CN105365882A - 叉车的转向控制装置、方法和叉车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叉车的转向控制装置、方法和叉车，装置包括：转向轮，用于控制叉车车轮的方向；转向电机和与其相连的电机齿轮；位置传感器，用于检测方向盘的位置并生成位置检测值；电机编码器，用于根据转向电机的转动生成对应的值；圆盘固定在转向轮之上，且圆盘具有沿圆周分布的第一部分和第二部分；位于圆盘之上的接近开关，用于在检测到第一部分时输出第一信号，并在检测到第二部分时生成第二信号；控制器用于在上电过程中，根据接近开关的检测信号控制转向轮复位至预设位置，获取方向盘的位置检测值，并根据方向盘的位置检测值控制转向电机驱动转向轮以使电机编码器的值与位置检测值对应。该装置使转向控制更加精确，提升了用户体验。

Description

叉车的转向控制装置、方法和叉车

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种叉车的转向控制装置、方法和叉车。

背景技术

相关技术中的一种堆垛车的感应限位电转向装置，包含固定架、驱动电机、转向电机、编码器、主转向齿轮、转向轮、感应盘和两个电感式接近开关；驱动电机、转向电机、编码器和两个电感式接近开关均设置在固定架上；转向电机和编码器的齿轮均与主转向齿轮啮合；感应盘跟随主转向齿轮转动；电感式接近开关对感应盘进行感应，当任意一个电感式接近开关感应不到感应盘时，转向电机即停止运行。相关技术中的另一种转向方案是在原点处安装一个接近开关，下方是一个圆形盘，盘上有一个凸起，用以感知原点。

上述第一种方案中的转向控制采用了两个接近开关，起到的是限位的作用，原点的选取必须通过修改电机编码器来设置，原点的选取不够精确，造成原点选取不够精确的主要原因是：将两个接近开关放在左右两侧，虽然起到了限位作用，但原点的选取不够准确，可能会造成左右转向角度不一致的后果；而上述另外一种方案的缺点在于：转向轮在选取原点时，无法找到最短路径，无疑降低了原点选取时的效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种叉车的转向控制装置，该装置，使转向控制更加精确，从而大大提升了用户体验。

本发明的第二个目的在于提出一种叉车。

本发明的第三个目的在于提出一种叉车的转向控制方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的叉车的转向控制装置，包括：转向轮，用于控制叉车车轮的方向；转向电机和与所述转向电机相连的电机齿轮；位置传感器，用于检测方向盘的位置并生成位置检测值；电机编码器，用于根据所述转向电机的转动生成对应的值；圆盘，所述圆盘固定在所述转向轮之上，且所述圆盘具有沿圆周分布的第一部分和第二部分，所述第一部分高度大于所述第二部分的高度，且所述圆盘的边缘具有齿轮；位于所述圆盘之上的接近开关，所述接近开关用于在检测到所述第一部分时输出第一信号，并在检测到所述第二部分时生成第二信号；控制器，所述控制器用于在电过程中根据所述接近开关的检测信号控制转向轮复位至预设位置，获取方向盘的位置检测值，并根据所述方向盘的位置检测值控制所述转向电机驱动所述转向轮以使所述电机编码器的值与所述位置检测值对应。

根据本发明实施例的叉车的转向控制装置，使得原点的寻找更加准确、高效，而且可以使转向轮以最短路径回到原点，并且转向轮每次通过原点时，都可以对转向电机进行编码校正，使转向控制更加精确，从而大大提升了用户体验。

为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的叉车，包括本发明第一方面实施例的叉车的转向控制装置。

根据本发明实施例的叉车，由于具有了叉车的转向控制装置，提高了转向控制的精确度，从而大大提升了用户体验。

为了实现上述目的，本发明第三方面实施例的叉车的转向控制方法，包括以下步骤：通过接近开关对圆盘进行检测以生成检测信号，其中，所述圆盘具有沿圆周分布的第一部分和第二部分，所述第一部分高度大于所述第二部分的高度，且所述圆盘的边缘具有齿轮，当所述接近开关检测到所述第一部分时，所述检测信号为第一信号，当所述接近开关检测到所述第二部分时，所述检测信号为第二信号；在控制器上电过程中，根据所述接近开关的检测信号控制转向轮复位至预设位置；通过位置传感器检测方向盘的位置以生成位置检测值；根据所述位置检测值控制转向电机驱动所述转向轮以使所述电机编码器的值与所述位置检测值对应。

根据本发明实施例的叉车的转向控制方法，使得原点的寻找更加准确、高效，而且可以使转向轮以最短路径回到原点，并且转向轮每次通过原点时，都可以对转向电机进行编码校正，使转向控制更加精确，从而大大提升了用户体验。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的叉车的转向控制装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的叉车的转向控制装置的实物示意图；

