CN110777874A - 一种装载机防撞击控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装载机防撞击控制系统，能够检测静止物体和移动物体，能够对施工现场的人‑机‑环境的安全进行持续监测，并在必要的时候及时采取合适的措施，避免事故发生，进而提高安全性。本发明的装载机防撞击控制系统包括检测模块、控制模块和执行机构，所述执行机构包括行走机构、铲斗、动臂、摇臂、转斗油缸、动臂油缸；所述检测模块包括距离探测器、视频监视器和车速探测器；车速探测器安装在装载机上，用于检测装载机相对地面的运动速度，视频检测器安装在装载机的后部，控制模块对视频监测器的视频信号进行处理，测算得出周边的物体移动速度。

Description

一种装载机防撞击控制系统
技术领域
本发明属于装载机安全防护领域，具体涉及一种装载机防撞击控制系统。
背景技术
装载机广泛应用于工程施工的各种领域，具有作业效率高、施工速度快等优点。
随着社会的发展，装载机的施工安全日益重要，装载机的技术发展路线之一就是其作业的安全性。其中，防止装载机与作业场地内的人员、建筑物和其他装载机的撞击，一直是装载机的重要安全指标。
为了确保装载机不与其他物体撞击，装载机现有技术采取了很多技术措施，包括：
1、利用摄像头采集驾驶员视觉盲区的视频；
2、利用测距雷达测量车辆到障碍物的距离；
3、通过声光报警的方式提醒驾驶员；
上述现有技术并不能覆盖施工现场的所有不安全因素，因此也不能确保装载机在其他突发情况下的安全，甚至对可能发生危险完全没有技术措施。这些被遗漏的危险因素包括：
1、对移动物体的探测不足；
2、驾驶员的注意力不会全部在盲区，而是在作业区，可能导致疏漏；
3、缺少突发情况的检测和自动处理措施；
发明内容
本方案提供了一种装载机防撞击控制系统，能够检测静止物体和移动物体，能够对施工现场的人-机-环境的安全进行持续监测，并在必要的时候及时采取合适的措施，避免事故发生，进而提高安全性。本发明的技术方案如下：
一种装载机防撞击控制系统，包括检测模块、控制模块和执行机构，所述检测模块与控制模块相连接，检测模块检测到的信号输入控制模块；所述控制模块与执行机构联接，控制模块发送执行信号给执行机构，用于对装载机进行操作控制；
所述执行机构包括行走机构、铲斗、动臂、摇臂、转斗油缸、动臂油缸；
所述检测模块包括距离探测器、视频监视器和车速探测器；
所述距离探测器安装在装载机上，用于检测装载机与周边物体的距离D；车速探测器安装在装载机上，用于检测装载机相对地面的运动速度v1，视频检测器安装在装载机的后部，控制模块对视频监测器的视频信号进行处理，测算得出周边的物体移动速度v2；
控制模块实时计算装载机的安全状态值f,
Figure BDA0002251221150000021
其中a、b为预设的系数；t为预设的常数；
由于装载机的行驶速度较快，而且经常行驶在碎石路面、泥土路面等容易打滑的路面上，制动距离较长，容易撞到周边物体；同时装载机的转向比较灵活，可以实现铰接式转向，因此，在控制装载机防碰撞时，需要预留一个裕量t，以确保装载机的行驶安全和转向安全。
根据预设的装载机安全状态阈值F，当f<F时，控制模块输出执行信号，控制装载机降低车速，直到实际车速v1低于最大允许车速Vmax；
进一步的，最大允许车速Vmax是f的函数。
进一步的，最大允许车速Vmax＝c(f2+1)，c为预设系数。
本发明的原理如下：
1、系统组成和连接关系
在装载机上装有检测模块，所述的检测模块包括距离探测器、视频监视器和车速探测器中的部分或全部。检测模块用于检测装载机周围的视频图像、物体的距离和车速等信号。
检测模块与装载机的控制模块相连接，检测模块检测到的信号输入控制模块。
装载机上装有控制模块，用于接收检测模块发来的检测信号。
为了实现装载机的安全防护，控制模块输出执行信号用于控制模块对装载机进行操作控制，以提高装载机和施工现场的安全性。
2、本方案所述的安全防护系统的工作原理
检测模块对装载机周围的环境进行实时检测，主要检测区域包括驾驶员视觉盲区和装载机作业范围区域，主要检测装载机行驶速度、周边物体情况及其移动速度，上述检测数据输入控制模块。
检测模块的实时数据输入到控制模块后，控制模块对环境数据进行本地实时运算，获得装载机在行驶方向上的安全状态值，并与预设的安全状态阈值进行比较，根据比较结果，输出执行信号，对车速进行干预。
控制模块输出执行信号，执行信号发送给对应的执行机构，用于操纵装载机降速，从而避免危险发生，提高装载机的安全性。
3、本方案工作过程中采用的控制方法
距离探测器安装在装载机上，用于检测装载机与周边物体的距离D；车速探测器安装在装载机上，用于检测装载机相对地面的运动速度v1，视频检测器安装在装载机的后部，用于检测装载机周边的视频信息，对装载机周边的物体进行识别和测速。
