CN114777639A - 在限定角度内的旋转区域检测装置及转向控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在限定角度内的旋转区域检测装置及转向控制方法，属于工程机械技术领域。检测装置包括控制器、第一检测开关、第二检测开关、第一检测块和第二检测块；第一检测开关和第二检测开关对称设置在旋转机构中轴两侧，与旋转机构同步运动；第一检测块和第二检测块对称设置在第一检测开关和第二检测开关的运动路径上；当控制器控制旋转机构运动到使第一检测开关处于第一检测块覆盖的路径范围时，旋转机构中心轴位于第一角度范围内；当控制器控制旋转机构运动到使第二检测开关处于第二检测块覆盖的路径范围时，旋转机构中心轴位于第二角度范围内。本发明利用两个检测开关替代了旋转编码器，降低了安装对中性要求，从而对转向机构更好的控制。

Description

在限定角度内的旋转区域检测装置及转向控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种在限定角度内的旋转区域检测装置及转向控制方法。

背景技术

旋转机构(例如铰接的工程车辆，地下铲运机、转载机等)在铰接处旋转时，在限定角度内，处于中间区域的是全速旋转，在检测死程的位置时，需要做减速处理，以避免全速运行到死程产生的冲击。在图1中，OG和OG’为旋转死程位置，旋转机构的中心轴OD’只能在∠GOG’范围内旋转；在∠BOB’范围内旋转时，为全速。当在∠AOB或∠A’0B’范围旋转时，如果从B旋向A(左旋)，需以二档速度减速，从A旋向B(右旋)，需全速。从B’旋向A’(右旋)，需以二档速度减速，从A’旋向B’(左旋)，需全速。从A旋向G，需以三档速度减速，从G旋向A，需全速。从A’旋向G’，需以三档速度减速，从G’旋向A’，需全速。

为实现上述目的，通常在铰接点O点安装一个旋转编码器，通过检测当前旋转角度，再根据实际旋向，来做全速、减速控制。但是采用旋转编码器来检测旋转角度时，旋转编码器的安装对中性要求较高，且成本较高。

发明内容

技术问题：针对旋转编码器安装对中性要求高的缺点，本发明提供一种在限定角度内的旋转区域检测装置，从而降低对安装对中性的要求。同时，提供一种利用所提出的检测装置控制旋转机构转向的控制方法。

技术方案：第一方面，本发明提供一种在限定角度内的旋转区域检测装置，旋转机构能够绕着铰接点旋转，包括控制器、第一检测开关、第二检测开关、第一检测块和第二检测块；所述第一检测开关和第二检测开关对称设置在旋转机构中轴两侧，与旋转机构同步运动；所述第一检测块和第二检测块对称设置在第一检测开关和第二检测开关的运动路径上；

当控制器控制旋转机构运动到使第一检测开关处于第一检测块覆盖的路径范围时，旋转机构中心轴位于第一角度范围内；

当控制器控制旋转机构运动到使第二检测开关处于第二检测块覆盖的路径范围时，旋转机构中心轴位于第二角度范围内。

进一步地，所述第一检测开关处于第一检测块的边缘时，旋转机构的中心轴处于第一角度范围的对应边缘；

所述第二检测开关检测到第二检测块的边缘时，旋转机构的中心轴位于第二角度位置范围的对应边缘。

进一步地，所述的第一检测开关从初始位置到达第一检测块边缘所运动的角度范围与旋转机构中心轴从初始位置到达第一角度范围边缘所运动的角度范围相同。

进一步地，所述的第二检测开关从其初始位置到达第二检测块边缘所运动的角度范围与旋转机构中心轴从其的初始位置到达第二角度范围边缘所运动的角度范围相同。

进一步地，所述第一角度范围的边缘到第一检测块的对应边缘的角度范围与第一检测开关的初始位置到中心线的角度范围相同。

进一步地，所述第二角度范围的边缘到第二检测块的对应边缘的角度范围与第二检测开关的初始位置到中心线的角度范围相同。

进一步地，还包括第一旋向开关和第二旋向开关，控制器根据第一旋向开关信号和第二旋向开关信号控制旋转机构的旋转方向。

进一步地，控制器接收到第一旋向开关信号，旋转机构左旋，当第一检测开关检测到第一检测块时，旋转机构以第二档速度运行；控制器接收到第二旋向开关信号，旋转机构右旋，当第一检测开关检测到第一检测块时，旋转机构以全速运行。

