CN111039174B - 一种正面吊智能制动系统及制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正面吊智能制动系统及制动方法，所述智能制动系统包括测量模块、判断模块、警报声提醒模块、和刹车系统，所述测量模块包括距离测量模块、速度测量模块和吊物重量测量模块，所述距离测量模块用于测量障碍物与正面吊之间的距离，所述速度测量模块用于获取正面吊的行驶速度，所述吊物重量测量模块用于获取正面吊吊具上所吊货物的重量，所述判断模块用于将距离测量模块和速度测量模块的测量结果进行比较判断，所述警报声提醒模块根据判断模块的比较判断结果控制正面吊是否发出警报声，所述刹车系统根据判断模块的比较判断结果控制刹车程度。

Description

一种正面吊智能制动系统及制动方法

技术领域

本发明涉及正面吊领域，具体是一种正面吊智能制动系统及制动方法。

背景技术

正面吊是集装箱正面起重机的简称，主要用于集装箱的堆叠和码头、堆厂内的水平运输，与叉车相比，它具有机动灵活，操作方便，稳定性好，轮压较底，堆码层数高，堆场利用率高等优点。在正面吊的工作过程中，常常由于制动不及时发生交通事故。现提出一种正面吊智能制动系统及制动方法，用于提高正面吊工作过程中的安全性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正面吊智能制动系统及制动方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种正面吊智能制动系统，所述智能制动系统包括测量模块、判断模块、警报声提醒模块、和刹车系统，所述测量模块包括距离测量模块、速度测量模块和吊物重量测量模块，所述距离测量模块用于测量障碍物与正面吊之间的距离，所述速度测量模块用于获取正面吊的行驶速度，所述吊物重量测量模块用于获取正面吊吊具上所吊货物的重量，所述判断模块用于将距离测量模块和速度测量模块的测量结果进行比较判断，所述警报声提醒模块根据判断模块的比较判断结果控制正面吊是否发出警报声，所述刹车系统根据判断模块的比较判断结果控制刹车程度。

作为优选方案，所述距离测量模块包括安装在正面吊车身前方的第一超声波传感器、安装在正面吊车身后方的第二超声波传感器、安装在正面吊车身左方的第三超声波传感器和安装在正面吊车身右方的第四超声波传感器，所述速度测量模块包括安装在正面吊上的速度传感器，所述吊物重量测量模块包括安装在正面吊吊具上的重力传感器，所述判断模块包括第一距离判断模块、第一比较参数计算模块、第一比较参数判断模块、即时距离获取模块、安全极限即时距离计算模块和即时距离判断模块，所述第一距离判断模块用于判断距离测量模块测量到的第一距离与极限距离阈值的关系判断正面吊是否进行制动或发出警报声，所述第一比较参数计算模块根据距离测量模块测量到的第一距离和第二距离计算出第一比较参数的值，所述第一比较参数判断模块用于将第一比较参数与第一比较阈值进行比较判断正面吊是否发出警报声，所述即时距离获取模块用于获取第一超声波传感器、第二超声波传感器测量到正面吊与障碍物的即时距离，所述安全极限即时距离计算模块根据正面吊的即时速度计算正面吊的安全极限即时距离，所述即时距离判断模块用于将安全极限即时距离与正面吊与障碍物的即时距离进行比较判断正面吊是否进行刹车。

作为优选方案，所述刹车系统包括油量计算模块、比例阀控制模块、比例阀和制动缸，所述油量计算模块与判断模块连接，所述油量计算模块根据判断模块的结果计算通过比例阀油路的瞬时油量，所述电动控制模块根据油量计算模块的计算结果控制比例阀的开启，所述比例阀和制动缸之间设置有液压阀，所述制动缸的回油路与液压阀串联，当正面吊进行刹车时，比例阀开启，液压阀被打开，一定量的液压油进入制动缸进行刹车制动，通过控制经过的比例阀的液压油量来控制用于刹车的制动缸的行程，起到智能制动的效果。

一种正面吊智能制动方法，所述制动方法包括以下步骤：

步骤S1：安装在正面吊车身前方的第一超声波传感器、安装在正面吊车身后方的第二超声波传感器、安装在正面吊车身左方的第三超声波传感器和安装在正面吊车身右方的第四超声波传感器测量正面吊与障碍物之间距离，设此时第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器和第四超声波传感器测量到正面吊与障碍物的第一距离分别为L1、L2、L3和L4；

步骤S2：判断第一距离L1、L2与第一极限距离阈值P1和第二极限距离阈值P2之间的关系，判断第一距离L3、L4与第三极限距离阈值P3和第四极限距离阈值P4之间的关系，并据此判断正面吊是否进行制动或发出警报声。

