RU2399576C1 - Device to control construction machine (versions) - Google Patents
Device to control construction machine (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399576C1 RU2399576C1 RU2009105575/11A RU2009105575A RU2399576C1 RU 2399576 C1 RU2399576 C1 RU 2399576C1 RU 2009105575/11 A RU2009105575/11 A RU 2009105575/11A RU 2009105575 A RU2009105575 A RU 2009105575A RU 2399576 C1 RU2399576 C1 RU 2399576C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinate system
- signals
- control unit
- display device
- display
- Prior art date
Links
Landscapes
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах управления стрелой и/или грузозахватным органом грузоподъемных кранов, кранов-манипуляторов, бетононасосов и других строительных машин с шарнирно-сочлененной, телескопируемой или решетчатой стрелой.The invention relates to mechanical engineering and can be used in control systems for the boom and / or the load-gripping body of hoisting cranes, cranes, concrete pumps and other construction machines with articulated, telescoping or trellised boom.
Известно устройство управления грузоподъемной строительной машиной, содержащее гидравлические распределители приводов машины с ручным управлением, а также, по меньшей мере, один электрогидравлический клапан, включенный в гидравлическую систему машины с возможностью блокирования ее приводов, и датчики параметров грузоподъемного крана, подключенные к цифровому электронному вычислителю, выход которого соединен с электрогидравлическим клапаном [1, 2].A control device for a load-lifting construction machine is known, comprising hydraulic distributors of manual drives of the machine, as well as at least one electro-hydraulic valve included in the hydraulic system of the machine with the possibility of blocking its drives, and sensors of the parameters of the load-lifting crane connected to a digital electronic calculator, the output of which is connected to an electro-hydraulic valve [1, 2].
Управление машиной при этом осуществляется оператором путем воздействия на гидравлические распределители каждого привода, что требует повышенных усилий управления и ухудшает условия труда оператора.In this case, the machine is controlled by the operator by acting on the hydraulic distributors of each drive, which requires increased control efforts and worsens the working conditions of the operator.
Этого недостатка не имеет устройство управления грузоподъемной машиной, содержащее аппараты электрогидравлического управления, выполненные с возможностью формирования электрических сигналов управления исполнительными устройствами приводов машины в зависимости от перемещений рукояток этих аппаратов в направлениях, соответствующих заданию режимов работы каждого привода [3, 4].This device does not have a control device for a lifting machine, containing electrohydraulic control devices, configured to generate electrical control signals for actuating devices of the machine drives depending on the movements of the handles of these devices in the directions corresponding to the setting of the operating modes of each drive [3, 4].
Недостатком этого устройства является сложность управления машиной в режиме прямолинейного перемещения оголовка (конца) ее стрелы или грузозахватного органа, при котором требуется взаимосвязанное управление отдельными приводами машины. Особенно сложным является управление машиной с шарнирно-сочлененной стрелой, например, автобетононасосом, в режиме укладки бетона по прямой линии.The disadvantage of this device is the difficulty of controlling the machine in the mode of rectilinear movement of the head (end) of its boom or load-gripping body, which requires the interlocking control of the individual drives of the machine. Particularly difficult is the control of a machine with an articulated boom, for example, a concrete pump, in the mode of laying concrete in a straight line.
Известно также устройство управления стрелой, формирующее полярную систему координат, три координатные оси которой соответствуют повороту стрелы, ее удлинению/укорачиванию и увеличению/уменьшению высоты. В этом устройстве для осуществления управления по трем направлениям в полярной системе координат используется рычаг управления, имеющий три направления основного регулирования. Каждое направление соответствует одной координатной оси. Сигнал с рычага вычислительным устройством преобразуется в компоненты управления относительным поворотом и перемещением отдельных секций стрелы и поворотом стрелы в целом таким образом, чтобы оголовок стрелы можно было переместить по этой координате путем перемещения одного рычага управления. Компоненты управления по трем координатным осям могут комбинироваться, обеспечивая независимое управление стрелой по трем координатным осям [5, 6].An arrow control device is also known that forms a polar coordinate system, the three coordinate axes of which correspond to the rotation of the arrow, its lengthening / shortening and increase / decrease in height. In this device, for controlling in three directions in the polar coordinate system, a control lever is used having three directions of basic regulation. Each direction corresponds to one coordinate axis. The signal from the lever by the computing device is converted into components for controlling the relative rotation and movement of individual sections of the arrow and the rotation of the arrow as a whole so that the arrow head can be moved along this coordinate by moving one control lever. The control components along the three coordinate axes can be combined, providing independent control of the boom along the three coordinate axes [5, 6].
