CN113202006B - 铣刨机及其支腿控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铣刨机及其支腿控制方法，该铣刨机支腿控制方法，包括如下步骤：获得后支腿与铣刨鼓之间的距离、机身的前后倾斜角度、铣刨鼓的实际铣刨深度以及后支腿的设定深度；根据后支腿与铣刨鼓之间的距离、机身的前后倾斜角度、铣刨鼓的实际铣刨深度、后支腿的设定深度控制后支腿升降。本发明实现对后支腿的高度的精准控制，缩短调整时间，减少前支腿和后支腿反复调整次数，降低故障率，减少维护成本，自动化控制调整，实施成本低，有效避免反复调节产生震荡，提高调整效率，降低劳动强度。

Description

铣刨机及其支腿控制方法

技术领域

本发明涉及路面维护设备技术领域，尤其涉及一种铣刨机及其支腿控制方法。

背景技术

铣刨机是路面维修工程中的重要设备，在沥青路面养护工程中具有广泛应用。在铣刨机上安装自动找平装置，可提高铣刨平整度，提高施工质量。现有技术的找平控制系统由液晶显示器、控制器、拉绳传感器、液压缸以及相关连接电缆组成。拉绳传感器感知铣刨机左、右两侧铣刨转子的高度信息，通过CAN-BUS总线将数据信息传递给控制器。控制器对比铣刨转子两侧的实际高度值、目标值以及控制模式等状态信息，计算出相应的控制指令，通过液压缸伸缩驱动铣刨转子升降，从而实现铣刨机的自动找平控制。

常规的铣刨机找平仅控制铣刨机前支腿升降，以达到实现铣刨深度的目的。在下刀过程中，后支腿通过手动调节，达到所需的高度。这种方式需要人为操作，整个过程需要1至2分钟，且需要一定的操作经验。

为了解决上述技术问题，申请号为“201210109839.X”的发明专利申请公开了一种支腿控制系统，包括:控制器、电磁比例阀和倾角传感器，其中，所述电磁比例阀设置于支腿式工程机械的支腿的油路上，所述倾角传感器获取所述支腿式工程机械的倾斜角度，所述控制器连接至所述倾角传感器和所述电磁比例阀，根据所述倾角传感器获取的倾斜角度调整与相应支腿对应的电磁比例阀的通电电流，调节所述相应支腿的升降速度。根据本发明的技术方案，可以实现支腿式工程机械的左前支腿和右前支腿的升降速度一致，并且后支腿也能够跟随前支腿进行自动升降，保持机身的平衡。

在上述专利申请方案中，通过增加一个倾角传感器，检测机身前后的倾角。在前支腿高度变化时，机身倾角发生变化，后支腿随之进行高度调整，保证倾角恒定。但因倾角随前支腿变化而变化，反应较前支腿慢。当前支腿到达设定深度停止时，后支腿高度仍在变化。后支腿高度变化亦会造成铣刨深度变化，即前支腿控制的目标发生变化，从而前支腿被影响。于是前支腿高度再次变化调整，因此，当铣刨深度接近目标值时，前后支腿高度会发生反复震荡。

因此，对于本领域技术人员而言，如何在对铣刨机不作大的设计变更、少量增加成本的基础上，解决或至少部分的改善现有技术中在铣刨机找平过程中，当铣刨深度接近目标值时，前后支腿高度会发生反复震荡的缺陷。

发明内容

本发明提供一种铣刨机及其支腿找平控制方法，用以解决或至少部分的改善现有技术中在铣刨机找平过程中当铣刨深度接近目标值时，前后支腿高度会发生反复震荡的缺陷。

本发明提供一种铣刨机支腿控制方法，包括如下步骤：

获得后支腿与铣刨鼓之间的距离、铣刨机的机身的前后倾斜角度、铣刨鼓的实际铣刨深度以及后支腿的设定深度；

根据所述后支腿与所述铣刨鼓之间的距离、所述机身的前后倾斜角度、所述铣刨鼓的实际铣刨深度、所述后支腿的设定深度控制所述后支腿升降。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，所述根据所述后支腿与所述铣刨鼓之间的距离、所述机身的前后倾斜角度、所述铣刨鼓的实际铣刨深度、所述后支腿的设定深度控制所述后支腿升降的步骤，具体包括：

