CN114630946A - 用于控制端管的移动的方法、控制设备、系统、混凝土放置吊杆以及计算机程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于控制设备(50)控制布置在混凝土泵(1)的混凝土放置吊杆(10)上的端管(12)的移动的方法，该混凝土放置吊杆具有布置在端管(12)的区域中的显示设备(20)，该方法包括以下步骤：向显示设备(20)输出用于显示预定移动方向的信号；从致动设备(30)接收用于移动端管(12)的预定速度；以及计算并且输出用于控制混凝土放置吊杆(10)的控制信号，以使得端管(12)以预定速度在预定移动方向上移动。本发明还涉及用于控制布置在混凝土泵的混凝土放置吊杆(10)上的端管(12)的移动的对应的控制设备(50)、系统、混凝土放置吊杆以及计算机程序。

Description

用于控制端管的移动的方法、控制设备、系统、混凝土放置吊 杆以及计算机程序

本发明涉及一种用于借助于控制设备控制布置在混凝土泵的混凝土放置吊杆上的端管的移动的方法，该混凝土放置吊杆具有布置在端管区域中的显示设备。本发明还涉及用于控制端管的移动的对应的控制设备、系统、混凝土放置吊杆以及计算机程序。

混凝土放置吊杆由经由枢转轴线以铰接方式相互连接的至少两个吊杆臂组成，并且可以被设计为固定式或移动式混凝土泵的一部分。例如在建筑工地上，为了将混凝土排放到期望的位置，吊杆臂承载混凝土输送线，并且可以通过枢转来定位，使得混凝土放置吊杆可以到达不同的位置。此外，混凝土输送线在吊杆尖端打开通向通常柔性的端管。

用于定位端管的各种类型的控制是已知的。使用这样的辅助系统，可以移动端管，例如，使其相对于混凝土泵的中心回转齿轮在径向上移动，或者与整个放置吊杆一起围绕回转齿轮以恒定半径旋转。还可以通过在旋转轴线方向上的移动来控制端管的向上移动或向下移动。沿直线控制端管(其延伸部分不与回转齿轮相交)只能通过叠加多个运动来实现，并且只能由经验丰富的操作者执行。

因此，本发明的目的是提出一种用于控制端管移动的方法和控制设备，其中，避免或至少减少现有领域中已知的缺点。

该目的通过权利要求1所述的方法、权利要求7所述的控制设备、权利要求10所述的具有对应的控制设备的系统、权利要求20所述的混凝土放置吊杆以及权利要求22所述的计算机程序来实现。

本发明涉及一种用于使用布置在端管区域中的显示设备来控制布置在混凝土放置吊杆上的端管的移动的方法，该方法具有以下步骤：输出信号以在显示设备上显示预定移动方向；从致动设备接收用于端管的移动的预定速度；以及计算并且输出用于控制混凝土放置吊杆的控制信号，以使得端管以预定速度在预定移动方向上移动。

本发明还涉及一种用于使用布置在端管区域中的显示设备来移动布置在混凝土放置吊杆上的端管的控制设备，其中，该控制设备被具体配置为执行根据本发明的方法中的步骤，并且其中，控制设备被设计成：输出信号以在显示设备上显示预定移动方向；从致动设备接收用于端管的移动的预定速度；以及计算并且输出用于控制混凝土放置吊杆的控制信号，该控制信号对应于端管以预定速度在预定移动方向上的移动。

本发明基于以下发现：操作者通常无法准确地知道在端管区域中工具中心点(TCP)处的对齐，这使得控制端管移动更困难。由此，通过布置在端管区域中的显示设备来提供用于控制端管移动的简化选项，这也可以由经验不足的操作者执行。为此目的，显示设备显示预定移动方向，在控制端管移动期间，操作者可以看到端管的移动方向。预定移动方向可以编程到显示设备中，也可以经由操作者建立或改变。移动方向可以不受放置吊杆的定位或施工现场条件的影响。因此，操作者只需设定端管在预定移动方向上移动的速度。随后，操作者的驱动指令被转换成用于放置吊杆的关节的驱动指令，使得端管以预定速度在预定移动方向上移动。为此目的，基于预定移动方向和预定速度的值来计算并且输出用于混凝土放置吊杆的控制信号。