进一步地，控制器接收到第一旋向开关信号，旋转机构左旋，当第二检测开关检测到第二检测块时，旋转机构以全速运行；控制器接收到第二旋向开关信号，旋转机构右旋，当第二检测开关检测到第二检测块时，旋转机构以第二档速度运行。

第二方面，本发明提供一种在限定角度内的旋转区域转向控制方法，利用权任一所述的在限定角度内的旋转区域检测装置控制旋转机构转向，包括：

当旋转机构从初始位置向第一终止位置左旋时，第一检测开关从其初始位置达到第一检测块的角度范围内，旋转机构全速运行；第一检测开关在第一检测块覆盖的角度范围内，旋转机构以第二档运行；第一件检测开关从第一检测块边缘运动到第一终止位置的角度范围内，旋转机构以第三档速度运行；

当旋转机构从第一终止位置向初始位置右旋时，旋转机构全速运行；

当旋转机构从初始位置向第二终止位置右旋时，第二检测开关从其初始位置达到第二检测块的角度范围内，旋转机构全速运行；第二检测开关在第二检测块覆盖的角度范围内，旋转机构以第二档运行；第二件检测开关从第二检测块边缘运动到第二终止位置的角度范围内，旋转机构以第三档速度运行；

当旋转机构从第二终止位置向初始位置左旋时，旋转机构全速运行。

本发明与现有技术相比，利用两个检测开关代替旋转编码器，通过检测开关检测检测块来判定旋转机构中心轴的位置，并根据旋转方向，实现旋转机构的转向控制，相比于利用旋转编码器，安装对中性要求降低，因为只需要将两个检测开关对称安装的合适位置即可。当旋转机构旋转时，第一检测开关和第二检测开关绕O圆心旋转，旋转机构的中心轴OD’绕O圆心旋转。第一检测块和第二检测块分别位于R和S。当OD’在∠BOB’内，旋转机构无论左旋或右旋，都以全速运行。在∠AOB内，如果机构左旋，则以较低的速度，即第二档速度运行；如果右旋，则以全速运行。相应的在∠A’OB’内，如果右旋则以较低的速度，即第二档速度运行，如果左旋则以全速运行。如果在∠AOG内，左旋以最低的速度，即第三档速度运行，右旋以最高转速运行；如果在∠A’OG’内，右旋以最低的速度，即第三档速度运行，左旋以最高转速运行。当旋转机构达到死程OG和OG’时，即OD’到达OG或OG’时，靠机械限位进行停止。

利用检测开关代替旋转编码器，还可以降低成本。

附图说明

图1为现有的检测装置示意图；

图2为本申请中检测装置的分布示意图(初始中间位置)；

图3为旋转机构检测开关及检测块相对位置示意图(左旋，P刚检测R)；

图4为旋转机构检测开关及检测块相对位置示意图(左旋，P即将离开R)；

图5为旋转机构检测开关及检测块相对位置示意图(左旋，P已离开R)；

图6为旋转机构检测开关及检测块相对位置示意图(左旋，P刚检测R)；

图7为旋转机构检测开关及检测块相对位置示意图(左旋，P即将离开R)；

图8为旋转机构检测开关及检测块相对位置示意图(左旋，P已离开R)；

图9为本申请的实施例中控制方法的逻辑流程图。

1、控制器；2、第一检测开关；3、第二检测开关；4、第一检测块；5、第二检测块；6、第一旋向开关；7、第二旋向开关；8、弧线。

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。说明的是，实施例中的“第一”、“第二”等术语，仅是出于便于描述的目的，并不能理解为对数量和性质的限定。

本发明的检测装置包括控制器1、第一检测开关2、第二检测开关3、第一检测块4和第二检测块5。图2示出了实施例中各部件的分布示意图。图2中，O点表示旋转机构的铰接点，当旋转机构旋转时，会绕着O点旋转。OD为旋转的初始中心线，当旋转机构未发生任何旋转时，旋转机构的中心轴OD’处于OD位置。

第一检测开关2和第二检测开关3对称设置在旋转机构的中心轴OD’两侧，当旋转机构旋转时，第一检测开关2和第二检测开关3随着旋转机构同步转动，旋转机构可以左旋，即图2中，逆时针方向；也可以右旋，即图2中，顺时针方向。

