CN108298481A - 一种防止叉车货叉高位误操作的控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防止叉车货叉高位误操作的控制系统及方法，系统包括ECU控制器、高度测量装置：用于检测并获取货叉起升高度对应的脉冲信号；第一货叉水平传感器：用于检测并获取叉车整车相对于水平面的倾斜角度数据；第二货叉水平传感器：用于检测并获取叉车门架相对于路况的倾斜角度数据；结合高度数据、相对于水平面的倾斜角度数据、相对于路况的倾斜角度数据进行综合判断，据此控制倾斜阀控开关和起升下降阀控开关的接通或断开。本发明有效防止货叉高位时误操作前倾阀杆带来的安全事故。能够结合货物重量、货叉高度等因素，综合分析处理，全方位实现安全防护，进一步提升货叉高位时的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及叉车技术领域，尤其涉及一种防止叉车货叉高位误操作的控制系统及方法。
背景技术
叉车适用于短距离的搬运货物，在搬运货物的过程中，经常需要将货叉抬升到一定高度，从而将货物举高，当货叉位于高位时误操作倾斜阀杆，将可能导致叉车前倾而翻倒，严重威胁驾驶员的安全。现有技术中没有对货叉高位时的安全性进行风险规避的防护机制，需要工作人员操作时自行控制，一旦发生操作失误，会造成严重的安全事故，有必要设计一种自动智能的防止叉车货叉高位时误操作的控制系统及方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术缺陷，本发明提供一种节能、安全可靠、智能控制的防止叉车货叉高位误操作的控制系统及方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种防止叉车货叉高位误操作的控制系统，包括：分别与所述叉车的起升电机、倾斜阀控开关和起升下降阀控开关电连接的ECU控制器；以及分别与所述ECU控制器电连接的：
高度测量装置：用于检测并获取货叉起升高度对应的脉冲信号；
第一货叉水平传感器：用于检测并获取叉车整车相对于水平面的倾斜角度数据，即第一倾斜角度数据；
第二货叉水平传感器：用于检测并获取叉车门架相对于路况的倾斜角度数据，即第二倾斜角度数据；
所述ECU控制器根据所述脉冲信号计算货叉起升高度数据，再依据预设的高度安全值对所述货叉起升高度数据进行判断，并据此控制起升下降阀控开关的接通或断开；
所述ECU控制器以所述第一倾斜角度数据为基础并根据所述第二倾斜角度数据进行校准，判断叉车倾斜角度是否大于预设的倾斜安全值；并据此控制倾斜阀控开关的接通或断开。
一种防止叉车货叉高位误操作的控制方法，包括如下步骤：
步骤S101，利用所述高度测量装置实时检测并获取货叉起升高度对应的脉冲信号；
步骤S102，所述第一货叉水平传感器实时检测并获取第一倾斜角度数据；利用所述第二货叉水平传感器实时检测并获取第二倾斜角度数据；
步骤S103，利用所述ECU控制器根据所述脉冲信号计算货叉起升高度数据，再依据预设的高度安全值对所述货叉起升高度数据进行判断：若货叉起升高度达到所述高度安全值，所述ECU控制器控制起升下降阀控开关关闭；若货叉起升高度未达到所述高度安全值，所述ECU控制器控制起升下降阀控开关接通；
步骤S104，利用所述ECU控制器以所述第一倾斜角度数据为基础并根据所述第二倾斜角度数据进行校准，判断叉车倾斜角度是否大于预设的倾斜安全值；若叉车倾斜角度大于预设的倾斜安全值，则所述ECU控制器控制倾斜阀控开关断开；若叉车倾斜角度小于预设的倾斜安全值，则所述ECU控制器控制倾斜阀控开关接通。
本发明相对于现有技术的有益效果在于：
1、有效防止货叉高位时误操作前倾阀杆带来的安全事故。
2、能够结合货物重量、货叉高度等因素，综合分析处理，全方位实现安全防护，进一步提升货叉高位时的安全性。
附图说明
图1为实施例1防止叉车货叉高位误操作的控制系统的整体结构框图。
图2为水平传感器在叉车上的设置位置的结构示意图。
图3为高度测量装置在叉车上的设置位置的结构示意图。
图4为实施例2防止叉车货叉高位误操作的控制方法的总流程图。