图3是圆盘的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的叉车的转向控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的叉车的转向控制装置、方法和叉车。

图1是根据本发明一个实施例的叉车的转向控制装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的叉车的转向控制装置，包括：转向轮10、转向电机20、电机齿轮30、位置传感器40、电机编码器50、圆盘60、接近开关70和控制器80。

其中，转向轮10用于控制叉车车轮的方向；转向电机20和与转向电机20相连的电机齿轮30，电机齿轮30的齿轮密度为M，M为正整数；位置传感器40用于检测方向盘的位置并生成位置检测值；电机编码器50用于根据转向电机20的转动生成对应的值；圆盘60，圆盘60固定在转向轮10之上，且圆盘60具有沿圆周分布的第一部分和第二部分，第一部分高度大于第二部分的高度，且圆盘60的边缘具有齿轮密度为N的齿轮，N为大于M的正整数；位于圆盘60之上的接近开关70，接近开关70用于在检测到第一部分时输出第一信号，并在检测到第二部分时生成第二信号；控制器80用于在控制器80上电过程中，根据接近开关70的检测信号控制转向轮10复位至预设位置，获取方向盘的位置检测值，并根据方向盘的位置检测值控制转向电机20驱动转向轮10以使电机编码器50的值与位置检测值对应。

在本发明的一个实施例中，预设位置为转向轮10的正中位置。

具体地，图2为叉车的转向控制装置的实物示意图，当方向盘转动时，控制器80输出PWM信号给转向电机20，使转向电机20转动，转向电机20的转动带动电机齿轮30转动，电机齿轮30的转动带动圆盘60转动，圆盘60则带动转向轮10转动，从而实现叉车的转向。图3是圆盘60的示意图，其中，圆盘60的第一部分(凸起部分)为半个圆周，如图2、图3所示，将接近开关70安装在原点处，其下方是一个圆盘60，当圆盘60的第一部分(凸起部分)和第二部分(凹陷部分)的边界通过接近开关70时，接近开关70会产生一个电平的跳变，使接近开关产生电平跳变的那个点，便是原点，此时的转向轮10位于正中位置。

在本发明的一个实施例中，当接近开关70输出第一信号时，控制器80控制转向电机20朝第一方向转动，直至接近开关70输出的第一信号变化为第二信号；当接近开关70输出第二信号时，控制器80控制转向电机20朝第二方向转动，直至接近开关70输出的第二信号变化为第一信号，其中，第二方向与第一方向的方向相反。

具体地，当接近开关70输出第一信号(例如高电平)时，则可知转向轮偏左，控制器80则控制转向电机20朝第一方向(即，使转向轮10转回正中位置的最短路径所对应的转向电机20的转动方向)转动(例如，如图2所示，以俯视的角度让转向电机20逆时针转动)，直至接近开关70产生一个由第一信号向第二信号的跳变，转向电机20停止转动，此时转向轮10位于正中位置；当接近开关70输出第二信号(例如低电平)时，则可知转向轮偏右，控制器80则控制转向电机20朝第二方向(与第一方向相反)转动，直至接近开关70产生一个由第二信号向第一信号的跳变，转向电机20停止转动，此时转向轮10位于正中位置。

进一步地，控制器80在控制转向轮10复位至预设位置之后，控制器80给电机编码器50赋初值500，赋初值的原因如下：(1)因为在每次上电的时候，电机编码器50无法记忆在上次断电时的值，所以无论转向轮10位于何处，上电时电机编码器50的值总是0；(2)因为转向轮10从最左端到最右端的过程，电机编码器50的值会变化1000，我们将转向轮10位于正中位置时的电机编码器50的值设置为500，这样就可以通过读取电机编码器50的值来确定转向轮10的位置(电机编码器50的值为250则是右45°，750则是左45°，0则是左打死，1000则是右打死等以此类推)。

更进一步地，当转向轮10位于正中位置后并对电机编码器50附初值的同时，位置传感器40(方向盘AD传感器)才开始介入工作，位置传感器40用于检测方向盘的位置并生成位置检测值,控制器80根据位置检测值控制转向电机20以实现电子转向，也就是使电机编码器50的值与位置检测值对应。

