CN113969909A - 用于臂架的展收装置、展收方法及工程机械 - Google Patents

用于臂架的展收装置、展收方法及工程机械 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于臂架的展收装置、展收方法及工程机械，该展收装置包括角度检测器，用于检测臂节在展开过程或收回过程中的角度；接收器，用于接收臂架展开指令或臂架收回指令，以及接收预设臂架展开边界或预设臂架收回边界；以及控制器被配置成：在接收到臂架展开指令或臂架收回指令以及预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的情况下，控制臂架展开或收回；获取臂节在展开过程或收回过程中的角度；根据角度和臂节的长度确定臂节末端的位置；根据位置确定臂节末端与预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的距离；将距离与预设阈值进行比较；在距离大于预设阈值的情况下，控制臂节展开至目标角度或收回至初始状态。采用本发明可以减少人力成本。

Description

用于臂架的展收装置、展收方法及工程机械
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种用于臂架的展收装置、展收方法及工程机械。
背景技术
混凝土布料设备如泵车、布料机等是一种常用的工程机械，用于将混凝土通过臂架上的输送管输送到预定的地点。这类设备在施工前后需要机手根据现场的施工环境将臂架展开与收回，这种人工操作方式费时费力，且臂架在展收过程中的安全性、效率受机手熟练程度的影响，存在人力成本较大的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于臂架的展收装置、展收方法及工程机械，以解决现有技术存在人力成本较大的问题。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于臂架的展收装置，应用于工程机械，臂架包括相互连接的多个臂节，展收装置包括：
角度检测器，用于检测臂节在展开过程或收回过程中的角度；
接收器，用于接收臂架展开指令或臂架收回指令，以及接收预设臂架展开边界或预设臂架收回边界；以及
控制器，与角度检测器和接收器电连接，被配置成：
在从接收器接收到臂架展开指令或臂架收回指令以及预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的情况下，控制臂架展开或收回；
获取角度检测器检测到的臂节在展开过程或收回过程中的角度；
根据角度和臂节的长度确定臂节末端的位置；
根据位置确定臂节末端与预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的距离；
将距离与预设阈值进行比较；
在距离大于预设阈值的情况下，控制臂节展开至目标角度或收回至初始状态。
在本发明实施例中，工程机械包括臂架泵和与臂架泵连通的多个流量控制阀，臂架泵用于输出液压油至多个流量控制阀，多个流量控制阀分别用于控制多个臂节的油缸的液压油流量，以控制多个臂节的运动速度，接收器还用于接收时长指令；控制器还被配置成：确定臂架的需求流量；确定臂架的需求流量大于臂架泵的最大输出流量；从接收器接收到的时长指令指示臂架的展开时长或收回时长最短；通过预存储的流量最优分配模型确定多个流量控制阀的最优开度；根据最优开度控制多个流量控制阀，以使得臂架的展开时长或收回时长最短。
在本发明实施例中，预存储的流量最优分配模型满足以下公式(1)：
Figure BDA0003282339760000021
其中，k1,k2,k3,k4为多个流量控制阀的最优开度，q1,q2,q3,q4为多个流量控制阀的最大流量，Qmax为臂架泵的最大输出流量，ki为第i个流量控制阀的最优开度，qi为第i个流量控制阀的最大流量，k0为最短展开时长或最短收回时长，Vi为第i个臂节展开至目标角度或收回至初始状态需要的液压油体积，f(k)为流量最优分配模型。
在本发明实施例中，控制器被配置成通过预存储的流量分配模型确定多个流量控制阀的最优开度包括：控制器被配置成：采用牛顿迭代法，通过预存储的流量分配模型确定多个流量控制阀的最优开度。
