CN106744554B - 一种可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法，所使用的下折式高空作业车包括车体总成、臂架总成、工作平台、动作控制液压阀组、控制器、节臂倾角传感器、节臂长度传感器、臂架总成回转角度传感器；控制方法具体包括：臂架控制；倾角数据采集；数据计算比较与判断；臂架安全控制。本控制方法在下折式高空作业车工作过程中，控制器结合实时的工况通过对每节节臂的变幅角度或伸缩长度、转台的回转角度与预设参数比较计算，判断每节节臂可进行的安全动作，同时禁止危险动作输入，实现自动判断安全动作，控制器可以在无需操作人员经验和人为判断的情况下实现自动判断进行防自损保护，可实现简化操作、提高工作效率。

Description

一种可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法

技术领域

本发明涉及一种高空作业车控制方法，具体是一种可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法，属于高空作业车技术领域。

背景技术

高空作业车是运送工作人员和使用器材至高空对位于高空的设备进行安装、维护、清洗的专用特种车辆，与搭脚手架、梯子等传统的作业方式相比具有作业性能好、作业效率高、作业安全等优点，目前广泛应用于电力、交通、石化、通信、园林等基础设施行业。

目前高空作业车按臂架类型通常分为三类：折叠臂高空作业车、伸缩臂高空作业车和由折叠臂和伸缩臂组成的混合臂高空作业车，由于混合臂高空作业车兼具折叠臂和伸缩臂的作业灵活、适用多样性工况、易于跨越障碍物到达工作位置的优点，因此逐渐普及应用。

随着高空作业车行业的发展，大高度以及越来越复杂的臂架结构成为未来发展的趋势，这就对高空作业车安全保护的要求越来越高，而高空作业车的车身防自损功能也越来越显现出其重要性。

针对工作臂结构较简单的伸缩臂高空作业车，车身防自损控制运算相对简单、也较易实现，通常仅需要控制工作臂变幅下落以及计算当前转台的回转角度就可以有效实现自身防撞，但针对工作臂结构较复杂的折叠臂高空作业车和混合臂高空作业车，车身防自损控制运算就相对复杂、不易实现，如图1所示的下折式混合臂高空作业车是在下折式折叠臂的内部还设置有伸缩臂，在图1所示的状态下不仅仅是一级臂变幅下降可以撞到车身，同时回转动作二级臂变幅和二级臂缩回、伸出都有可能撞到车身，在这种情况下仅仅依靠简单的控制工作臂变幅下落以及计算当前转台的回转角度的车身防自损控制已经无法解决问题，而依靠定点控制不仅定点量大而且不能覆盖整个车身，通常是操作人员根据经验目测进行操作以完成车身防自损控制，若操作人员对现场工况或作业车操作不熟会导致臂架操作变得较复杂、困难，工作效率低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法，可实现下折式高空作业车自动判断每节工作臂可进行的安全动作以实现车身防自损，进而实现简化操作、提高工作效率。

为实现上述目的，本可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法所使用的下折式高空作业车包括车体总成、臂架总成、工作平台、动作控制液压阀组、控制器、节臂倾角传感器、节臂长度传感器、臂架总成回转角度传感器；所述的臂架总成安装在所述的车体总成的转台上，包括下折结构的一节臂、二节臂和曲臂，一节臂和/或二节臂的内部设有伸缩臂；所述的节臂倾角传感器的数量与节臂的数量配合、并分别安装在每节节臂上；所述的节臂长度传感器的数量与节臂的数量配合、并分别安装在每节节臂上；所述的工作平台通过自动调平装置安装在曲臂的末端；所述的动作控制液压阀组安装在所述的车体总成的转台上；所述的臂架总成回转角度传感器安装在所述的车体总成的转台上；所述的控制器安装在所述的车体总成的转台上，包括节臂倾角数据采集回路、节臂长度数据采集回路、臂架回转角度数据采集回路、臂架控制回路、数据计算比较判断回路和臂架安全控制及报警回路，控制器分别与节臂倾角传感器、节臂长度传感器、臂架总成回转角度传感器、动作控制液压阀组电连接；

本可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法具体包括以下步骤：

a.臂架控制：臂架控制回路开始工作，臂架总成开始展开，当一节臂未升起至设定的展开安全角度时，控制器控制动作控制液压阀组关闭控制二节臂和曲臂的阀路、限制二节臂和曲臂的所有动作输入；当一节臂升起至大于设定的展开安全角度时，控制器控制动作控制液压阀组打开控制二节臂和曲臂的阀路、允许二节臂和曲臂的动作输入；

b.倾角数据采集：臂架总成工作过程中，节臂倾角数据采集回路、节臂长度数据采集回路、臂架回转角度数据采集回路同步开始工作，控制器实时分别读取各节臂的倾角数据、节臂长度数据和臂架总成回转角度数据并存储；

c.数据计算比较与判断：臂架总成展开过程中，当节臂的变幅角度或伸缩长度、转台的回转角度未达到设定的临界安全数值时，控制器控制动作控制液压阀组使节臂或转台按正常运行速度动作；当节臂的变幅角度或伸缩长度、转台的回转角度大于临界安全数值后，控制器控制动作控制液压阀组使节臂或转台降低运行速度直至达到设定的极限安全数值；