根据所述后支腿与所述铣刨鼓之间的距离、所述机身的前后倾斜角度、所述铣刨鼓的实际铣刨深度计算所述后支腿的实际深度；

根据所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度控制所述后支腿升降。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，所述根据所述后支腿与所述铣刨鼓之间的距离、所述机身的前后倾斜角度、所述铣刨鼓的实际铣刨深度计算所述后支腿的实际深度的计算公式为：

x+L×tanθ

其中，x为所述铣刨鼓的实际铣刨深度，L为所述后支腿与所述铣刨鼓之间的距离，θ为所述机身的前后倾斜角度。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，所述根据所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度控制所述后支腿升降的步骤，具体包括：

当所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度之间的差值大于预设值时，控制所述后支腿以第一速度升降；

当所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度之间的差值小于等于预设值时，控制所述后支腿以第二速度升降；所述第一速度大于所述第二速度。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，所述根据所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度控制所述后支腿升降的步骤，具体包括：

当所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度之间的差值大于预设值且所述机身的前后倾斜角度小于设定值时，控制所述后支腿以第三速度升降；

当所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度之间的差值大于预设值且所述机身的前后倾斜角度大于等于设定值时，控制所述后支腿以第四速度升降；所述第三速度大于所述第四速度。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，当所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度之间的差值小于等于预设值时，控制所述后支腿以所述第二速度升降；所述第四速度大于所述第二速度。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，还包括如下步骤：

根据所述铣刨鼓的实际铣刨深度和所述后支腿的设定深度控制所述前支腿升降，所述前支腿的升降速度小于所述第二速度。

本发明还提供一种铣刨机，包括机身和均设于所述机身的底侧的铣刨鼓、前支腿和后支腿，所述铣刨鼓设于所述前支腿和所述后支腿之间，其特征在于，还包括控制器、拉绳传感器和倾角传感器，所述控制器的输入端分别与所述拉绳传感器和所述倾角传感器连接，所述控制器的输出端分别与所述前支腿和所述后支腿连接；所述拉绳传感器用于获得所述铣刨鼓的实际铣刨深度，所述倾角传感器用于获得铣刨机的机身的前后倾斜角度，所述控制器根据所述后支腿与所述铣刨鼓之间的距离、所述机身的前后倾斜角度、所述铣刨鼓的实际铣刨深度、所述后支腿的设定深度控制所述前支腿和后支腿升降。

根据本发明提供的一种铣刨机，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述控制器连接，所述人机交互模块用于输入所述后支腿的设定深度。

根据本发明提供的一种铣刨机，所述倾角传感器安装于所述机身的尾门；所述控制器为PID控制器。

本发明提供的铣刨机及其支腿控制方法，包括如下步骤获得后支腿与铣刨鼓之间的距离、机身的前后倾斜角度、铣刨鼓的实际铣刨深度以及后支腿的设定深度；根据后支腿与铣刨鼓之间的距离、机身的前后倾斜角度、铣刨鼓的实际铣刨深度、后支腿的设定深度控制后支腿升降，实现对后支腿的高度的精准控制，缩短调整时间，减少前支腿和后支腿反复调整次数，降低故障率，减少维护成本，自动化控制调整，实施成本低，有效避免反复调节产生震荡，提高调整效率，降低劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明提供的铣刨机支腿控制方法的流程图；

图2是本发明提供的铣刨机的结构示意图；

附图标记：

1：拉绳传感器； 2：铣刨鼓； 3：倾角传感器；

4：后支腿； 5：侧滑板； 6：前支腿；

7：机身。

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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