图5为实施例3另一种防止叉车货叉高位误操作的控制方法的流程图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，包括：
ECU控制器1，高度测量装置2，高度编码器21，基准块22，接近开关23，第一货叉水平传感器3，第二货叉水平传感器4，货物重量计算装置5，压力传感器6，起升电机7，倾斜阀控开关8，起升下降阀控开关9。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1所示，一种防止叉车货叉高位误操作的控制系统，包括：分别与叉车的起升电机7、倾斜阀控开关8和起升下降阀控开关9电连接的ECU控制器1；以及分别与ECU控制器1电连接的：
高度测量装置2：用于检测并获取货叉起升高度相应对的脉冲信号。
第一货叉水平传感器3：用于检测并获取叉车整车相对于水平面的倾斜角度数据，即第一倾斜角度数据。
第二货叉水平传感器4：用于检测并获取叉车门架相对于路况的倾斜角度数据，即第二倾斜角度数据。
作为较佳的实施方式，本实施例中还进一步包括：
压力传感器6：用于检测并获取叉车门架进油端的液压油压力数据。
货物重量计算装置5：用于根据所述压力数据计算货叉上货物的重量数据。
ECU控制器1根据脉冲信号计算货叉起升高度数据；再依据预设的高度安全值对货叉起升高度数据进行判断，并据此控制起升下降阀控开关9的接通或断开。
ECU控制器1以第一倾斜角度数据为基础并根据第二倾斜角度数据进行校准，判断叉车倾斜角度是否大于预设的倾斜安全值；并据此控制倾斜阀控开关8的接通或断开。
ECU控制器1根据重量数据和压力数据判断货叉的载货情况，并据此控制起升下降阀控开关9的接通或断开。
如图2和图3所示，在实际应用中，为提高高度和倾斜角度检测的准确性，本实施例给出了各传感器的安装位置实例：
第一货叉水平传感器3可以安装在叉车侧面车架上，位于侧面车架水平方向上的中部。
第二货叉水平传感器4可以安装在叉车门架的一侧面上，位于门架垂直方向上的中部。
第一货叉水平传感器3和第二货叉水平传感器4均可以采用型号为SSA0030H的SSA系列倾角传感器。
如图2所示，高度测量装置2包括高度编码器21、基准块22以及接近开关23，基准块22设置在叉车外门架靠近货叉的位置，接近开关23设置在叉车内门架上，接近开关23与基准块22的位置相对应。
在实际应用中，压力传感器6设置在叉车液压提供的多路阀进油端，具体的，压力传感器6可选用DATA-52系列压力传感器。货物重量计算装置5的功能可以集成在ECU控制器1中一并实现，也可以根据实际需要单独设置一单片机实现。
利用本实施例提供的控制系统实现防止叉车货叉高位误操作的工作原理将结合实施例2和实施例3的控制方法进一步阐述，在此不再赘述。
实施例2，
如图4所示，一种利用如实施例1的控制系统防止叉车货叉高位误操作的控制方法，包括如下步骤：
步骤S101，利用高度测量装置2实时检测并获取货叉起升高度相应对的脉冲信号。
在本步骤中，利用高度测量装置2的具体工作原理如下：
基准块22安装在叉车外门架一定高度处，内门架上装有接近开关23，定义为初始高度H0，此值与设计结构有关，为预设的固定值。高度编码器21安装在叉车上可以感应的位置即可，一般可安装在外门架上，门架动作时高度编码器21持续向ECU控制器1发送与基准位置以及基准位置到停止位置相对应的脉冲信号，ECU控制器1根据该脉冲信号计算高度数据。
步骤S102，第一货叉水平传感器3实时检测并获取第一倾斜角度数据；利用第二货叉水平传感器4实时检测并获取第二倾斜角度数据。
步骤S103，利用ECU控制器1根据脉冲信号计算货叉起升高度数据，再依据预设的高度安全值对货叉起升高度数据进行判断：若货叉起升高度达到高度安全值，则ECU控制器1控制起升下降阀控开关9断开；若货叉起升高度未达到高度安全值，则ECU控制器1控制起升下降阀控开关9接通。在实际应用中，本步骤中的高度安全值的选取与不同的种类、规格的叉车有关，根据实际需要进行设置。
步骤S104，利用ECU控制器1以第一倾斜角度数据为基础并根据第二倾斜角度数据进行校准，判断叉车倾斜角度是否大于预设的倾斜安全值；若叉车倾斜角度大于预设的倾斜安全值，则ECU控制器1控制倾斜阀控开关8断开；若叉车倾斜角度小于预设的倾斜安全值，则ECU控制器1控制倾斜阀控开关8接通。
