CN112356814A - 一种基于气制动的智能控制系统及方法 - Google Patents

一种基于气制动的智能控制系统及方法 Download PDF

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丁伟杰
江奎峰
杨锋
韩晨起
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Abstract

本发明公开一种基于气制动的智能控制系统及方法，包括脚刹踏板、空气加力泵、储气筒、驱动桥制动器、电控气阀、障碍物检测单元、辅助制动开关、方向继电器和气阀继电器；电控气阀与脚刹踏板并联连接在储气筒和空气加力泵之间，空气加力泵用于控制制动液到达驱动桥制动器实现制动；方向继电器分别与倒车信号、障碍物检测单元连接，障碍物检测单元与气阀继电器连接，气阀继电器与电控气阀连接；辅助制动开关与电源信号连接，辅助制动开关用于控制智能控制系统的开启和关闭。本发明可在工作过程中判断检测到障碍物时主动制动，控制驱动桥制动器末端制动，紧急停车保障安全；同时可在工程机械机身前后视觉盲区存在障碍物时，起步不能行走，保障安全。

Description

一种基于气制动的智能控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于气制动的智能控制系统及方法，属于工程机械领域。
背景技术
工程机械施工工地的人员较多，常因驾驶员疏忽发生碰撞事故，压路机在施工时需要频繁地短距离前进、后退往复运行作业，又增加了事故的隐患。目前市场上多为液压制动机型压路机，采用倒车雷达系统加控制器来完成辅助制动，而对于气制动机型，不易自动控制。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于气制动的智能控制系统及方法，可在工程机械工作过程中判断检测到障碍物时主动制动，控制驱动桥制动器末端制动，紧急停车保障安全；同时可在工程机械机身前后视觉盲区存在障碍物时，起步不能行走，保障安全。
为了实现上述目的，本发明采用的一种基于气制动的智能控制系统，包括脚刹踏板、空气加力泵、储气筒和驱动桥制动器，还包括电控气阀、障碍物检测单元、辅助制动开关、方向继电器和气阀继电器；所述电控气阀与脚刹踏板并联连接在储气筒和空气加力泵之间，所述空气加力泵用于控制制动液到达驱动桥制动器实现制动；
所述方向继电器分别与倒车信号、障碍物检测单元连接，障碍物检测单元与气阀继电器连接，气阀继电器与电控气阀连接；辅助制动开关与电源信号连接，辅助制动开关用于控制所述智能控制系统的开启和关闭。
作为改进，所述障碍物检测单元包括前限位开关、后限位开关、前雷达控制器、后雷达控制器中的至少一个。
作为改进，所述前限位开关、后限位开关用于在机身前后检测到障碍物后控制进行制动动作。
作为改进，所述前雷达控制器、后雷达控制器用于在机身前后雷达探头检测到一定距离的障碍物后处理制动信号。
作为改进，所述电控气阀包括制动电磁阀和解除制动电磁阀，所述制动电磁阀用于控制实现制动，解除制动电磁阀用于控制解除制动。
另外，本发明还提供了一种基于所述智能控制系统的控制方法，包括步骤：
1)当辅助制动开关开启，则智能控制系统开启；
2)通过倒车信号控制方向继电器区分前进、后退作业方向；
3)当障碍物检测单元检测到障碍物时，将制动信号传输给气阀继电器，控制电控气阀的制动电磁阀实现制动；当未检测到障碍物时，将电信号传输给气阀继电器，控制电控气阀的解除制动电磁阀解除制动。
作为改进，所述步骤3)中，当前或后雷达探头检测到一定距离的障碍物时，相应的前雷达控制器或后雷达控制器发出制动信号给气阀继电器；或当机身前、后检测障碍物后，相应的前限位开关或后限位开关闭合，制动信号给气阀继电器，气阀继电器常开触点接通，控制电控气阀中的制动电磁阀立即工作，接通气路制动系统，使得储气筒中储存的一定压力的气体通过空气加力泵，使得制动液到达驱动桥制动器，实现驱动桥的制动器末端制动。
作为改进，所述步骤3)中，若智能控制系统都没有检测到障碍物，则相应的电信号通过气阀继电器常闭触点，直接传递给电控气阀的解除制动电磁阀起作用，整机自动解除制动，可正常行驶工作。
作为改进，所述步骤2)、3)中，用倒车信号通过方向继电器控制前进、后退方向，在前进方向作业时，由前限位开关和/或前雷达辅助制动；在后退方向作业时，由后限位开关和/或后雷达辅助制动。
