CN112267515A - 地下铲运机转向控制方法、系统、程序、介质及铲运机 - Google Patents

地下铲运机转向控制方法、系统、程序、介质及铲运机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了地下铲运机转向控制方法、系统、程序、介质及铲运机，属于地下铲运机领域。本发明包括：获取铲运机转向角度，并根据所述转向角度控制铲运机转向动作：若铲运机转向角度小于或等于转向角度阈值，则铲运机的转向速度不受限制；若铲运机转向角度大于转向角度阈值且小于等于极限角度阈值，则转向速度降低，进行缓慢转向；若转向角度大于极限角度阈值，则不能继续进行更大角度转向操作，同时发出已达最大转向角度警告。本发明使铲运机在合适的转向角度范围内能够实平稳转向，阻止铲运机的前后车架相撞，克服在控制车辆转向过快时造成前后车架在惯性的作用下发生撞击，避免了对铲运机的机械结构造成物理损毁，保护驾驶员的安全。

Description

地下铲运机转向控制方法、系统、程序、介质及铲运机
技术领域
本发明属于地下铲运机领域，具体涉及地下铲运机转向控制方法、系统、程序、介质及铲运机。
背景技术
地下电池铲运机广泛用于矿山作业，工作于井下矿山环境中，装载和铲运矿石。电池铲运车由前车架和后车架两个部分组成，在操作转向手柄进行车辆转向时前后车架都会在转向油缸的作用下以中角连接点为圆心向内移动实现车辆的左右转向，当转向的角度过大或者过快时，就会导致前后车架发生接触对机械结构产生挤压同时伴随着剧烈的撞击，对车辆的机械结构造成物理的损毁并对车辆驾驶员的人生安全构成安全隐患。
在申请号为200880132112.5的专利中指出“在正常运行时，作业工具经常突然启动或在执行期望的作业循环功能之后突然停止，这导致铲斗和/或提升臂、该作业机械和操作者的速度和加速度的迅速变化。例如，这可能在作业器具移动到其期望的运行范围的终点时发生。由于速度和加速度的这种迅速变化，倾斜缸或提升缸的线性移动与铲斗或提升臂的相应角向移动之间的几何关系能够使操作者感觉不舒服。由机械连结组件和相关的液压回路吸收的力可能导致相关部件的更多维护和加速失效。该几何关系的另一种潜在结果是：提升臂或铲斗在某些线性的缸位置附近可能出现过度的角向转动，这会导致性能低下。有利地，可以设置有角度传感器，以用于例如终点缓冲、自动定位、几何计算、载荷计算等的功能。”，该专利指出铰接式工程机械需要软止动。然而，现有技术中，缺少实现地下铲运机的安全软止动转向的控制方法。因此，很多地下铲运机进行地下作业时，很容易因操作不当，导致转向角度过大或者转向速度过快，使得前后车架发生接触对机械结构产生挤压同时伴随着剧烈的撞击，对车辆的机械结构造成物理的损毁并对车辆驾驶员的人生安全构成安全隐患。
发明内容
技术问题：针对现有的地下铲运机不能安全软停止转向的问题，本发明提供一种地下铲运机转向控制方法及系统，能够操作铲运机在合适的转向角度范围内能够实现平稳转向，同时能够阻止铲运机的前后车架相撞，以及克服在控制车辆转向过快时造成前后车架在惯性的作用下发生撞击，从而避免对铲运机的机械结构造成物理损毁，保护驾驶员的安全。另外，本发明提供一种具有安全软停止转向功能的地下铲运机，以及进行执行相应功能的程序及介质。
技术方案：本发明的地下铲运机转向控制方法，包括：
获取铲运机转向角度，并根据所述转向角度控制铲运机转向动作：
若铲运机转向角度小于或等于转向角度阈值，则铲运机的转向速度不受限制；
若铲运机转向角度大于转向角度阈值且小于等于极限角度阈值，则转向速度降低，进行缓慢转向；
若转向角度大于极限角度阈值，则不能继续进行更大角度转向操作，同时发出已达最大转向角度警告。
进一步地，获取铲运机转向角度时，利用中角角度传感器获取，所述中角角度传感器通过检测铲运机的中角获取铲运机的转向角度。
进一步地，还包括，在铲运机启动后，对中角角度传感器进行参数标定。
进一步地，对中角角度传感器进行参数标定的方法为：
操作铲运机的转向手柄，使得铲运机分别向左和向右转动，并使转向角度达到极限角度阈值；
建立极限角度阈值与铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流的最大值的映射关系；
