CN114892744A - 一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法，能够大幅度降低铲斗和斗杆相互接触的可能性防止速度过快的铲斗对斗杆产生刚性接触，使铲斗和斗杆各自运动中相互临近时使两者的速度有所限制，在接近极限位置时能够及时停止斗杆或铲斗的运动，使两者不会发生碰撞，极大得延长铲斗和斗杆的使用寿命，降低工程机械的维修更换以及停工整修的成本。
Description
技术领域
本发明数据工程机械技术领域，具体是一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法。
背景技术
现有的工程机械上因为斗杆和铲斗有相对位置关系容易产生碰撞，因此在接触位置加焊了限位块，但是由于重量过大，速度较快，碰撞产生的冲击功很大，导致焊缝处和斗杆容易开裂。尽管铲斗和斗杆处液压油缸在行程末端有机械缓冲的存在，但是往往实际运行中，铲斗和斗杆不可能运行到缓冲区，因此在大吨位工程机械上加装电缓冲尤为必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法，能够大幅度降低铲斗和斗杆相互接触的可能性防止速度过快的铲斗对斗杆产生刚性接触，使铲斗和斗杆各自运动中相互临近时使两者的速度有所限制，在接近极限位置时能够及时停止斗杆或铲斗的运动，使两者不会发生碰撞，极大得延长铲斗和斗杆的使用寿命，降低工程机械的维修更换以及停工整修的成本。
本发明采用的技术方案：一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法，适用于带铲斗和斗杆的工程机械；包括计算机控制模块和主监控器，所述的主监控器连接角度传感器，主监控器将角度数据传输给计算机控制模块；该方法包括以下步骤：
S1：分别在铲斗和斗杆上安装角度传感器A和角度传感器B，所述的角度传感器A安装在铲斗与斗杆铰接点区域内，所述的角度传感器B安装在靠近动臂的斗杆铰接点区域内；所述的角度传感器A和角度传感器B分别测量铲斗和斗杆相对地面的角度值；
S2：操作铲斗和斗杆进行运动，首先使铲斗与斗杆上限位块接触，测得此时角度传感器A和角度传感器B的角度值，记录为上缓冲区极限角度；然后使铲斗与斗杆下限位块接触，测得此时角度传感器A和角度传感器B的角度值，记录为下缓冲区极限角度；
S3：根据上缓冲区极限角度和下缓冲区极限角度划定电缓冲区域，将电缓冲区域的数据输入到主监控器中，并设定安全阈值和危险阈值，安全阈值和危险阈值之间为缓冲区，当铲斗和斗杆的角度数据在安全阈值范围内时，计算机控制模块对铲斗和斗杆的运动不加以限制，当铲斗和斗杆的角度数据大于安全阈值且小于危险阈值时，计算机控制模块对铲斗和斗杆进行运动速度限制，降低运动速度从而起到缓冲作用；当铲斗和斗杆的角度数据大于危险阈值时，计算机控制模块限制铲斗和斗杆停止运动，避免碰撞发生。
优选的，所述的步骤S2中还包括验证步骤，具体为：
使铲斗与斗杆上/下限位块接触，测得此时角度传感器A和角度传感器B的角度值，记录为上/下缓冲区极限角度，然后使铲斗与斗杆上/下限位块在保持接触的情况下，调整铲斗和斗杆的姿态位置，观察角度传感器A和角度传感器B的角度值是否发生变化，记录角度传感器A和角度传感器B在运动过程中有无超出上/下极限角度的数据，若有则将上/下极限角度的数据替换为角度传感器A和角度传感器B记录到的更大/更小的角度值。
优选的，所述的主监控器能够选择电缓冲功能的开启和关闭。
优选的，所述的步骤S1中角度传感器A安装在铲斗与斗杆铰接点区域内，具体指铲斗与斗杆铰接点附近能够安装角度传感器，且能准确测得铲斗相对地面角度的位置均可；角度传感器B安装在靠近动臂的斗杆铰接点区域内，具体指在靠近动臂的斗杆铰接点附近能够安装角度传感器，且能准确测得斗杆相对地面角度的位置均可。
优选的，所述的角度传感器A和角度传感器B通过CAN总线将信号传输至主监控器，主监控器将信号传输至计算机控制模块。
优选的，所述的计算机控制模块通过控制比例液压阀的电流来限制铲斗和斗杆的运动。
优选的，所述的主监控器连接显示器，显示铲斗和斗杆目前所处的状态，供驾驶人员参考。
本发明的有益效果：
（1）首先获取铲斗、斗杆的上下限极限角度，通过监控铲斗、斗杆的角度变化判断是否需要加以控制，并且在安全值与危险值之间设置了一段缓冲区域，给驾驶人员更多的提醒以及反应时间，大大降低了碰撞风险。
（2）相比传统手段将控制数据写进控制器中，本发明将上下限极限角度数据记录在主监控器中。由于角度传感器安装存在偏差，不能做到每台工程机械碰撞位置时的角度值完全相同，本控制方法可通过主监控器对极限位置进行选择，这样就排除了每台工程机械角度传感器安装存在的差异性，可以根据实际情况进行极限位置角度的选择，也避免了工程机械必须更改主控制器程序来进行极限角度的测量和标记。
（3）可以在主监控器上对电缓冲功能进行控制，如果角度传感器出现故障，可以通过主监控器将电缓冲功能切除出去不影响机器的运行，可以等排除故障后恢复电缓冲的运行。
附图说明
图1是本发明的电气原理图；
图2是本发明的控制流程图。
