CN105804138B - 一种用于建筑机械的角度测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于建筑机械的角度测量方法，涉及建筑机械领域，斗杆在液压杆的作用下，能围绕悬臂的销轴作枢转运动；角度传感器安装在悬臂和斗杆之间，包括圆弧状的环形磁铁座和销轴；圆弧状的环形磁铁座围绕销轴分布，销轴的端部内包含有霍尔效应传感器，霍尔效应传感器是安装在电路板上的霍尔芯片，电路板通过连接线连接至信号发送/接收器；控制系统用于接收霍尔芯片发出的信号，并确定环形磁铁座转动的方向和角度；在环形磁铁座的圆弧状的两端部设置的磁铁的磁极与环形磁铁座的圆弧状的中间位置的磁铁的磁极相反；与现有技术相比，本发明不仅能精确地测量斗杆和悬臂之间的角度，而且能确定转动的方向。

Description

一种用于建筑机械的角度测量方法
技术领域
本发明涉及建筑机械领域，尤其涉及一种用于建筑机械的角度测量方法。
背景技术
在建筑机械中，作业装置如铲斗、抓斗等通常都耦接于悬臂上，在工作过程中，耦接的工作附件常常需要左右或上下运动。为防止工作装置的幅度过大，或者出于操作自动化的看考虑，需要检测悬臂、斗杆、或铲斗等部件之间的运动角度。
本领域中常常使用附接在这些部件上的角度传感器，这些部件通常具有转角检测部件、传感器本体、传递运动角度的摆杆等部件。
如中国专利CN103669442A，公开了一种工程机械的角度检测装置，其包括角度传感器，固定于第一部件的一对支撑板中的一方的支撑板；联杆机构，将第一部件与第二部件之间的角度的变化传递给角度传感器。联杆机构包括：固定板，具有比设于一方的支撑板的一方内凸起的外径大且让一方内凸起能够转动地嵌入的开口，并且固定于通过第一连结销而与第一部件连接的转动液压缸的一端；杆，固定于角度传感器的转动轴；连结部件，具有能够转动地与固定板连结的一端和能够转动地与杆连结的另一端。由此，在第一部件与转动液压缸之间不造成摇晃，能防止施加于第一连结销外周面的面压增高，并且在不设置固定板的情况下也无需设置垫片。
又如中国专利CN1748062A，公开了一种于检测臂的摆动角度的角度传感器，把臂角度传感器装置的传感器本体以传感器的一部分收纳在传感器用安装孔内，连杆部件构成在位于吊臂的侧壁和臂测板之间。
然而上述方案存在的问题在于，均需要使用连杆传递运动角度，而由于频繁的运动和建筑机械工作环境的恶劣，暴露的连杆容易损坏，从而需要频繁的更换。
发明内容
由此出发，本发明的一个要解决的技术问题是：如何精确地确定斗杆与悬臂之间的运动角度和方向。
本发明提供一种用于建筑机械的角度测量方法，通过下述角度测量系统实施，角度测量系统包括斗杆、液压杆、控制系统、悬臂和角度传感器；
斗杆在液压杆的作用下，能围绕悬臂的销轴作枢转运动；
角度传感器安装在悬臂和斗杆之间，包括圆弧状的环形磁铁座和销轴；
圆弧状的环形磁铁座围绕销轴分布，销轴的端部内包含有霍尔效应传感器，霍尔效应传感器是安装在电路板上的霍尔芯片，电路板通过连接线连接至信号发送/接收器；
控制系统用于接收霍尔芯片发出的信号，并确定环形磁铁座转动的方向和角度；
在环形磁铁座的圆弧状的两端部设置的磁铁的磁极与环形磁铁座的圆弧状的中间位置的磁铁的磁极相反；
电路板上设置的霍尔开关个数为n个，n为自然数，其对应于沿着环形磁铁座的角度，当环形磁铁座转动过触发m个开关时，电路对应产生m个固定编码，m小于n，其中每个固定编码包含两组数据，两组数据分别与环形磁铁座的圆弧状的两端部设置的磁铁的磁极对应；
方法包含如下步骤：
当斗杆围绕悬臂做枢转运动时：
控制系统通过将m个固定编码与初始状态的固定编码对比而确定环形磁铁座转动的角度，再通过将m个固定编码与上一次测量的固定编码对比，确定环形磁铁座转动的方向和角度；
由于在环形磁铁座的圆弧状的两端部设置的磁铁的磁极与其他的磁极相反，当斗杆转动时，霍尔效应传感器检测的磁场强度发生突变时，可触发信号的突变。
本发明的有益效果为：
本发明相较于现有技术，不仅能精确地测量斗杆和悬臂之间的角度，而且能确定转动的方向。
附图说明
图1是本发明的角度检测装置的示意图。
图2是本发明的环形磁铁座102的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例1
本发明提供一种建筑机械的角度传感器100，示例性的，以安装在悬臂10和斗杆20之间的角度传感器进行说明。
