CN108020161B - 一种抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法，至少包括：激光传感器(4)、激光反射块(5)、控制器(6)；所述激光传感器(4)安装在缸体(11)的外侧面上，用于测量大臂油缸行程，并输出测量信号；所述激光反射块(5)安装在活塞杆(12)的伸出端，激光传感器(4)发出的光束经过激光反射块(5)；所述控制器(6)电连接于所述激光传感器(4)，用于接收所述测量信号并根据所述测量信号计算出大臂油缸行程。采用外置式的激光传感器实现了对大臂油缸全行程的实时测量，能够使得油缸全行程控制更加精确化、简单化，优化现有技术中的控制方案，增加控制的安全性和可靠性，提高生产效率。

Description

一种抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及行程检测技术领域，特别是涉及一种抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法。

背景技术

目前抱罐车大臂油缸全套动作的顺利完成需要诸多联锁配合，特别是有些大臂油缸运动还分工作模式，比如抱罐车大臂工作模式就分为两种(普通模式和特殊模式)，目前大臂油缸一般长度约在3000mm左右，伸出到最大行程时油缸的总长度有些可能接近6000mm。

在普通模式下，大臂油缸伸出到约(3000+200)mm处要进行停止提示锁销动作，之后大臂油缸进入加速阶段直至伸出到约(3000+2000)mm处要停止，此时需优先小臂的伸出动作，在完成小臂完全伸出后大臂油缸在伸出到快接近终点行程处进行减速直至油缸末端终点位置，可以看出仅普通模式一个伸出动作就需安装4个光电传感器，不仅配线复杂且故障点明显增多，控制逻辑复杂，针对此类复杂的大臂油缸行程控制采用光电开关控制繁琐。目前有考虑采用内置油缸式位移传感器，但本方式需在油缸制作时便安装好且大行程位移传感器造价昂贵、安装过程容易损坏且在使用中一旦损坏基本无法更换，因此采用油缸内置位移传感器经济性、可靠性均不高。目前也有考虑采用外置拉线式位移传感器，同样也存在总体可靠性不高，维护困难等问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法，用于解决现有技术中大臂油缸行程测量方式繁琐、造价昂贵、可靠性低、维护困难等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种抱罐车大臂油缸行程的测量装置，抱罐车大臂油缸的两端分别与车架、工作大臂相铰接，工作大臂的一端与车架相铰接，大臂油缸包括缸体和活塞杆，其特征在于，所述测量装置至少包括：激光传感器、激光反射块、控制器；所述激光传感器安装在缸体的外侧面上，用于测量大臂油缸行程，并输出测量信号；所述激光反射块安装在活塞杆的伸出端，激光传感器发出的光束经过激光反射块；所述控制器电连接于所述激光传感器，用于接收所述测量信号并根据所述测量信号计算出大臂油缸行程。

优选地，所述控制器为可编程逻辑控制器。

优选地，所述活塞杆的伸出端与工作大臂相铰接，所述激光反射块安装在活塞杆的伸出端上的与所述工作大臂相铰接的位置。

优选地，所述激光反射块为圆柱体结构。

优选地，所述圆柱体结构的侧面为激光反射面。

优选地，所述激光反射面为白色或银色。

优选地，所述测量信号为模拟信号，所述激光传感器对每一油缸行程的进行多次测量。

优选地，所述控制器包括采样电路、信号处理模块、行程计算模块；所述采样电路用于接收所述测量信号，并将其转换为数字信号后发送所述数字信号；所述信号处理模块用于接收所述数字信号并对其进行滤波以及求平均值后以获得处理信号，再发送所述处理信号；所述行程计算模块用于接收所述处理信号，并将其换算为油缸行程值。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种采用前述任一项所述的抱罐车大臂油缸行程的测量装置进行大臂油缸行程测量的方法，包括如下步骤：

S1，所述激光传感器发射激光束并接收由所述激光反射块反射的激光以获取测量结果，根据测量结果输出测量信号；

S2，所述控制器接收所述测量信号并根据所述测量信号计算出大臂油缸行程。

优选地，所述步骤S2还具体包括如下步骤：

S21，所述控制器接收所述测量信号，并将其转换为数字信号；

S22，所述控制器将所述数字信号进行滤波以及求平均值后以获得处理信号；

S23，所述控制器将所述处理信号换算为油缸行程值。

如上所述，本发明的一种抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法，具有以下有益效果：采用外置式的激光传感器实现了对大臂油缸全行程的实时测量，能够使得油缸全行程控制更加精确化、简单化，优化现有技术中的控制方案，增加控制的安全性和可靠性，提高生产效率。

附图说明

图1显示为本发明的抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法的大臂油缸缩回至最短时的结构示意图。

图2显示为本发明的抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法的大臂油缸伸出到最长时的结构示意图。