Однако сформированная таким образом система координат не обеспечивает точного управления траекторией перемещения оголовка (конца) стрелы машины по прямым линиям, не проходящим через ось вращения поворотной платформы (стрелы) машины. Например, типичным способом укладки бетона является укладка вдоль прямых линий, перпендикулярных друг другу, что требует соответствующего перемещения конца стрелы бетононасоса. Однако, при использовании полярной системы координат, перемещение конца стрелы в горизонтальной плоскости из одной точки в другую по линии, не проходящей через ось поворота платформы машины, невозможно при перемещении одной рукоятки управления в одном направлении. В этом случае требуется согласованное воздействие оператора одновременно на несколько рукояток управления, что снижает как удобство, так и точность управления.However, the coordinate system thus formed does not provide precise control of the trajectory of the head (end) of the machine boom along straight lines that do not pass through the axis of rotation of the turntable (boom) of the machine. For example, a typical way of laying concrete is laying along straight lines perpendicular to each other, which requires a corresponding movement of the end of the boom of the concrete pump. However, when using the polar coordinate system, moving the end of the boom in the horizontal plane from one point to another along a line that does not pass through the axis of rotation of the machine platform is not possible when moving one control handle in one direction. In this case, a coordinated operator action is required simultaneously on several control handles, which reduces both convenience and control accuracy.
Более совершенным является интеллектуальное устройство управления стрелой с несколькими сочлененными секциями, которое содержит пульт дистанционного управления, блок управления и датчики углового положения отдельных секций и стрелы в целом. Пульт управления содержит дисплейный блок обратной связи, предназначенный для графического и текстового отображения результатов выполнения текущей операции управления стрелой машины. Управление приводами стрелы осуществляется из условия перемещения ее конца в заданной цилиндрической или прямоугольной (декартовой) системе координат в соответствии с командами управления по этим координатам. Блок управления, используя выходные сигналы датчиков углового положения секций стрелы и поворотной платформы, вычисляет действительное положение отдельных секций и стрелы в целом и корректирует команды управления соответствующими приводами, причем команды управления перемещением стрелы по осям X, Y и Z предварительно установленной системы координат раскладываются на команды управления приводами отдельных секций и поворота стрелы. Для задания системы координат осуществляется установка стрелы машины в определенные положения, а блок управления выполнен с возможностью запоминания этих положений и последующего формирования осей координат в соответствии с направлениями, заданными этими положениями [7].More perfect is an intelligent boom control device with several articulated sections, which contains a remote control, a control unit and angle sensors of individual sections and the boom as a whole. The control panel comprises a feedback display unit for graphically and textually displaying the results of the current operation of the machine boom control. The boom drives are controlled from the condition of moving its end in a given cylindrical or rectangular (Cartesian) coordinate system in accordance with the control commands for these coordinates. The control unit, using the output signals of the sensors of the angular position of the boom sections and the turntable, calculates the actual position of the individual sections and the boom as a whole and corrects the control commands for the corresponding drives, and the control commands for moving the boom along the X, Y and Z axes of the preset coordinate system are decomposed into commands drive control of individual sections and boom rotation. To set the coordinate system, the machine boom is set to certain positions, and the control unit is configured to store these positions and then form coordinate axes in accordance with the directions specified by these positions [7].
В этом устройстве, при передаче оператором с пульта управления команды на установку прямоугольной или цилиндрической системы координат, в качестве начала отсчета используется поворотная платформа, а направление стрелы - в качестве положительного направления оси Y этой системы координат. Эта команда передается, преимущественно, при нахождении рычага управления на пульте в центральном (нейтральном) положении.In this device, when an operator transfers a command to set a rectangular or cylindrical coordinate system from the control panel, a rotary platform is used as the reference point, and the direction of the arrow is used as the positive direction of the Y axis of this coordinate system. This command is transmitted mainly when the control lever on the remote control is in the central (neutral) position.