与现有技术相比，本发明的基于气制动的智能控制系统，可在工程机械前进或后退工作时，分别检测到障碍物时自动制动，实现驱动桥的制动器末端制动，及时停车保障安全；同时可实现在盲区存在障碍物时起步不能行走，保障安全，从而大大减少因驾驶员疏忽而导致的碰撞事故发生。本发明结构简单、安全可靠，弥补了气制动不好实现自动控制的缺陷。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的电气控制原理图；
图3为本发明气制动管路的连接示意图；
图中：1、电控气阀，2、脚刹踏板，3、空气加力泵，4、储气筒，5、驱动桥制动器，6、制动液。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
本发明结合工程机械现场施工特点，以压路机产品为例，其施工作业基本都是频繁地前进、后退来回往复换向作业。
普通气路制动系统组成及工作原理：储气筒4储存一定压力的气体，通过踩踏脚刹踏板2，气体通过空气加力泵3，使得制动液6到达驱动桥制动器5，从而实现整机制动。
本发明基于普通气路制动系统增加电控气阀1(包含制动电磁阀Y1和解除制动电磁阀Y2)，辅助制动开关S1、前限位开关S2、后限位开关S3、前雷达控制器U1、后雷达控制器U2、方向继电器K1、气阀继电器K2等实现组成智能控制系统；其中，电控气阀1与脚刹踏板2并联布置。
本发明涵盖了智能控制系统中气制动系统工作原理，前进、后退控制系统工作原理，雷达辅助制动系统工作原理，限位辅助制动系统工作原理。
当辅助制动开关S1开启，则智能控制系统开启，当前或后雷达探头检测到一定距离的障碍物时，相应的前雷达控制器U1或后雷达控制器U2发出制动信号给气阀继电器K2；或当机身前、后防护架感应装置检测障碍物后，相应的前限位开关S2或后限位开关S3闭合，制动信号给气阀继电器K2，气阀继电器K2常开触点接通，控制电控气阀1中的制动电磁阀Y1立即工作，接通气路制动系统，使得储气筒4中储存的一定压力的气体通过空气加力泵3，使得制动液6到达驱动桥制动器5，实现驱动桥的制动器末端制动；
若智能控制系统都没有检测到障碍物，则相应的电信号通过气阀继电器K2常闭触点，直接传递给电控气阀1的解除制动电磁阀Y2起作用，整机自动解除制动。
本发明的智能控制系统中气制动系统工作原理：
保留原普通气路制动系统功能，通过智能控制系统自动检测是否有障碍物，输出相应的制动信号给电控气阀1的制动电磁阀Y1，制动电磁阀Y1立即工作，接通气路制动系统，使得储气筒4中储存的一定压力的气体，通过空气加力泵3，使得制动液6到达驱动桥制动器5，实现驱动桥的制动器末端制动。同理，智能控制系统没有检测到障碍时，相应的信号直接通过电控气阀1的解除制动电磁阀Y2起作用，整机自动解除制动。
前进、后退控制系统工作原理：
通过倒车信号控制方向继电器K1区分前进、后退作业方向，即在前进方向作业时，只有前限位开关S2和前雷达控制器U1系统起作用，后限位开关S3和后雷达控制器U2系统不起作用。同理，在后退方向作业时，只有后限位开关S3和后雷达控制器U2系统起作用，前限位开关S2和前雷达控制器U1系统不起作用，防止施工作业时因误报警误制动带来危险。
雷达辅助制动系统工作原理：
当前雷达探头检测到一定距离的障碍物时，发送信号给前雷达控制器U1，或当后雷达探头检测到一定距离的障碍物时，发送信号给后雷达控制器U2，雷达控制器发出制动信号给气阀继电器K2，控制气路电控气阀1的制动电磁阀Y1立即工作，接通气路制动系统，气体通过空气加力泵3，使得制动液6到达驱动桥制动器5，实现驱动桥的制动器末端制动；
当雷达探头检测到障碍物信号消失，则电信号通过气阀继电器K2，直接给气路电控气阀1的解除制动电磁阀Y2，实现自动解除制动，可正常行驶工作。
限位辅助制动系统工作原理：
当机身前、后防护架感应装置检测障碍物后，前限位开关S2或后限位开关S3闭合，制动信号传递至气阀继电器K2，控制气路中电控气阀1的制动电磁阀Y1立即接通，接通气路制动系统，气体通过空气加力泵3，使得制动液6到达驱动桥制动器5，实现驱动桥的制动器末端制动；
当障碍物清理完毕，前限位开关S2或后限位开关S3断开，则电信号通过气阀继电器K2，直接给气路电控气阀1的解除制动电磁阀Y2，实现自动解除制动，可正常行驶工作。
因市场上多因后视效果不好，增加了后退方向作业时故障隐患，因此本发明以后退作业场景为例，智能控制系统工作过程为辅助制动开关S1闭合，智能控制系统功能开启，当工程机械后退作业时，倒车信号传递给方向继电器K1，仅后限位开关S3和后雷达控制器U2供电，通过检测后方是否有障碍物，系统自动判断是否发出制动信号给气阀继电器K2；
