CN107727151A - 一种举高消防车臂架运动状态动态测试装置 - Google Patents

一种举高消防车臂架运动状态动态测试装置 Download PDF

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CN107727151A
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fire truck
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CN201711105122.7A
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Inventor
殷建波
朱义
蒋旭东
彭嫔嫔
王长伟
田永祥
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Shanghai Fire Research Institute of Ministry of Public Security
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Shanghai Fire Research Institute of Ministry of Public Security
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Abstract

本发明提供一种举高消防车臂架运动状态动态测试装置，包括一消防车臂架机构、多个测试模块和一上位机；所述消防车臂架机构包括至少一臂架段和一工作斗；所述工作斗位于最后一臂架段的末端；每一所述臂架段的两端固定有所述测试模块；所述工作斗内设置有一所述测试模块；所述测试模块与所述上位机通信连接；所述测试模块包括陀螺仪和加速器的组件、单片机、GPS模块及通信模块；本发明能实现同时动态高精度举高消防车臂架运动状态的工作高度及水平幅度测试、极限位置的减速测试、消防车臂架俯仰角度、工作斗的调平测试、工作斗的晃动幅度测试。

Description

一种举高消防车臂架运动状态动态测试装置
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种举高消防车臂架运动状态动态测试装置。
背景技术
举高消防车是消防部队进行高空灭火救援的重要装备。臂架作为举高消防车的关键部件，需要承受重力、风力、工作斗内人员或载荷，其晃动程度平稳性、各安全限位及极限位置保护装置的可靠性等安全性至关重要。
现有检测技术有通过激光测距仪对举高消防车臂架高度及水平幅度进行测试，每节臂架的头端和尾端分别安装激光位移传感器和反光板来测量臂架伸展长度和角度，存在以下问题：1.安装复杂，反光板的安装位置需要特殊处理，不能阻碍臂架的回收；2.测量位置选点困难，激光位移传感器与反光板之间不能有阻隔，实际条件中举高车臂架上经常安装各种板件及梯架，会阻碍装置的安装；3.两节臂架的交界处，有时处于安装位置限制，后一节臂架的激光位移传感器不能与前一节臂架的反光板安装在同一位置，这样会造成后一节臂架起始位置的累积误差(后一节臂架采用前一节臂架的长度及角度作为初始值进行计算)，对消防车整个高度的测量造成较大的误差，测试精度低。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种举高消防车臂架运动状态动态测试装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种举高消防车臂架运动状态动态测试装置，
包括一消防车臂架机构、多个测试模块和一上位机；所述消防车臂架机构包括至少一臂架段和一工作斗；所述工作斗位于最后一臂架段的末端；
每一所述臂架段的两端固定有所述测试模块；所述工作斗内设置有一所述测试模块；所述测试模块与所述上位机通信连接；
所述测试模块包括陀螺仪和加速器的组件、单片机、GPS模块及通信模块；所述陀螺仪和加速器的组件、GPS模块及通信模块通过电路板与所述单片机连接。
进一步的，所述通信模块为无线通信模块或有线通信模块。
进一步的，所述陀螺仪和加速器的组件为3轴陀螺仪和3轴加速器的组件。
进一步的，所述测试模块中的GPS模块精确测出每节臂架的起始端和末端的位置坐标，通过通信模块传输到上位机进行计算，输出举高消防车各节臂架和工作斗的工作高度及水平幅度，及各节臂架的俯仰角的动态数据，并图形实时显示；
所述测试模块中的3轴陀螺仪和3轴加速器测量工作斗工作平面的3向角度及3向加速度，通过单片机运算结合工作斗的空间坐标输出举高消防车工作斗工作平面的位置、角度和加速度，最后通过通信模块传输到上位机进行数据处理，实时显示举高消防车极限位置的减速信息、调平信息、工作斗的晃动幅度及平稳状态。
相比现有技术,本发明具有如下有益效果：
1.本发明能实现同时动态高精度的举高消防车臂架运动状态的工作高度及水平幅度测试、极限位置的减速测试、消防车臂架俯仰角度、工作斗的调平测试、工作斗的晃动幅度测试。
2.已有测试装置的激光测距仪与反光板之间不能有物体阻挡，与已有测试装置相比，本测试装置不需要安装反光板，对臂架结构没有特殊要求。
3.高精度GPS模块测试精度高，测量误差小，可以减少激光测距仪和反光板组合测量的累积误差。并且安装位置不受臂架结构形式限制，应用范围更广。