图中，1、计算机控制模块，2、主监控器，3、角度传感器A，4、角度传感器B，5、电控手柄，6、铲斗挖掘先导控制比例阀，7、铲斗卸料先导控制比例阀，8、斗杆内收先导控制比例阀，9、斗杆外摆先到控制比例阀。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1所示，本实施例包括计算机控制模块和主监控器，电控手柄用于控制铲斗和斗杆的运动。本实施例中角度传感器A安装在铲斗与斗杆铰接轴附近，测量铲斗与地面的角度，通过CAN通讯数据线将数据传输到主监控器上。角度传感器B安装在斗杆侧面，接近斗杆和动臂铰接的位置，测量斗杆相对地面的角度，通过CAN通讯数据线将数据传输到主监控器上。将角度传感器地址、分辨率、波特率、方向、预设值进行先行配置，避免安装完成之后无法区分两个角度传感器的地址造成混淆。
电控手柄控制斗杆和铲斗的运动，让铲斗与斗杆上限位块接触，此时的缓冲区极限规定为上缓冲区极限角度，保证铲斗与斗杆上限位块接触的前提下，操作电控手柄，使铲斗、斗杆位置发生变化，看角度传感器发送到主控制器的角度是否发生变化。
操作电控手柄使铲斗与斗杆下限位块接触，此时的缓冲区极限规定为下缓冲区极限角度，同样操作电控手柄，使铲斗和斗杆在不同姿态下处于下缓冲极限，记录角度传感器发出的角度值。
操作电控手柄，使铲斗和斗杆进行运动，记录铲斗在上下极限位置过程中有无角度超过上、下极限角的数据，确保上下极限位置角度传感器发送的角度值是最大、最小值。
根据上缓冲区极限角度和下缓冲区极限角度划定电缓冲区域，将电缓冲区域的数据输入到主监控器中，并设定安全阈值和危险阈值，安全阈值和危险阈值之间为缓冲区，当铲斗和斗杆的角度数据在安全阈值范围内时，计算机控制模块对铲斗和斗杆的运动不加以限制，当铲斗和斗杆的角度数据大于安全阈值且小于危险阈值时，计算机控制模块对铲斗和斗杆进行运动速度限制，降低运动速度从而起到缓冲作用；当铲斗和斗杆的角度数据大于危险阈值时，计算机控制模块限制铲斗和斗杆停止运动，避免碰撞发生，能够极大提高结构件的可靠性，延长工程机械结构件的使用寿命。
Claims (7)
1.一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法，适用于带铲斗和斗杆的工程机械；包括计算机控制模块和主监控器，所述的主监控器连接角度传感器，主监控器将角度数据传输给计算机控制模块；其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：分别在铲斗和斗杆上安装角度传感器A和角度传感器B，所述的角度传感器A安装在铲斗与斗杆铰接点区域内，所述的角度传感器B安装在靠近动臂的斗杆铰接点区域内；所述的角度传感器A和角度传感器B分别测量铲斗和斗杆相对地面的角度值；
S2：操作铲斗和斗杆进行运动，首先使铲斗与斗杆上限位块接触，测得此时角度传感器A和角度传感器B的角度值，记录为上缓冲区极限角度；然后使铲斗与斗杆下限位块接触，测得此时角度传感器A和角度传感器B的角度值，记录为下缓冲区极限角度；
S3：根据上缓冲区极限角度和下缓冲区极限角度划定电缓冲区域，将电缓冲区域的数据输入到主监控器中，并设定安全阈值和危险阈值，安全阈值和危险阈值之间为缓冲区，当铲斗和斗杆的角度数据在安全阈值范围内时，计算机控制模块对铲斗和斗杆的运动不加以限制，当铲斗和斗杆的角度数据大于安全阈值且小于危险阈值时，计算机控制模块对铲斗和斗杆进行运动速度限制，降低运动速度从而起到缓冲作用；当铲斗和斗杆的角度数据大于危险阈值时，计算机控制模块限制铲斗和斗杆停止运动，避免碰撞发生。
2.根据权利要求1所述的一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法，其特征在于：所述的步骤S2中还包括验证步骤，具体为：
使铲斗与斗杆上/下限位块接触，测得此时角度传感器A和角度传感器B的角度值，记录为上/下缓冲区极限角度，然后使铲斗与斗杆上/下限位块在保持接触的情况下，调整铲斗和斗杆的姿态位置，观察角度传感器A和角度传感器B的角度值是否发生变化，记录角度传感器A和角度传感器B在运动过程中有无超出上/下极限角度的数据，若有则将上/下极限角度的数据替换为角度传感器A和角度传感器B记录到的更大的角度值。
3.根据权利要求1所述的一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法，其特征在于：所述的主监控器能够选择电缓冲功能的开启和关闭。
4.根据权利要求1所述的一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法，其特征在于：所述的步骤S1中角度传感器A安装在铲斗与斗杆铰接点区域内，具体指铲斗与斗杆铰接点附近能够安装角度传感器，且能准确测得铲斗相对地面角度的位置均可；角度传感器B安装在靠近动臂的斗杆铰接点区域内，具体指在靠近动臂的斗杆铰接点附近能够安装角度传感器，且能准确测得斗杆相对地面角度的位置均可。
5.根据权利要求1所述的一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法，其特征在于：所述的角度传感器A和角度传感器B通过CAN总线将信号传输至主监控器，主监控器将信号传输至计算机控制模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法，其特征在于：所述的计算机控制模块通过控制比例液压阀的电流来限制铲斗和斗杆的运动。
7.根据权利要求1所述的一种基于角度变化的工程机械电缓冲控制方法，其特征在于：所述的主监控器连接显示器，显示铲斗和斗杆目前所处的状态，供驾驶人员参考。
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