保持铲运机车身处于水平中心位置，铲运机的前车架和后车架处于同一直线，完成中角角度传感器标定。
进一步地，根据所述转向角度控制铲运机转向动作，是通过控制铲运机的液压转向系统中比例电磁阀的控制电流进行相应转向动作。
进一步地，还包括：对中角角度传感器标定完成后，设置铲运机的转向角度阈值。
进一步地，还包括：对中角角度传感器标定完成后，设置铲运机的极限角度阈值。
进一步地，还包括：对中角角度传感器标定完成后，设置铲运机的液压转向系统中比例电磁阀的控制电流的最大值。
本发明的地下铲运机转向控制系统，包括中角角度传感器、整车控制器、转向手柄、液压转向系统、显示器，所述中角角度传感器用于检测铲运的机转向角度，并将转向角度信号发送给整车控制器；
当操作转向手柄进行铲运机转向时，所述整车控制器根据转向角度信号控制液压转向系统驱动铲运机进行转向动作，包括：
若铲运机转向角度小于或等于转向角度阈值，则铲运机的转向角度和转向速度不受限制；
若铲运机转向角度大于转向角度阈值且小于或等于极限角度阈值，则转向速度降低，进行缓慢转向；
若转向角度大于极限角度阈值，则不能继续进行更大角度转向操作，同时发出已达最大转向角度警告；
所述显示器用于最大转向角度告警。
进一步地，所述整车控制器根据转向角度信号控制液压转向系统驱动铲运机进行转向动作时，是控制铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流进行转向动作。
进一步地，所述显示器还用于设置转向角度阈值、极限角度阈值以及铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流的最大值；
还用于实时显示铲运机的转向角度以及铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流。
本发明的程序，包括计算机代码，执行所述计算机代码时，能够完成以下操作：
获取铲运机转向角度信号，并根据所述转向角度信号控制铲运机转向动作：
若铲运机转向角度小于转向角度阈值，则铲运机的转向角度和转向速度不受限制；
若铲运机转向角度处于转向角度阈值与极限角度阈值之间，则限制转向速度，进行缓慢转向，所述转向角度阈值小于极限角度阈值；
若转向角度大于极限角度阈值，则不能继续进行更大角度转向操作，同时发出已达最大转向角度警告。
本发明的介质，用于存储本发明的程序。
本发明的铲运机，采用本发明的控制方法及控制系统进行转向控制。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本发明通过转向角度阈值以及极限角度阈值，将铲运机的转向角度划分，使得铲运机在不同转向角度范围内执行不同的转向动作，从而实现了地下铲运机的安全软停止转向。当铲运机的转向角度大于或等于极限角度阈值时，降低转向速度，实现铲运机缓慢转向，从而避免了因为铲运机转向过快，并且当转向角度超过极限转向阈值时，铲运机转向角度不再增大，从而避免了铲运机转向角度过大。本发明的方法，避免了当铲运机转向角度过大或过快时导致的铲运机的前后车架发生接触碰撞，使得转向更加平稳，避免了铲运机的机械结构发生物理损毁，保证了驾驶员的生命安全。
(2)本发明中，转向角度阈值、极限角度阈值以及铲运机液压转向系统中比例电磁阀的控制电流最大值均是可设置的，从而使得本发明可应用于不同吨位的地下铲运机，以及适用于不同宽度的地下巷道，提高了地下铲运机的安全性、适用性和实用性。
附图说明
图1为本发明的实施例中铲运机的转向示意图；
图2为本发明的实施例中控制系统的框图；
图3为本发明的一个实施例的控制流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
本发明的地下电池铲运机转向控制方法，包括：获取铲运机转向角度，并根据所述转向角度信号控制铲运机转向动作：具体为，若铲运机转向角度小于或等于转向角度阈值，则铲运机的转向速度不受限制；若铲运机转向角度大于转向角度阈值且小于或等于极限角度阈值，则转向速度降低，进行缓慢转向；若转向角度大于极限角度阈值，则不能继续进行更大角度转向操作，同时发出已达最大转向角度警告。