Другой вариант установки прямоугольной системы координат в известном устройстве реализуется после перевода переключателя режима работы в «обучающий» режима. В «обучающем» режиме оператор, осуществляя управление машиной, перемещает конец стрелы в определенные положения на горизонтальной плоскости. Координаты положения конца стрелы записываются в память блока управления. Далее блок управления формирует в пространстве соединительную линию от начальной точки к конечной, которая принимается в качестве положительного направления оси X. Соответственно, ось Y определяется блоком управления как ось, горизонтальная и перпендикулярная оси X.Another option for installing a rectangular coordinate system in a known device is implemented after the switch mode switch in the "training" mode. In the "training" mode, the operator, controlling the machine, moves the end of the boom to certain positions on the horizontal plane. The coordinates of the position of the end of the boom are recorded in the memory of the control unit. Next, the control unit forms in space a connecting line from the start point to the end, which is taken as the positive direction of the X axis. Accordingly, the Y axis is determined by the control unit as an axis horizontal and perpendicular to the X axis.
После установки системы координат, перемещение оператором пропорционального рычага управления пульта в основном направлении, соответствующем оси X, приводит к перемещению конца стрелы параллельно оси Х в плоскости прямоугольной системы координат, перемещение пропорционального рычага управления в направлении, соответствующем оси Y, соответствует перемещению конца стрелы параллельно оси Y в этой же плоскости. Перемещение другого рычага пропорционального управления в направлении, соответствующем оси Z, приводит к вертикальному перемещению стрелы - изменению высоты конца стрелы по оси Z.After setting the coordinate system, the operator moving the proportional control lever of the remote control in the main direction corresponding to the X axis leads to the movement of the arrow end parallel to the X axis in the plane of the rectangular coordinate system, moving the proportional control lever in the direction corresponding to the Y axis corresponds to the movement of the arrow end parallel to the axis Y in the same plane. Moving the other proportional control lever in the direction corresponding to the Z axis leads to the vertical movement of the boom - a change in the height of the end of the boom along the Z axis.
Известное устройство обеспечивает повышенную точность и удобство управления концом (оголовком) стрелы строительной машины. Однако для задания системы координат в этом устройстве необходимо последовательное перемещение стрелы машины в различные пространственные положения.The known device provides increased accuracy and ease of control of the end (head) of the boom of a construction machine. However, to set the coordinate system in this device, it is necessary to sequentially move the machine's boom to various spatial positions.
Это приводит к снижению производительности машины за счет дополнительных затрат времени на перемещение стрелы, а также к снижению безопасности ее работы ввиду возможных столкновений стрелы с препятствиями в процессе установки системы координат.This leads to a decrease in machine performance due to the additional time spent on moving the boom, as well as to a decrease in the safety of its operation due to possible collisions of the boom with obstacles during the installation of the coordinate system.
В известном устройстве не обеспечивается также необходимая точность и удобство управления грузозахватным органом строительной машины, например грузоподъемного крана, поскольку при работе грузовой лебедки оголовок (конец) стрелы и грузозахватный орган двигаются по различным траекториям, что не отслеживается блоком управления.The known device also does not provide the necessary accuracy and ease of control of the load-gripping body of a construction machine, for example, a crane, because when the cargo winch is running, the head (end) of the boom and load-lifting body move along different paths that are not monitored by the control unit.
Техническими результатами, на достижение которых направлено заявленное изобретение, являются:The technical results to which the claimed invention is directed are:
- повышение эффективности работы строительной машины за счет сокращения затрат времени на установку системы координат и обеспечения точного управления положением грузозахватного органа в заданной системе координат;- improving the efficiency of the construction machine by reducing the time required to install the coordinate system and ensuring accurate control of the position of the load gripping body in a given coordinate system;
- повышение безопасности работы машины за счет исключения перемещений ее стрелы при установке системы координат и за счет предоставления оператору на дисплейном устройстве более полной предупредительной информации о возникновении потенциально опасных ситуаций;- increasing the safety of the machine by eliminating the movement of its boom when setting the coordinate system and by providing the operator on the display device with more complete warning information about the occurrence of potentially dangerous situations;
- повышение удобства работы оператора за счет повышения информативности дисплейного устройства.- improving the convenience of the operator by increasing the information content of the display device.