结合图1描述本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，包括如下步骤：

获得后支腿4与铣刨鼓2之间的距离、机身7的前后倾斜角度、铣刨鼓2的实际铣刨深度以及后支腿4的设定深度；

根据后支腿4与铣刨鼓2之间的距离、机身7的前后倾斜角度、铣刨鼓2的实际铣刨深度、后支腿4的设定深度控制后支腿4升降。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，所述根据后支腿4与铣刨鼓2之间的距离、机身7的前后倾斜角度、铣刨鼓2的实际铣刨深度、后支腿4的设定深度控制后支腿4升降的步骤，具体包括：

根据后支腿4与铣刨鼓2之间的距离、机身7的前后倾斜角度、铣刨鼓2的实际铣刨深度计算后支腿4的实际深度；

根据后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度控制后支腿4升降。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，所述根据后支腿4与铣刨鼓2之间的距离、机身7的前后倾斜角度、铣刨鼓2的实际铣刨深度计算后支腿4的实际深度的计算公式为：

x+L×tanθ

其中，x为铣刨鼓2的实际铣刨深度，L为后支腿4与铣刨鼓2之间的距离，θ为机身7的前后倾斜角度。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，所述根据后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度控制后支腿4升降的步骤，具体包括：

当后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度之间的差值大于预设值时，控制后支腿4以第一速度升降；

当后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度之间的差值小于等于预设值时，控制后支腿4以第二速度升降，第一速度大于第二速度。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，所述根据后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度控制后支腿4升降的步骤，具体包括：

当后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度之间的差值大于预设值且机身7的前后倾斜角度小于设定值时，控制后支腿4以第三速度升降，当后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度之间的差值大于预设值且机身7的前后倾斜角度大于等于设定值时，控制后支腿4以第四速度升降，第三速度大于第四速度。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，当后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度之间的差值小于等于预设值时，控制后支腿4以第二速度升降；第四速度大于第二速度。

根据本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，还包括如下步骤：

根据铣刨鼓2的实际铣刨深度和后支腿4的设定深度控制前支腿6升降，前支腿6的升降速度小于第二速度。

本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，测量后支腿4与铣刨鼓2之间的距离，由于后支腿4与铣刨鼓2之间的距离为定值，既可以将该值预存在控制器内，也可以通过人机交互模块输入；

向控制器输入后支腿4的设定深度，可以理解的是，既可以直接输入后支腿的设定深度，也可以是与后支腿的设定深度的关联量，如铣刨鼓的设计铣刨深度，按照与铣刨鼓的设计铣刨深度的对应关系自动匹配对应的后支腿的设定深度；

通过拉绳传感器1检测铣刨鼓2的实际铣刨深度，倾角传感器3检测机身7的前后倾斜角度；

根据后支腿4的设定深度，控制器分别控制调整前支腿6和后支腿4进行调整，实现后支腿4达到设定深度。

本发明提供的一种铣刨机支腿控制方法，具体包括如下步骤：

测量后支腿4与铣刨鼓2之间的距离，设定为L，向控制器输入后支腿4的设定深度，设定为S，其中，控制器为内置PID(Proportional，比例、Integral，积分、Differential，微分)算法的PID控制器；

通过拉绳传感器1检测铣刨鼓2的实际铣刨深度，设定为x；倾角传感器3检测机身7的前后倾斜角度，设定为θ，由于后支腿4的升降速度大于前支腿6的升降速度，所以倾角主要受后支腿4的高度影响；

计算铣刨鼓2实际铣刨深度H，计算式为

H＝x+L×tan θ；

控制器根据后支腿4与铣刨鼓2之间的距离、机身7的前后倾斜角度、铣刨鼓2的实际铣刨深度计算后支腿4的实际深度；

当后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度之间的差值大于预设值时，控制后支腿4以第一速度升降；当后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度之间的差值小于等于预设值时，控制后支腿4以第二速度升降，第一速度大于第二速度(第一速度为粗调整，第二速度为细调整)；