数据计算比较判断回路开始工作，控制器根据设定程序将实时的各节臂的倾角数据、节臂长度数据和臂架总成回转角度数据进行计算并三维建模，并将建模数值与预置设定的模型数据参考数值进行差异比较，并根据比较结果及预置设定的安全动作程序的防撞区域和防撞数值判定各节臂安全动作的变幅方向和/或伸缩方向、臂架总成安全回转动作的回转方向；

d.臂架安全控制：臂架安全控制及报警回路开始工作，控制器根据判定的各节臂安全动作的变幅方向和/或伸缩方向、臂架总成安全回转动作的回转方向控制动作控制液压阀组关闭各节臂非安全动作的变幅方向和/或伸缩方向的阀路、关闭非安全动作的臂架总成回转方向的阀路、允许打开各节臂安全动作的变幅方向和/或伸缩方向的阀路、允许打开安全动作的臂架总成回转方向的阀路。

作为本发明的进一步控制方案，步骤c中所述的预置设定的安全动作程序的防撞区域和防撞数值在臂架仰俯防撞方面，若H1>H2，则进入设定的防撞区域，当L3-L2>L1时则到达防撞数值，其中，H1是以二节臂为斜边的三角形体系的垂直高度，H2是以一节臂为斜边的三角形体系的垂直高度，L1是以二节臂为斜边、H2为高的三角形体系的水平底边长度，L2是以一节臂为斜边、H2为高的三角形体系的水平底边长度，L3是车头至转台中心的水平长度。

作为本发明的进一步控制方案，步骤c中所述的预置设定的安全动作程序的防撞区域和防撞数值在臂架回转防撞方面，当R1>R2，则此时在回转安全范围，当R1<R2，则到达防撞数值；其中，R1是工作平台的作业半径，R2是极限安全回转半径。

作为本发明的进一步改进方案，所述的节臂倾角传感器、节臂长度传感器和臂架总成回转角度传感器通过CAN总线与控制器电连接。

与现有技术相比，本可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法在下折式高空作业车工作过程中，控制器结合实时的工况通过对每节节臂的变幅角度或伸缩长度、转台的回转角度与预设参数比较计算，判断每节节臂可进行的安全动作，同时禁止危险动作输入，在不切断上车动作的情况下，实现自动判断安全动作，继续下折式高空作业车工作，控制器可以在无需操作人员经验和人为判断的情况下实现自动判断进行防自损保护，安全可靠、自动化程度高，可实现简化操作、提高工作效率、防止误操作导致的车身自损。

附图说明

图1是本发明下折式高空作业车的结构示意图；

图2是本发明在臂架防撞方面计算的示意图；

图3是本发明在回转防撞方面计算的示意图；

图4是本发明的控制原理图。

图中：1、臂架总成，11、一节臂，12、二节臂，13、曲臂，2、工作平台，3、动作控制液压阀组，4、控制器；

H1-以二节臂为斜边的三角形体系的垂直高度；

H2-以一节臂为斜边的三角形体系的垂直高度；

L1-以二节臂为斜边、H2为高的三角形体系的水平底边长度；

L2-以一节臂为斜边、H2为高的三角形体系的水平底边长度；

L3-车头至转台中心的水平长度；

R1-工作平台的作业半径；

R2-极限安全回转半径。

具体实施方式

本发明通过对下折式高空作业车设置自身安全范围，如图4所示，通过控制器4采集下折式高空作业车姿态信息计算出臂架总成1的位置，并通过比较臂架总成1位置与自身安全范围的关系来限制或允许某些臂架的运动轨迹，从而达到防止臂架总成1和车身相撞的目的。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法所使用的下折式高空作业车包括车体总成、臂架总成1、工作平台2、动作控制液压阀组3、控制器4、节臂倾角传感器、节臂长度传感器、臂架总成回转角度传感器。

所述的臂架总成1安装在所述的车体总成的转台上，包括下折结构的一节臂11、二节臂12和曲臂13，一节臂11和/或二节臂12的内部设有伸缩臂；所述的节臂倾角传感器的数量与节臂的数量配合、并分别安装在每节节臂上，用来检测每节节臂的倾角；所述的节臂长度传感器的数量与节臂的数量配合、并分别安装在每节节臂上，用来检测每节节臂的长度。

