CN109702894B - 搅拌车搅拌筒的状态检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搅拌车搅拌筒的状态检测装置，包括电动推杆、位置传感器与控制器，所述电动推杆机械连接于液压泵的摇臂并电性连接于所述控制器，所述液压泵用于实现发动机与液压马达之间的动力传递，所述液压马达用于驱动所述搅拌筒旋转，所述位置传感器用于检测所述电动推杆的行程位置，所述控制器用于控制所述电动推杆伸缩以及根据所述位置传感器的检测值判断所述搅拌筒的转动方向。该搅拌车搅拌筒的状态检测装置及方法具有结构简单、成本低廉、检测精确的优点，实现对搅拌筒的操作状态的精确控制与检测。

Description

搅拌车搅拌筒的状态检测装置及方法

技术领域

本发明属于工程设备技术领域，具体地来说，是一种搅拌车搅拌筒的状态检测装置及方法。

背景技术

混凝土搅拌车(cement mixer，concrete mixer)是用来搅拌及运送建筑用混凝土的专用车辆。这类车辆上一般安装圆筒型的搅拌筒，以运载混合后的混凝土。在运输过程中，搅拌筒始终保持转动，以保证所运载的混凝土不会凝固。

现有技术中，驱动混凝土搅拌筒旋转的方法是以柴油发动机为动力源，通过与柴油发动机相连的变量泵-定量马达组成的液压系统，及与上述液压系统相连的减速机组成驱动机构，由减速机带动搅拌筒旋转实现对搅拌筒内的混凝土进行搅拌。

目前，搅拌筒的操作状态一般根据安装于搅拌筒上的传感器检测得到的转向予以判断。然而，传感器于搅拌筒上的安装殊为不易，且易受结构损伤，使用成本高昂。同时，由于搅拌筒的特殊形状及混凝土的非牛顿流体特性，于搅拌筒上直接对之进行转速检测误差较大，对分析与控制造成较大干扰。另外，根据转向判断搅拌筒的操作状态可能存在错误，无法准确的判断出搅拌车的操作状态。例如，操作手柄上的卸料按钮已经被按下，但根据转向判断搅拌车仍处于搅拌状态。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种搅拌车搅拌筒的状态检测装置及方法，具有结构简单、成本低廉、检测精确的优点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种搅拌车搅拌筒的状态检测装置，包括电动推杆、位置传感器与控制器，所述电动推杆机械连接于液压泵的摇臂并电性连接于所述控制器，所述液压泵用于实现发动机与液压马达之间的动力传递，所述液压马达用于驱动所述搅拌筒旋转，所述位置传感器用于检测所述电动推杆的行程位置，所述控制器用于控制所述电动推杆伸缩以及根据所述位置传感器的检测值判断所述搅拌筒的转动方向。

作为上述技术方案的改进，所述搅拌车搅拌筒的状态检测装置还包括分设于搅拌车不同区域的复数个操控单元，所述操控单元包括卸料开关与搅拌开关，所述卸料开关与所述搅拌开关分别电性连接于所述控制器，所述控制器根据所述操控单元的输入信号判断所述搅拌筒的操作状态，所述操作状态包括卸料状态与搅拌状态。

作为上述技术方案的进一步改进，当搅拌车的行驶速度非为零时，位于驾驶室内的卸料开关保持输入失效。

作为上述技术方案的进一步改进，所述操控单元为操控手柄，所述卸料开关与所述搅拌开关为安装于所述操控手柄上的按钮开关。

作为上述技术方案的进一步改进，所述搅拌车搅拌筒的状态检测装置还包括至少设置于驾驶室内的显示单元，所述显示单元电性连接于所述控制器，用于显示所述搅拌筒的操作状态。

作为上述技术方案的进一步改进，所述控制器用于根据所述位置传感器的检测值计算所述搅拌筒的转速。

一种搅拌车搅拌筒的状态检测方法，基于以上任一项所述的搅拌车搅拌筒的状态检测装置，包括以下步骤：

获取所述位置传感器的测量得到的电动推杆的行程位置；

根据所述电动推杆的行程位置判断所述搅拌筒的转动方向；

作为上述技术方案的改进，所述搅拌车搅拌筒的状态检测方法还包括：

获取所述卸料开关与所述搅拌开关的输入指令；

分析所述输入指令而生成控制指令与显示信息，并将所述控制指令输出至电动推杆以及将所述显示信息至少输出至驾驶室内的显示单元，所述显示信息包含所述搅拌筒的操作状态，所述操作状态包括卸料状态与搅拌状态。