图3显示为本发明的抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法的激光传感器安装位置的主视图。

图4显示为本发明的抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法的激光传感器安装位置的侧视图。

图5显示为本发明的抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法的测量信号传输示意图。

元件标号说明

1 大臂油缸

11 缸体

12 活塞杆

13 护罩

2 车架

3 工作大臂

4 激光传感器

5 激光反射块

6 控制器

71 第一销轴

72 第二销轴

73 第三销轴

S1～S2 步骤

S21～S23 步骤

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-图5所示，本发明提供一种抱罐车大臂油缸行程的测量装置及测量方法，采用外置式的激光传感器来实现对大臂油缸全行程的实时测量，解决了以往抱罐车大臂油缸行程不能够进行实时测量、动态监控的问题，并且通过此方法替换了原抱罐车大臂行程控制设计中需安装较多光电开关传感器，妥善解决了由于安装较多光电开关传感器而导致的施工配线复杂，逻辑控制模块较多、故障点多，检修困难等一系列问题，本发明的大臂油缸行程测量装置及方法能够实现经济性与可靠性的兼顾。

如图1-图2所示，抱罐车大臂油缸1的两端分别与车架2、工作大臂3相铰接，工作大臂3的一端与车架2相铰接，大臂油缸1包括缸体11和活塞杆12，测量装置包括：激光传感器4、激光反射块5、控制器6；激光传感器4安装在缸体11的外侧面上，用于测量大臂油缸行程，并输出测量信号；激光反射块5安装在活塞杆12的伸出端，激光传感器4发出的光束经过激光反射块5；控制器6电连接于激光传感器4，用于接收测量信号并根据测量信号计算出大臂油缸行程。如图1-图4所示，可通过销轴进行铰接连接，缸体11的一端通过第一销轴71与车架2相铰接，活塞杆12的伸出端通过第二销轴72与工作大臂3相铰接，工作大臂3的一端与车架2通过第三销轴73相铰接。抱罐车的工作大臂3在大臂油缸1的伸缩作用下绕第三销轴73运动，由于活塞杆12套装于缸体11的另一端，并且活塞杆12能够沿缸体11的轴向往复运动，而将激光传感器4安装在缸体11的外侧面，激光反射块5安装在活塞杆12的伸出端，并且激光传感器4发出的光束经过激光反射块5，由此保证了在大臂油缸1进行伸缩运动时，激光传感器4能够测量出大臂油缸1的伸缩行程。激光传感器4发出的光束经过激光反射块5并被激光反射块5反射后再被激光传感器4接收，由此测量出大臂油缸行程，并根据测量的大臂油缸行程输出测量信号，控制器6电连接于激光传感器4，接收激光传感器4发送的测量信号，并根据测量信号计算出大臂油缸行程。由此可见，本发明采用外置式的激光传感器来实现对大臂油缸全行程的实时测量具有操作方便快捷、测量精确等优点。

控制器6优选为可编程逻辑控制器，即PLC控制器。激光传感器4在测量后输出的测量信号为模拟信号，并且对每一油缸行程进行多次测量以提高测量准确度，测量次数可根据需要设定。如图5所示，控制器6包括采样电路61、信号处理模块62、行程计算模块63；采样电路61用于接收测量信号，并将其转换为数字信号后发送此数字信号；信号处理模块62用于接收数字信号并对其进行滤波以及求平均值后以获得处理信号，再发送此处理信号；行程计算模块63用于接收处理信号，并将其换算为油缸行程值。模拟信号采用电流信号，电流值A范围为4-20mA，如图1所示，当大臂油缸1缩回至最短时，激光传感器4通过测量计算，输出一个电流值A1(4mA<A1<20mA)，如图2所示，当大臂油缸1伸出到最长时，激光传感器4通过测量计算，输出一个电流值A2(4mA<A2<20mA)，大臂油缸1在整个伸缩行程中，激光传感器4输出电流值A始终位于[A1，A2]这个闭区间之内，并且对于一个行程值对应输出一个电流值。采样电路61对模拟信号采集范围为0-20mA，精度不能低于12bit，即2¹²＝4095，采样电路61将所采集的模拟信号转换为数字信号，并将其发送给信号处理模块62，信号处理模块62接收此数字信号并对其进行滤波以及求平均值的处理以确保数据不产生大的波动进而提高测量准确性，滤波以及求平均值处理后即可获得与电流值A相对应的数字化的处理信号M(取值范围为[0-4095]的整数)，再发送此处理信号给行程计算模块63，行程计算模块63接收此处理信号后，根据模块中已编辑的处理信号与行程值间的对应关系换算出具体的行程值L。通过本发明可达到实时测量抱罐车大臂油缸全行程伸缩量的目的，为进一步在控制系统设计中为大臂油缸全行程运动设计无触点、无数量限制的开关点，从而实现对大臂油缸各种状态和模式下的精准控制提供了方便与基础。