作为优选方案，所述步骤S2进一步包括：

当第一距离L1或第一距离L2大于第一极限距离阈值P1且第一距离L1或第一距离L2小于等于第二极限距离阈值P2，或者第一距离L3或第一距离L4大于第三极限距离阈值P3且第一距离L3或第一距离L4小于等于第四极限距离阈值P4时，等待第一间隔时间t0后，第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器和第四超声波传感器获取正面吊与障碍物的第二距离M1、M2、M3和M4，计算第一比较参数Qi＝(Li-Mi)/Li，

若第一比较参数Qi小于第一比较阈值Q0时，判断正面吊处于安全状态，i的取值为{1，2，3，4}，

若存在第一比较参数Qi大于等于第一比较阈值Q0时，i的取值为{1，2，3，4}，则获取正面吊的即时速度V，若即时速度V，大于速度阈值V0，正面吊发出警报声；比较正面吊与障碍物之间的距离的变化量，若该变化量较小，表明他们的速度相对稳定，不容易发生碰撞，若该变化量较大，表明他们的速度相对不稳定，容易发生碰撞。

当存在第一距离L1或第一距离L2小于等于第一极限距离阈值P1时，或者存在第一距离L3或第一距离L4小于等于第三极限距离阈值P3时且V小于速度阈值V0，正面吊进行刹车制动。

作为优选方案，所述步骤S2中的正面吊进行刹车制动进一步包括：

获取第一超声波传感器、第二超声波传感器测量到正面吊与障碍物的即时距离Q1和Q2，计算安全极限即时距离Q＝KV+B，其中，V为正面吊的即时速度，K为制动系数，B为调整参数，将安全极限；

比较即时距离Q1和Q2与安全极限即时距离Q的关系，若存在即时距离Q1小于安全极限即时距离Q或者即时距离时距离Q2小于安全极限即时距离Q，则刹车系统控制通过比例阀油路的瞬时油量S＝[(4-Q)*(G0+G)]/[3.5*G0]*S1，其中，Q为安全极限即时距离，G为安装在正面吊吊具上的重力传感器所检测到的货物重量，G0为正面吊的自重，S1为通过比例阀油路的最大油量，当正面吊吊具上所吊货物的重量比较重时，此时正面吊的惯性较大，刹车程度应当较大，才能确保正面吊刹车到位；将安全极限即时距离和正面吊吊具上所吊货物的重量都作为刹车程度的考虑因素，使得刹车的程度更加合理化。

作为优选方案，所述步骤S2中的第一极限距离阈值P1＝3.5米，所述第二极限距离阈值P2＝5米，所述第三极限距离阈值P3＝0.5米，所述第四极限距离阈值P4＝2.5米。

作为优选方案，所述第一间隔时间t0的取值范围为0到1秒之间。

作为优选方案，所述制动系数K＝1/10000(单位为h)，所述调整参数B＝0.5。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明根据距离测量模块、速度测量模块和吊物重量测量模块采集到的数据进行处理判断正面吊是否进行制动或发出警报声，使得正面吊实现智能制动，保证正面吊操作过程中的安全性能；同时本发明中根据正面吊与障碍物的安全极限即时距离以及正面吊吊具上所吊货物的重量控制刹车程度，使得正面吊的制动更加的智能和柔和。

附图说明

图1为本发明一种正面吊智能制动系统的模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种正面吊智能制动系统，所述智能制动系统包括测量模块、判断模块、警报声提醒模块、和刹车系统，所述测量模块包括距离测量模块、速度测量模块和吊物重量测量模块，所述距离测量模块用于测量障碍物与正面吊之间的距离，所述速度测量模块用于获取正面吊的行驶速度，所述吊物重量测量模块用于获取正面吊吊具上所吊货物的重量，所述判断模块用于将距离测量模块和速度测量模块的测量结果进行比较判断，所述警报声提醒模块根据判断模块的比较判断结果控制正面吊是否发出警报声，所述刹车系统根据判断模块的比较判断结果控制刹车程度。

所述距离测量模块包括安装在正面吊车身前方的第一超声波传感器、安装在正面吊车身后方的第二超声波传感器、安装在正面吊车身左方的第三超声波传感器和安装在正面吊车身右方的第四超声波传感器，所述速度测量模块包括安装在正面吊上的速度传感器，所述吊物重量测量模块包括安装在正面吊吊具上的重力传感器，所述判断模块包括第一距离判断模块、第一比较参数计算模块、第一比较参数判断模块、即时距离获取模块、安全极限即时距离计算模块和即时距离判断模块，所述第一距离判断模块用于判断距离测量模块测量到的第一距离与极限距离阈值的关系判断正面吊是否进行制动或发出警报声，所述第一比较参数计算模块根据距离测量模块测量到的第一距离和第二距离计算出第一比较参数的值，所述第一比较参数判断模块用于将第一比较参数与第一比较阈值进行比较判断正面吊是否发出警报声，所述即时距离获取模块用于获取第一超声波传感器、第二超声波传感器测量到正面吊与障碍物的即时距离，所述安全极限即时距离计算模块根据正面吊的即时速度计算正面吊的安全极限即时距离，所述即时距离判断模块用于将安全极限即时距离与正面吊与障碍物的即时距离进行比较判断正面吊是否进行刹车。