混凝土放置吊杆可以被设计为移动式或固定式混凝土泵的一部分。

端管可以沿直线移动，具体地，沿任意直线移动，端管的延伸部分不延伸通过放置吊杆的中心枢轴点。标准轮廓可以通过直线移动行进——与混凝土泵的安装位置无关。

操作者可以经由致动设备来设定端管移动的预定速度。还可以经由致动设备指定与负速度相对应的信号，这导致端管与预定移动方向反向移动。在无需复杂的控制步骤或改变移动方向的情况下，该功能使端管能够简单缩回。

使用另外的方法步骤：从致动设备接收根据改变的移动方向的信号并且向显示设备发送用于适配预定移动方向的信号，该预定移动方向可以改变。适配的移动方向几乎可以经由显示设备即时显示，并且可以改变直到它与期望的移动方向相对应。

预定移动方向可以与笛卡尔坐标系的x方向和y方向相对应，其中，端管位于笛卡尔坐标系的坐标原点，并且预定速度可以与在方向和y方向上的移动方向相对应。在这种情况下，显示设备显示笛卡尔坐标系的x轴和y轴，而不是预定移动方向。例如，这些轴线可以在施工现场一次对齐。二维空间中的正交坐标系使操作者能够快速定位。

控制设备可以被设计成使得预定移动方向和预定速度、或者x方向和y方向和在x方向和/或y方向上的预定移动方向转换成用于混凝土放置吊杆至少一个铰接驱动器的控制信号。为此目的，控制设备还可以被设计成与混凝土放置吊杆的铰接驱动器的角度编码器通信。也就是说，可以经由角度编码器读出关于铰接关节的角度的信息。控制设备优选地与铰接驱动器的角度编码器或混凝土放置吊杆的吊杆臂通信。

包括对应的控制设备、显示设备以及致动设备的系统优选地用于控制端管移动。为此目的，控制设备被设计成使得控制设备将关于预定移动方向的信号发送到显示设备，并且从致动设备接收关于预定速度的信号。可以直接经由布置在端管区域中的显示设备来显示预定移动方向。预定速度可以经由致动设备由操作者直接设定。

显示设备可以作为物理设备布置在端管上，或者可以在计算机辅助下投影在操作者的视野中。除了移动方向之外，显示设备还可以显示相对的移动方向(相反方向)。由此，操作者可以从任何视角识别显示设备，还可以从后方识别。在笛卡尔坐标中，这意味着除了x方向和y方向之外，还可以显示-x方向和-y方向。

显示设备可以被设计为机械指针或电子显示设备，优选为发光二极管(LED)环。机械指针可以在机械驱动下始终指向预定移动方向，并且可以与端管夹管阀类似附接到端管，该端管夹管阀可以关闭端管。LED环可以具有多个围绕其圆周分布的旋转光源，这些旋转光源点亮并且由此显示预定方向。替代地，LED环可以被设计成使得例如“绿色”显示正向(前)并且“红色”显示反向(后)。

致动设备可以被设计为遥控器(例如无线电遥控器)。这使操作者能够从施工现场的任何点来控制端管的移动。具体地，不必停留在端管或可能的控制设备附近。

致动设备可以包括第一操作元件，其中，经由第一操作元件来设定预定速度和/或预定移动方向。速度和移动方向可以根据预定间隔逐步或连续设定。在预定移动方向上或与预定移动方向反向的操作元件的偏转可以导致端管的行进移动。垂直于预定移动方向的操作元件的偏转可以导致转向移动(柱坐标)或垂直于预定移动方向的移动(笛卡尔坐标)。可替代地，致动设备可以包括第一操作元件和第二操作元件，其中，预定移动方向经由第一操作元件来设定或改变，并且预定速度经由第二操作元件来设定或改变。控制器可以被设计为成比例、连续可变的两通道遥控器(一个通道用于速度，一个通道用于方向)。

可替代地，致动设备可以包括操作元件，其中，可以经由操作元件设定在x方向和/或y方向上的移动方向，或者致动设备可以包括第一操作和第二操作元件，其中，可以分别经由第一或第二操作元件来设定在x方向或y方向上移动方向。

一个或多个操作元件可以被设计为操纵杆。

本发明还涉及一种具有对应的控制设备或包括控制设备的对应的系统的混凝土放置吊杆。

本发明还涉及计算机程序，具有用于控制布置在混凝土泵的混凝土放置吊杆(10)上的端管(12)的移动的程序代码，当该计算机程序在合适的处理设备、特别是根据本发明的控制设备上执行时，该程序代码执行根据本发明的方法的所有步骤。本说明书还涵盖具有程序代码的计算机程序，该计算机程序在合适的处理设备(例如控制设备)上运行时，能够执行根据本发明的方法。要求保护计算机程序本身以及存储在计算机可读介质(计算机程序产品)上的计算机程序两者。