第一检测块4和第二检测块5对称设置在第一检测开关2和第二检测开关3的运动路径上。结合图2，第一检测开关2和第二检测开关3的运动路径是一个圆弧，即弧线8。

当控制器1控制旋转机构运动到使第一检测开关2处于第一检测块4覆盖的路径范围EF时，旋转机构中心轴OD’位于第一角度范围内，即图2中的∠AOB；同样，当控制器1控制旋转机构运动到使第二检测开关3处于第二检测块5覆盖的路径范围E'F'时，旋转机构中心轴OD’位于第二角度范围，即∠A’OB’。其中，控制器1在某些应用场景中可以采用PLC。

本发明利用两个检测开关代替旋转编码器，通过检测开关检测检测块来判定旋转机构中心轴的位置，并根据旋转方向，实现旋转机构的转向控制，相比于利用旋转编码器，安装对中性要求降低，因为只需要将两个检测开关对称安装的合适位置即可。当旋转机构旋转时，第一检测开关2和第二检测开关3绕O圆心旋转，旋转机构的中心轴OD’绕O圆心旋转。第一检测块4和第二检测块5分别位于R和S。当OD’在∠BOB’内，旋转机构无论左旋或右旋，都以全速运行。在∠AOB内，如果机构左旋，则以较低的速度，即第二档速度运行；如果右旋，则以全速运行。相应的在∠A’OB’内，如果右旋则以较低的速度，即第二档速度运行，如果左旋则以全速运行。如果在∠AOG内，左旋以最低的速度，即第三档速度运行，右旋以最高转速运行；如果在∠A’OG’内，右旋以最低的速度，即第三档速度运行，左旋以最高转速运行。当旋转机构达到死程OG和OG’时，即OD’到达OG(第一终止位置)或OG’(第二终止位置)时，靠机械限位进行停止。

作为对本发明方案的进一步的完善，第一检测开关2处于第一检测块的边缘时，旋转机构的中心轴OD’处于第一角度范围∠AOB的对应边缘，也就是说，当OD’对应OB时，第一检测开关2处于F点；当OD’对应OA时，第一检测开关2处于E点，这也就使得∠EOFE∠AOB。其目的是保证第一检测开关2在检测到第一检测块4时，旋转机构的中心轴OD’能够恰好在第一检测块4覆盖的范围内运动。

同样的目的，第二检测开关3检测到第二检测块5的边缘时，旋转机构的中心轴OD’位于第二角度位置∠A’OB’范围的对应边缘，也就是当OD’对应OB’时，第一检测开关2处于F’点；当OD’对应OA’时，第一检测开关2处于E点，∠E’OF’E∠A’OB’。

作为对本发明方案的进一步的完善，第一检测开关2从其初始位置到达第一检测块4边缘所运动的角度范围与旋转机构中心轴从初始位置到达第一位置边缘所运动的角度范围相同。第一检测开关2的初始点为D，第一检测开关2从其初始位置到达第一检测块4边缘所运动的角度范围为∠FOC；旋转机构中心轴从初始位置到达第一角度范围边缘所运动的角度范围为∠BOD，也就是说∠FOCE∠BOD。其目的是保证当第一检测开关2刚好检测到第一检测块4时，旋转机构的中心轴OD’恰好到达第一角度范围边缘，即OB。

同样，第二检测开关3从其初始位置到达第二检测块5边缘所运动的角度范围与旋转机构中心轴从其的初始位置到达第二角度范围边缘所运动的角度范围相同。第二检测开关3的初始点为D’，第二检测开关3从其初始位置到达第二检测块5边缘所运动的角度范围为∠F’OC’；旋转机构中心轴从初始位置到达第二角度范围边缘所运动的角度范围为∠B’OD’，也就是说∠F’OC’E∠B’OD’。其目的是保证当第二检测开关3刚好检测到第二检测块5时，旋转机构的中心轴OD’恰好到达第二角度范围边缘，即OB’。

对于本发明的进一步完善，第一角度范围的边缘到第一检测块4的对应边缘的角度范围与第一检测开关2的初始位置到中心线的角度范围相同，也就是∠FOBE∠COD；相应的，第二角度范围的边缘到第二检测块5的对应边缘的角度范围与第二检测开关3的初始位置到中心线的角度范围相同，也就是∠F’OB’E∠C’OD’。

下面结合图2-8对本发明的装置是如何控制旋转机构旋转的进行说明。

在本发明的实施例中，该装置包括两个旋向开关，分别为第一旋向开关6和第二旋向开关7，两个旋向开关连接控制器1。其中，第一旋向开关6开启时，旋转机构左旋，对应的，第二旋向开关7开启时，旋转机构左旋，旋向开关会将信号传给控制器，控制器根据接收的信号，控制旋转机构左旋或右旋。