控制模块对视频监测器的视频信号进行识别、分析等处理，得出视频中物体的类别、形状、移动速度等信息.控制模块根据距离探测器的数据D、车速探测器的v1和测算得出的物体移动速度v2，按照特定的算法计算装载机的安全状态值:
Figure BDA0002251221150000041
其中a、b为预设的系数；t为预设的常数
t的物理意义是装载机制动后的安全裕量，可以根据装载机的额定制动时间来设置，确保装载机在制动时有足够的制动安全裕量。
预设有装载机安全状态阈值F，当控制模块计算得到的实时安全状态值f<F时，控制模块输出执行信号，控制装载机降低车速，直到实际车速v1低于最大允许车速Vmax。
Vmax是f的函数。
进一步的，Vmax＝c(f2+1)，c为预设系数。
附图说明
图1是本发明各模块的连接关系示意图
图2是本发明的控制方法流程图
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：
1、系统组成和连接关系
在装载机上装有距离探测器、视频监视器和车速探测器，用于检测装载机周围的视频图像、物体的距离和车速等信号。
装载机上装有控制器，控制器与距离探测器、视频监视器和车速探测器相连接。
为了实现装载机的安全防护，控制器输出执行信号给执行机构，用于对装载机进行速度限制，以提高装载机和施工现场的安全性；所述执行机构包括起升机构、俯仰机构和行驶机构；上述各模块的连接关系如图1所示。
2、本方案所述的安全防护系统的工作原理
车速探测器检测装载机的行驶速度v1，距离探测器检测周边物体到装载机的距离D，视频监测器拍摄装载机周围的视频，并识别出周边物体的类别和移动速度v2，这些检测数据输入控制器。
检测到的实时数据输入到控制器后，控制器对这些数据进行实时运算，获得装载机在行驶方向上的安全状态值f，并与预设的安全状态阈值F进行比较，根据比较结果，输出执行信号，对车速进行干预。
控制模块输出执行信号，执行信号发送给对应的执行机构，用于操纵装载机降速，从而避免危险发生，提高装载机的安全性。
3、本方案工作过程中采用的控制方法
本方案控制方法流程图如图2所示，距离探测器安装在装载机上，用于检测装载机与周边物体的距离D；车速探测器安装在装载机上，用于检测装载机相对地面的运动速度v1，视频检测器安装在装载机的后部，用于检测装载机周边的视频信息，对装载机周边的物体进行识别和测速。
控制模块对视频监测器的视频信号进行识别、分析等处理，得出视频中物体的类别、形状、移动速度等信息.控制模块根据距离探测器的数据D、车速探测器的v1和测算得出的物体移动速度v2，按照特定的算法计算装载机的安全状态值:
Figure BDA0002251221150000061
其中a、b为预设的系数；t为预设的常数
本实施例中，选取a＝1，b＝1。t预设为2。
预设装载机安全状态阈值F＝10，当控制模块计算得到的实时安全状态值f<F时，控制模块输出执行信号，控制装载机降低车速，直到实际车速v1低于最大允许车速Vmax。
Vmax是f的函数。本实施例中，Vmax与f的函数关系取为：
Vmax＝4f2+4
以上是对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种装载机防撞击控制系统，其特征在于，包括检测模块、控制模块和执行机构，所述检测模块与控制模块相连接，检测模块检测到的信号输入控制模块；所述控制模块与执行机构联接，控制模块发送执行信号给执行机构，用于对装载机进行操作控制；
所述执行机构包括行走机构、铲斗、动臂、摇臂、转斗油缸、动臂油缸；
所述检测模块包括距离探测器、视频监视器和车速探测器；
所述距离探测器安装在装载机上，用于检测装载机与周边物体的距离D；车速探测器安装在装载机上，用于检测装载机相对地面的运动速度v1，视频检测器安装在装载机的后部，控制模块对视频监测器的视频信号进行处理，测算得出周边的物体移动速度v2；
控制模块实时计算装载机的安全状态值f,
Figure FDA0002251221140000011
其中a、b为预设的系数；t为预设的常数；
根据预设的装载机安全状态阈值F，当f<F时，控制模块输出执行信号，控制装载机降低车速，直到实际车速v1低于最大允许车速Vmax。
2.根据权利要求1所述的一种装载机防撞击控制系统，其特征在于，最大允许车速Vmax＝c(f2+1)，c为预设系数。
3.根据权利要求2所述的一种装载机防撞击控制系统，其特征在于，预设系数c＝4。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111483329A (zh) * 2020-04-29 2020-08-04 重庆工商大学 一种电动装载机的冲击抑制方法、装置及系统
CN115427640A (zh) * 2020-07-10 2022-12-02 株式会社小松制作所 作业机械以及作业机械的控制方法

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