В устройстве управления строительной машиной, содержащем пульт управления, расположенный на машине или выполненный автономным с возможностью проводной или беспроводной передачи сигналов, датчики пространственного положения стрелы и поворотной платформы машины, дисплейное устройство и электронный блок управления, осуществляющий прием и обработку сигналов с датчиков и пульта, а также установку и запоминание системы координат и формирование, в зависимости от результатов этой обработки, информационных сигналов и сигналов управления приводами машины путем разложения команд с пульта управления на сигналы управления приводами секций стрелы, поворота стрелы или платформы машины таким образом, что перемещению органа управления на пульте в одном основном направлении соответствует перемещение конца стрелы по одной оси установленной системы координат, указанные технические результаты достигаются тем, что дисплейное устройство, а также электронный блок и/или пульт управления выполнены с возможностью отображения системы координат на дисплейном устройстве и с возможностью использования отображаемой информации при установке оператором системы координат.In the control device of a construction machine, comprising a control panel located on the machine or made stand-alone with the possibility of wire or wireless transmission of signals, sensors for the spatial position of the boom and the turntable of the machine, a display device and an electronic control unit that receives and processes signals from sensors and the remote control, as well as the installation and storage of the coordinate system and the formation, depending on the results of this processing, information signals and control signals the results of the machine by decomposing the commands from the control panel into control signals of the boom section drives, turning the boom or the machine platform in such a way that moving the control on the remote control in one main direction corresponds to moving the boom end along one axis of the established coordinate system, these technical results are achieved by that the display device, as well as the electronic unit and / or control panel, are configured to display a coordinate system on the display device and with the possibility Use the information displayed when setting the coordinate system operator.
Во втором варианте устройства управления строительной машиной, содержащего аналогичный пульт управления, датчики пространственного положения стрелы, дисплейное устройство и электронный блок управления, осуществляющий прием и обработку сигналов с датчиков и пульта, а также установку и запоминание системы координат и формирование, в зависимости от результатов этой обработки, информационных сигналов для оператора и/или сигналов управления приводами машины путем аналогичного разложения команд с пульта управления на сигналы управления приводами, указанные технические результаты достигаются за счет того, что устройство управления дополнительно оснащено датчиком положения грузозахватного органа по высоте, электронный блок управления приспособлен для приема и обработки сигналов с этого датчика и формирования сигналов управления приводом подъема/опускания грузозахватного органа, например, приводом грузовой лебедки, а конструктивным элементом строительной машины, для которого устанавливается система координат, является грузозахватный орган машины.In the second embodiment, a control device for a construction machine containing a similar control panel, sensors for the spatial position of the boom, a display device and an electronic control unit that receives and processes signals from sensors and the panel, as well as sets and stores the coordinate system and generates, depending on the results of this processing, information signals for the operator and / or control signals of the drives of the machine by a similar decomposition of commands from the control panel into control signals drives, the indicated technical results are achieved due to the fact that the control device is additionally equipped with a height position sensor for the load-lifting body, the electronic control unit is adapted to receive and process signals from this sensor and generate control signals for the load-lifting device raising / lowering drive, for example, a load winch drive , and the structural element of the construction machine, for which the coordinate system is set, is the load-gripping organ of the machine.