上述方案中，通过提前减速，可以减少在后支腿4停止运行阶段由于惯性带来的冲击。

或者，当后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度之间的差值大于预设值且机身7的前后倾斜角度小于设定值时，控制后支腿4以第三速度升降；当后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度之间的差值大于预设值且机身7的前后倾斜角度大于等于设定值时，控制后支腿4以第四速度升降，第三速度大于第四速度；

上述方案中，通过根据机身7的前后倾斜角度调节后支腿4的速度，可以避免机身7过度倾斜带来的不利后果。

当后支腿4的实际深度和后支腿4的设定深度之间的差值小于等于预设值时，控制后支腿4以第二速度升降；第四速度大于第二速度；

后支腿4调整至设定深度时，铣刨鼓2达到设定铣刨深度，进而开始铣刨作业；通过对控制程序算法的改进，后支腿4基于后支腿4与铣刨鼓2之间的距离、机身7的前后倾斜角度、铣刨鼓2的实际铣刨深度以及后支腿4的设定深度的参数进行调整，相比较于现有的后支腿跟随前支腿变化的方案，有效避免出现反复调节产生震荡的问题，提高调整效率和铣刨机的使用寿命，降低实施成本；

在后支腿4调整至设定深度以及后支腿4调整至设定深度后，始终根据铣刨鼓2的实际铣刨深度和后支腿4的设定深度控制前支腿6以小于第二速度的升降速度进行调整，其中，当后支腿4调整至设定深度后，只对前支腿6进行调整。

下面对本发明提供的铣刨机进行描述，下文描述的铣刨机与上文描述的铣刨机支腿控制方法可相互对应参照。

下面结合图2描述本发明的一种铣刨机，包括机身7和均设于机身7的底侧的铣刨鼓2、前支腿6和后支腿4，铣刨鼓2设于前支腿6和后支腿4之间，还包括控制器、拉绳传感器1和倾角传感器3，控制器的输入端分别与拉绳传感器1和倾角传感器3连接，控制器的输出端分别与前支腿6和后支腿4连接；拉绳传感器1用于获得铣刨鼓2的实际铣刨深度，倾角传感器3用于获得机身7的前后倾斜角度，控制器根据后支腿4与铣刨鼓2之间的距离、机身7的前后倾斜角度、铣刨鼓2的实际铣刨深度、后支腿4的设定深度控制前支腿6和后支腿4升降。

拉绳传感器1设于铣刨鼓2的罩壳上，拉绳传感器1的拉绳与铣刨鼓2的侧滑板5连接，倾角传感器3安装于机身7上，并位于机身7的横向中心线上。可以理解的是，前支腿6设于机身7的底侧的前端，后支腿4设于机身7的底侧后端，铣刨鼓2设于前支腿6和后支腿4之间的机身7底侧，铣刨鼓2用以对待铣刨路面进行铣刨作业。值得说明的是，铣刨鼓2外侧罩设罩壳，用以防止异物进入铣刨鼓2，干扰铣刨鼓2正常作业。

拉绳传感器1安装于铣刨鼓2的罩壳上，其拉绳的自由端与侧滑板5连接，拉绳传感器1检测的拉绳的长度变化即为铣刨鼓2相对侧滑板5的高度的变化也就是铣刨鼓2的实际铣刨深度。

倾角传感器3安装于机身7上，并且位于机身7的横向中心线上，用以实时检测机身7的前后倾斜角度。控制器的输入端接收拉绳传感器1检测的铣刨鼓2的实际铣刨深度和倾角传感器3检测的机身7的前后倾斜角度，并计算后支腿4的实际深度，并与设定深度进行对比，调整后支腿4的高度至设定深度，提高调整效率。