在本发明的一个实施例中，位置检测值与电机编码器50的值有预设的对应关系。

在本发明的一个实施例中，电机编码器50为光电编码器。

具体地，位置传感器40输出的是一个模拟量，方向盘位于不同位置时，位置传感器40会输出不同的电压值，通过模数转换，将模拟量转换成数字量，例如，测得方向盘从最左到最右端，输出(经转化后的数字量)从300变化到800。接下来的问题就是如何实现转向，换句话说就是如何让转向轮10和方向盘实时的位于同一直线上。因为现在转向轮10的位置和方向盘的位置都可以通过电机编码器50(光电编码器)以及位置传感器40(方向盘AD传感器)来判断，接下来就是将光电编码器和方向盘AD传感器的值联系起来，例如，转向轮10从最左至最右，光电编码器变化1000，方向盘从最左至最右，经过AD转换后的值从300到800，也就是说，方向盘(即方向盘的位置检测值)每变化1，对应的光电编码器的值要变化2(即预设的对应关系)，也就是每一个方向盘AD传感器的值，都有一个唯一的光电编码器的值与之对应，当方向盘变化到某一个数字量时，控制器80只要输出一个PWM信号给转向电机20，使其转动，当光电编码器的值变化到与此时方向盘AD传感器相对应的那个值，控制器80停止PWM信号输出即可，采用此方式，便在方向盘与转向轮10无任何机械连接的情况下完成了电子转向。

另外，可以在控制器80的控制程序中设置中断程序，以使每次转向轮10转到原点时，控制器80都给电机编码器50赋初值500(也就是转向轮每次通过原点时，都对转向电机20进行编码校正)，以保证电机编码器50的值更加的准确。

本发明实施例的叉车的转向控制装置，使得原点的寻找更加准确、高效，而且可以使转向轮以最短路径回到原点，并且转向轮每次通过原点时，都可以对转向电机进行编码校正，使转向控制更加精确，从而大大提升了用户体验。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种叉车。该叉车包括上述实施例中的叉车的转向控制装置。

本发明实施例的叉车，由于具有了叉车的转向控制装置，提高了转向控制的精确度，从而大大提升了用户体验。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种叉车的转向控制方法。

图4是根据本发明一个实施例的叉车的转向控制方法的流程图。如图4所示，本发明实施例的叉车的转向控制方法，包括以下步骤：

S101，通过接近开关对圆盘进行检测以生成检测信号，其中，圆盘具有沿圆周分布的第一部分和第二部分，第一部分高度大于第二部分的高度，且圆盘的边缘具有齿轮，当接近开关检测到第一部分时，检测信号为第一信号，当接近开关检测到第二部分时，检测信号为第二信号。

具体地，图2为叉车的转向控制装置的实物示意图，如图2所示，将接近开关安装在原点处，其下方是一个圆盘，当圆盘的第一部分(凸起部分)和第二部分(凹陷部分)的边界通过接近开关时，接近开关会产生一个电平的跳变，使接近开关产生电平跳变的那个点，便是原点。

S102，在控制器上电过程中，根据接近开关的检测信号控制转向轮复位至预设位置。

在本发明的一个实施例中，预设位置为转向轮的正中位置。

在本发明的一个实施例中，在控制器上电过程中，根据接近开关的检测信号控制转向轮复位至预设位置，具体包括：当检测信号为第一信号时，控制转向电机朝第一方向转动，直至接近开关输出的第一信号变化为第二信号；当检测信号为第二信号时，控制转向电机朝第二方向转动，直至接近开关输出的第二信号变化为第一信号，其中，第二方向与第一方向的方向相反。

具体地，当接近开关输出第一信号(例如高电平)时，则可知转向轮偏左，那么控制转向电机朝第一方向(即，使转向轮转回正中位置的最短路径所对应的转向电机的转动方向)转动(例如，如图2所示，以俯视的角度让转向电机逆时针转动)，直至接近开关产生一个由第一信号向第二信号的跳变，转向电机停止转动，此时转向轮位于正中位置；当接近开关输出第二信号(例如低电平)时，则可知转向轮偏右，那么控制转向电机朝第二方向(与第一方向相反)转动，直至接近开关产生一个由第二信号向第一信号的跳变，转向电机停止转动，此时转向轮位于正中位置。

S103，通过位置传感器检测方向盘的位置以生成位置检测值。

在本发明的一个实施例中，电机编码器为光电编码器。

具体地，在转向轮复位至预设位置之后，给电机编码器赋初值500，赋初值的原因如下：(1)因为在每次上电的时候，电机编码器无法记忆在上次断电时的值，所以无论转向轮位于何处，上电时电机编码器的值总是0；(2)因为转向轮从最左端到最右端的过程，电机编码器的值会变化1000，我们将转向轮位于正中位置时的电机编码器的值设置为500，这样就可以通过读取电机编码器的值来确定转向轮的位置(为250则是右45°，750则是左45°，0则是左打死，1000则是右打死等以此类推)。

