CN205527603U - 三维空间平面追踪控制系统及高空作业设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三维空间平面追踪控制系统及高空作业设备，涉及工程机械领域，用以实现三维空间内平面的追踪控制。该方法包括以下步骤：检测作业平台处于初始作业位置时，作业平台距离目标平面的初始间距；在调整作业平台的作业位置过程中，实时调节臂架的长度和/或转台的转角，使得调整位置后作业平台距离目标平面的距离等于初始间距。上述技术方案，通过对作业平台距离目标平面的距离进行检测，当检测到作业平台距离目前平面的位置发生改变时，能够通过调整高空作业设备的臂架的长度和/或转台的转角，来使得作业平台距离目标平面的距离始终等于两者之间初始间距，以保证作业的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及工程机械领域，具体涉及一种三维空间平面追踪控制系统及高空作业设备。
背景技术
当直臂式高空作业设备长期使用于一垂直建筑平面作业时，如进行墙体粉刷工作、建筑物外层玻璃安装或更换等工作，作业平台操作者作业过程中需要不断地准确调整臂架变幅、伸缩、转台平台回转动作使平台与作业平面保持相同的距离，如果操作不慎，平台可能会撞到垂直建筑平面上，会造成平台的损坏或目标平面物的损坏如玻璃，另外人为手动动作调节也会大大影响工作效率。
实用新型内容
本实用新型的其中一个目的是提出一种三维空间平面追踪控制系统及高空作业设备，用以实现三维空间内平面的追踪控制。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
本实用新型提供一种三维空间平面追踪控制系统，包括臂架、转台、作业平台和检测与控制器，所述臂架的一端与所述转台连接，另一端与所述作业平台连接；
所述检测与控制器用于检测所述作业平台的位置，且能调整所述臂架的长度和/或转台的转角，使得调整位置后作业平台距离目标平面的距离等于所述初始间距。
在可选的实施例中，所述检测与控制器包括第一角度检测器、第二角度检测器、第三角度检测器、臂架长度传感器和控制器；所述控制器与所述第一角度检测器、第二角度检测器、第三角度检测器和臂架长度传感器电连接；
所述第一角度检测器用于实时检测所述臂架与水平面的角度β2，所述第二角度检测器用于实时检测转台绕自身回转中心转动的角度α2，所述第三角度检测器用于实时检测作业平台相对于所述臂架转动的角度α1，所述臂架长度传感器用于检测臂架长度l2；
其中，在调整作业平台作业位置的过程中保持l1sinβ1＝l2sinβ2以及θ1＝α1+α2；l1为检测作业平台处于初始作业位置时的臂架长度、β1为臂架与水平面的初始夹角，θ1为作业平台相对于臂架的初始角度。
在可选的实施例中，所述第一角度检测器为角度传感器。
在可选的实施例中，所述第二角度检测器为编码器。
在可选的实施例中，所述第三角度检测器为编码器。
本实用新型又提供一种高空作业设备，包括本实用新型任一技术方案所提供的三维空间平面追踪控制系统。
基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：上述技术方案，通过对作业平台距离目标平面的距离进行检测，当检测到作业平台距离目前平面的位置发生改变时，能够通过调整高空作业设备的臂架的长度和/或转台的转角，来使得作业平台距离目标平面的距离始终等于两者之间初始间距，以保证作业的可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例公开的三维空间平面追踪控制方法流程示意图；
图2为本实用新型实施例提供的三维空间平面追踪控制系统应用于高空作业设备的结构示意图；
图3为图2中臂架、转台和作业平台处于原始位置示意图；
图4为臂架、转台和作业平台抬高或降低位置后的示意图；
图5为臂架、转台和作业平台左转或右转后的俯视示意图。
附图标记：
1、臂架； 2、转台； 3、作业平台；