根据本发明提供的一种铣刨机，还包括人机交互模块，人机交互模块与控制器连接，人机交互模块用于输入后支腿4的设定深度。可以理解的是，人机交互模块用以输入后支腿4的设定深度，也可以是与后支腿4的设定深度的关联量，例如，铣刨鼓2的实际铣刨深度，自动匹配对应的后支腿4的设定深度。其中，后支腿4与铣刨鼓2之间的距离是固定值，可预存于控制器内，也可通过人机交互模块输入。

根据本发明提供的一种铣刨机，倾角传感器3安装于机身7的尾门。可以理解的是，为了保证倾角传感器3的检测准确度，将倾角传感器3设置于机身7的尾门上，同时，提高安装和维护的便捷性。

根据本发明提供的一种铣刨机，控制器为PID控制器。

本发明提供的铣刨机及其支腿控制方法，包括如下步骤获得后支腿与铣刨鼓之间的距离、机身的前后倾斜角度、铣刨鼓的实际铣刨深度以及后支腿的设定深度；根据后支腿与铣刨鼓之间的距离、机身的前后倾斜角度、铣刨鼓的实际铣刨深度、后支腿的设定深度控制后支腿升降，实现对后支腿的高度的精准控制，缩短调整时间，减少前支腿和后支腿反复调整次数，降低故障率，减少维护成本，自动化控制调整，实施成本低，有效避免反复调节产生震荡，提高调整效率，降低劳动强度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种铣刨机支腿控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获得后支腿与铣刨鼓之间的距离、铣刨机的机身的前后倾斜角度、所述铣刨鼓的实际铣刨深度以及所述后支腿的设定深度；

根据所述后支腿与所述铣刨鼓之间的距离、所述机身的前后倾斜角度、所述铣刨鼓的实际铣刨深度计算所述后支腿的实际深度；

根据所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度控制所述后支腿升降；

当所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度之间的差值大于预设值且所述机身的前后倾斜角度小于设定值时，控制所述后支腿以第三速度升降；

当所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度之间的差值大于预设值且所述机身的前后倾斜角度大于等于设定值时，控制所述后支腿以第四速度升降；所述第三速度大于所述第四速度；

当所述后支腿的实际深度和所述后支腿的设定深度之间的差值小于等于预设值时，控制所述后支腿以第二速度升降；所述第四速度大于所述第二速度；

根据所述铣刨鼓的实际铣刨深度和所述后支腿的设定深度控制前支腿升降，所述前支腿的升降速度小于所述第二速度。

2.根据权利要求1所述的铣刨机支腿控制方法，其特征在于，所述根据所述后支腿与所述铣刨鼓之间的距离、所述机身的前后倾斜角度、所述铣刨鼓的实际铣刨深度计算所述后支腿的实际深度的计算公式为：

x+L×tanθ

其中，x为所述铣刨鼓的实际铣刨深度，L为所述后支腿与所述铣刨鼓之间的距离，θ为所述机身的前后倾斜角度。

3.一种用以实施如权利要求1至2任一项所述的铣刨机支腿控制方法的铣刨机，包括机身和均设于所述机身的底侧的铣刨鼓、前支腿和后支腿，所述铣刨鼓设于所述前支腿和所述后支腿之间，其特征在于，还包括控制器、拉绳传感器和倾角传感器，所述控制器的输入端分别与所述拉绳传感器和所述倾角传感器连接，所述控制器的输出端分别与所述前支腿和所述后支腿连接；所述拉绳传感器用于获得所述铣刨鼓的实际铣刨深度，所述倾角传感器用于获得铣刨机的机身的前后倾斜角度，所述控制器根据所述后支腿与所述铣刨鼓之间的距离、所述机身的前后倾斜角度、所述铣刨鼓的实际铣刨深度、所述后支腿的设定深度控制所述前支腿和后支腿升降。

4.根据权利要求3所述的铣刨机，其特征在于，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述控制器连接，所述人机交互模块用于输入所述后支腿的设定深度。

5.根据权利要求3或4所述的铣刨机，其特征在于，所述倾角传感器安装于所述机身的尾门；所述控制器为PID控制器。

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