所述的工作平台2通过自动调平装置安装在曲臂13的末端。

所述的动作控制液压阀组3安装在所述的车体总成的转台上，用于控制各节臂的动作和转台的回转。

所述的臂架总成回转角度传感器安装在所述的车体总成的转台上，用于检测臂架总成的回转角度。

所述的控制器4安装在所述的车体总成的转台上，用来采集臂架总成回转角度传感器、节臂倾角传感器、和节臂长度传感器的反馈信号并控制动作控制液压阀组3，控制器4包括节臂倾角数据采集回路、节臂长度数据采集回路、臂架回转角度数据采集回路、臂架控制回路、数据计算比较判断回路和臂架安全控制及报警回路，控制器4分别与节臂倾角传感器、节臂长度传感器、臂架总成回转角度传感器、动作控制液压阀组3电连接。

如图2、图3所示，本可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法具体包括以下步骤：

a.臂架控制：臂架控制回路开始工作，臂架总成1开始展开，当一节臂11未升起至设定的展开安全角度时，控制器4控制动作控制液压阀组3关闭控制二节臂12和曲臂13的阀路、限制二节臂12和曲臂13的所有动作输入；当一节臂11升起至大于设定的展开安全角度时，控制器4控制动作控制液压阀组3打开控制二节臂12和曲臂13的阀路、允许二节臂12和曲臂13的动作输入。

b.倾角数据采集：臂架总成工作过程中，节臂倾角数据采集回路、节臂长度数据采集回路、臂架回转角度数据采集回路同步开始工作，控制器4实时分别读取各节臂的倾角数据、节臂长度数据和臂架总成回转角度数据并存储。

c.数据计算比较与判断：臂架总成1展开过程中，当节臂的变幅角度或伸缩长度、转台的回转角度未达到设定的临界安全数值时，控制器4控制动作控制液压阀组3使节臂或转台按正常运行速度动作；当节臂的变幅角度或伸缩长度、转台的回转角度大于临界安全数值后，控制器4控制动作控制液压阀组3使节臂或转台降低运行速度直至达到设定的极限安全数值；

数据计算比较判断回路开始工作，控制器4根据设定程序将实时的各节臂的倾角数据、节臂长度数据和臂架总成回转角度数据进行计算并三维建模，并将建模数值与预置设定的模型数据参考数值进行差异比较，并根据比较结果及预置设定的安全动作程序的防撞数值判定各节臂安全动作的变幅方向和/或伸缩方向、臂架总成安全回转动作的回转方向。

d.臂架安全控制：臂架安全控制及报警回路开始工作，控制器4根据判定的各节臂安全动作的变幅方向和/或伸缩方向、臂架总成安全回转动作的回转方向控制动作控制液压阀组3关闭各节臂非安全动作的变幅方向和/或伸缩方向的阀路、关闭非安全动作的臂架总成回转方向的阀路、允许打开各节臂安全动作的变幅方向和/或伸缩方向的阀路、允许打开安全动作的臂架总成回转方向的阀路，即使非安全动作的输入和输出失效、只可以向安全方向动作，当操作人员输入非安全动作时控制器4输出报警，操作人员既使误操作高空作业车也不会响应，进而实现车身防自损。

如图2所示，在臂架防撞方面，若H1>H2，则进入设定的防撞区域，当L3-L2>L1时则到达防撞数值，此时应允许二节臂12和一节臂12升幅输入、限制二节臂12和一节臂12降幅等相应有撞向车身趋势的动作输入，操作者既使误操作本下折式高空作业车也不会响应，进而实现车身防自损。

如图3所示，在回转防撞方面，R2可根据车身的长度和设定的安全空间范围设置为包括回转中心至车头的长度、回转中心至安全空间范围边角的长度等不同的数值，当R1>R2，则认为此时在回转安全范围，可允许转台回转；当R1<R2，则到达防撞数值，此时应限制相应有撞向车身趋势的回转动作，操作者既使误操作本下折式高空作业车也不会响应，进而实现车身防自损。

由于CAN总线具有较高的性能和可靠性，因此作为本发明的进一步改进方案，所述的节臂倾角传感器、节臂长度传感器和臂架总成回转角度传感器通过CAN总线与控制器4电连接。

本可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法在下折式高空作业车工作过程中，控制器4结合实时的工况通过对每节节臂的变幅角度或伸缩长度、转台的回转角度与预设参数比较计算，判断每节节臂可进行的安全动作，同时禁止危险动作输入，在不切断上车动作的情况下，实现自动判断安全动作，继续下折式高空作业车工作，控制器4可以在无需操作人员经验和人为判断的情况下实现自动判断进行防自损保护，安全可靠、自动化程度高，可实现简化操作、提高工作效率、防止误操作导致的车身自损。