进一步地，当转向轮位于正中位置后并对光电编码器附初值的同时，位置传感器(方向盘AD传感器)才开始介入工作，通过位置传感器检测方向盘的位置并生成位置检测值。

S104，根据位置检测值控制转向电机驱动转向轮以使电机编码器的值与位置检测值对应。

在本发明的一个实施例中，位置检测值与电机编码器的值有预设的对应关系。

具体地，根据位置检测值控制转向电机以实现电子转向，也就是使电机编码器的值与位置检测值对应。

具体地，位置传感器输出的是一个模拟量，方向盘位于不同位置时，位置传感器会输出不同的电压值，通过模数转换，将模拟量转换成数字量，例如，测得方向盘从最左到最右端，输出(经转化后的数字量)从300变化到800。接下来的问题就是如何实现转向，换句话说就是如何让转向轮和方向盘实时的位于同一直线上。因为现在转向轮的位置和方向盘的位置都可以通过电机编码器(光电编码器)以及位置传感器(方向盘AD传感器)来判断，接下来就是将光电编码器和方向盘AD传感器的值联系起来，例如，转向轮10从最左至最右，光电编码器变化1000，方向盘从最左至最右，经过AD转换后的值从300到800，也就是说，方向盘(即方向盘的位置检测值)每变化1，对应的光电编码器的值要变化2(即预设的对应关系)，也就是每一个方向盘AD传感器的值，都有一个唯一的光电编码器的值与之对应，当方向盘变化到某一个数字量时，只要输出一个PWM信号给转向电机，使其转动，当光电编码器的值变化到与此时方向盘AD传感器相对应的那个值，停止PWM信号输出即可，采用此方式，便在方向盘与转向轮无任何机械连接的情况下完成了电子转向。

本发明实施例的叉车的转向控制方法，使得原点的寻找更加准确、高效，而且可以使转向轮以最短路径回到原点，并且转向轮每次通过原点时，都可以对转向电机进行编码校正，使转向控制更加精确，从而大大提升了用户体验。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种叉车的转向控制装置，其特征在于，包括：

转向轮，用于控制叉车车轮的方向；

转向电机和与所述转向电机相连的电机齿轮；

位置传感器，用于检测方向盘的位置并生成位置检测值；

电机编码器，用于根据所述转向电机的转动生成对应的值；

圆盘，所述圆盘固定在所述转向轮之上，且所述圆盘具有沿圆周分布的第一部分和第二部分，所述第一部分高度大于所述第二部分的高度，且所述圆盘的边缘具有齿轮；

位于所述圆盘之上的接近开关，所述接近开关用于在检测到所述第一部分时输出第一信号，并在检测到所述第二部分时生成第二信号；

控制器，所述控制器用于在上电过程中根据所述接近开关的检测信号控制转向轮复位至预设位置，获取方向盘的位置检测值，并根据所述方向盘的位置检测值控制所述转向电机驱动所述转向轮以使所述电机编码器的值与所述位置检测值对应。

2.如权利要求1所述的叉车的转向控制装置，其特征在于，

当所述接近开关输出第一信号时，所述控制器控制所述转向电机朝第一方向转动，直至所述接近开关输出的第一信号变化为第二信号；

当所述接近开关输出第二信号时，所述控制器控制所述转向电机朝第二方向转动，直至所述接近开关输出的第二信号变化为第一信号，其中，所述第二方向与所述第一方向的方向相反。

3.如权利要求1所述的叉车的转向控制装置，其特征在于，所述预设位置为所述转向轮的正中位置。

4.如权利要求1所述的叉车的转向控制装置，其特征在于，所述位置检测值与所述电机编码器的值有预设的对应关系。

5.如权利要求1所述的叉车的转向控制装置，其特征在于，所述电机编码器为光电编码器。

6.一种叉车，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的叉车的转向控制装置。

7.一种叉车的转向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过接近开关对圆盘进行检测以生成检测信号，其中，所述圆盘具有沿圆周分布的第一部分和第二部分，所述第一部分高度大于所述第二部分的高度，且所述圆盘的边缘具有齿轮，当所述接近开关检测到所述第一部分时，所述检测信号为第一信号，当所述接近开关检测到所述第二部分时，所述检测信号为第二信号；

在控制器上电过程中，根据所述接近开关的检测信号控制转向轮复位至预设位置；

通过位置传感器检测方向盘的位置以生成位置检测值；

根据所述位置检测值控制转向电机驱动所述转向轮以使所述电机编码器的值与所述位置检测值对应。

8.如权利要求7所述的叉车的转向控制方法，其特征在于，所述在控制器上电过程中，根据所述接近开关的检测信号控制转向轮复位至预设位置，具体包括：

当所述检测信号为第一信号时，控制所述转向电机朝第一方向转动，直至所述接近开关输出的第一信号变化为第二信号；

当所述检测信号为第二信号时，控制所述转向电机朝第二方向转动，直至所述接近开关输出的第二信号变化为第一信号，其中，所述第二方向与所述第一方向的方向相反。

9.如权利要求7所述的叉车的转向控制方法，其特征在于，所述预设位置为所述转向轮的正中位置。

10.如权利要求7所述的叉车的转向控制方法，其特征在于，所述位置检测值与所述电机编码器的值有预设的对应关系。