当旋转机构由图2所示位置左旋至图3所示位置的过程中，旋转机构以全速运行，即此时旋转机构左旋或右旋都以全速运行，当第一检测开关2刚刚检测到第一检测块4时，OD’正好对应OB，此时即将进入∠AOB区域，将开始以较低的速度，即第二档速度运行。

从图3所示位置继续左旋至图4所示位置的过程中，旋转机构以第二档速度运行，在第一检测开关2即将离开第一检测块4时，OD’正好对应OA，此时OD’即将离开∠AOB区域，将以最低的速度，即第三档速度运行。如果OD’在∠AOB区域，发生右旋，旋转机构以全速运行。

从图4所示位置继续左旋至图5所示位置过程中，第一检测开关2离开第一检测块4，旋转机构以第三档速度运行。当OD’触碰到机械限位OG(第一终止位置)处时，即停止。如果在∠EOG区域，发生右旋，旋转机构以全速运行。

从图2所示位置右旋至图6所示位置过程中，旋转机构以全速运行，左右旋都以全速运行。当第二检测开关3刚刚检测到第二检测块5时，OD’正好对应OB’，此时OD’即将进入∠A’OB’区域，将开始以较低的速度，即第二档速度运行。

从图6所示位置继续右旋至图7所示位置过程期间，旋转机构以第二档速度运行，第二检测开关3即将离开第二检测块5时，OD’正好对应OA’，此时OD’即将离开∠A’OB’区域，将以最低的速度，即第三档速度运行。如果在此区域，发生左旋，旋转机构以全速运行。

从图7所示位置继续右旋至图8所示位置，第二检测开关3离开第二检测块5，旋转机构以第三档速度运行。当OD’触碰到机械限位OG’(第二终止位置)处时，即停止。如果在此区域，发生左旋，旋转以全速运行。

本发明提供了一种在限定角度内的旋转区域转向控制方法，具体的，该方法可利用上述的装置实现，在对装置的工作过程进行说明时，已经详细的对控制方法进行说明，此处就不再过多赘述。当系统断电时，控制器应记录当前两个检测开关的状态，为下一个状态做判断依据。具体的逻辑表见下表1.

表1逻辑表(1/0表示检测开关的状态及对应的区域)

为了便于描述，第一检测开关用P表示，第二检测开关用Q表示；当第一检测开关检测到第一检测块时，信号为1，反之为0；当第二检测开关检测到第二检测块时，信号为1，反之为0；由表1可知，当(P，Q)为(1，0)或(0，1)时，可确定左旋或右旋的速度。但是当(P，Q)组合为(0，0)时，需要由之前的状态来判断速度。例如，表1中图4行状态为(1,0)，在左转的动作下转为(0,0)时，进入图5行，在右转的动作下转为(0,0)时，进入图2行。