作为上述技术方案的进一步改进，所述搅拌车搅拌筒的状态检测方法还包括：

获取搅拌车的行驶速度；

判断所述行驶速度是否为零，若否则使位于驾驶室内的卸料开关保持输入失效。

作为上述技术方案的进一步改进，所述搅拌车搅拌筒的状态检测方法还包括：

根据所述电动推杆的行程位置计算液压泵的开度，所述液压泵用于驱动搅拌筒旋转；

根据所述液压泵的开度与发动机的输出功率计算所述液压泵的输出功率；

根据所述液压泵的输出功率计算液压马达的转速；

根据所述液压马达的转速与减速比计算搅拌筒的转速。

本发明的有益效果是：

以电动推杆连接于液压泵的摇臂而实现对后者的转速调节，取代安装于搅拌车尾部的传统拨杆，突破传统拨杆复杂机械结构造成的传感器布局位置限制，进而于电动推杆内置位置传感器而实现对电动推杆的行程位置的检测以判断搅拌筒的操作状态，装置结构简单、成本低廉、易于安装维护，且检测位置环境稳定而精确度高；

根据位置传感器的检测得到的电动推杆的行程位置判断搅拌筒的转动方向，也可以根据搅拌筒的转动方向间接判断搅拌筒的操作状态，操作状态包括卸料状态与搅拌状态，判断过程简单明了、易于实现。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例1提供的搅拌车搅拌筒的状态检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的搅拌车搅拌筒的状态检测装置的电动推杆的结构示意图；

图3是本发明实施例2提供的搅拌车搅拌筒的状态检测方法的第一流程示意图；

图4是本发明实施例2提供的搅拌车搅拌筒的状态检测方法的第二流程示意图；

图5是本发明实施例2提供的搅拌车搅拌筒的状态检测方法的第三流程示意图；

图6是本发明实施例2提供的搅拌车搅拌筒的状态检测方法的第四流程示意图。

主要元件符号说明：

100-搅拌车搅拌筒的状态检测装置，110-电动推杆，120-位置传感器，130-控制器，140-操控单元，141-卸料开关，142-搅拌开关，150-显示单元。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对搅拌车搅拌筒的状态检测装置及方法进行更全面的描述。附图中给出了搅拌车搅拌筒的状态检测装置及方法的优选实施例。但是，搅拌车搅拌筒的状态检测装置及方法可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对搅拌车搅拌筒的状态检测装置及方法的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在搅拌车搅拌筒的状态检测装置及方法的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请结合参阅图1～2，本实施例公开一种搅拌车搅拌筒的状态检测装置100，该状态检测装置包括电动推杆110、位置传感器120与控制器130，用于实现对搅拌筒的操作状态的检测，结构简单、成本低廉、易于安装维护、精确度高。

其中，电动推杆110机械连接于液压泵的摇臂，用于驱动液压泵的摇臂摆动而实现对液压泵的开度调节，从而实现对液压泵的输出功率的控制。同时，电动推杆110电性连接于控制器130，由控制器130发出的控制指令实现控制。可以理解，电动推杆110具有固定端与伸缩端，伸缩端可直线伸缩地保持于固定端上，伸缩端与液压泵的摇臂机械连接。其中，液压泵用于实现发动机与液压马达之间的动力传递，而液压马达用于驱动搅拌筒旋转。