在本发明实施例中，控制器还被配置成：从接收器接收到的时长指令指示臂架的展开时长或收回时长为非最短的时长指令；根据臂架的需求流量和臂架泵的最大输出流量确定多个流量控制阀的开度。
在本发明实施例中，控制器被配置成根据臂架的需求流量和臂架泵的最大输出流量确定多个流量控制阀的开度包括：控制器被配置成：确定臂架泵的最大输出流量与臂架的需求流量之间的商，以确定多个流量控制阀的开度。
在本发明实施例中，控制器被配置成确定臂架的需求流量包括：控制器被配置成：获取多个臂节的当前角度；确定当前角度与目标角度的角度差；根据臂节的油缸的容积参数和角度差确定多个臂节的需求流量；根据多个臂节的需求流量确定臂架的需求流量。
在本发明实施例中，臂节的油缸的容积参数的确定包括以下方式中的至少一者：在臂节的运动为无杆腔进油的情况下，通过以下公式(2)确定：
Figure BDA0003282339760000031
其中，mi为油缸的容积参数，si为油缸的横截面积，hi为油缸的行程长度，αimin～αimax为臂节的运动角度范围；
在臂节的运动为有杆腔进油的情况下，通过以下公式(3)确定：
Figure BDA0003282339760000032
其中，mi为油缸的容积参数，si为油缸的横截面积，gi为活塞杆面积，hi为油缸的行程长度，αimin～αimax为臂节的运动角度范围；以及
通过以下公式(4)确定：
Figure BDA0003282339760000033
在本发明实施例中，接收器还用于接收目标角度。
本发明第二方面提供一种用于臂架的展收方法，应用于工程机械，臂架包括相互连接的多个臂节，展收方法包括：
在接收到臂架展开指令或臂架收回指令以及预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的情况下，控制臂架展开或收回；
获取臂节在展开过程或收回过程中的角度；
根据角度和臂节的长度确定臂节末端的位置；
根据位置确定臂节末端与预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的距离；
将距离与预设阈值进行比较；
在距离大于预设阈值的情况下，控制臂节展开至目标角度或收回至初始状态。
在本发明实施例中，工程机械包括臂架泵和与臂架泵连通的多个流量控制阀，臂架泵用于输出液压油至多个流量控制阀，多个流量控制阀分别用于控制多个臂节的油缸的液压油流量，以控制多个臂节的运动速度，展收方法还包括：确定臂架的需求流量；确定臂架的需求流量大于臂架泵的最大输出流量；接收到指示臂架的展开时长或收回时长最短的时长指令；通过预存储的流量最优分配模型确定多个流量控制阀的最优开度；根据最优开度控制多个流量控制阀，以使得臂架的展开时长或收回时长最短。
本发明第三方面提供一种工程机械，包括上述的用于臂架的展收装置。
在本发明实施例中，工程机械包括布料机和泵车。
通过上述技术方案，通过设置角度检测器来检测臂节在展开过程或收回过程中的角度，并通过设置接收器来接收臂架展开指令或臂架收回指令，以及接收预设臂架展开边界或预设臂架收回边界，控制器在从接收器接收到臂架展开指令或臂架收回指令以及预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的情况下，控制臂架展开或收回，并获取角度检测器检测到的臂节在展开过程或收回过程中的角度，进而根据角度和臂节的长度确定臂节末端的位置，并根据位置确定臂节末端与预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的距离，将距离与预设阈值进行比较，在距离大于预设阈值的情况下，控制臂节展开至目标角度或收回至初始状态。上述用于臂节的展收装置及展收方法在臂架需要展开或收回的情况下同时获取预设臂架展开边界或预设臂架收回边界，支持用户根据现场的施工环境限定臂架展收边界，通过检测臂节的角度，进而确定臂架末端的位置，从而确定臂架末端与臂架展收边界的距离，并比较该距离与预设阈值，实现控制臂架在限定边界内展开或收回的目的，不需要人工控制，减少了人力成本，省时省力，提升了臂架展收过程中的安全性和效率，延长了工程机械的使用寿命。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示意性示出了本发明一实施例中用于臂架的展收装置的结构示意图；
图2示意性示出了本发明一实施例中臂架展收系统的结构示意图；