根据本发明的方法可以通过结合根据本发明的控制设备描述的进一步的特征来改进。根据本发明的控制设备可以通过结合根据本发明的方法描述的进一步的特征来改进。

参考附图，本发明在通过下文中基于有利的实施方式的示例的方式描述。在图中：

图1：示出布置在具有根据第一实施方式的机械显示设备的混凝土放置吊杆上的端管的示意图，(a)为侧视图，(b)为俯视图；

图2：示出布置在具有替代实施方式的显示设备的混凝土放置吊杆上的端管的示意图，(a)为侧视图，(b)为俯视图；

图3：示出布置在混凝土放置吊杆上的端管的移动选项的示意图；

图4：示出具有根据本发明的控制设备的混凝土泵的示意图；

图5：示出根据本发明的用于控制端管沿着矩形闭合轮廓移动的方法的示意图；

图6：示出根据本发明的用于独立控制端管沿多边形开放轮廓移动的方向和速度的方法的示意图；

图7：示出根据本发明的用于控制端管沿圆形闭合轮廓移动的方法的示意图；以及

图8：示出根据本发明的用于使用笛卡尔坐标控制端管沿多边形开放轮廓移动的方法的示意图。

图1示出混凝土泵的(混凝土)放置吊杆10的臂尖端。所示出的放置吊杆10的部分是吊杆尾臂。混凝土输送线11在放置吊杆10上被引导，该放置吊杆通向柔性端管12。在弯管连接器形式的输送线11与端管12汇合的区域中，布置有显示设备20。显示设备20被设计为机械显示设备。在该实施方式中，显示设备20包括两个显示元件22、22'，其中，第一显示元件22指向笛卡尔坐标系的y方向，并且第二显示元件22'指向笛卡尔坐标系的x方向。x方向(显示元件22')是预定移动方向。显示元件22、22'是旋转环21的一部分，该显示元件22、22'的对齐可以经由驱动器23来设定并且其对齐能够由传感器24读出。如果要改变预定移动方向(显示元件22'的对齐)，则旋转包括显示元件22、22'的整个环。

在图2所示的替代实施方式中，显示设备20被设计为LED环。为此目的，环21具有围绕其圆周分布的至少八个光源形式的旋转显示元件。在示出的实施方式中，各个光源能够各自点亮“红色”或“绿色”。绿光LED沿着预定移动方向(显示元件22)对齐并且对应地指向正向，而红光LED与预定移动方向(显示元件22)对齐并且对应地指向后方。使用八个显示设备可以精确地设定45°的预定移动方向。使用的光源越多，可以越精确地设定预定移动方向。

在图3所示的实施方式中，显示设备20仅以显示元件22'的形式显示预定移动方向。端管12可以经由致动元件(未示出)沿着或逆着预定移动方向(沿着箭头方向221和220)移动。此外，预定移动方向可以通过沿箭头方向222的旋转移动来改变，并且由此可以不同地对齐正向或反向。端管12的定位还被称为“工具中心点”(TCP)。

在图4中，从鸟瞰角度示出具有混凝土放置吊杆10的车载混凝土泵1，在其吊杆尖端布置有端管12。显示设备20布置在端管12的区域中，该显示设备经由显示元件22'显示在车载混凝土泵1的行进方向上的预定移动方向。混凝土放置吊杆10还具有用于端管移动的控制设备50。控制设备50被设计成用于端管移动，它可以向显示设备20发送信号以显示预定移动方向，并且可以从致动设备(未示出)接收关于预定速度的信号。根据这些信息，控制设备50计算混凝土放置吊杆10的铰接驱动器的控制信号。铰接驱动器包括中心回转齿轮与各个吊杆臂之间的枢轴关节。这里显示设备20的角度α关于机器的笛卡尔坐标系(x，z)保持恒定。

图5至图8示出各种轮廓40，其可以使用用于控制端管12的移动的方法或控制设备50向下行进。下文将更详细地解释控制和操作。

在图5中，车载混凝土泵1由放置吊杆10表示，端管12布置在放置吊杆的端部。在起始位置，端管12布置在矩形轮廓40的右上角。具有两个显示元件22、22'的显示设备20布置在端管12的区域中。显示元件22'指向预定移动方向，显示元件22指向与预定移动方向相对的方向。此外，示出了被设计为遥控器的致动设备30，操作者可以经由致动设备通过指定速度来控制端管移动。