补充说明，传统的调速方式，一般以安装于搅拌车尾部的传统拨杆，通过手动操控实现开度调节，只能粗略调节而无法实现精确的量化调节。即使采用分度盘方式，受限于分度精度不足与机械结构复杂，其精度仍难保证。同时，传统拨杆与液压泵之间的机械连接结构十分复杂，难以于其中进行传感器布局，使传感器仅能设置于搅拌筒上。

位置传感器120用于检测电动推杆110的行程位置，其形式包括行程开关、光栅尺等类型。当电动推杆110的伸缩端伸缩运动时，位置传感器120可感知伸缩端的当前位置，从而判断电动推杆110的行程方向与行程数值。示范性地，位置传感器120内置于电动推杆110内，避免暴露于外而具有安全封闭的工作环境。

控制器130分别与电动推杆110、位置传感器120电性连接。控制器130至少具有两方面作用：第一方面，控制器130根据操作人员的操作意图，向电动推杆110发出控制指令，控制电动推杆110的伸缩动作；第二方面，控制器130获取位置传感器120的检测信号，根据位置传感器120的检测值而判断搅拌筒的转动方向。

示范性地，搅拌车搅拌筒的状态检测装置100还包括分设于搅拌车不同区域的复数个操控单元140。操控单元140包括卸料开关141与搅拌开关142，卸料开关141与搅拌开关142分别电性连接于控制器130。其中，卸料开关141与搅拌开关142可通过同一开关的不同挡位实现，亦可为相互独立的不同开关。

当卸料开关141与搅拌开关142为相互独立的不同开关时，二者之间具有互锁关系，即任意时刻至多仅有一者处于按压通电状态。进一步地，当卸料开关141与搅拌开关142的一者被按压通电时，另一者同时复位断电。

操作者通过按压卸料开关141，即可使搅拌筒的操作状态转换为卸料状态，实现混凝土的卸料；通过按压搅拌开关142，即可使搅拌筒的操作状态转换为搅拌状态，使混凝土保持所需的搅拌状态。为便于操控，该复数个操控单元140至少布置于驾驶室内及搅拌车尾部。

相应地，控制器130根据操控单元140的输入信号，即可判断搅拌筒的操作状态。具体地，控制器130自操控单元140(可具体为卸料开关141与搅拌开关142)接收电信号，根据该电信号分析得到搅拌筒所处的操作状态。其中，搅拌筒的操作状态包括卸料状态与搅拌状态。一般地，当搅拌筒正转时，其处于进料及搅拌状态；当搅拌筒反转时，其处于卸料状态。可见地，搅拌筒的转向与操作状态之间具有对应关系。补充说明，由于搅拌筒的操作状态切换需要反应过程，使搅拌筒的切换存在延时，相较于传统的对搅拌筒的直接检测方式，本实施例提供的操作状态判断方式具有显著的同步性与及时性，既可以根据位置传感器120的检测值而判断搅拌筒当前的转动方向，也可以根据操控单元140分析得到搅拌筒所处的操作状态。当转动方向与操作状态关系对应时，可知搅拌筒会保持目前的转动方向不变；当转动方向与操作状态关系不相对应时，可知搅拌筒的转动方向即将发生改变。

操控单元140可采用不同方式实现。示范性地，操控单元140为操控手柄，卸料开关141与搅拌开关142为安装于操控手柄上的按钮开关。室外操作人员与驾驶员通过握持操控手柄，可方便地实现按压控制。

示范性地，当搅拌车的行驶速度非为零时，位于驾驶室内的卸料开关141保持输入失效。其目的在于，防止于搅拌车行驶过程，搅拌筒因驾驶员误操作而发生错误卸料，保证搅拌车及周围环境的安全。

示范性地，搅拌车搅拌筒的状态检测装置100还包括至少设置于驾驶室内的显示单元150。显示单元150电性连接于控制器130，用于显示搅拌筒的操作状态。显示单元150可包括显示屏、数显屏等显示类型，使驾驶员直观地获取搅拌筒的操作状态，避免发生误操作。