如图1、图2所示，由于活塞杆12的伸出端与工作大臂3相铰接，为进一步的方便安装、节省安装成本，优选地，可将激光反射块5安装在活塞杆12的伸出端上的与工作大臂3相铰接的位置。激光反射块5优选为圆柱体结构，示例性的如图1-图4所示，活塞杆12的伸出端与工作大臂3通过第二销轴72相铰接，激光反射块5的一端面固定在第二销轴72的一端面上，激光反射块5的侧面作为激光反射面。激光传感器4安装在缸体11的靠近第一销轴71的端部，在安装大臂油缸1时，可焊接与激光传感器4安装孔相配合的安装块，再将激光传感器4安装在此安装块上。激光反射块5安装时其端面与第二销轴72的端面同心并保持平行。激光反射块5可选用不锈钢材质，其表面被涂装成除黑色以外的颜色，白色、银色油漆最佳，以保证其表面的光反射效果。激光反射块5可通过螺栓连接在第二销轴72的端面上。

在本发明中，激光传感器推荐采用德国易福门公司生产的传感器，该传感器可靠性较高，在本发明中，以型号为OID105的易福门激光传感器为例进行说明，其他公司的产品只要技术基本达到或者高于本技术要求即可采用本发明来实现。易福门OID105激光传感器的电气技术参数如下：可见激光、测量范围0.2-10m；工作电压DC18-30V、输出信号4-20mA；光斑直径15mm*15mm；温度和防护，-10-60℃，IP67；具有反相保护、长寿命。

由此，本发明采用前述的抱罐车大臂油缸行程的测量装置进行大臂油缸行程测量的方法步骤如下：

S1，激光传感器4发射激光束并接收由激光反射块5反射的激光以获取测量结果，根据测量结果输出测量信号；

S2，控制器6接收测量信号并根据测量信号计算出大臂油缸行程。

其中，步骤S2还具体包括如下步骤：

S21，控制器6接收测量信号，并将其转换为数字信号；

S22，控制器6将数字信号进行滤波以及求平均值后以获得处理信号；

S23，控制器6将处理信号换算为油缸行程值。

综上所述，本发明真正实现了对抱罐车大臂油缸运动过程的全程监控，能够使得油缸全行程控制更加精确化、简单化，优化现有技术中的控制方案，增加控制的安全性和可靠性，提高了生产效率。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种抱罐车大臂油缸行程的测量装置，抱罐车大臂油缸(1)的两端分别与车架(2)、工作大臂(3)相铰接，工作大臂(3)的一端与车架(2)相铰接，大臂油缸(1)包括缸体(11)和活塞杆(12)，其特征在于，所述测量装置至少包括：激光传感器(4)、激光反射块(5)、控制器(6)；所述激光传感器(4)安装在缸体(11)的外侧面上，用于测量大臂油缸行程，并输出测量信号；所述激光反射块(5)安装在活塞杆(12)的伸出端，激光传感器(4)发出的光束经过激光反射块(5)；所述控制器(6)电连接于所述激光传感器(4)，用于接收所述测量信号并根据所述测量信号计算出大臂油缸行程；

所述活塞杆(12)的伸出端与工作大臂(3)相铰接，所述激光反射块(5)安装在活塞杆(12)的伸出端上的与所述工作大臂(3)相铰接的位置，所述激光反射块(5)为圆柱体结构，所述圆柱体结构的侧面为激光反射面；在缸体(11)的外侧面上焊接有与激光传感器(4)安装孔相配合的安装块，激光传感器(4)安装在安装块上。

2.根据权利要求1所述的抱罐车大臂油缸行程的测量装置，其特征在于：所述控制器(6)为可编程逻辑控制器。

3.根据权利要求1所述的抱罐车大臂油缸行程的测量装置，其特征在于：所述激光反射面为白色或银色。

4.根据权利要求1所述的抱罐车大臂油缸行程的测量装置，其特征在于：所述测量信号为模拟信号，所述激光传感器(4)对每一油缸行程进行多次测量。

5.根据权利要求4所述的抱罐车大臂油缸行程的测量装置，其特征在于：所述控制器(6)包括采样电路(61)、信号处理模块(62)、行程计算模块(63)；所述采样电路(61)用于接收所述测量信号，并将其转换为数字信号后发送所述数字信号；所述信号处理模块(62)用于接收所述数字信号并对其进行滤波以及求平均值后以获得处理信号，再发送所述处理信号；所述行程计算模块(63)用于接收所述处理信号，并将其换算为油缸行程值。

6.一种采用权利要求1至5中任一项所述的抱罐车大臂油缸行程的测量装置进行大臂油缸行程测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，所述激光传感器(4)发射激光束并接收由所述激光反射块(5)反射的激光以获取测量结果，根据测量结果输出测量信号；

S2，所述控制器(6)接收所述测量信号并根据所述测量信号计算出大臂油缸行程。

7.根据权利要求6所述的进行大臂油缸行程测量的方法，其特征在于：所述步骤S2还具体包括如下步骤：

S21，所述控制器(6)接收所述测量信号，并将其转换为数字信号；

S22，所述控制器(6)将所述数字信号进行滤波以及求平均值后以获得处理信号；

S23，所述控制器(6)将所述处理信号换算为油缸行程值。

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