图3示意性示出了本发明一实施例中预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的示意图；
图4示意性示出了本发明一实施例中用于臂架的展收方法的流程示意图；
图5示意性示出了本发明一实施例中控制展收臂时间最短的步骤的流程示意图；
图6示意性示出了本发明另一实施例中用于臂架的展收方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
混凝土泵车的施工环境是变化的，单一的臂架展臂姿态、单一的展收臂方式具有很大的局限性。图1示意性示出了本发明一实施例中用于臂架的展收装置的结构示意图。如图1所示，在本发明实施例中，提供了一种用于臂架的展收装置，应用于工程机械，臂架包括相互连接的多个臂节，该展收装置可以包括：角度检测器102，用于检测臂节在展开过程或收回过程中的角度；接收器104，用于接收臂架展开指令或臂架收回指令，以及接收预设臂架展开边界或预设臂架收回边界；以及控制器106，与角度检测器102和接收器104电连接，被配置成：在从接收器104接收到臂架展开指令或臂架收回指令以及预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的情况下，控制臂架展开或收回；获取角度检测器102检测到的臂节在展开过程或收回过程中的角度；根据角度和臂节的长度确定臂节末端的位置；根据位置确定臂节末端与预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的距离；将距离与预设阈值进行比较；在距离大于预设阈值的情况下，控制臂节展开至目标角度或收回至初始状态。
可以理解，角度检测器102可以识别臂节的实时角度，并输出该实时角度至控制器106，具体可以通过在各臂节上安装倾角传感器或者旋转编码器来识别臂节的旋转角度。接收器104可以用来接收用户输入的臂架展开指令或臂架收回指令以及预设臂架展开边界或预设臂架收回边界，其中，预设臂架展开边界为用户输入的用来限定臂架展开空间的边界线，预设臂架收回边界为用户输入的用来限定臂架收回空间的边界线，预设臂架展开边界和预设臂架收回边界可以相同也可以不同，可以由用户根据现场的施工环境的具体情况来限定。预设阈值为预先设置的臂节末端与预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的最小距离，预设阈值的数量可以根据预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的数量确定，具体数值可以根据实际应用场景进行设置。目标角度为根据臂架的目标姿态确定的各个臂节的角度，即各个臂节的期望展开角度，具体可以根据实际情况设置。在一个实施例中，接收器104还用于接收目标角度。可理解地，臂节的目标角度可以由用户输入接收器104的参数来设置，也就是臂架的目标姿态可以由用户输入接收器104的参数来设置。
具体地，以臂架展开为例进行说明，当接收器104接收到用户输入的臂架展开指令和预设臂架展开边界的时候，控制器106从接收器104接收该臂架展开指令和预设臂架展开边界，从而控制臂架展开，并在臂架展开过程中获取角度检测器102检测到的臂节在展开过程中的角度信息，控制器106根据角度和臂节的长度确定臂节末端的位置，进而根据位置确定臂节末端与预设臂架展开边界的距离，并将该距离与预设阈值进行比较，在确定该距离大于预设阈值的情况下，控制臂节展开至目标角度。进一步地，在确定该距离小于或者等于预设阈值的情况下控制器106，停止控制臂节展开至目标角度，即保持该臂节当下的角度不变，防止在臂架展开过程中臂节超出预设臂架展开边界。
以臂架收回为例进行说明，当接收器104接收到用户输入的臂架收回指令和预设臂架收回边界的时候，控制器106从接收器104接收该臂架收回指令和预设臂架收回边界，从而控制臂架收回，并在臂架收回过程中获取角度检测器102检测到的臂节在收回过程中的角度信息，控制器106根据角度和臂节的长度确定臂节末端的位置，进而根据位置确定臂节末端与预设臂架展开边界的距离，并将该距离与预设阈值进行比较，在确定该距离大于预设阈值的情况下，控制臂节收回至初始状态。进一步地，控制器106在确定该距离小于或者等于预设阈值的情况下，立即停止控制该臂节收回，即防止在臂架收回过程中臂节超出预设臂架收回边界。