4、检测与控制器； 41、第一角度检测器； 42、第二角度检测器；
43、第三角度检测器；
44、臂架长度传感器。
具体实施方式
下面结合图1～图5对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
本实施例中需要用到的技术术语或名词解释。
高空作业设备三维空间平面追踪：指高空作业设备作业时，控制系统可保持平台前端面与三维空间内与其平行的平面保持一定的距离，不管臂架做变幅、伸缩动作还是转台平台做回转动作，平台前端面可始终与该平面平行且距离保持一定，这种功能也叫做“刷墙”式功能。
参见图1，本实用新型实施例公开一种用于高空作业设备的三维空间平面追踪控制方法，其包括以下步骤：
检测作业平台3处于初始作业位置时，作业平台3距离目标平面的初始间距；在调整作业平台3的作业位置过程中，实时调节臂架1的长度和/或转台2的转角，使得调整位置后作业平台3距离目标平面的距离等于初始间距。
比如可以设定作用平台上一个固定的、与目标平面平行的面作为计算作业平台3距离目标平面距离的参考，比如以图2为例，可以以作业平台3左侧的竖直平面作为计算两者之间间距的参考平面，在作业平台3移位的过程中，保持该平面与目标平行且距离相等，就能保证作业平台3始终处于较为适宜的作业位置。
上述技术方案，通过对作业平台3距离目标平面的距离进行检测，当检测到作业平台3距离目前平面的位置发生改变时，能够通过调整高空作业设备的臂架1的长度和/或转台2的转角，来使得作业平台3距离目标平面的距离始终等于两者之间初始间距，以保证作业的可靠性。
进一步地，该三维空间平面追踪控制方法包括以下步骤：
步骤10、检测作业平台3处于初始作业位置时的臂架1初始长度l1、臂架1与水平面的初始夹角β1和作业平台3相对于臂架1的初始角度θ1，以确定作业平台距离目标平面的初始间距，参见图3。
步骤20、在调整作业平台3作业位置的过程中保持l1sinβ1＝l2sinβ2以及θ1＝α1+α2，以使得在调整后作业平台与目标平面之间的距离等于两者之间的初始间距。其中，l2为臂架1伸缩后的长度，β2为臂架1与水平面的夹角，α1为作业平台3相对于臂架1转动的角度，α2为转台2绕自身回转中心的转动角度。
具体而言，根据作业平台3上升、下降、左转、右转等不同的动作方式，步骤20具体可包括：
α1＝0，在抬升作业平台3的过程中，实时伸长臂架1的长度以保持l1sinβ1＝l2sinβ2；在降低作业平台3的过程中，实时回缩臂架1的长度以保持l1sinβ1＝l2sinβ2。此情况针对臂架1上升、下降的情况，即图4示意的情形。
α1≠0，在转动作业平台3的过程中，实时逆方向转动转台2，使得θ1＝α1+α2；实时改变臂架1的长度以保持l1sinβ1＝l2sinβ2。此情况针对臂架1左转、右转的情况，即图5示意的情形。
下面介绍一个具体实施例。
如图2所示，为保证三维空间平面追踪功能的实现，自行走直臂式高空作业设备装有第一角度检测器41(用于检测臂架1的变幅角度，即臂架1相对于水平面的夹角)、臂架长度传感器44、第二角度检测器42(用于检测转台2的回转角度，具体为编码器)、第三角度检测器43(用于检测作业平台3的回转角度，具体为编码器)。第一角度检测器41用于实时检测臂架1变幅的角度，臂架长度传感器44用于实时检测臂架1伸缩长度，第二角度检测器42用于实时检测转台2回转的角度，第三角度检测器43用于实时检测作业平台3的回转角度。高空作业设备控制器通过检测到的臂架1角度、臂架1长度、转台2回转角度、作业平台3回转角度的变化来控制臂架1、转台2、作业平台3动作输出。控制系统可通过一种新型三维空间平面追踪控制方法保证高空作业设备的平台前端面保持与目标平面相同的距离，从而实现平面追踪功能。
