行机构、D/A转换器。该电控先导系统的控制原理可参照图4所示：

1、正常工作状态下，电控手柄给出电流信号I_i和时间信号t_i来控制电磁比例阀的通断，从而来控制主阀阀芯的运动，最终实现执行机构的运动。

2、无线工作模式下，通过无线先导控制终端的信号，来控制电磁比例阀通断的过程如下所述：

挖掘机的ECU中的处理器对数字控制信号a_i和t_i进行处理并转换为对应的电控先导信号，并将处理的数字控制信号a_i和t_i传输给D/A转换器，D/A转换器将数字控制信号转换为模拟量信号形式的控制电流I_i和控制时间t_i，并发送给电磁比例阀组形成的先导控制系统，使其作为电磁比例阀组的输入信号。

电磁比例阀组根据所述模拟电控先导信号I_i、t_i生成主阀控制参数Q_i(主阀流量)、t_i，主阀根据主阀控制参数Q_i、t_i生成执行机构控制参数Q’_i(执行机构的流量)、t_i，从而实现执行机构的运动。其中，电控先导信号通过电线与电磁比例阀相连，而先导电磁比例阀可以紧挨着主阀布置，这样功能够节省先导胶管，降低驾驶室布置的难度。

综上，与现有技术相比，本发明各实施例具有如下优点：

本发明的无线先导控制终端与工程设备及二者构成的无线先导控制系统，无线先导控制终端通过控制手柄生成控制信号，并将其处理后传输给被控制的工程设备，实现无线先导控制终端与工程设备端的复合动作。一方面能够在最大程度上不改变操作手的操作习惯，另一方面，工程设备通过采用无线控制与电控先导系统相配合的方式，能够节省先导胶管，降低挖掘机布置的难度。

需要说明的是，上述各实施例中，无线先导控制终端的无线信号传输方式可以有多种方式，距离短可以用红外，蓝牙或wifi，距离长可以借助GPS，3G或4G等信号，进行无线信号传输。本领域技术人员应当理解的是，只要采用相同的控制原理的改造，均应在本发明的保护范围之内。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明控制器、电子控制单元等器件中的各模块可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。所述存储装置为非易失性存储器，如：ROM/RAM、闪存、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无线先导控制终端，其特征在于，包括：

控制手柄(10)，具有活动控制部(11)和手柄腔体(12)，所述活动控制部(11)设置于所述手柄腔体(12)上；

采集装置，与所述活动控制部(11)连接，并容置于所述手柄腔体(12)，用于采集控制信号；

控制器，与所述采集装置连接，用于处理所述控制信号；

无线发射模块，与所述控制器连接，用于将处理后的控制信号发出；

所述采集装置包括：

压盘(30)，与所述活动控制部(11)连接，并容置于所述手柄腔体(12)内；

第一万向节(40)，穿设于所述压盘(30)的中心；

第二万向节(50)，与所述第一万向节(40)连接；

推杆(60)，其上端与所述压盘(30)抵接，所述推杆(60)穿设于所述第二万向节(50)；

先导压力反馈模拟件，与所述推杆(60)的下端连接；

位移传感器(80)，设置于所述先导压力反馈模拟件的底部，用于测量所述推杆(60)的位移信号；其中，所述位移信号为所述控制信号。

2.根据权利要求1所述的无线先导控制终端，其特征在于，所述先导压力反馈模拟件为用于承受所述推杆(60)压力并予以反馈的弹性部件。

3.根据权利要求1所述的无线先导控制终端，其特征在于，所述控制手柄(10)及其配套的采集装置的数量为一个或两个以上。

4.根据权利要求1至3任一项所述的无线先导控制终端，其特征在于，所述控制器包括：

信号转换模块，用于将所述位移信号转换为模拟控制信号；所述模拟控制信号包括电流参数i_i和时间参数t_i；

A/D转换器，与所述信号转换装置连接，用于将所述模拟控制信号转换为数字控制信号；

传输模块，用于将所述数字控制信号发送给所述无线发射模块。

5.一种无线先导控制系统，其特征在于，包括：工程设备及权利要求1至3任一项所述的无线先导控制终端；

所述工程设备设置有无线接收模块、电子控制单元及电控先导系统；

所述无线接收模块与所述无线先导控制终端中的无线发射模块通信连接，用于接收控制信号；所述电子控制单元与所述无线接收模块连接，用于对所述控制信号进行处理；所述电控先导系统与所述电子控制单元连接，用于根据处理后的控制信号控制相应的执行机构进行动作；

所述电子控制单元包括处理器和D/A转换器；

所述处理器用于将所述控制信号转换为对应的电控先导信号，其中，所述控制信号为数字控制信号；所述D/A转换器与所述处理器连接，用于将所述电控先导信号转换为模拟电控先导信号。

6.根据权利要求5所述的无线先导控制系统，其特征在于，所述电控先导系统包括：

电磁比例阀组，与所述D/A转换器连接，用于根据所述模拟电控先导信号生成主阀控制参数；

主阀，与所述电磁比例阀组连接，用于根据所述主阀控制参数生成执行机构控制参数；

执行机构，与所述主阀连接，根据所述执行机构控制参数执行相应的动作。

7.根据权利要求6所述的无线先导控制系统，其特征在于，所述电控先导系统还包括：电控手柄，与所述电磁比例阀组连接，用于生成模拟电控先导信号。