上述用于臂架的展收装置，通过设置角度检测器来检测臂节在展开过程或收回过程中的角度，并通过设置接收器来接收臂架展开指令或臂架收回指令，以及接收预设臂架展开边界或预设臂架收回边界，控制器在从接收器接收到臂架展开指令或臂架收回指令以及预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的情况下，控制臂架展开或收回，并获取角度检测器检测到的臂节在展开过程或收回过程中的角度，进而根据角度和臂节的长度确定臂节末端的位置，并根据位置确定臂节末端与预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的距离，将距离与预设阈值进行比较，在距离大于预设阈值的情况下，控制臂节展开至目标角度或收回至初始状态。上述展收装置在臂架需要展开或收回的情况下同时获取预设臂架展开边界或预设臂架收回边界，支持用户根据现场的施工环境限定臂架展收边界，通过检测臂节的角度，进而确定臂架末端的位置，从而确定臂架末端与臂架展收边界的距离，并比较该距离与预设阈值，实现控制臂架在限定边界内展开或收回的目的，不需要人工控制，减少了人力成本，省时省力，提升了臂架展收过程中的安全性和效率，延长了工程机械的使用寿命。
在一个具体的实施例中，如图2所示，提供了一种臂架展收控制系统，包括臂架控制单元、规划单元和检测单元。其中，检测单元识别臂节的实时角度，输出给规划单元，可通过在各臂节上安装倾角传感器或者旋转编码器识别臂节的旋转角度。规划单元通过用户输入数条直线段组成一个封闭区间，然后根据用户输入线段的端点坐标信息得出限定臂架展收空间的边界函数，同时设定展臂目标姿态的臂节角度，设定臂节与边界函数的距离阈值，将臂节速度控制信号输出给臂架控制单元，其中，规划单元的输入可以为以下条件之一或者组合：展收臂模式、数条直线段组成的封闭区间、设定的距离阈值、设定的目标姿态、展收时间最短等，输出可以为控制臂架运动速度信号。臂架控制单元可以接收来自上位机的臂节运动速度信号，并根据接收到的来自上位机的臂节运动速度信号控制臂架展开或收回。
图3示意性示出了本发明一实施例中预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的示意图。如图3所示，在规划单元界面中，一臂前端点为坐标原点，水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向。边界函数(即预设臂架展开边界或预设臂架收回边界)由数条直线段组成一个封闭区间，每条直线的方程可根据直线段端点的坐标求出，假设限定的边界有四条直线，端点分别为A、B、C、D，则边界函数可表示为以下公式：
Figure BDA0003282339760000091
其中，预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的端点(坐标)为：A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)、D(x4,y4)。
关于确定臂节末端与预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的距离，即各臂节端点与边界函数的距离，首先，假设一台四节臂泵车，每节臂节长度分别用l1～l4表示，每节臂的关节角用α1～α4表示，规定顺时针为负，逆时针为正。则臂节的末端点坐标(即臂节末端的位置，p1～p4)可分别表示为以下公式：
p1＝(l1*cosα1,l1*sinα1)
p2＝(l1*cosα1+l2*cos(α1+α2),l1*sinα1+l2*sin(α1+α2))
p3＝(l1*cosα1+l2*cos(α1+α2)+l3*cos(α1+α2+α3),l1*sinα1+l2*sin(α1+α2)+l3*sin(α1+α2+α3))
p4＝(l1*cosα1+l2*cos(α1+α2)+l3*cos(α1+α2+α3)+l4*cos(α1+α2+α3+α4),l1*sinα1+l2*sin(α1+α2)+l3*sin(α1+α2+α3)+l4*sin(α1+α2+α3+α4))
用户可设定臂节端点与边界函数的距离阈值
Figure BDA0003282339760000101
臂节前端点的坐标即前一臂节末端点的坐标，当臂节前端点与边界函数的距离(d1～d4)大于阈值时，允许该臂节展开或收回，则臂节展开、收回条件可以表示为：