在工作过程中，斗杆20在液压杆30的作用下，能围绕悬臂10的销轴101作枢转运动。角度测量装置100包括有圆弧状的环形磁铁座102，设置在斗杆20上，呈圆环状围绕销轴101分布。优选的环形磁铁座102设置在斗杆20的箱型结构体内部，以保护环形磁铁座102免于工作过程中的碰撞损坏。然而，本发明不限于此，环形磁铁座102显然也可以设置在斗杆20的外部。示意性的图1中环形磁铁座102距离销轴101有一个相当大的距离，然而本发明并不限制该距离的大小。
销轴101的端部内包含有霍尔效应传感器(未图示)，优选的霍尔效应传感器可以是安装在电路板上的霍尔芯片，该电路板通过连接线连接至信号发送/接收器23，以与建筑机械的控制系统进行通信。
该霍尔效应传感器能通过测量环形磁铁座102的磁通量变化，利用控制系统中预先存储的磁通量强度对比，计算出斗杆10与悬臂20之间的角度。
实施例2
优选的，环形磁铁座102中内包括多个环绕销轴101布置的磁铁103，使得霍尔效应传感器测量的磁通量更为明显。如图2所示，在环形磁铁座102磁铁的圆弧状的两端部设置的磁铁103的磁极与其他的磁极相反，如此，当斗杆转动时，霍尔效应传感器检测的磁场强度发送突变时，可触发信号的突变。
优选的，在电路板上设置的霍尔开关个数为n个，n为自然数，其对应于沿着环形磁铁座102的角度，因此，当斗杆10转动过触发m个开关时，电路对应产生m个固定编码，其中每个固定编码包含两组数据(因为只有两端磁铁103‘的磁极不同)，其中m小于n，只需要与初始状态的固定编码对比即可确定斗杆10与悬臂20之间的角度，或者也可以与上一次测量的固定编码对比，即可得到斗杆10相对于悬臂20旋转的方向和角度。
示例性的，假设霍尔开关个数为100，编号分别为1-100，当斗杆10和悬臂之间最大可转动角度为100度，则当斗杆10转动过10度时，触发了10个霍尔开关(即两端部的编号为1-10与99-100的霍尔开关产生信号编号)，每个霍尔开关产生二进制的信号“0”或“1”，从而电路对应产生了10个固定编码，其中由于对应于两端磁铁103‘的磁极不同，即只有两组数据的信号有变化，通过在数据存储表中对比这固定编码就可以迅速确定斗杆10相对于悬臂10转动的角度，而通过与上一次存储的固定编码对比，就可以很容易的确定斗杆10相对于悬臂20旋转的方向。
本发明的方案由于采用非接触式的角度传感器，避免了现有技术中采用的连杆式角度传感器的容易损坏的缺陷，使得传感器的寿命大大提高。
此外，由于只需要在控制系统中根据霍尔开关数目使用固定编码的方式预先以表格的方式存储固定编码，控制系统即了迅速确定运动角度和方向，使得控制系统的及时性得以提高。
上述具体实施例只是对本发明内容的示意性说明，不代表对本发明内容的限制。本领域技术人员可以想到的是，本发明中具体结构可以有很多的变化形式，但其采用技术方案的主要技术特征与本发明相同或相似，均应涵盖于本发明保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于建筑机械的角度测量方法，其特征在于，所述方法通过下述角度测量系统实施，所述角度测量系统包括斗杆、液压杆、控制系统、悬臂和角度传感器；
所述斗杆在所述液压杆的作用下，能围绕所述悬臂的销轴作枢转运动；
所述角度传感器安装在悬臂和斗杆之间，包括圆弧状的环形磁铁座和销轴；
圆弧状的所述环形磁铁座围绕所述销轴分布，所述销轴的端部内包含有霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器是安装在电路板上的霍尔芯片，所述电路板通过连接线连接至信号发送/接收器；
所述控制系统用于接收所述霍尔芯片发出的信号，并确定所述环形磁铁座转动的方向和角度；
在所述环形磁铁座的圆弧状的两端部设置的磁铁的磁极与所述环形磁铁座的圆弧状的中间位置的磁铁的磁极相反；
所述电路板上设置的霍尔开关个数为n个，n为自然数，其对应于沿着所述环形磁铁座的角度，当所述环形磁铁座转动过触发m个开关时，电路对应产生m个固定编码，m小于n，其中每个固定编码包含两组数据，所述两组数据分别与所述环形磁铁座的圆弧状的两端部设置的磁铁的磁极对应；
所述方法包含如下步骤：
当斗杆围绕悬臂做枢转运动时：
所述控制系统通过将所述m个固定编码与初始状态的固定编码对比而确定所述环形磁铁座转动的角度，再通过将所述m个固定编码与上一次测量的固定编码对比，确定所述环形磁铁座转动的方向和角度；
由于在所述环形磁铁座的圆弧状的两端部设置的磁铁的磁极与其他的磁极相反，当斗杆转动时，霍尔效应传感器检测的磁场强度发生突变时，可触发信号的突变。
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