CN108036019B - 一种空气弹簧隔振平台的高度调平控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空气弹簧隔振平台的高度调平控制系统，包括：至少三个高度阀，用于调节对应位置隔震平台的高度；设置在所述空气弹簧隔震平台上的至少三个高度传感器，用于检测对应位置的高度数据；压力传感器，用于检测空气弹簧的压力数据；模拟量输入模块，分别与所述压力传感器、高度传感器连接，用于获取对应的压力数据和高度数据；处理器，用于接收模拟量输入模块的模拟量数据，进行处理及转化成数字量数据，其中，所述处理器包括高度跟踪调平控制模块；数字量输出模块，用于接收处理器的数字量数据，并控制设置在慢充气路以及快充气路上的电磁阀的开关，进而实现对所述空气弹簧隔振平台的高度调平。
Description
技术领域
本发明涉及空气弹簧隔震平台技术领域，具体的说是一种空气弹簧隔振平台的高度调平控制系统及方法。
背景技术
当前对于空气弹簧隔振平台通常采用在气路上安装高度阀的方式进调平，例如将空气弹簧分为三组，每组加装高度阀，按照三点确定一平面的方式对空气弹簧隔振平台进行调平。
但是，实践中发现，上述类型的隔振平台在浮起过程中，由于载荷不均匀、各组气管长度不同从而导致的气流量不同，必定会出现一组空气弹簧先浮起到最高处，而后第二、第三组空气弹簧才会逐渐浮起，最终达到三点同一高度。在这一过程中，隔振平台将会在一定时间内处于倾斜的姿态，而倾斜姿态保持的时间取决于整体隔振平台的重量、偏载程度和充气的速度，重量越大、偏载程度越大，充气速度越慢，其时间越长。而倾斜程度取决于供气弹簧的工作状态与非工作(未充气)状态高度之差。
这种倾斜姿态会导致隔振平台逐渐偏移，且偏移量会正向积累，充气次数约多，偏移量越大。最终导致气浮平台无法使用，需要人工纠偏，从而产生经济成本和时间成本。
因此，需要新的空气弹簧隔振平台的高度调平控制方法和系统。
发明内容
本发明是针对现有空气弹簧隔震平台的不足，提供一种空气弹簧隔振平台的高度调平控制方法和系统，采用高度追踪控制技术，将隔振平台浮起过程中的倾斜量尽可能的缩小，可以缩小为原倾斜量的例如1/10，从而避免了隔振平台整体偏移，降低了隔振平台的后期维护成本。同时，缩短了隔振平台充气所需要的时间。
根据本发明的一方面，提供一种空气弹簧隔振平台的高度调平控制系统，包括：
至少三个高度阀，所述高度阀位于所述空气弹簧隔震平台下部充气的慢充气路上，每个高度阀对应设置在一组空气弹簧上，用于调节对应位置隔震平台的高度；
至少三个高度传感器，设置在所述空气弹簧隔震平台上，每个高度传感器对应其中一个高度阀设置，用于检测对应位置的高度数据；
压力传感器，用于检测空气弹簧的压力数据；
模拟量输入模块，分别与所述压力传感器、高度传感器连接，用于获取对应的压力数据和高度数据；
处理器，用于接收模拟量输入模块的模拟量数据，进行处理及转化成数字量数据；
数字量输出模块，用于接收处理器的数字量数据，并控制设置在慢充气路以及快充气路上的电磁阀的开关，进而实现对所述空气弹簧隔振平台的高度调平；
其中，启动系统进行充气时，所述快充气路上的电磁阀均打开，进入快速充气模式；当压力传感器检测的压力数据达到预设压力时，所述快充气路上的电磁阀均关闭，打开所述慢充气路上的电磁阀进入利用高度阀进行调平的慢速充气模式；
其中，所述处理器包括高度跟踪调平控制模块，在进入所述慢速充气模式之后，所述高度跟踪调平控制模块能够根据高度数据来控制电磁阀的打开或关闭，以交替利用所述慢充气路和快充气路来进行充气，从而以高度跟踪调平模式来调节所述空气弹簧隔振平台的高度。
根据本发明的一个实施方案，所述控制系统还包括触摸屏或P C机，与所述处理器连接，用于获取所述处理器的模拟数据和数字量数据，并将对应数据显示；相应地，所述处理器还用于将模拟量数据转化成数字量数据。
根据本发明的一个实施方案，所述触摸屏或PC机还可用于获取控制指令，并将所述控制指令发送给所述处理器。
根据本发明的一个实施方案，所述设置在慢充气路以及快充气路上的电磁阀分别为慢充阀和快充阀，所述慢充阀和所述快充阀具有不同的开度，以控制充气速度的快慢。
根据本发明的一个实施方案，所述快充阀包括三组，每组快充阀对一组高度阀进行充气。
根据本发明的一个实施方案，所述控制系统还包括控制柜，所述处理器、控制阀集成在所述控制柜上，气源与控制柜上的充气管路连通，并在该充气管路上设置压力传感器。