本发明通过转向角度阈值以及极限角度阈值，将铲运机的转向角度进行划分，使得铲运机在不同转向角度范围内执行不同的转向动作，从而实现了地下铲运机的安全软停止转向。当铲运机的转向角度大于或等于极限角度阈值时，降低转向速度，实现铲运机缓慢转向，从而避免了因为铲运机转向过快，并且当转向角度超过极限转向阈值时，铲运机转向角度不再增大，从而避免了铲运机转向角度过大。本发明的方法，避免了当铲运机转向角度过大或过快时导致的铲运机的前后车架发生接触碰撞，使得转向更加平稳，避免了铲运机的机械结构发生物理损毁，保证了驾驶员的生命安全。
在本发明的实施例中，利用中角角度传感器获取铲运机的转向角度信号，中角角度传感器通过检测铲运机的中角获取铲运机的转向角度。说明的是，中角角度传感器可采用现有的角度传感器，因为本发明中是通过检测铲运机的中角获取铲运机的转向角度，因此在本发明中称为中角角度传感器。如图1所示，地下铲运机由前车架和后车架两个部分组成，在操作铲运机转向时前后车架都会在转向油缸的作用下以中角连接点为圆心向内移动实现铲运机的左右转向，因此，利用中角角度传感器，检测铲运机的中角，即可获取铲运机的转向角度，图1中，θa表示转向角度阈值，θmax极限角度阈值。由于铲运机能够向左右两个方向转向，因此当将铲运机前车架和后车架处于同一直线上时作为0°时，θa和θmax会出现负值。结合图1，以铲运机向右转向为例，若铲运机转向角度小于或等于θa时，则铲运机的转向速度不受限制；若铲运机转向角度大于θa且小于或等于θmax，则转向速度降低，进行缓慢转向；若转向角度大于θmax，则不能继续进行更大角度转向操作，同时发出已达最大转向角度警告。
利用本发明的方法，控制地下铲运机安全软停止转向控制时，启动铲运机后，需要对中角角度传感器进行参数标定，主要是为了中角度传感器能够更加准确地对铲运机的中角进行检测，进而更加准确地控制。
对中角角度传感器进行标定的具体方法为：操作铲运机的转向手柄，使得铲运机分别向左和向右转动，并达到转向角度的极限角度阈值；建立极限角度阈值与铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流的最大值的映射关系；保持铲运机车身处于水平，铲运机的前车架和后车架处于同一直线，完成中角角度传感器标定。
具体地，对于地下铲运机，主要是通过液压转向系统进行转向，在现有的液压转向系统中，通常是利用比例电磁阀控制液压油进入转向油缸的流量，实现转向油缸的动作快慢。而对于比例电磁阀，是通过控制比例电磁阀的控制电流的大小，从而控制通过比例电磁阀的流量大小，进而控制转向油缸的快慢。在本发明中，通过建立极限角度阈值与铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流的最大值的映射关系，从而确定当铲运机达到极限角度阈值时，比例电磁阀的控制电流的最大值与极限角度阈值的联系，进而，当极限角度阈值变化时，比例电磁阀的控制电流的最大值也随之变化，从而便于转向控制。
并且，为了对中角角度传感器进行更准确地标定，在标定时，必须要保持铲运机车身水平，前后车架处于同一直线上，然后通过不断的改变极限角度阈值，从而完成中角角度传感器的标定。
本发明的控制方法中，是通过控制铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流进行相应转向动作。
在本发明的实施例中，该控制方法还包括：对中角角度传感器标定完成后，设置铲运机的转向角度阈值。
在本法明的实施例中，该控制方法还包括：对中角角度传感器标定完成后，设置铲运机的极限角度阈值。
在本法明的实施例中，该控制方法还包括：对中角角度传感器标定完成后，设置铲运机液压转向系统中比例电磁阀的控制电流最大值。
在本发明的优选实施例中，转向角度阈值、极限角度阈值以及铲运机液压转向系统中比例电磁阀的控制电流最大值均是可以人为设置的，这样做的目的在于使得该控制方法能够应用于不同吨位的地下电池铲运机，尤其是转向角度阈值、极限角度阈值两个参数。由于铲运机工作的巷道宽度是不同的，当巷道较宽时，铲运机可以做较大角度的转向动作，那么上述三个参数也会相对较大。如果这三个参数较大，且铲运机工作在较窄的巷道中时，那么此时也就会失去安全软停止的作用，从而在较窄的巷道中，会产生较大的安全风险，即使不发生前后车架碰撞的风险，也会增加与巷道相撞的风险。相反，如果将上述三个变量设置的相对较小，那么铲运机适用于较窄的巷道环境，当在较宽的巷道中工作时，虽然能够实现安全软停止转向，但是却限制了铲运机的动作幅度，影响了铲运机的工作效率。因此，通过设置上述三个参数，能够使得铲运机能够适用不同宽度的地下巷道，从而提高了铲运机的安全性以及适用性。