Кроме того, для достижения указанных технических результатов, в обоих вариантах системы управления строительной машиной, в частности:In addition, to achieve the specified technical results, in both versions of the control system of the construction machine, in particular:
- электронный блок управления приспособлен для установки и запоминания прямоугольной, полярной, цилиндрической, и/или сферической системы координат и выполнен с возможностью выбора одной из установленных систем координат по сигналу оператора с пульта управления;- the electronic control unit is adapted for setting and storing a rectangular, polar, cylindrical, and / or spherical coordinate system and is configured to select one of the installed coordinate systems based on an operator signal from the control panel;
- пульт управления и дисплейное устройство выполнены с возможностью выбора и корректировки списка имен и параметров установленных систем координат, а также их отображения на экране дисплейного устройства;- the control panel and the display device are configured to select and adjust the list of names and parameters of the installed coordinate systems, as well as their display on the screen of the display device;
- электронный блок выполнен с возможностью запоминания пространственного положения конца стрелы или грузозахватного органа и последующей установки системы координат с использованием этих положений;- the electronic unit is configured to memorize the spatial position of the end of the boom or load gripping body and the subsequent installation of the coordinate system using these positions;
- дисплейное устройство выполнено с возможностью отображения на его экране местоположения начала системы координат, ее осей, и, при необходимости, пиктограмм по управлению началом координат и направлениями осей, а пульт управления - с возможностью ввода начала и направлений осей координат посредством ввода в блок управления их численных значений или использования курсора;- the display device is configured to display on its screen the location of the origin of the coordinate system, its axes, and, if necessary, pictograms for controlling the origin and directions of the axes, and the control panel with the ability to enter the origin and directions of the coordinate axes by entering them in the control unit numerical values or cursor use;
- дисплейное устройство оснащено сенсорным экраном, используемым для установки системы координат;- the display device is equipped with a touch screen used to set the coordinate system;
- пульт управления оснащен органом управления для плавного или дискретного поворота системы координат;- the control panel is equipped with a control for smooth or discrete rotation of the coordinate system;
- электронный блок управления и дисплейное устройство выполнены с возможностью отображения границ разрешенной зоны работы строительной машины, введенных в электронный блок управления при задании параметров координатной защиты;- the electronic control unit and the display device are configured to display the boundaries of the permitted area of the construction machine, entered into the electronic control unit when setting the parameters of coordinate protection;
- дополнительно используется видеокамера и отображение на экране дисплейного устройства зоны работы машины и системы координат;- In addition, a video camera and display on the screen of the display device of the machine operating zone and coordinate system are used;
- электронный блок управления выполнен с возможностью приема сигналов от внешнего устройства позиционирования и установки системы координат по командам оператора с использованием этих сигналов.- the electronic control unit is configured to receive signals from an external positioning device and set the coordinate system according to the operator’s commands using these signals.
Реализация указанных отличительных признаков позволяет:The implementation of these distinctive features allows you to:
- реализовать возможность установки и изменения системы координат без изменения пространственного положения стрелы и грузозахватного органа машины;- realize the ability to set and change the coordinate system without changing the spatial position of the boom and the load-gripping organ of the machine;
- обеспечить повышенную точность и удобство управления в установленной системе координат не только концом (оголовком) стрелы, но и грузозахватным органом строительной машины;- to provide increased accuracy and ease of control in the established coordinate system, not only the end (head) of the boom, but also the load-gripping body of the construction machine;
- реализовать удобную для оператора машины процедуру ввода системы координат, а также повышенную информативность дисплейного устройства.- implement a convenient procedure for entering the coordinate system for the machine operator, as well as increased information content of the display device.
Поэтому реализация этих отличительных признаков находится в прямой причинно-следственной связи с достижением указанных технических результатов заявленного изобретения.Therefore, the implementation of these distinguishing features is in direct causal connection with the achievement of the indicated technical results of the claimed invention.
На чертеже приведена упрощенная функциональная схема устройства управления строительной машиной.The drawing shows a simplified functional diagram of a device for controlling a construction machine.
Устройство содержит электронный блок управления 1 и подключенные к нему при помощи отдельных проводов, мультиплексной линии связи (CAN, LIN и т.п.) или беспроводного интерфейса (ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi и т.д.) пульт управления строительной машиной 2, дисплейное устройство 3, датчики пространственного положения стрелы, ее отдельных секций, грузозахватного органа и поворотной платформы 4 и дополнительные датчики 5.The device contains an electronic control unit 1 and connected to it using separate wires, a multiplex communication line (CAN, LIN, etc.) or a wireless interface (ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi, etc.) control panel for the construction machine 2 , a display device 3, sensors for the spatial position of the boom, its individual sections, load gripping body and turntable 4 and additional sensors 5.