作为较佳的实施方式，在步骤S104中，以第一倾斜角度数据为基础并根据第二倾斜角度数据进行校准，判断叉车倾斜角度是否大于预设的倾斜安全值的方法具体为：
步骤S1041，利用第一货叉水平传感器3和第二货叉水平传感器4分别实时采集第一倾斜角度数据和第二倾斜角度数据，并分别传送给ECU控制器1。
步骤S1042，利用ECU控制器1根据第一倾斜角度数据判断整车所处的坡度状态，坡度状态包括水平状态、上坡状态和下坡状态三种。在实际应用中，一般将第一倾斜角度数据的数值为0±10(此值为计算值，对应角度大概为±5度，在本实施例中可按此值执行，仅为举例说明，具体可以根据实际需要进行调整)的范围设定为水平状态，大于+10的范围为上坡状态，小于－10的范围为下坡状态。(也可以反过来设置，即：大于+10的范围为下坡状态，小于－10的范围为上坡状态；具体可根据设计者的操作习惯和实际需要进行调整。)
步骤S1043，利用ECU控制器1根据坡度状态和第二倾斜角度数据计算货叉的相对倾斜角度值，即货叉相对于水平面的实际倾斜角度。
若坡度状态为水平状态，则相对倾斜角度值为第二倾斜角度数据对应的倾斜角度；若坡度状态为上坡状态，则相对倾斜角度为第二倾斜角度数据对应的倾斜角度加上第一倾斜角度数据对应的倾斜角度；若坡度状态为下坡状态，则相对倾斜角度值为第二倾斜角度数据对应的倾斜角度减去第一倾斜角度数据对应的倾斜角度。
步骤S1044，利用ECU控制器1将相对倾斜角度值与预设的倾斜安全值进行比对，判断叉车倾斜角度值是否大于预设的倾斜安全值。
在实际应用中，倾斜安全值一般可预设为0±5(此值为计算值，对应角度大概为±3度，在本实施例中可按此值执行，仅为举例说明，具体可以根据实际需要进行调整)，即：当相对倾斜角度值大于+5的范围时，认为货叉相对水平位置为后倾，ECU控制器1对货叉起升高度无任何限制，对货叉前后倾操作亦无任何限制；当相对倾斜角度值小于－5的范围时，认为相对货叉水平位置为前倾，ECU控制器1限制起升货物至某一安全高度(次高度可调)，且限制货叉继续前倾；同时当货叉升至安全高度以上时，控制器切断前倾操作。(与前文所述的内容类似，此处前倾和后倾的判断规则也可以反过来设置，即：大于+5的范围为前倾状态，小于－5的范围为后倾状态；具体可根据设计者的操作习惯和实际需要进行调整。)
实施例3
如图5所示，作为更佳的实施方式，在实施例2提供的控制方法的步骤S103之前，还进一步包括如下步骤：
步骤S201，利用压力传感器6实时检测并获取叉车门架进油端的液压油压力数据；利用货物重量计算装置5根据压力数据计算货叉上货物的重量数据。
步骤S202，利用ECU控制器1根据重量数据判断货叉的载货情况；若货叉上无货物或者有货物但未超载，则ECU控制器1控制起升下降阀控开关9接通，进入步骤S103；若货叉上的货物超载，则ECU控制器1控制起升下降阀控开关9断开，进入步骤S104。作为较佳的实施方式，在步骤S201中，根据压力数据计算重量数据的方法具体为：
步骤S2011，根据压力传感器6测量当前货叉的实际压力P1进行计算：实际压力P1减去预设的空载压力P0，获得货叉上载货的压力；若门架采用三节全自由门架，进入步骤S2012；若门架采用标准门架，进入步骤S2013。
步骤S2012，首先判断货叉所处高度处于第一起升阶段或者第二起升阶段，根据所处阶段自动匹配起升油缸的截面积，根据所测压力计算货物重量，得到所述重量数据。
步骤S2013，若门架采用标准门架，整车控制器自动匹配起升油缸的截面积，通过压力测量与截面积比计算出货物重量，得到所述重量数据。
其中，空载压力P0为无货物时货叉空载上升的压力数据。
进一步的，在步骤S202中，根据重量数据判断货叉的载货情况的方法具体为：根据重量数据进行判断：若重量数据为0，则为空载；若重量数据大于0且小于预设的重量阈值，则为未超载；若重量数据大于预设的重量阈值，则为超载。
本发明的整体实现思路如下：
根据第一货叉水平传感器3的检测数据判断整车是否水平，分为整车水平和整车不水平两种情况作进一步的讨论：