控制器130可采用计算机、微处理器、运算放大电路等方式实现。示范性地，控制器130用于根据位置传感器120的检测值计算搅拌筒的转速，根据搅拌筒的当前转速与目标转速实现精确的反馈控制。

实施例2

请参阅图3，本实施例公开一种搅拌车搅拌筒的状态检测方法，基于以上实施例1所介绍的搅拌车搅拌筒的状态检测装置100，用于实现简单明了的操作状态检测，该状态检测方法包括步骤A1～3：

步骤A1：获取位置传感器120的测量得到的电动推杆110的行程位置。基于电性连接关系，位置传感器120的测量值以可供传输的电信号输出至控制器130，实现电动推杆110的行程位置的获取。

步骤A2：根据电动推杆110的行程位置判断所述搅拌筒的转动方向。根据电动推杆110的行程位置，即可判断电动推杆110所处的行程为伸出还是收缩，从而判断液压泵的开口方向而得知液压马达及由液压马达驱动的搅拌筒的转动方向。

示范性地，还包括步骤A3：将所述搅拌筒的操作状态输出至显示单元150。其中，该操作状态应至少输出至驾驶室内的显示单元150上，使无法直接观察到搅拌筒的驾驶员直观地获取搅拌筒的操作状态，避免发生误操作。

请参阅图4，示范性地，在搅拌车搅拌筒的状态检测装置100还包括分设于搅拌车不同区域的复数个操控单元140的情形下，状态检测方法还包括步骤B1～2：

步骤B1：获取卸料开关141与搅拌开关142的输入指令。当操作者按压卸料开关141或搅拌开关142时，受压开关即发生输入指令，并以电信号形式输出至控制器130，实现指令获取。

步骤B2：分析所述输入指令而生成控制指令与显示信息，并将所述控制指令输出至电动推杆110而实现对电动推杆110的调节控制，以及将所述显示信息至少输出至驾驶室内的显示单元150而实现信息输出。其中，所述显示信息包含搅拌筒的操作状态，操作状态包括卸料状态与搅拌状态。有关控制器130根据操控单元140的输入信号判断搅拌筒的操作状态的具体介绍，请参阅实施例1的相关部分，在此不再赘述。

请参阅图5，示范性地，搅拌车搅拌筒的状态检测方法还包括步骤C1～2：

步骤C1：获取搅拌车的行驶速度。搅拌车的行驶速度可由搅拌车固有的速度传感器测量，并由控制器130对测量结果予以获取。

步骤C2：判断所述行驶速度是否为零，若行驶速度不为零，则表明搅拌车处于行驶状态，位于驾驶室内的卸料开关141保持输入失效，使卸料意图无法实现，从而保证搅拌筒不于搅拌车行驶过程发生卸料。

请参阅图6，示范性地，搅拌车搅拌筒的状态检测方法还包括步骤D1～4：

步骤D1：根据电动推杆110的行程位置计算液压泵的开度，所述液压泵用于驱动搅拌筒旋转。根据电动推杆110的伸缩端的当前位置与总伸缩行程之间的比较，即可对应计算液压泵的开度。

步骤D2：根据所述液压泵的开度与发动机的输出功率计算所述液压泵的输出功率。根据液压泵的开度即可计算液压泵的流量，结合发动机的输出功率即可计算液压泵的压力与输出功率。可以理解，液压泵的动力取自发动机的输出功率。

步骤D3：根据所述液压泵的输出功率计算液压马达的转速。根据液压泵的输出功率与效率系数，即可计算得到液压马达的输入功率。根据液压马达的输入功率，即可计算得到液压马达的转速。