Figure BDA0003282339760000102
上式中，pix指臂节的末端点坐标(即臂节末端的位置，p1～p4)的横坐标，piy指臂节的末端点坐标(即臂节末端的位置，p1～p4)的纵坐标。
在一个实施例中，工程机械包括臂架泵和与臂架泵连通的多个流量控制阀，臂架泵用于输出液压油至多个流量控制阀，多个流量控制阀分别用于控制多个臂节的油缸的液压油流量，以控制多个臂节的运动速度，接收器104还用于接收时长指令；控制器106还被配置成：确定臂架的需求流量；确定臂架的需求流量大于臂架泵的最大输出流量；从接收器接收到的时长指令指示臂架的展开时长或收回时长最短；通过预存储的流量最优分配模型确定多个流量控制阀的最优开度；根据最优开度控制多个流量控制阀，以使得臂架的展开时长或收回时长最短。
可以理解，时长指令为用户触发的关于臂架展开时长或臂架收回时长的选择请求，例如用户可以选择时长最短模式。臂架泵的最大输出流量在臂架泵在当前条件下所能提供的最大流量。臂架的需求流量为各个臂节的需求流量的总和。预存储的流量最优分配模型即非线性规划模型，通过该流量最优分配模型可以确定多个流量控制阀的最优开度，即可以用来解决多个流量控制阀的流量分配问题，实现流量最优分配，从而可以使得臂架展收过程中多个流量控制阀的供给流量始终等于臂架泵所能供给的最大流量，即可实现展收臂时间最短。
具体地，控制器106确定臂架的需求流量，进一步确定臂架的需求流量大于臂架泵的最大输出流量，而且从接收器接收到的时长指令指示臂架的展开时长或收回时长最短，此时控制器106可以通过预存储的流量最优分配模型确定多个流量控制阀的最优开度，从而根据该最优开度控制多个流量控制阀，从而控制臂节的油缸的液压油流量，以控制臂节的运动速度，使得臂架的展开时长或收回时长最短。
在本发明实施例中，在臂架的需求流量大于臂架泵的最大输出流量且臂架的展开时长或收回时长必须最短的情况下，通过预存储的流量最优分配模型确定多个流量控制阀的最优开度，从而根据该最优开度控制多个流量控制阀，使臂架展收过程多路阀的供给流量始终等于臂架泵所能供给的最大流量，可以实现展收臂时间最短，提高了臂架的展收效率。
在一个实施例中，预存储的流量最优分配模型满足以下公式(1)：
Figure BDA0003282339760000111
其中，k1,k2,k3,k4为多个流量控制阀的最优开度，q1,q2,q3,q4为多个流量控制阀的最大流量，Qmax为臂架泵的最大输出流量，ki为第i个流量控制阀的最优开度，qi为第i个流量控制阀的最大流量，k0为最短展开时长或最短收回时长，Vi为第i个臂节展开至目标角度或收回至初始状态需要的液压油体积，f(k)为流量最优分配模型。
在一个实施例中，控制器106被配置成通过预存储的流量分配模型确定多个流量控制阀的最优开度包括：控制器106被配置成：采用牛顿迭代法，通过预存储的流量分配模型确定多个流量控制阀的最优开度。
具体地，上述优化问题实质上是一个带约束的多变量函数求最值的非线性规划问题，可用牛顿迭代法求解，即控制器106可以通过牛顿迭代法求解上述公式(1)，从而得到多个流量控制阀的最优开度(即最优流量分配系数)k1,k2,k3,k4，此外还可以得到最短展开时长或最短收回时长k0。
在一个实施例中，控制器106还被配置成：从接收器104接收到的时长指令指示臂架的展开时长或收回时长为非最短的时长指令；根据臂架的需求流量和臂架泵的最大输出流量确定多个流量控制阀的开度。
可以理解地，时长指令除了展开时长最短或收回时长最短的指令之外，还可以包括展开时长非最短或收回时长非最短的指令，即展开时长或收回时长不需要最短，也就是臂节的运动速度没有限制要求。
具体地，控制器106从接收器104接收到的时长指令指示臂架的展开时长或收回时长为非最短的时长指令之后，可以根据臂架的需求流量和臂架泵的最大输出流量确定多个流量控制阀的开度，从而控制臂节的油缸的液压油流量，以控制臂节的运动速度。例如，若多个流量控制阀(即多路阀)的最大阀流量规格为q1/q2/q3/q4(L/min)，则流量控制阀分配的流量为qi*ki(i＝1,2,3,4)，其中，ki为流量控制阀的开度。
在一个实施例中，控制器106被配置成根据臂架的需求流量和臂架泵的最大输出流量确定多个流量控制阀的开度包括：控制器106被配置成：确定臂架泵的最大输出流量与臂架的需求流量之间的商，以确定多个流量控制阀的开度。