控制设备50被设计成与显示设备20、致动设备30以及如上所描述的放置吊杆10相互作用(虚线)。基于根据显示设备20的预定方向和根据致动设备30的预定速度，控制设备50计算用于放置吊杆10的驱动关节的驱动指令，使得端管12具体地可以线性地沿着预定移动方向移动。假设控制设备50将操作者的驱动指令转换成用于放置吊杆10的关节的驱动指令。

在该实施方式中，致动设备30具有操作元件31。还可以设想，操作设备30具有两个或更多个操作元件，其中，第一操作元件可以分配给速度，并且第二操作元件可以分配给方向。控制器可以被设计成比例、连续可变的单通道或两通道遥控器(一个通道用于速度，一个通道用于方向)。

操作元件31被设计为操纵杆。图例31'示出操作元件31的各种操纵杆定位，这些操纵杆定位还沿着待行进的轮廓40示出。在图例31'的第一行中，从侧面示出操作元件31在x方向上的位置，并且在第二行中，从上方示出操作元件31在x方向上的相同位置。在+x方向或-x方向上的操作元件31的位置中，预定移动方向改变。在图例31'的第三行中，从上方示出操作元件31在y方向上的位置。由于y方向位于图例31'中垂直于纸面的平面，省略了对应的侧视图。在+y方向或-y方向上的操作元件的位置中，端管12分别沿着正向或反向移动。因此，在致动设备30的实施方式中，操纵杆在x方向上的移动对应于“转向(steering)”并且在y方向上的移动对应于“驾驶(driving)”。当然，操作元件31在x方向和y方向上的功能也可以互换。如所期望的，可以通过操作元件31的四个不同位置(+x、-x、+y、-y)来控制端管12。这在下文详细解释。

在操作元件31向上(+y)偏转时，端管12向前移动，即沿着预定的移动方向22'。在操作元件31向下偏转时，端管12反向移动，即与预定反向的移动方向22。在操作元件31向侧面(+x，-x)偏转时，预定移动方向向右或向左旋转，即顺时针或逆时针。原则上，可以用两个操作元件而不是一个操作元件31来执行设定。

在图5中，基于预定移动方向和预定速度来示出用于沿着矩形闭合轮廓40行进的驱动指令。为了沿着闭合轮廓移动端管12，替代地指定用于沿着预定移动方向(+y)移动的驱动指令和逆时针(+x)转向命令(改变预定移动方向)。在矩形轮廓40的每个角点处发生预定移动方向90°的旋转。

在图6中，用于沿多边形开放轮廓40行进的驱动命令由预定移动方向和预定速度示出。轮廓40可以沿着预定移动方向22'的方向行进、或者与预定移动方向22反向地行进并且可以返回。从所示的起始定位(轮廓40的左上角)开始，端管12首先通过向下偏转操作元件31(-y)逆着预定移动方向22移动。在多边形轮廓40的角点处，端管12随后通过偏转操作元件31顺时针向右(-x)旋转。旋转角度为90°。通过向下(-y)偏转操作元件31，端管12随后再次与预定移动方向22反向地移动。返回路径类似地通过向上偏转操作元件31发生，因此端管12沿预定移动方向22'移动。替代地，预定移动方向也可以在反转点处旋转180°。

在图7中，基于预定移动方向和预定速度来示出用于沿圆形闭合轮廓40行进的驱动指令。沿着圆形路径移动的特点是转向和驱动移动同时发生。为了这个目的，操作元件31在行驶方向(+y)上向前偏转并且向左(+x)偏转以用于转向，如所示出的，这对应于操作元件31向上向左的对角偏转。由此产生沿着图7所示圆形路径的移动。还可以在使用两个操作元件时分别在+x方向或+y方向偏转操作元件。

在图8中，基于笛卡尔坐标来示出用于沿多边形开放轮廓40行进的驱动指令。与图6(具有相同的轮廓40)中所示的驱动指令相反，没有发生转向移动(即预定移动方向的改变)。相反，端管12仅沿着或逆着预定移动方向22、22'并且与其垂直地移动。从图8所示的起始位置，端管首先通过向下偏转操作元件31(-y)与预定移动方向22逆向移动，并且随后通过偏转操作元件31垂直于预定移动方向移动到右向(-x)。因此，操作元件31分别在x方向或y方向中的偏转对应于笛卡尔坐标中的移动并且覆盖整个二维表面(x，y)。因此预定移动方向22(显示元件22')与y方向或-y方向相对应。