所述刹车系统包括油量计算模块、比例阀控制模块、比例阀和制动缸，所述油量计算模块与判断模块连接，所述油量计算模块根据判断模块的结果计算通过比例阀油路的瞬时油量，所述电动控制模块根据油量计算模块的计算结果控制比例阀的开启，所述比例阀和制动缸之间设置有液压阀，所述制动缸的回油路与液压阀串联。

一种正面吊智能制动方法，所述制动方法包括以下步骤：

步骤S1：安装在正面吊车身前方的第一超声波传感器、安装在正面吊车身后方的第二超声波传感器、安装在正面吊车身左方的第三超声波传感器和安装在正面吊车身右方的第四超声波传感器测量正面吊与障碍物之间距离，设此时第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器和第四超声波传感器测量到正面吊与障碍物的第一距离分别为L1、L2、L3和L4；

步骤S2：判断第一距离L1、L2与第一极限距离阈值P1＝3.5米和第二极限距离阈值P2＝5米之间的关系，判断第一距离L3、L4与第三极限距离阈值P3＝0.5米和第四极限距离阈值P4＝2.5米之间的关系，并据此判断正面吊是否进行制动或发出警报声：

当第一距离L1或第一距离L2大于第一极限距离阈值P1＝3.5米且第一距离L1或第一距离L2小于等于第二极限距离阈值P2＝5米，或者第一距离L3或第一距离L4大于第三极限距离阈值P3＝0.5米且第一距离L3或第一距离L4小于等于第四极限距离阈值P4＝2.5米时，等待第一间隔时间t0后，第一间隔时间t0的取值范围为0到1秒之间，t0可以为0.5秒，第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器和第四超声波传感器获取正面吊与障碍物的第二距离M1、M2、M3和M4，计算第一比较参数Qi＝(Li-Mi)/Li，

若第一比较参数Qi小于第一比较阈值Q0时，判断正面吊处于安全状态，i的取值为{1，2，3，4}，

若存在第一比较参数Qi大于等于第一比较阈值Q0时，i的取值为{1，2，3，4}，则获取正面吊的即时速度V，若即时速度V，大于速度阈值V0＝10km/h，正面吊发出警报声；

当存在第一距离L1或第一距离L2小于等于第一极限距离阈值P1＝3.5米时，或者存在第一距离L3或第一距离L4小于等于第三极限距离阈值P3＝0.5米时且V小于速度阈值V0＝10km/h，正面吊进行刹车制动，正面吊进行刹车制动进一步包括：

获取第一超声波传感器、第二超声波传感器测量到正面吊与障碍物的即时距离Q1和Q2，计算安全极限即时距离Q＝1/10000V+0.5，其中，V为正面吊的即时速度，K＝1/10000为制动系数(单位为h)，B＝0.5为调整参数，

比较即时距离Q1和Q2与安全极限即时距离Q的关系，若存在即时距离Q1小于安全极限即时距离Q或者即时距离Q2小于安全极限即时距离Q，则刹车系统控制通过比例阀油路的瞬时油量S＝[(4-Q)*(G0+G)]/[3.5*G0]*S1，其中，Q为安全极限即时距离，G为安装在正面吊吊具上的重力传感器所检测到的货物重量，G0为正面吊的自重，S1为通过比例阀油路的最大油量。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种正面吊智能制动系统，其特征在于：所述智能制动系统包括测量模块、判断模块、警报声提醒模块和刹车系统，所述测量模块包括距离测量模块、速度测量模块和吊物重量测量模块，所述距离测量模块用于测量障碍物与正面吊之间的距离，所述速度测量模块用于获取正面吊的行驶速度，所述吊物重量测量模块用于获取正面吊吊具上所吊货物的重量，所述判断模块用于将距离测量模块和速度测量模块的测量结果进行比较判断，所述警报声提醒模块根据判断模块的比较判断结果控制正面吊是否发出警报声，所述刹车系统根据判断模块的比较判断结果控制刹车程度；