根据本发明的一个实施方案，所述高度传感器可以为激光位移传感器或拉杆式传感器。
根据本发明的另一方面，提供一种空气弹簧隔振平台的高度调平控制方法，包括：
(1)打开慢充气路上的电磁阀，利用高度阀进行空气弹簧隔振平台的调平；
(2)利用高度传感器检测对应的各空气弹簧组的高度值，当最大高度值与最小高度值之差大于或等于预设的控制精度值时，关闭慢充气路上的电磁阀，同时打开最小高度值所对应的空气弹簧组的快充气路上的电磁阀进行快充，直至所述最大高度值与最小高度值之差小于所述控制精度值；
(3)关闭所述快充气路上的电磁阀，同时打开慢充气路上的电磁阀，重新利用高度阀进行空气弹簧隔振平台的调平；
(4)重复步骤(2)和(3)，直到预设的空气弹簧隔振平台最终高度值与各空气弹簧组的高度值之差均小于预定值；以及
(5)关闭各空气弹簧组的快充气路上的电磁阀，同时打开慢充气路上的电磁阀，利用高度阀进行空气弹簧隔振平台的调平，直至各空气弹簧组的高度值达到所述最终高度值。
根据本发明的一个实施方案，所述预定值为所述控制精度值的2倍；控制精度值可以根据需要来设置，例如可以为1mm、2mm、3 mm等等；而预定值的也可以根据需要来设置，例如为控制精度值的两倍、三倍等等。
根据本发明的一个实施方案，所述空气弹簧组为三组，步骤(2) 还包括当最大高度值与次大高度值之差大于或等于所述控制精度值，且次大高度值与最小高度值之差小于所述控制精度值时，打开次大高度值所对应的空气弹簧组的快充气路上的电磁阀进行快充，直至所述最大高度值与最小高度值之差小于所述控制精度值；然后关闭该快充气路上的电磁阀。当然，所述空气弹簧组的组数也可以为如4、5等等。
附图说明
图1是根据本发明所一个实施方案的空气弹簧隔振平台的高度调平控制系统的结构示意图；
图2是根据本发明所一个实施方案的空气弹簧隔振平台的高度调平控制系统的原理框图；
图3是根据本发明所一个实施方案的空气弹簧隔振平台的高度调平控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。本领域技术人员将理解，实施例旨在助于技术人员清楚地理解本发明，并非用于限制本发明。
如图1-2所示，本发明提供了一种空气弹簧隔振平台的高度调平控制系统，包括：
至少三个高度阀G1、G2、G3，高度阀位于所述空气弹簧隔震平台10的慢充气路上，每个高度阀对应设置在一组空气弹簧上，其中高度阀G1对应空气弹簧A10，高度阀G2对应空气弹簧A 20，高度阀G3对应空气弹簧A30，高度阀用于慢速充气模式下，控制三组空气弹簧对应位置的高度，当充气达到预设高度，则高度阀可以自动锁闭；
至少三个高度传感器H1、H2和H3，设置在所述空气弹簧隔震平台10上，每个高度传感器对应其中一组空气弹簧设置，用于检测对应位置的高度数据；高度传感器例如可以是激光位移传感器或拉杆式传感器，或者也可以是其他类型的传感器。
压力传感器T1、T2和T3，用于检测空气弹簧的压力数据，检测数值可以在显示屏上显示，例如可以在触摸屏或者普通PC机上实时显示数值；
模拟量输入模块(图1中省略处理)，分别与压力传感器、高度传感器连接，用于获取对应的压力数据和高度数据，并发送给处理器(CPU)21；
处理器21，用于接收模拟量输入模块的模拟量数据，并转化成数字量数据，并输出给数字量输出模块；优选地，所述处理器中包括模数转化器。
如图2所示，在本发明中，所述处理器包括高度跟踪调平控制模块，所述高度跟踪调平控制模块能够根据高度数据来输出指令至数字量输出模块，由此控制电磁阀(V3、V4、V5和V6)的打开或关闭，以交替利用所述慢充气路和快充气路来进行充气，从而以高度跟踪调平模式来调节所述空气弹簧隔振平台的高度。
数字量输出模块(图1中省略处理)，用于接收处理器的数字量数据，并控制高度阀充气管路上设置的电磁阀，进而实现对所述高度阀的控制。
优选地，本发明的系统还包括触摸屏或者PC机(未示出)，与所述处理器连接，用于获取所述处理器的模拟数据和数字量数据，并将对应数据显示；相应地，所述处理器还用于将模拟量数据转化成数字量数据。优选地，所述触摸屏或者PC机，还用于获取控制指令，并将所述控制指令发送给所述处理器。
优选地，所述电磁阀包括设置在慢充气路和快充气路上的慢充阀和快充阀，所述慢充阀和所述快充阀可以具有不同的开度，以控制充气速度的快慢。例如慢充阀V6用于对所述高度阀G1、G2、G3 进行慢速充气，由此进行高度调平；快充阀V3、V4、V5，用于对所述空气弹簧隔震平台10进行快速充气。