三维空间平面追踪控制方法：如图3所示，控制系统需要从三维角度保证平台前端面始终与目标平面保持在同一距离，即图3、图4中的水平、垂直方向和图5中的角度回转方向。当操作人员向上或向下动作时，臂架1角度发生变化，因转台2、平台无需旋转，故只需要调整臂架1伸缩长度来补偿由于臂架1变幅造成的平台前端面与目标平面的距离变化，补偿距离的多少通过臂架长度传感器44计算，臂架1上变幅时，臂架1需要同时外伸；臂架1下变幅时，臂架1需要同时内缩，如图4所示。当操作人员向左或向右动作时，转台2回转，如图5所示，平台前端平面与目标平面形成一定的角度并有一定距离，为保证平台前端面与目标平面距离不变且平台高度不发生变化，故需要同时调整作业平台3旋转角度、臂架1变幅角度、臂架1伸缩长度来补偿形成的角度距离变化，当转台2顺时针旋转时，需要作业平台3逆时针旋转，旋转角度的多少通过第二角度检测器42和第三角度检测器43的信号计算，同时需要补偿臂架1长度距离以及因臂架1长度补偿时的臂架1变幅角度误差。
(1)当操作人员选择向上动作时，图3所示的臂架1角度β1增加至β2，平台与目标平面之间距离增大，转台2、作业平台3无需旋转，臂架1只需要同时外伸使长度l增大来补偿平台前端面远离目标平面的距离；
(2)当操作人员选择向下动作时，臂架1角度β1减小至β2，平台与目标平面之间的距离减小，臂架1需要同时内缩使长度l1减小至l2来补偿平台前端面接近目标平面的距离；
(3)当操作人员选择向左动作时，如图5所示，臂架1中线偏离转台2中线，并形成一定的角度α2，同时平台前端平面与目标平面形成一定的角度α1且远离目标平面一定距离，需要先将作业平台3向右转α2使旋转角度α1变为零，使作业平台3前端面与目标平面平行，然后操作臂架1伸缩和变幅动作保证平台前端面与目标平面距离不变且平台高度不发生变化，即将臂架1外伸，使臂架1长度增加，减小平台前端面与目标平面的距离，同时进行臂架1落动作，来补偿因臂架1外伸造成的平台高度H变化；
(4)当操作人员选择向右动作时，臂架1中线偏离转台2中线，并形成一定的角度α2，同时平台前端平面与目标平面形成一定的角度α1且远离目标平面一定距离，需要先将平台向左转α2使旋转角度α1变为零，使平台前端面与目标平面平行，然后操作臂架1伸缩和变幅动作保证平台前端面与目标平面距离不变且平台高度不发生变化，即将臂架1外伸，使臂架1长度增加，减小平台前端面与目标平面的距离，同时进行臂架1落动作，来补偿因臂架1外伸造成的平台高度H变化。
上述技术方案，充分考虑高空作业设备实际工况的需求，从提升工作效率和安全性出发，提出了高空作业设备三维空间平面追踪控制系统，通过高空作业设备控制器对臂架1长度角度、转台2平台回转角度的实时监测和多维度目标定位补偿控制方法，实现了平面追踪功能。
上述高空作业设备三维空间平面追踪控制方法，通过高空作业设备控制系统对臂架1变幅、伸缩、转台2回转、平台回转姿态的检测来实时控制臂架1、转台2、作业平台3动作输出，保证作业平台3始终与目标平面保持相同的距离。
本实用新型另一实施例提供一种三维空间平面追踪控制系统，包括臂架1、转台2、作业平台3和检测与控制器4，臂架1的一端与转台2连接，另一端与作业平台3连接；检测与控制器4用于检测作业平台3的位置，且能调整臂架1的长度和/或转台2的转角，使得调整位置后作业平台3距离目标平面的距离等于初始间距。
上述高空作业设备的三维空间平面追踪控制系统，能够通过一键操作使作业平台3与目标平面保持相同的距离，满足高空作业设备特殊作业工况的安全高效需求。
具体而言，检测与控制器4包括第一角度检测器41、第二角度检测器42、第三角度检测器43、臂架长度传感器44和控制器，控制器与第一角度检测器41、第二角度检测器42、第三角度检测器43和臂架长度传感器44电连接，以根据其检测到的信号实时发出控制信号以调整臂架1的长度和/或转台2的转角。
第一角度检测器41用于实时检测臂架1与水平面的角度β2，第二角度检测器42用于实时检测转台2绕自身回转中心转动的角度α2，第三角度检测器43用于实时检测作业平台3相对于臂架1转动的角度α1，臂架长度传感器44用于检测臂架1长度l2；
其中，在调整作业平台3作业位置的过程中保持l1sinβ1＝l2sinβ2以及θ1＝α1+α2；l1为检测作业平台3处于初始作业位置时的臂架1长度、β1为臂架1与水平面的初始夹角，θ1为作业平台3相对于臂架1的初始角度。