具体地，流量控制阀的开度为臂架泵的最大输出流量与臂架的需求流量之间的商，例如臂架泵的最大输出流量为50L/min，臂架的需求流量(即各臂节的需求流量之和)为60L/min，则多个流量控制阀的开度为5/6。
在一个实施例中，控制器106被配置成确定臂架的需求流量包括：控制器106被配置成：获取多个臂节的当前角度；确定当前角度与目标角度的角度差；根据臂节的油缸的容积参数和角度差确定多个臂节的需求流量；根据多个臂节的需求流量确定臂架的需求流量。
具体地，控制器106可以通过角度检测器102获取多个臂节的当前角度，并确定多个臂节的当前角度与臂节对应的目标角度的角度差，进而根据臂节的油缸的容积参数和该角度差确定多个臂节的需求流量，即臂节的油缸的容积参数和该角度差的乘积即为该臂节运动到目标角度需要的油液体积，根据多个臂节的需求流量确定臂架的需求流量，即多个臂节的需求流量之和为臂架的需求流量。
在一个实施例中，臂节的油缸的容积参数的确定可以包括：在臂节的运动为无杆腔进油的情况下，通过以下公式(2)确定：
Figure BDA0003282339760000131
其中，mi为油缸的容积参数，si为油缸的横截面积，hi为油缸的行程长度，αimin～αimax为臂节的运动角度范围。
在一个实施例中，臂节的油缸的容积参数的确定可以包括：在臂节的运动为有杆腔进油的情况下，通过以下公式(3)确定：
Figure BDA0003282339760000132
其中，mi为油缸的容积参数，si为油缸的横截面积，gi为活塞杆面积，hi为油缸的行程长度，αimin～αimax为臂节的运动角度范围。
在一个实施例中，臂节的油缸的容积参数的确定可以包括：通过以下公式(4)确定：
Figure BDA0003282339760000141
可以理解，容积参数也可以通过测试得出，具体计算过程可以参见上述公式(4)。
图4示意性示出了本发明一实施例中用于臂架的展收方法的流程示意图。如图4所示，在本发明实施例中，提供了一种用于臂架的展收方法，应用于工程机械，臂架包括相互连接的多个臂节，以该方法应用于控制器为例进行说明，该展收方法可以包括以下步骤：
步骤S402，在接收到臂架展开指令或臂架收回指令以及预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的情况下，控制臂架展开或收回。
步骤S404，获取臂节在展开过程或收回过程中的角度。
步骤S406，根据角度和臂节的长度确定臂节末端的位置。
步骤S408，根据位置确定臂节末端与预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的距离。
步骤S410，将距离与预设阈值进行比较。
步骤S412，在距离大于预设阈值的情况下，控制臂节展开至目标角度或收回至初始状态。
上述用于臂架的展收方法在臂架需要展开或收回的情况下同时获取预设臂架展开边界或预设臂架收回边界，支持用户根据现场的施工环境限定臂架展收边界，通过检测臂节的角度，进而确定臂架末端的位置，从而确定臂架末端与臂架展收边界的距离，并比较该距离与预设阈值，实现控制臂架在限定边界内展开或收回的目的，不需要人工控制，减少了人力成本，省时省力，提升了臂架展收过程中的安全性和效率，延长了工程机械的使用寿命。
在一个实施例中，工程机械包括臂架泵和与臂架泵连通的多个流量控制阀，臂架泵用于输出液压油至多个流量控制阀，多个流量控制阀分别用于控制多个臂节的油缸的液压油流量，以控制多个臂节的运动速度，图5示意性示出了本发明一实施例中控制展收臂时间最短的步骤的流程示意图，图6示意性示出了本发明另一实施例中用于臂架的展收方法的流程示意图，如图5所示，上述用于臂架的展收方法还包括控制展收臂时间最短的步骤，具体可以包括以下步骤：
步骤S502，确定臂架的需求流量。
步骤S504，确定臂架的需求流量大于臂架泵的最大输出流量。
步骤S506，接收到指示臂架的展开时长或收回时长最短的时长指令。
步骤S508，通过预存储的流量最优分配模型确定多个流量控制阀的最优开度。
步骤S510，根据最优开度控制多个流量控制阀，以使得臂架的展开时长或收回时长最短。
在本发明实施例中，在臂架的需求流量大于臂架泵的最大输出流量且臂架的展开时长或收回时长必须最短的情况下，通过预存储的流量最优分配模型确定多个流量控制阀的最优开度，从而根据该最优开度控制多个流量控制阀，使臂架展收过程多路阀的供给流量始终等于臂架泵所能供给的最大流量，可以实现展收臂时间最短，提高了臂架的展收效率。