所述距离测量模块包括安装在正面吊车身前方的第一超声波传感器、安装在正面吊车身后方的第二超声波传感器、安装在正面吊车身左方的第三超声波传感器和安装在正面吊车身右方的第四超声波传感器，所述速度测量模块包括安装在正面吊上的速度传感器，所述吊物重量测量模块包括安装在正面吊吊具上的重力传感器，所述判断模块包括第一距离判断模块、第一比较参数计算模块、第一比较参数判断模块、即时距离获取模块、安全极限即时距离计算模块和即时距离判断模块，所述第一距离判断模块用于判断距离测量模块测量到的第一距离与极限距离阈值的关系判断正面吊是否进行制动或发出警报声，所述第一比较参数计算模块根据距离测量模块测量到的第一距离和第二距离计算出第一比较参数的值，所述第一比较参数判断模块用于将第一比较参数与第一比较阈值进行比较判断正面吊是否发出警报声，所述即时距离获取模块用于获取第一超声波传感器、第二超声波传感器测量到正面吊与障碍物的即时距离，所述安全极限即时距离计算模块根据正面吊的即时速度计算正面吊的安全极限即时距离，所述即时距离判断模块用于将安全极限即时距离与正面吊与障碍物的即时距离进行比较判断正面吊是否进行刹车。

2.根据权利要求1所述的一种正面吊智能制动系统，其特征在于：所述刹车系统包括油量计算模块、比例阀控制模块、比例阀和制动缸，所述油量计算模块与判断模块连接，所述油量计算模块根据判断模块的结果计算通过比例阀油路的瞬时油量，电动控制模块根据油量计算模块的计算结果控制比例阀的开启，所述比例阀和制动缸之间设置有液压阀，所述制动缸的回油路与液压阀串联。

3.一种正面吊智能制动方法，其特征在于：所述制动方法包括以下步骤：

步骤S1：安装在正面吊车身前方的第一超声波传感器、安装在正面吊车身后方的第二超声波传感器、安装在正面吊车身左方的第三超声波传感器和安装在正面吊车身右方的第四超声波传感器测量正面吊与障碍物之间距离，设此时第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器和第四超声波传感器测量到正面吊与障碍物的第一距离分别为L1、L2、L3和L4；

步骤S2：判断第一距离L1、L2与第一极限距离阈值P1和第二极限距离阈值P2之间的关系，判断第一距离L3、L4与第三极限距离阈值P3和第四极限距离阈值P4之间的关系，并据此判断正面吊是否进行制动或发出警报声；

所述步骤S2进一步包括：

当第一距离L1或第一距离L2大于第一极限距离阈值P1且第一距离L1或第一距离L2小于等于第二极限距离阈值P2，或者第一距离L3或第一距离L4大于第三极限距离阈值P3且第一距离L3或第一距离L4小于等于第四极限距离阈值P4时，等待第一间隔时间t0后，第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器和第四超声波传感器获取正面吊与障碍物的第二距离M1、M2、M3和M4，计算第一比较参数Qi＝(Li-Mi)/Li，

若第一比较参数Qi小于第一比较阈值Q0时，判断正面吊处于安全状态，i的取值为{1，2，3，4}，

若存在第一比较参数Qi大于等于第一比较阈值Q0时，i的取值为{1，2，3，4}，则获取正面吊的即时速度V，若即时速度V，大于速度阈值V0，正面吊发出警报声；

当存在第一距离L1或第一距离L2小于等于第一极限距离阈值P1时，或者存在第一距离L3或第一距离L4小于等于第三极限距离阈值P3时且V小于速度阈值V0，正面吊进行刹车制动。

4.根据权利要求3所述的一种正面吊智能制动方法，其特征在于：所述步骤S2中的正面吊进行刹车制动进一步包括：

获取第一超声波传感器、第二超声波传感器测量到正面吊与障碍物的即时距离Q1和Q2，计算安全极限即时距离Q＝KV+B，其中，V为正面吊的即时速度，K为制动系数，B为调整参数；

比较即时距离Q1和Q2与安全极限即时距离Q的关系，若存在即时距离Q1小于安全极限即时距离Q或者即时距离Q2小于安全极限即时距离Q，则刹车系统控制通过比例阀油路的瞬时油量S＝[(4-Q)*(G0+G)]/[3.5*G0]*S1，其中，Q为安全极限即时距离，G为安装在正面吊吊具上的重力传感器所检测到的货物重量，G0为正面吊的自重，S1为通过比例阀油路的最大油量。

5.根据权利要求3所述的一种正面吊智能制动方法，其特征在于：所述步骤S2中的第一极限距离阈值P1＝3.5米，所述第二极限距离阈值P2＝5米，所述第三极限距离阈值P3＝0.5米，所述第四极限距离阈值P4＝2.5米。

6.根据权利要求3所述的一种正面吊智能制动方法，其特征在于：所述第一间隔时间t0的取值范围为0到1秒之间。

7.根据权利要求4所述的一种正面吊智能制动方法，其特征在于：所述制动系数K＝1/10000，单位为h，所述调整参数B＝0.5。

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