(1)整车在平地工作时：第二货叉水平传感器4显示整车所处的状态为水平，则此时计算货叉倾斜角度时没有整车不平衡的影响，以第一货叉水平传感器3实时测量值为准。有货物时，首先根据门架进油端压力传感器6、货物重量计算装置5判断货物是否超载。若有超载在起升阀操作后不起作用，实现起升锁止；若无超载可以操作起升阀杆，起升高度可以根据高度测量装置2实时测量计算，当达到安全高度以下时，可以任意操作倾斜阀杆，当达到安全高度以上时，操作倾斜阀杆时，前倾最大程度为前倾一定小角度，再操纵前倾，则前倾失效，起到保护作用。整车无货物时，无论货叉处于低位还是高位，倾斜起升都可正常操作无限制。
(2)当整车所处位置不水平时：首先根据第二货叉水平传感器4判断整车为前倾还是后倾，此时计算货叉倾斜角度时以第一货叉水平传感器3实时测量值为基础，增加或者减小偏移量即第二货叉水平传感器4测量的倾斜角度进行校核，判断校核后的货叉处于前倾或后倾状态。有货物时，首先根据门架进油端压力传感器6、货物重量计算装置5判断货物是否超载，若有超载在起升阀操作后不起作用，实现起升锁止，无超载可以操作起升阀杆，起升高度可以根据货叉高度测量装置2实时测量计算，当达到安全高度以下时，可以任意操作倾斜阀杆，当达到安全高度以上时，操作倾斜阀杆时，前倾最大程度为前倾一定小角度，再操纵前倾，则前倾失效，起到保护作用，同时可根据货叉前倾角度计算操作危险指数，起到提醒操作人员作用。整车无货物时，无论货叉处于低位还是高位，倾斜起升都可正常操作无限制。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种防止叉车货叉高位误操作的控制系统，其特征在于，包括：分别与所述叉车的起升电机(7)、倾斜阀控开关(8)和起升下降阀控开关(9)电连接的ECU控制器(1)；以及分别与所述ECU控制器(1)电连接的：
高度测量装置(2)：用于检测并获取货叉起升高度对应的脉冲信号；
第一货叉水平传感器(3)：用于检测并获取叉车整车相对于水平面的倾斜角度数据，即第一倾斜角度数据；
第二货叉水平传感器(4)：用于检测并获取叉车门架相对于路况的倾斜角度数据，即第二倾斜角度数据；
所述ECU控制器(1)根据所述脉冲信号计算货叉起升高度数据，再依据预设的高度安全值对所述货叉起升高度数据进行判断，并据此控制起升下降阀控开关(9)的接通或断开；
所述ECU控制器(1)以所述第一倾斜角度数据为基础并根据所述第二倾斜角度数据进行校准，判断叉车倾斜角度是否大于预设的倾斜安全值；并据此控制倾斜阀控开关(8)的接通或断开。
2.根据权利要求1所述的防止叉车货叉高位误操作的控制系统，其特征在于，还包括分别与所述ECU控制器(1)电连接的：
压力传感器(6)：用于检测并获取叉车门架进油端的液压油压力数据；
货物重量计算装置(5)：用于根据所述压力数据计算货叉上货物的重量数据；
所述ECU控制器(1)根据所述重量数据判断货叉的载货情况，并据此控制起升下降阀控开关(9)的接通或断开。
3.根据权利要求1所述的防止叉车货叉高位误操作的控制系统，其特征在于，所述第一货叉水平传感器(3)安装在叉车侧面车架上；所述第二货叉水平传感器(4)安装在叉车门架上；所述高度测量装置(2)包括高度编码器、基准块以及接近开关，所述基准块设置在叉车外门架靠近货叉的位置，所述接近开关设置在叉车内门架上，所述基准块与所述接近开关的位置相对应。
4.根据权利要求2所述的防止叉车货叉高位误操作的控制系统，其特征在于，所述货物重量计算装置(5)设置在货叉架上，所述压力传感器(6)设置在叉车液压提供的多路阀进油端。
5.一种利用如权利要求1所述的控制系统防止叉车货叉高位误操作的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S101，利用所述高度测量装置(2)实时检测并获取货叉起升高度对应的脉冲信号；步骤S102，所述第一货叉水平传感器(3)实时检测并获取第一倾斜角度数据；利用所述第二货叉水平传感器(4)实时检测并获取第二倾斜角度数据；
步骤S103，利用所述ECU控制器(1)根据所述脉冲信号计算货叉起升高度数据，再依据预设的高度安全值对所述货叉起升高度数据进行判断：若货叉起升高度达到所述高度安全值，所述ECU控制器(1)控制起升下降阀控开关(9)关闭；若货叉起升高度未达到所述高度安全值，所述ECU控制器(1)控制起升下降阀控开关(9)接通；