在一个实施例中，预存储的流量最优分配模型满足以下公式(1)：
Figure BDA0003282339760000151
其中，k1,k2,k3,k4为多个流量控制阀的最优开度，q1,q2,q3,q4为多个流量控制阀的最大流量，Qmax为臂架泵的最大输出流量，ki为第i个流量控制阀的最优开度，qi为第i个流量控制阀的最大流量，k0为最短展开时长或最短收回时长，Vi为第i个臂节展开至目标角度或收回至初始状态需要的液压油体积，f(k)为流量最优分配模型。
在一个实施例中，通过预存储的流量分配模型确定多个流量控制阀的最优开度包括：采用牛顿迭代法，通过预存储的流量分配模型确定多个流量控制阀的最优开度。
在一个实施例中，上述用于臂架的展收方法还包括：从接收器接收到的时长指令指示臂架的展开时长或收回时长为非最短的时长指令；根据臂架的需求流量和臂架泵的最大输出流量确定多个流量控制阀的开度。
在一个实施例中，根据臂架的需求流量和臂架泵的最大输出流量确定多个流量控制阀的开度包括：确定臂架泵的最大输出流量与臂架的需求流量之间的商，以确定多个流量控制阀的开度。
在一个实施例中，确定臂架的需求流量包括：获取多个臂节的当前角度；确定当前角度与目标角度的角度差；根据臂节的油缸的容积参数和角度差确定多个臂节的需求流量；根据多个臂节的需求流量确定臂架的需求流量。
在一个实施例中，臂节的油缸的容积参数的确定包括以下方式中的至少一者：在臂节的运动为无杆腔进油的情况下，通过以下公式(2)确定：
Figure BDA0003282339760000161
其中，mi为油缸的容积参数，si为油缸的横截面积，hi为油缸的行程长度，αimin～αimax为臂节的运动角度范围；
在臂节的运动为有杆腔进油的情况下，通过以下公式(3)确定：
Figure BDA0003282339760000162
其中，mi为油缸的容积参数，si为油缸的横截面积，gi为活塞杆面积，hi为油缸的行程长度，αimin～αimax为臂节的运动角度范围；以及
通过以下公式(4)确定：
Figure BDA0003282339760000171
本发明实施例提供的技术方案，创造性地提出通过限定臂架展收边界来控制臂架在边界内展开与收回，实现限定臂架展收空间，保证臂架展收过程中的安全性，满足用户自定义目标姿态，根据现场施工环境设定目标姿态，提高了一键展收臂的工地适应性，增强了工地适应性，创造性提出流量最优分配模型，实现了最优流量分配，保证臂架展收过程时间最短，提高了臂架展收的效率。
本发明实施例提供了一种工程机械，包括上述的用于臂架的展收装置。
在一个实施例中，工程机械包括布料机和泵车。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种用于臂架的展收装置，应用于工程机械，所述臂架包括相互连接的多个臂节，其特征在于，所述展收装置包括：
角度检测器，用于检测所述臂节在展开过程或收回过程中的角度；
接收器，用于接收臂架展开指令或臂架收回指令，以及接收预设臂架展开边界或预设臂架收回边界；以及
控制器，与所述角度检测器和所述接收器电连接，被配置成：
在从所述接收器接收到所述臂架展开指令或所述臂架收回指令以及所述预设臂架展开边界或所述预设臂架收回边界的情况下，控制所述臂架展开或收回；
获取所述角度检测器检测到的所述臂节在展开过程或收回过程中的角度；
根据所述角度和所述臂节的长度确定所述臂节末端的位置；
根据所述位置确定所述臂节末端与所述预设臂架展开边界或所述预设臂架收回边界的距离；
将所述距离与预设阈值进行比较；
在所述距离大于所述预设阈值的情况下，控制所述臂节展开至目标角度或收回至初始状态。
2.根据权利要求1所述的展收装置，所述工程机械包括臂架泵和与所述臂架泵连通的多个流量控制阀，所述臂架泵用于输出液压油至所述多个流量控制阀，所述多个流量控制阀分别用于控制所述多个臂节的油缸的液压油流量，以控制所述多个臂节的运动速度，其特征在于，所述接收器还用于接收时长指令；
所述控制器还被配置成：
确定所述臂架的需求流量；
确定所述臂架的需求流量大于所述臂架泵的最大输出流量；
从所述接收器接收到的时长指令指示所述臂架的展开时长或收回时长最短；
通过预存储的流量最优分配模型确定所述多个流量控制阀的最优开度；
根据所述最优开度控制所述多个流量控制阀，以使得所述臂架的展开时长或收回时长最短。