图9示出了本发明的实施例中，实现控制方法的具体控制流程。

步骤S101：初始化；执行步骤S102。

步骤S102：检测第一检测开关和第二检测开关状态；执行步骤S103。

步骤S103：判断P是否为1且Q是否为0，若是，则执行步骤S1031；反之，则执行步骤S104。

步骤S1031：判断旋转机构是否左旋，若是，则第二档运行；反之，则执行步骤S1032。

步骤S1032：判断旋转机构是否右旋，若是，则全速运行；反之，则静止。

步骤S104：判断P是否为0且Q是否为1，若是，则执行步骤S1041；反之，则执行步骤S105。

步骤S1041：判断旋转机构是否右旋，若是，则第二档运行；反之，则执行步骤S1042。

步骤S1042：判断旋转机构是否右旋，若是，则全速运行；反之，则静止。

步骤S105：判断旋转机构是否由PE1、QE0的状态左旋进入PE0、QE0的状态，若是，则执行步骤S1051；反之，执行步骤S106。

步骤S1051：判断旋转机构是否左旋，若是，则第三档运行；反之，则执行步骤S1052。

步骤S1052：判断旋转机构是否右旋，若是，则全速运行；反之，则静止。

步骤S106：判断旋转机构是否由PE1、QE0的状态右旋进入PE0、QE0的状态，若是，则执行步骤S1061；反之，执行步骤S107。

步骤S1061：判断旋转机构是否右旋，若是，则全速运行；反之，则执行步骤S1062。

步骤S1062：判断旋转机构是否左旋，若是，则全速运行；反之，则静止。

步骤S107：判断旋转机构是否由PE0、QE1的状态右旋进入PE0、QE0的状态，若是，则执行步骤S1071；反之则执行步骤S108。

步骤S1071：判断旋转机构是否右旋，若是，则第三档运行；反之，则执行步骤S1072。

步骤S1072：判断旋转机构是否左旋，若是，则全速运行；反之，则静止。

步骤S108：判断旋转机构是否由PE0、QE1的状态左旋进入PE0、QE0的状态，若是，则执行步骤S1081；反之，则返回步骤S102。

步骤S1081：判断旋转机构是否右旋，若是，则全速运行；反之，则执行步骤S1082。

步骤S1082：判断旋转机构是否左旋，若是，则全速运行；反之，则静止。

通过上述的控制逻辑算法，实现了利用两个检测开关检测旋转角度，从而对旋转机构的转向控制。

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 (10)

1.一种在限定角度内的旋转区域检测装置，旋转机构能够绕着铰接点旋转，其特征在于，包括控制器、第一检测开关、第二检测开关、第一检测块和第二检测块；所述第一检测开关和第二检测开关对称设置在旋转机构中轴两侧，与旋转机构同步运动；所述第一检测块和第二检测块对称设置在第一检测开关和第二检测开关的运动路径上；

当控制器控制旋转机构运动到使第一检测开关处于第一检测块覆盖的路径范围时，旋转机构中心轴位于第一角度范围内；

当控制器控制旋转机构运动到使第二检测开关处于第二检测块覆盖的路径范围时，旋转机构中心轴位于第二角度范围内。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一检测开关处于第一检测块的边缘时，旋转机构的中心轴处于第一角度范围的对应边缘；

所述第二检测开关检测到第二检测块的边缘时，旋转机构的中心轴位于第二角度位置范围的对应边缘。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的第一检测开关从初始位置到达第一检测块边缘所运动的角度范围与旋转机构中心轴从初始位置到达第一角度范围边缘所运动的角度范围相同。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的第二检测开关从其初始位置到达第二检测块边缘所运动的角度范围与旋转机构中心轴从其的初始位置到达第二角度范围边缘所运动的角度范围相同。

5.根据权利要求1任一项所述的装置，其特征在于，所述第一角度范围的边缘到第一检测块的对应边缘的角度范围与第一检测开关的初始位置到中心线的角度范围相同。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二角度范围的边缘到第二检测块的对应边缘的角度范围与第二检测开关的初始位置到中心线的角度范围相同。

7.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，还包括第一旋向开关和第二旋向开关，控制器根据第一旋向开关信号和第二旋向开关信号控制旋转机构的旋转方向。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，控制器接收到第一旋向开关信号，旋转机构左旋，当第一检测开关检测到第一检测块时，旋转机构以第二档速度运行；控制器接收到第二旋向开关信号，旋转机构右旋，当第一检测开关检测到第一检测块时，旋转机构以全速运行。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，控制器接收到第一旋向开关信号，旋转机构左旋，当第二检测开关检测到第二检测块时，旋转机构以全速运行；控制器接收到第二旋向开关信号，旋转机构右旋，当第二检测开关检测到第二检测块时，旋转机构以第二档速度运行。

10.一种在限定角度内的旋转区域转向控制方法，利用权利要求1-9任一项所述的在限定角度内的旋转区域检测装置控制旋转机构转向，其特征在于，包括：

当旋转机构从初始位置向第一终止位置左旋时，第一检测开关从其初始位置达到第一检测块的角度范围内，旋转机构全速运行；第一检测开关在第一检测块覆盖的角度范围内，旋转机构以第二档运行；第一件检测开关从第一检测块边缘运动到第一终止位置的角度范围内，旋转机构以第三档速度运行；

当旋转机构从第一终止位置向初始位置右旋时，旋转机构全速运行；

当旋转机构从初始位置向第二终止位置右旋时，第二检测开关从其初始位置达到第二检测块的角度范围内，旋转机构全速运行；第二检测开关在第二检测块覆盖的角度范围内，旋转机构以第二档运行；第二件检测开关从第二检测块边缘运动到第二终止位置的角度范围内，旋转机构以第三档速度运行；

当旋转机构从第二终止位置向初始位置左旋时，旋转机构全速运行。

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