本发明基于上述的控制方法，提供了一种地下铲运机转向控制系统，如图2所示，该系统包括中角角度传感器、整车控制器、转向手柄、液压转向系统、显示器。
其中，中角角度传感器用于检测铲运机的转向角度，并将转向角度信号发送给整车控制器。当操作转向手柄进行铲运机转向时，整车控制器根据转向角度信号控制液压转向系统驱动铲运机进行转向动作，具体地，是控制铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流进行转向动作，包括：若铲运机转向角度小于转向角度阈值，则铲运机的转向角度和转向速度不受限制；若铲运机转向角度大于转向角度阈值且小于等于极限角度阈值之间，则转向速度降低，进行缓慢转向；若转向角度大于极限角度阈值，则不能继续进行更大角度转向操作，同时发出已达最大转向角度警告。其中，转向最大转向角度警告时通过显示器发出的。
在本发明的实施例中，显示器还用于设置转向角度阈值、极限角度阈值以及铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流的最大值，以及实时显示铲运机转向角度以及铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流，使得操作人员能够与控制系统进行交互，同时能够实时查看铲运机的转向状态以及液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流的大小，从而更便于操作人员操作铲运机。
如图3所示，本发明的实施例中给出一种利用本发明的控制方法及控制系统的进行铲运机安全软停止转向的控制流程，具体如下：
首先，系统自检。
如果系统自检成功，则系统显示正常工作，反之检查系统配置，操作铲运机完成系统自检，直到自检成功。
然后，进行中角角度传感器标定。
如果中角角度传感器标定完成，则可以进行铲运机安全软停止控制，反之，则操作转向手柄，重新执行中角角度传感器标定操作，直到标定完成。
然后，转向控制动作。
符号说明：θa表示转向角度阈值，θt铲运机的转向角度，θmax极限角度阈值。
当完成中角角度传感器标定后，即可用于铲运机安全软停止控制。
具体的控制流程为，操作转向手柄，控制铲运机的转向角度θt，当铲运机的转向角度θt处于0≤|θt|≤|θa|，则转向速度正常，如果出现不正常的情况，则需要对转向手柄和比例电磁阀的工作状态。
如果转向角度θt处于|θa|<|θt|≤|θmax|，则转向速度降低，实现铲运机缓慢转向。
如果转向角度大于θt转向角度阈值，则转向角度θt不能再继续增大，此时会通过显示器发出警告。
说明的是，本实施例中进行说明时，对θa、θt、θmax等均加了绝对值符号，是因为铲运机会进行左转向和右转向，从而避免出现负值。
本发明提供了一种程序，包括计算机代码，执行计算机代码时，能够用于执行以下操作：
获取铲运机转向角度，并根据所述转向角度控制铲运机转向动作：
若铲运机转向角度小于转向角度阈值，则铲运机的转向角度和转向速度不受限制；若铲运机转向角度大于转向角度阈值且小于或等于极限角度阈值，则转向速度降低，进行缓慢转向；若转向角度大于极限角度阈值，则不能继续进行更大角度转向操作，同时发出已达最大转向角度警告。
本发明同时提供一种介质，该存储介质用于存储本发明中的程序。
本发明同时提供一种地下铲运机，该地下铲运机利用本发明中所提出的方法并利用本发明所提出的系统进行转向控制，该铲运机具备安全软停止转向功能。
本发明提供的地下铲运机转向控制方法、系统、程序、介质以及铲运机，能够实现铲运机的平稳转向，避免铲运机前后车架碰撞，并且避免了转向过快时因为惯性作用超过允许最大转向角度造成的前后车架碰撞，从而避免铲运机的物理损坏，保护了操作人员的安全，减少了安全事故的发生。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.地下铲运机转向控制方法，其特征在于，包括：