若后方检测到有障碍物，则后限位开关S3闭合输出制动信号，或后雷达控制器U2作用输出制动信号，使得气阀继电器K2常开触点闭合，电控气阀1上的制动电磁阀Y1得电，电磁阀打开，接通气路制动系统，储气筒4中储存的有一定压力的气体通过空气加力泵3，使得制动液6到达驱动桥制动器5，实现驱动桥的制动器末端制动；
若后方检测到没有障碍物，后限位开关S3呈断开状态，且后雷达控制器不输出制动信号，则电信号直接通过气阀继电器K2常闭触点，使得电控气阀1上的解除电磁阀Y2得电，气路制动系统不执行制动操作，可正常行驶工作。
本发明的基于气制动的智能控制系统，可在工程机械前进或后退工作时，分别检测到障碍物时自动制动，实现驱动桥的制动器末端制动，及时停车保障安全；同时可实现在盲区存在障碍物时起步不能行走，保障安全，从而大大减少因驾驶员疏忽而导致的碰撞事故发生。本发明结构简单、安全可靠，弥补了气制动不好实现自动控制的缺陷。
以上所述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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于气制动的智能控制系统，包括脚刹踏板、空气加力泵、储气筒和驱动桥制动器，其特征在于，还包括电控气阀、障碍物检测单元、辅助制动开关、方向继电器和气阀继电器；所述电控气阀与脚刹踏板并联连接在储气筒和空气加力泵之间，所述空气加力泵用于控制制动液到达驱动桥制动器实现制动；
所述方向继电器分别与倒车信号、障碍物检测单元连接，障碍物检测单元与气阀继电器连接，气阀继电器与电控气阀连接；辅助制动开关与电源信号连接，辅助制动开关用于控制所述智能控制系统的开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的一种基于气制动的智能控制系统，其特征在于，所述障碍物检测单元包括前限位开关、后限位开关、前雷达控制器、后雷达控制器中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的一种基于气制动的智能控制系统，其特征在于，所述前限位开关、后限位开关用于在机身前后检测到障碍物后控制进行制动动作。
4.根据权利要求2所述的一种基于气制动的智能控制系统，其特征在于，所述前雷达控制器、后雷达控制器用于在机身前后雷达探头检测到一定距离的障碍物后处理制动信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于气制动的智能控制系统，其特征在于，所述电控气阀包括制动电磁阀和解除制动电磁阀，所述制动电磁阀用于控制实现制动，解除制动电磁阀用于控制解除制动。
6.一种基于权利要求1-5任一项所述智能控制系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：
1)当辅助制动开关开启，则智能控制系统开启；
2)通过倒车信号控制方向继电器区分前进、后退作业方向；
3)当障碍物检测单元检测到障碍物时，将制动信号传输给气阀继电器，控制电控气阀的制动电磁阀实现制动；当未检测到障碍物时，将电信号传输给气阀继电器，控制电控气阀的解除制动电磁阀解除制动。
7.根据权利要求6所述的一种基于所述智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，当前或后雷达探头检测到一定距离的障碍物时，相应的前雷达控制器或后雷达控制器发出制动信号给气阀继电器；或当机身前、后检测障碍物后，相应的前限位开关或后限位开关闭合，制动信号给气阀继电器，气阀继电器常开触点接通，控制电控气阀中的制动电磁阀立即工作，接通气路制动系统，使得储气筒中储存的一定压力的气体通过空气加力泵，使得制动液到达驱动桥制动器，实现驱动桥的制动器末端制动。
8.根据权利要求6所述的一种基于所述智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，若智能控制系统都没有检测到障碍物，则相应的电信号通过气阀继电器常闭触点，直接传递给电控气阀的解除制动电磁阀起作用，整机自动解除制动，可正常行驶工作。
9.根据权利要求6所述的一种基于所述智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2)、3)中，用倒车信号通过方向继电器控制前进、后退方向，在前进方向作业时，由前限位开关和/或前雷达辅助制动；在后退方向作业时，由后限位开关和/或后雷达辅助制动。
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