附图说明
图1本发明测试装置结构示意图
图2本发明测试装置工作原理图
其中1、测试模块，2、第一臂架，3、测试模块，4、第二臂架，5、测试模块，6、第三臂架，7、测试模块，8测试模块，9、工作斗，10、上位机。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明的技术方案为依据开展，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。
如图1所示，显示了本发明一种举高消防车臂架运动状态动态测试装置的一个具体实施例。
举高消防车有三节臂架，后一节臂架的起始端为前一节臂架的末端，测试模块1安装于第一臂架2的起始端，测试模块3安装于第二臂架4的起始端，测试模块5安装于第三臂架6的起始端，测试模块7安装于第三臂架6的末端，第三臂架6的末端工作斗9里安装有测试模块8。
测试模块1、3、5、7、8均包括3轴陀螺仪和3轴加速器的组件、单片机、GPS模块及wifi无线通信模块。
举高消防车工作高度及水平幅度高精度动态测试：所述GPS模块精确测量出第一臂架2、第二臂架4、第三臂架6的起始端和末端的位置坐标，通过wifi无线通信模块传输到上位机10中进行存储，经公式运算，算出每节臂架的伸缩量L1，L2，L3臂架的高度及水平幅度；如通过臂架测试模块1的坐标(X1、Y1、Z1)、臂架测试模块3的坐标位置(X3、Y3、Z3)可以计算第一节臂2的长度L1，第一节臂2的工作高度H1，第一节臂2水平幅度D1，
H1＝Z3-Zl
通过臂架测试模块1的坐标(X1、Y1、Z1)、臂架测试模块7的坐标位置(X7、Y7、Z7)可以计算举高车工作高度H，举高车水平工作幅度D。
H＝Z7-Z1
上位机10将各测试模块的空间坐标位置进行计算，输出举高消防车各节臂架及工作斗9的工作高度及水平幅度的动态数据，并通过图形化进行实时显示，工作原理图如图2所示。
举高消防车极限位置的减速高精度动态测试：举高消防车工作斗9接近最大高度或者最大工作幅度的极限位置时需进行减速，测试模块8中的3轴加速器测量工作斗9的3向加速度，通过单片机运算结合工作斗9的空间坐标输出举高消防车极限位置的减速信息，最后通过无线通信模块传输到上位机10中进行数据输出和图形化显示。
举高消防车工作斗的调平高精度动态测试：工作斗9在运动过程中需能在误差范围内时刻进行调平，测试模块8中的3轴陀螺仪测量工作斗9的3向角度；通过单片机运算结合工作斗9的空间坐标输出举高消防车工作斗9工作平面的位置和角度，最后通过无线通信模块传输到上位机10中进行调平数据输出和图形化显示。
举高消防车工作斗的晃动幅度高精度动态测试：工作斗测试模块8中的3轴陀螺仪、3轴加速器测量测量工作斗9工作平面的3向角度及3向加速度，通过单片机运算结合工作斗9的空间坐标输出举高消防车工作斗9工作平面的位置、角度和加速度，最后通过无线通信模块传输到上位机10中进行输出，能够实时显示工作斗的晃动幅度及平稳状态。
举高消防车臂架俯仰角度动态测试：通过测试模块1的坐标(X1、Y1、Z1)、测试模块3的坐标位置(X3、Y3、Z3)，上位机10计算第一臂架2的工作高度H1，第一臂架2的水平幅度D1，通过H1、D1计算第一臂架2的臂架俯仰角度，同理可以计算第二臂架4的俯仰角度，第三臂架6的俯仰角度。通过上位机10对各臂架运动角度进行图形化显示。
以上实施例为本申请的优选实施例，本领域的普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本申请要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种举高消防车臂架运动状态动态测试装置，其特征在于：
包括一消防车臂架机构、多个测试模块和一上位机；所述消防车臂架机构包括至少一臂架段和一工作斗；所述工作斗位于最后一臂架段的末端；
每一所述臂架段的两端固定有所述测试模块；所述工作斗内设置有一所述测试模块；所述测试模块与所述上位机通信连接；
所述测试模块包括陀螺仪和加速器的组件、单片机、GPS模块及通信模块；所述陀螺仪和加速器的组件、GPS模块及通信模块通过电路板与所述单片机连接。
2.根据权利要求1所述的一种举高消防车臂架运动状态无线高精度动态测试装置，其特征在于：
所述通信模块为无线通信模块或有线通信模块。
3.根据权利要求1所述的一种举高消防车臂架运动状态无线高精度动态测试装置，其特征在于：
所述陀螺仪和加速器的组件为3轴陀螺仪和3轴加速器的组件。
4.一种基于权利要求1所述装置的举高消防车臂架运动状态动态测试方法,其特征在于：
所述测试模块中的GPS模块精确测出每节臂架的起始端和末端的位置坐标，通过通信模块传输到上位机进行计算，输出举高消防车各节臂架和工作斗的工作高度及水平幅度，及各节臂架的俯仰角的动态数据，并图形实时显示；
所述测试模块中的3轴陀螺仪和3轴加速器测量工作斗工作平面的3向角度及3向加速度，通过单片机运算结合工作斗的空间坐标输出举高消防车工作斗工作平面的位置、角度和加速度，最后通过通信模块传输到上位机进行数据处理，实时显示举高消防车极限位置的减速信息、调平信息、工作斗的晃动幅度及平稳状态。
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