具体而言，第一角度检测器41为角度传感器。
具体而言，第二角度检测器42为编码器。
具体而言，第三角度检测器43为编码器。
可见，上述技术方案，通过对高空作业设备臂架1角度长度、转台2平台回转角度实时监测及目标定位实时补偿，实现三维空间平面追踪功能。另外，通过多维度动作补偿技术保证高空作业设备三维空间平台追踪控制系统的实现。上述三维空间平面追踪控制系统应用于作业平台3作业时，操作人员只需要进行一键操作选择向左、向右、向上、向下，高空作业设备控制系统就会自动调整臂架1变幅角度、长度及转台2旋转角度，保证作业平台3前端面始终与作业平面保持相同距离，作业人员不需要停下来单独调节车体状态来满足作业需求，大大提高了作业效率，同时也不用担心由于操作失误使平台撞到作业平面上，导致平台或者目标平面上物体的损坏。
本实用新型实施例还提供一种高空作业设备，包括本实用新型任一技术方案所提供的三维空间平面追踪控制系统。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种三维空间平面追踪控制系统，其特征在于，包括臂架(1)、转台(2)、作业平台(3)和检测与控制器(4)，所述臂架(1)的一端与所述转台(2)连接，另一端与所述作业平台(3)连接；
所述检测与控制器(4)用于检测所述作业平台(3)的位置，且能调整所述臂架(1)的长度和/或转台(2)的转角，使得调整位置后作业平台(3)距离目标平面的距离等于初始间距。
2.根据权利要求1所述的三维空间平面追踪控制系统，其特征在于，所述检测与控制器(4)包括第一角度检测器(41)、第二角度检测器(42)、第三角度检测器(43)、臂架长度传感器(44)和控制器；所述控制器与所述第一角度检测器(41)、第二角度检测器(42)、第三角度检测器(43)和臂架长度传感器(44)电连接；
所述第一角度检测器(41)用于实时检测所述臂架(1)与水平面的角度β2，所述第二角度检测器(42)用于实时检测转台(2)绕自身回转中心转动的角度α2，所述第三角度检测器(43)用于实时检测作业平台(3)相对于所述臂架(1)转动的角度α1，所述臂架长度传感器(44)用于检测臂架(1)长度l2；
其中，在调整作业平台(3)作业位置的过程中保持l1sinβ1＝l2sinβ2以及θ1＝α1+α2；l1为检测作业平台(3)处于初始作业位置时的臂架(1)长度、β1为臂架(1)与水平面的初始夹角，θ1为作业平台(3)相对于臂架(1)的初始角度。
3.根据权利要求2所述的三维空间平面追踪控制系统，其特征在于，所述第一角度检测器(41)为角度传感器。
4.根据权利要求2所述的三维空间平面追踪控制系统，其特征在于，所述第二角度检测器(42)为编码器。
5.根据权利要求2所述的三维空间平面追踪控制系统，其特征在于，所述第三角度检测器(43)为编码器。
6.一种高空作业设备，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述 的三维空间平面追踪控制系统。
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| CN201521134484.5U CN205527603U (zh) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | 三维空间平面追踪控制系统及高空作业设备 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105399020A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-03-16 | 徐州重型机械有限公司 | 三维空间平面追踪控制方法、系统及高空作业设备 |
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