Claims (4)

1.一种可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法，其特征在于，所使用的下折式高空作业车包括车体总成、臂架总成(1)、工作平台(2)、动作控制液压阀组(3)、控制器(4)、节臂倾角传感器、节臂长度传感器、臂架总成回转角度传感器；所述的臂架总成(1)安装在所述的车体总成的转台上，包括下折结构的一节臂(11)、二节臂(12)和曲臂(13)，一节臂(11)和/或二节臂(12)的内部设有伸缩臂；所述的节臂倾角传感器的数量与节臂的数量配合、并分别安装在每节节臂上；所述的节臂长度传感器的数量与节臂的数量配合、并分别安装在每节节臂上；所述的工作平台(2)通过自动调平装置安装在曲臂(13)的末端；所述的动作控制液压阀组(3)安装在所述的车体总成的转台上；所述的臂架总成回转角度传感器安装在所述的车体总成的转台上；所述的控制器(4)安装在所述的车体总成的转台上，包括节臂倾角数据采集回路、节臂长度数据采集回路、臂架回转角度数据采集回路、臂架控制回路、数据计算比较判断回路和臂架安全控制及报警回路，控制器(4)分别与节臂倾角传感器、节臂长度传感器、臂架总成回转角度传感器、动作控制液压阀组(3)电连接；

本可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法具体包括以下步骤：

a.臂架控制：臂架控制回路开始工作，臂架总成(1)开始展开，当一节臂(11)未升起至设定的展开安全角度时，控制器(4)控制动作控制液压阀组(3)关闭控制二节臂(12)和曲臂(13)的阀路、限制二节臂(12)和曲臂(13)的所有动作输入；当一节臂(11)升起至大于设定的展开安全角度时，控制器(4)控制动作控制液压阀组(3)打开控制二节臂(12)和曲臂(13)的阀路、允许二节臂(12)和曲臂(13)的动作输入；

b.倾角数据采集：臂架总成工作过程中，节臂倾角数据采集回路、节臂长度数据采集回路、臂架回转角度数据采集回路同步开始工作，控制器(4)实时分别读取各节臂的倾角数据、节臂长度数据和臂架总成回转角度数据并存储；

c.数据计算比较与判断：臂架总成(1)展开过程中，当节臂的变幅角度或伸缩长度、转台的回转角度未达到设定的临界安全数值时，控制器(4)控制动作控制液压阀组(3)使节臂或转台按正常运行速度动作；当节臂的变幅角度或伸缩长度、转台的回转角度大于临界安全数值后，控制器(4)控制动作控制液压阀组(3)使节臂或转台降低运行速度直至达到设定的极限安全数值；

数据计算比较判断回路开始工作，控制器(4)根据设定程序将实时的各节臂的倾角数据、节臂长度数据和臂架总成回转角度数据进行计算并三维建模，并将建模数值与预置设定的模型数据参考数值进行差异比较，并根据比较结果及预置设定的安全动作程序的防撞区域和防撞数值判定各节臂安全动作的变幅方向和/或伸缩方向、臂架总成安全回转动作的回转方向；

d.臂架安全控制：臂架安全控制及报警回路开始工作，控制器(4)根据判定的各节臂安全动作的变幅方向和/或伸缩方向、臂架总成安全回转动作的回转方向控制动作控制液压阀组(3)关闭各节臂非安全动作的变幅方向和/或伸缩方向的阀路、关闭非安全动作的臂架总成回转方向的阀路、允许打开各节臂安全动作的变幅方向和/或伸缩方向的阀路、允许打开安全动作的臂架总成回转方向的阀路。

2.根据权利要求1所述的可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法，其特征在于，在臂架仰俯防撞方面，步骤c中所述的预置设定的安全动作程序的防撞区域和防撞数值若H1>H2，则进入设定的防撞区域，当L3-L2>L1时则到达防撞数值，其中，H1是以二节臂为斜边的三角形体系的垂直高度，H2是以一节臂为斜边的三角形体系的垂直高度，L1是以二节臂为斜边、H2为高的三角形体系的水平底边长度，L2是以一节臂为斜边、H2为高的三角形体系的水平底边长度，L3是车头至转台中心的水平长度。

3.根据权利要求1所述的可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法，其特征在于，在臂架回转防撞方面，步骤c中所述的预置设定的安全动作程序的防撞区域和防撞数值当R1>R2，则此时在回转安全范围，当R1<R2，则到达防撞数值；其中，R1是工作平台的作业半径，R2是极限安全回转半径。

4.根据权利要求1或2或3所述的可实现车身防自损的下折式高空作业车控制方法，其特征在于，所述的节臂倾角传感器、节臂长度传感器和臂架总成回转角度传感器通过CAN总线与控制器(4)电连接。