步骤S104，利用所述ECU控制器(1)以所述第一倾斜角度数据为基础并根据所述第二倾斜角度数据进行校准，判断叉车倾斜角度是否大于预设的倾斜安全值；若叉车倾斜角度大于预设的倾斜安全值，则所述ECU控制器(1)控制倾斜阀控开关(8)断开；若叉车倾斜角度小于预设的倾斜安全值，则所述ECU控制器(1)控制倾斜阀控开关(8)接通。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤S104中，以所述第一倾斜角度数据为基础并根据所述第二倾斜角度数据进行校准，判断叉车倾斜角度是否大于预设的倾斜安全值的方法具体为：
步骤S1041，利用所述第一货叉水平传感器(3)和第二货叉水平传感器(4)分别实时采集所述第一倾斜角度数据和所述第二倾斜角度数据，并分别传送给所述ECU控制器(1)；
步骤S1042，利用所述ECU控制器(1)根据所述第一倾斜角度数据判断整车所处的坡度状态，所述坡度状态包括水平状态、上坡状态和下坡状态三种；
步骤S1043，利用所述ECU控制器(1)根据所述坡度状态和所述第二倾斜角度数据计算货叉的相对倾斜角度值，即货叉相对于水平面的实际倾斜角度：
若所述坡度状态为水平状态，则所述相对倾斜角度为所述第二倾斜角度数据对应的倾斜角度；若所述坡度状态为上坡状态，则所述相对倾斜角度值为所述第二倾斜角度数据对应的倾斜角度加上所述第一倾斜角度数据对应的倾斜角度；若所述坡度状态为下坡状态，则所述相对倾斜角度值为所述第二倾斜角度数据对应的倾斜角度减去所述第一倾斜角度数据对应的倾斜角度；
步骤S1044，利用所述ECU控制器(1)将所述相对倾斜角度值与预设的倾斜安全值进行比对，判断叉车倾斜角度值是否大于预设的倾斜安全值。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：
所述控制系统还包括分别与所述ECU控制器(1)电连接的：
压力传感器(6)：用于检测并获取叉车门架进油端的液压油压力数据；
货物重量计算装置(5)：用于根据所述压力数据计算货叉上货物的重量数据；
所述ECU控制器(1)根据所述重量数据判断货叉的载货情况，并据此控制起升下降阀控开关(9)的接通或断开；
在所述步骤S103之前，所述控制方法还包括如下步骤：
步骤S201，利用所述压力传感器(6)实时检测并获取叉车门架进油端的液压油压力数据；利用所述货物重量计算装置(5)根据所述压力数据计算货叉上货物的重量数据；步骤S202，利用所述ECU控制器(1)根据所述重量数据判断货叉的载货情况；若货叉上无货物或者有货物但未超载，则所述ECU控制器(1)控制起升下降阀控开关(9)接通，进入步骤S103；若货叉上的货物超载，则所述ECU控制器(1)控制起升下降阀控开关(9)断开，进入步骤S104。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：
在所述步骤S201中，根据所述压力数据计算所述重量数据的方法具体为：
步骤S2011，根据所述压力传感器(6)测量当前货叉的实际压力P1进行计算：实际压力P1减去预设的空载压力P0，获得货叉上载货的压力；若门架采用三节全自由门架，进入步骤S2012；若门架采用标准门架，进入步骤S2013；
步骤S2012，首先判断货叉所处高度处于第一起升阶段或者第二起升阶段，根据所处阶段自动匹配起升油缸的截面积，根据所测压力计算货物重量，得到所述重量数据；
步骤S2013，若门架采用标准门架，整车控制器自动匹配起升油缸的截面积，通过压力测量与截面积比计算出货物重量，得到所述重量数据；
其中，空载压力P0为无货物时货叉空载上升的压力数据。
在所述步骤S202中，根据所述重量数据判断货叉的载货情况的方法具体为：
根据所述重量数据进行判断：若所述重量数据为0，则为空载；若所述重量数据大于0且小于预设的重量阈值，则为未超载；若所述重量数据大于预设的重量阈值，则为超载。
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