使用用于控制布置在混凝土泵1的混凝土放置吊杆10上的端管12的移动的方法或控制设备50可以沿着任意形状的轮廓40行进，其中，放置吊杆10的铰接驱动器执行复杂的移动序列。

Claims (21)

1.一种用于借助于控制设备(50)控制布置在混凝土放置吊杆(10)上的端管(12)的移动的方法，所述混凝土放置吊杆包括布置在所述端管(12)的区域中的显示设备(20)，所述方法包括以下步骤：

-向所述显示设备(20)输出信号以显示预定移动方向；

-从致动设备(30)接收用于移动所述端管(12)的预定速度；以及

-计算并且输出用于控制所述混凝土放置吊杆(10)的控制信号，以使得所述端管(12)以所述预定速度在所述预定移动方向上移动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述端管(12)以直线移动。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，预定负速度导致所述端管与所述预定移动方向反向地移动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，基于所述预定移动方向和所述预定速度来执行计算用于所述混凝土放置吊杆(10)的至少一个铰接驱动器的控制信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

-从所述致动设备(30)接收改变的移动方向，以及

-向所述显示设备(20)发送用于适配所述预定移动方向的信号。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述预定移动方向与笛卡尔坐标系中的x方向和y方向相对应，其中，所述端管位于坐标原点，并且其中，所述预定速度与在x方向和/或y方向上的移动方向相对应。

7.一种用于移动布置在混凝土放置吊杆(10)上的端管(12)的控制设备(50)，所述控制设备包括布置在所述端管(12)的区域中的显示设备(20)，

其中，所述控制设备(50)被具体配置为执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法中的步骤，

其中，所述控制设备(50)被设计成：输出信号以使所述显示设备(20)显示预定移动方向；从致动设备(30)接收用于所述端管(12)的移动的预定速度；以及计算并且输出用于控制所述混凝土放置吊杆(10)的控制信号，所述控制信号对应于所述端管(12)以所述预定速度在所述预定移动方向上的移动。

8.根据权利要求7所述的控制设备(50)，其中，所述预定移动方向与笛卡尔坐标系中的x方向和y方向相对应，其中，所述端管位于坐标原点，并且其中，所述预定速度与在所述x方向和/或所述y方向上的移动方向相对应。

9.根据权利要求7或8所述的控制设备(50)，其中，所述控制设备(50)被设计成：将所述预定移动方向和所述预定速度、或者x方向和y方向以及在所述x方向和所述y方向上的预定移动方向转换成用于所述混凝土放置吊杆(10)的至少一个铰接驱动器的控制信号。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的控制设备(50)，所述控制设备被设计成与所述混凝土放置吊杆(10)的铰接驱动器的角度编码器通信。

11.一种系统，由根据权利要求7至10中任一项所述的控制设备(50)、显示设备(20)以及致动设备(30)组成。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述显示设备(20)被布置为所述端管(12)上的物理设备，或者所述显示设备(20)在计算机辅助下投影在操作者的视野中。

13.根据权利要求11或12所述的系统，其中，所述显示设备(20)被设计为机械指针或电子显示设备，优选地为发光二极管环。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统，其中，所述显示设备(20)另外显示与所述预定移动方向反向的移动方向、或者笛卡尔坐标系中的-x方向和-y方向。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的系统，其中，所述致动设备(30)被设计为远程控制器。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的系统，其中，所述致动设备(30)包括第一操作元件(31)，其中，能够经由所述第一操作元件(31)设定所述预定速度和/或所述预定移动方向。

17.根据权利要求11至15中任一项所述的系统，其中，所述致动设备(30)包括：操作元件(32)，其中，能够经由操作元件(32)设定在x方向和/或y方向上的移动方向；或者其中，所述致动设备(30)包括第一操作元件和第二操作元件，其中，能够经由所述第一操作元件设定速度，并且能够经由所述第二操作元件设定移动方向。

18.根据权利要求16或17中任一项所述的系统，其中，一个或多个操作元件(31)被设计为操纵杆。

19.一种混凝土放置吊杆(10)，具有根据权利要求7至10中任一项所述的控制设备(50)和/或具有根据权利要求11至18中任一项所述的系统。

20.根据权利要求19所述的混凝土放置吊杆，其中，所述控制设备(50)的操作模式能够在柱坐标与笛卡尔坐标之间改变。

21.一种计算机程序，具有用于控制布置在混凝土泵的混凝土放置吊杆(10)上的端管(12)的移动的程序代码，当所述计算机程序在合适的计算设备、特别是根据权利要求7至10中任一项所述的控制设备上执行时，所述程序代码执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法中的所有步骤。

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