获取铲运机转向角度，并根据所述转向角度控制铲运机转向动作：
若铲运机转向角度小于或等于转向角度阈值，则铲运机的转向速度不受限制；
若铲运机转向角度大于转向角度阈值且小于等于极限角度阈值，则转向速度降低，进行缓慢转向；
若转向角度大于极限角度阈值，则不能继续进行更大角度转向操作，同时发出已达最大转向角度警告。
2.根据权利要求1所述的地下铲运机转向控制方法，其特征在于，获取铲运机转向角度时，利用中角角度传感器获取，所述中角角度传感器通过检测铲运机的中角获取铲运机的转向角度。
3.根据权利要求2所述的地下铲运机转向控制方法，其特征在于，还包括，在铲运机启动后，对中角角度传感器进行参数标定。
4.根据权利要求3所述的地下铲运机转向控制方法，其特征在于，对中角角度传感器进行参数标定的方法为：
操作铲运机的转向手柄，使得铲运机分别向左和向右转动，并使转向角度达到极限角度阈值；
建立极限角度阈值与铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流的最大值的映射关系；
保持铲运机车身处于水平，铲运机的前车架和后车架处于同一直线，完成中角角度传感器标定。
5.根据权利要求1所述的地下铲运机转向控制方法，其特征在于，根据所述转向角度控制铲运机转向动作，是通过控制铲运机的液压转向系统中比例电磁阀的控制电流进行相应转向动作。
6.根据权利要求1所述的地下铲运机转向控制方法，其特征在于，还包括：对中角角度传感器标定完成后，设置铲运机的转向角度阈值。
7.根据权利要求1所述的地下铲运机转向控制方法，其特征在于，还包括：对中角角度传感器标定完成后，设置铲运机的极限角度阈值。
8.根据权利要求1-7任一项所述的地下电池铲运机安全软停止转向控制方法，其特征在于，还包括：对中角角度传感器标定完成后，设置铲运机的液压转向系统中比例电磁阀的控制电流的最大值。
9.地下铲运机转向控制系统，其特征在于，包括中角角度传感器、整车控制器、转向手柄、液压转向系统、显示器，所述中角角度传感器用于检测铲运的机转向角度，并将转向角度信号发送给整车控制器；
当操作转向手柄进行铲运机转向时，所述整车控制器根据转向角度信号控制液压转向系统驱动铲运机进行转向动作，包括：
若铲运机转向角度小于或等于转向角度阈值，则铲运机的转向角度和转向速度不受限制；
若铲运机转向角度大于转向角度阈值且小于或等于极限角度阈值，则转向速度降低，进行缓慢转向；
若转向角度大于极限角度阈值，则不能继续进行更大角度转向操作，同时发出已达最大转向角度警告；
所述显示器用于最大转向角度告警。
10.根据权利要求9所述的地下铲运机转向控制系统，其特征在于，所述整车控制器根据转向角度信号控制液压转向系统驱动铲运机进行转向动作时，是控制铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流进行转向动作。
11.根据权利要求10所述的地下铲运机转向控制系统，其特征在于，所述显示器还用于设置转向角度阈值、极限角度阈值以及铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流的最大值；
还用于实时显示铲运机的转向角度以及铲运机的液压转向系统中的比例电磁阀的控制电流。
12.一种程序，其特征在于，包括计算机代码，执行所述计算机代码时，能够完成以下操作：
获取铲运机转向角度信号，并根据所述转向角度信号控制铲运机转向动作：
若铲运机转向角度小于转向角度阈值，则铲运机的转向角度和转向速度不受限制；
若铲运机转向角度处于转向角度阈值与极限角度阈值之间，则限制转向速度，进行缓慢转向，所述转向角度阈值小于极限角度阈值；
若转向角度大于极限角度阈值，则不能继续进行更大角度转向操作，同时发出已达最大转向角度警告。
13.一种介质，其特征在于，用于存储权利要求12所述的程序。
14.一种铲运机，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的控制方法及权利要求9、10或11所述的控制系统进行转向控制。
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