优选地，如图1所示，本发明的系统还包括控制柜20，所述处理器(CPU)21、控制阀集成在所述控制柜20上，气源与控制柜上的充气管路连通，并在该充气管路上设置压力传感器。
如图1所示，所述气源流经充气主管路，然后分支成慢充气路和快充气路。在充气主管路上设有阀门QF和电磁阀V1、V2，这些阀亦为本领域技术人员所熟知，例如电磁阀V2用来控制排空。在充气主管路上还设有压力传感器T4，用以检测充气主管路上的压力。
参考图1，快充气路包括三个充气支路，分别设置有快充阀V 3、V4、V5。三个充气支路分别与三组空气弹簧A10，A20和A30相联通；对应的充气支路上还分别对应地设有压力传感器T1、T2、T 3，分别用于检测相应充气支路的压力。
慢充气路与快充气路并联，慢充气路上设置有慢充阀V6，然后分支成三路，分别上述三个充气支路相连通，中间设置有高度阀 G1、G2、G3。每一个高度阀与一组空气弹簧相对应，用于调节每一组弹簧的高度。其中高度阀G1对应空气弹簧A10，高度阀G2对应空气弹簧A20，高度阀G3对应空气弹簧A30，每一组空气弹簧都包括多个空气弹簧。
下面结合图3进一步说明根据本发明实施方案的空气弹簧隔振平台的高度调平控制方法，
图3是根据本发明所一个实施方案的空气弹簧隔振平台的高度调平控制方法的流程示意图。
参考图3，首先，系统开工作进行充气，当充气命令下达，系统进入快速充气模式，全部的快充阀V3、V4、V5打开，为各弹簧组进行快速充气。压力传感器T1、T2和T3感测各弹簧组的压力，并通过模拟量输入模块传输到处理器进行分析。
当空气压力到达预设压力时，各快充阀V3、V4、V5关闭，同时打开慢充阀V6，开启慢速充气模式。在系统工作之前，可以设定一个预定压力值，在快速充气模式下检测到各弹簧组的压力到达了该预定压力值，则关闭各快充阀V3、V4、V5，结束该快充模式。预定压力值可以根据需要来设定，例如预计最终压力值为0.35Mpa，则可以将该预定压力值设置为0.30MPa。
在开启慢速充气模式之后，各高度阀开始充气运行。由于载荷不均匀、各组气管长度不同等因素，其中的一组空气弹簧先抬升。高度传感器感测各组弹簧的高度，并通过处理器(例如高度跟踪调平控制模块)进行分析判断。当最大高度值与最小高度值之差大于或等于预设的控制精度值时，关闭慢充气路上的电磁阀，同时打开最小高度值所对应的空气弹簧组的快充气路上的电磁阀进行快充，直至所述最大高度值与最小高度值之差小于所述控制精度值。其中所述控制精度值可以根据需要来设置，例如可以为1mm、2mm、3mm 等等。
当系统判断所述最大高度值与最小高度值之差小于所述控制精度值时，关闭所述快充气路上的电磁阀，同时打开慢充气路上的电磁阀，重新利用高度阀进行空气弹簧隔振平台的调平。
之后系统再次判断预设的空气弹簧隔振平台最终高度值与各空气弹簧组的高度值之差是否均小于预定值。弹簧组的最终高度值可以根据具体情况来设置；所述预定值也可以根据需要来进行设定，例如为所述控制精度值的两倍、三倍等等。
如果判断不是，则重复上述慢速充气模式之后的步骤，进行循环；
如果判断是，则关闭各空气弹簧组的快充气路上的电磁阀，同时打开慢充气路上的电磁阀，利用高度阀进行空气弹簧隔振平台的调平，直至各空气弹簧组的高度值达到所述最终高度值。
根据本发明的一个实施方案，在判断最大高度值与最小高度值之差是否大于或等于预设的控制精度值的步骤中，还可以包括判断最大高度值与次大高度值之差是否大于或等于所述控制精度值，以及次大高度值与最小高度值之差是否小于所述控制精度值。当最大高度值与次大高度值之差大于或等于所述控制精度值，并且次大高度值与最小高度值之差小于所述控制精度值时，系统将打开次大高度值所对应的空气弹簧组的快充气路上的电磁阀进行快充，直至所述最大高度值与最小高度值之差小于所述控制精度值。在这种情况下，当所述最大高度值与最小高度值之差小于所述控制精度值时，则同时关闭次大高度值所对应的空气弹簧组的快充气路上的电磁阀。例如在空气弹簧组为三组的情况下，各弹簧组的高度有三种：最大高度值、次大高度值和最小高度值。
本发明与现有技术相比，本发明采用高度追踪控制技术，将隔振平台浮起过程中的倾斜量尽可能的缩小，例如可以缩小为原倾斜量的1/10等，从而避免了隔振平台整体偏移，降低了隔振平台的后期维护成本；同时，缩短了隔振平台充气所需要的时间。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变或替代之处，这样的改变或替代也在本发明的范围之内。