3.根据权利要求2所述的展收装置，其特征在于，所述预存储的流量最优分配模型满足以下公式(1)：
Figure FDA0003282339750000021
其中，k1,k2,k3,k4为所述多个流量控制阀的最优开度，q1,q2,q3,q4为所述多个流量控制阀的最大流量，Qmax为所述臂架泵的最大输出流量，ki为第i个流量控制阀的最优开度，qi为第i个流量控制阀的最大流量，k0为最短展开时长或最短收回时长，Vi为第i个臂节展开至目标角度或收回至初始状态需要的液压油体积，f(k)为所述流量最优分配模型。
4.根据权利要求2所述的展收装置，其特征在于，所述控制器被配置成通过预存储的流量分配模型确定所述多个流量控制阀的最优开度包括：所述控制器被配置成：
采用牛顿迭代法，通过预存储的流量分配模型确定所述多个流量控制阀的最优开度。
5.根据权利要求2所述的展收装置，其特征在于，所述控制器还被配置成：
从所述接收器接收到的时长指令指示所述臂架的展开时长或收回时长为非最短的时长指令；
根据所述臂架的需求流量和所述臂架泵的最大输出流量确定多个所述流量控制阀的开度。
6.根据权利要求5所述的展收装置，其特征在于，所述控制器被配置成根据所述臂架的需求流量和所述臂架泵的最大输出流量确定多个所述流量控制阀的开度包括：所述控制器被配置成：
确定所述臂架泵的最大输出流量与所述臂架的需求流量之间的商，以确定多个所述流量控制阀的开度。
7.根据权利要求2所述的展收装置，其特征在于，所述控制器被配置成确定所述臂架的需求流量包括：所述控制器被配置成：
获取所述多个臂节的当前角度；
确定所述当前角度与所述目标角度的角度差；
根据所述臂节的油缸的容积参数和所述角度差确定所述多个臂节的需求流量；
根据所述多个臂节的需求流量确定所述臂架的需求流量。
8.根据权利要求7所述的展收装置，其特征在于，所述臂节的油缸的容积参数的确定包括以下方式中的至少一者：
在所述臂节的运动为无杆腔进油的情况下，通过以下公式(2)确定：
Figure FDA0003282339750000031
其中，mi为所述油缸的容积参数，si为所述油缸的横截面积，hi为所述油缸的行程长度，αimin～αimax为所述臂节的运动角度范围；
在所述臂节的运动为有杆腔进油的情况下，通过以下公式(3)确定：
Figure FDA0003282339750000041
其中，mi为所述油缸的容积参数，si为所述油缸的横截面积，gi为活塞杆面积，hi为所述油缸的行程长度，αimin～αimax为所述臂节的运动角度范围；以及
通过以下公式(4)确定：
Figure FDA0003282339750000042
9.根据权利要求1所述的展收装置，其特征在于，所述接收器还用于接收所述目标角度。
10.一种用于臂架的展收方法，应用于工程机械，所述臂架包括相互连接的多个臂节，其特征在于，所述展收方法包括：
在接收到臂架展开指令或臂架收回指令以及预设臂架展开边界或预设臂架收回边界的情况下，控制所述臂架展开或收回；
获取所述臂节在展开过程或收回过程中的角度；
根据所述角度和所述臂节的长度确定所述臂节末端的位置；
根据所述位置确定所述臂节末端与所述预设臂架展开边界或所述预设臂架收回边界的距离；
将所述距离与预设阈值进行比较；
在所述距离大于所述预设阈值的情况下，控制所述臂节展开至目标角度或收回至初始状态。
11.根据权利要求10所述的展收方法，所述工程机械包括臂架泵和与所述臂架泵连通的多个流量控制阀，所述臂架泵用于输出液压油至所述多个流量控制阀，所述多个流量控制阀分别用于控制所述多个臂节的油缸的液压油流量，以控制所述多个臂节的运动速度，其特征在于，所述展收方法还包括：
确定所述臂架的需求流量；
确定所述臂架的需求流量大于所述臂架泵的最大输出流量；
接收到指示所述臂架的展开时长或收回时长最短的时长指令；
通过预存储的流量最优分配模型确定所述多个流量控制阀的最优开度；
根据所述最优开度控制所述多个流量控制阀，以使得所述臂架的展开时长或收回时长最短。
12.一种工程机械，其特征在于，包括根据权利要求1至9任一项所述的用于臂架的展收装置。
13.根据权利要求12所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括布料机和泵车。
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