步骤D4：根据所述液压马达的转速与减速比计算搅拌筒的转速。可以理解，液压马达的输出端与搅拌筒之间通过减速装置(如减速齿轮组)连接。减速装置的减速比根据设计要求预先选定，据此即可得到搅拌筒的转速。根据搅拌筒的当前转速与目标转速，控制器130可实现精确的反馈调节，通过控制电动推杆110而使搅拌筒的实际转速保持于目标转速区间内，保证混凝土于运输过程性状理想。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种搅拌车搅拌筒的状态检测装置，其特征在于，包括电动推杆、位置传感器与控制器，所述电动推杆机械连接于液压泵的摇臂并电性连接于所述控制器，所述液压泵用于实现发动机与液压马达之间的动力传递，所述液压马达用于驱动所述搅拌筒旋转，所述位置传感器用于检测所述电动推杆的行程位置，所述位置传感器内置于所述电动推杆内部，所述控制器用于控制所述电动推杆伸缩以及根据所述位置传感器的检测值判断所述搅拌筒的转动方向及转速；

还包括分设于搅拌车不同区域的复数个操控单元，所述操控单元包括卸料开关与搅拌开关，所述卸料开关与所述搅拌开关分别电性连接于所述控制器，所述控制器根据所述操控单元的输入信号判断所述搅拌筒的操作状态；

当所述转动方向与所述操作状态关系对应时，所述搅拌筒保持目前的所述转动方向不变；

当所述转动方向与所述操作状态关系不相对应时，所述搅拌筒的所述转动方向将发生改变。

2.根据权利要求1所述的搅拌车搅拌筒的状态检测装置，其特征在于，所述操作状态包括卸料状态与搅拌状态。

3.根据权利要求2所述的搅拌车搅拌筒的状态检测装置，其特征在于，当搅拌车的行驶速度非为零时，位于驾驶室内的卸料开关保持输入失效。

4.根据权利要求2所述的搅拌车搅拌筒的状态检测装置，其特征在于，所述操控单元为操控手柄，所述卸料开关与所述搅拌开关为安装于所述操控手柄上的按钮开关。

5.根据权利要求1所述的搅拌车搅拌筒的状态检测装置，其特征在于，还包括至少设置于驾驶室内的显示单元，所述显示单元电性连接于所述控制器，用于显示所述搅拌筒的操作状态。

6.一种搅拌车搅拌筒的状态检测方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的搅拌车搅拌筒的状态检测装置，包括：

获取所述位置传感器的测量得到的电动推杆的行程位置；

根据所述电动推杆的行程位置判断所述搅拌筒的转动方向及转速；

所述搅拌车搅拌筒的状态检测装置还包括分设于搅拌车不同区域的复数个操控单元，所述控制器根据所述操控单元的输入信号判断所述搅拌筒的操作状态；

当所述转动方向与所述操作状态关系对应时，所述搅拌筒保持目前的所述转动方向不变；

当所述转动方向与所述操作状态关系不相对应时，所述搅拌筒的所述转动方向将发生改变。

7.根据权利要求6所述的搅拌车搅拌筒的状态检测方法，其特征在于，所述搅拌车搅拌筒的状态检测装置还包括至少设置于驾驶室内的显示单元，所述操控单元包括卸料开关与搅拌开关，所述卸料开关、所述搅拌开关与所述显示单元分别电性连接于所述控制器，所述搅拌车搅拌筒的状态检测方法还包括：

获取所述卸料开关与所述搅拌开关的输入指令；

分析所述输入指令而生成控制指令与显示信息，并将所述控制指令输出至电动推杆以及将所述显示信息至少输出至驾驶室内的显示单元，所述显示信息包含所述搅拌筒的操作状态，所述操作状态包括卸料状态与搅拌状态。

8.根据权利要求6所述的搅拌车搅拌筒的状态检测方法，其特征在于，还包括：

获取搅拌车的行驶速度；

判断所述行驶速度是否为零，若否则使位于驾驶室内的卸料开关保持输入失效。

9.根据权利要求6所述的搅拌车搅拌筒的状态检测方法，其特征在于，还包括：

根据所述电动推杆的行程位置计算液压泵的开度，所述液压泵用于驱动搅拌筒旋转；

根据所述液压泵的开度与发动机的输出功率计算所述液压泵的输出功率；

根据所述液压泵的输出功率计算液压马达的转速；

根据所述液压马达的转速与减速比计算搅拌筒的转速。

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