Claims (10)
1.一种空气弹簧隔振平台的高度调平控制系统，包括：
至少三个高度阀，所述高度阀位于所述空气弹簧隔振 平台下部充气的慢充气路上，每个高度阀对应设置在一组空气弹簧上，用于调节对应位置隔振 平台的高度；
至少三个高度传感器，设置在所述空气弹簧隔振 平台上，每个高度传感器对应其中一个高度阀设置，用于检测对应位置的高度数据；
压力传感器，用于检测空气弹簧的压力数据；
模拟量输入模块，分别与所述压力传感器、高度传感器连接，用于获取对应的压力数据和高度数据；
处理器，用于接收模拟量输入模块的模拟量数据，进行处理及转化成数字量数据；
数字量输出模块，用于接收处理器的数字量数据，并控制设置在慢充气路以及快充气路上的电磁阀的开关，进而实现对所述空气弹簧隔振平台的高度调平；
其中，启动系统进行充气时，所述快充气路上的电磁阀均打开，进入快速充气模式；当压力传感器检测的压力数据达到预设压力时，所述快充气路上的电磁阀均关闭，打开所述慢充气路上的电磁阀进入利用高度阀进行调平的慢速充气模式；
其中，所述处理器包括高度跟踪调平控制模块，在进入所述慢速充气模式之后，所述高度跟踪调平控制模块能够根据所述至少三个高度传感器所检测的高度数据之间的差值来控制电磁阀的打开或关闭，以交替利用所述慢充气路和快充气路来进行充气，从而以高度跟踪调平模式来调节所述空气弹簧隔振平台的高度。
2.如权利要求1所述的控制系统，还包括触摸屏或PC机，与所述处理器连接，用于获取所述处理器的模拟数据和数字量数据，并将对应数据显示；
相应地，所述处理器还用于将模拟量数据转化成数字量数据。
3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，
所述触摸屏或PC机，还用于获取控制指令，并将所述控制指令发送给所述处理器。
4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，
设置在慢充气路以及快充气路上的电磁阀分别为慢充阀和快充阀，所述慢充阀和所述快充阀具有不同的开度，以控制充气速度的快慢。
5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，
所述快充阀包括三组，每组快充阀对一组高度阀进行充气。
6.如权利要求1-5之一所述的控制系统，还包括控制柜，所述处理器、控制阀集成在所述控制柜上，气源与控制柜上的充气管路连通，并在该充气管路上设置压力传感器。
7.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，
所述高度传感器为激光位移传感器或拉杆式传感器。
8.一种空气弹簧隔振平台的高度调平控制方法，包括：
(1)打开慢充气路上的电磁阀，利用高度阀进行空气弹簧隔振平台的调平；
(2)利用高度传感器检测对应的各空气弹簧组的高度值，当最大高度值与最小高度值之差大于或等于预设的控制精度值时，关闭慢充气路上的电磁阀，同时打开最小高度值所对应的空气弹簧组的快充气路上的电磁阀进行快充，直至所述最大高度值与最小高度值之差小于所述控制精度值；
(3)关闭所述快充气路上的电磁阀，同时打开慢充气路上的电磁阀，重新利用高度阀进行空气弹簧隔振平台的调平；
(4)重复步骤(2)和(3)，直到预设的空气弹簧隔振平台最终高度值与各空气弹簧组的高度值之差均小于预定值；以及
(5)关闭各空气弹簧组的快充气路上的电磁阀，同时打开慢充气路上的电磁阀，利用高度阀进行空气弹簧隔振平台的调平，直至各空气弹簧组的高度值达到所述最终高度值。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预定值为所述控制精度值的2倍。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，空气弹簧组为三组，步骤(2)还包括当最大高度值与次大高度值之差大于或等于所述控制精度值，且次大高度值与最小高度值之差小于所述控制精度值时，打开次大高度值所对应的空气弹簧组的快充气路上的电磁阀进行快充，直至所述最大高度值与最小高度值之差小于所述控制精度值。
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| GR01 | Patent grant | ||
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