Электронный блок управления 1, именуемый также «блоком обработки данных», «цифровой вычислительной машиной», «блоком управления и индикации», «контроллером» и т.п., реализован на основе микроконтроллера 6. К нему подключены устройство ввода/вывода информации 7, запоминающее устройство (Flash-память) 8 и, при необходимости, органы управления (клавиатура), световые, графические, символьные, световые и/или звуковые индикаторы, часы реального времени и другие устройства, условно не показанные на чертеже.The electronic control unit 1, also called the “data processing unit”, “digital computing machine”, “control and indication unit”, “controller”, etc., is implemented on the basis of microcontroller 6. Information input / output device 7 is connected to it , storage device (Flash-memory) 8 and, if necessary, controls (keyboard), light, graphic, symbolic, light and / or sound indicators, real-time clock and other devices not conditionally shown in the drawing.
Пульт управления 2 в общем случае включает в себя переключатели выбора режимов работы устройства и режимов управления машиной: управления положением конца (оголовка) или грузозахватного органа, управления в ручном режиме (в режиме управления отдельными приводами), а также управления в прямоугольной или цилиндрической системе координат.The control panel 2 in the General case includes switches for selecting the operating modes of the device and the control modes of the machine: control the position of the end (head) or gripping body, control in manual mode (in the control mode of individual drives), as well as control in a rectangular or cylindrical coordinate system .
Пульт управления 2 имеет также набор пропорциональных рычагов для управления машиной по осям X, Y и Z. Для управления по осям Х и Y используется, преимущественно, двухкоординатный орган (рычаг) управления. При этом управление по вертикали (по оси Z) осуществляется при помощи другого рычага пропорционального управления.The control panel 2 also has a set of proportional levers for controlling the machine along the X, Y and Z axes. For control along the X and Y axes, a two-coordinate control body (lever) is mainly used. In this case, the vertical control (along the Z axis) is carried out using another proportional control lever.
Пульт 2 содержит также дополнительные органы управления, предназначенные для управления выбором, записью и стиранием параметров системы координат, поворота ее осей, управления курсором при задании параметров системы координат, управления параметрами видеоизображения и т.д.The remote control 2 also contains additional controls designed to control the selection, recording and erasing of the parameters of the coordinate system, rotation of its axes, cursor control when setting the parameters of the coordinate system, control the parameters of the video image, etc.
Дисплейное устройство 3 выполнено на основе жидкокристаллического графического дисплея в виде отдельной конструкции, установленной в кабине машины перед оператором. Если используется дистанционное управление машиной, то пульт управления 2 и дисплейное устройство 3 конструктивно объединены и выполнены в виде пульта дистанционного управления.The display device 3 is made on the basis of a liquid crystal graphic display in the form of a separate structure installed in the cab of the machine in front of the operator. If remote control of the machine is used, then the control panel 2 and the display device 3 are structurally combined and made in the form of a remote control.
Датчики положения 4 (датчик длины стрелы, датчик угла азимута, датчики угла наклона стрелы и ее отдельных секций, датчик предельного подъема и высоты грузозахватного органа и т.д.), выполнены в виде гравитационных датчиков углового положения, потенциометрических датчиков угла или датчиков линейного перемещения. Датчик положения грузозахватного органа по высоте может быть выполнен в виде датчика длины (сматывания) каната грузовой лебедки.Position sensors 4 (boom length sensor, azimuth angle sensor, angle sensors of the boom and its individual sections, maximum lift and height of the load gripping member, etc.) are made in the form of gravity angle sensors, potentiometric angle sensors or linear displacement sensors . The position sensor of the load gripping body in height can be made in the form of a sensor for the length (reeling) of the rope of the cargo winch.
Дополнительные датчики 5 могут включать в себя видеокамеру, датчик нагрузки или веса поднимаемого груза (датчик силы или датчики давления в гидроцилиндрах приводов стрелы или ее отдельных секций), датчик приближения к линии электропередачи, датчики продольного и поперечного наклона базового шасси машины, датчики обратной связи приводов машины, приемное устройство сигналов от внешнего устройства позиционирования и т.д. Необходимый состав дополнительных датчиков 5 определяется конструкцией конкретной строительной машины, вариантом реализации ее системы управления, и необходимостью реализации дополнительных функций этой системы, например, функций защиты машины от перегрузки и от столкновений с препятствиями при работе в стесненных условиях (функций координатной защиты).Additional sensors 5 may include a video camera, a load or weight sensor (a force sensor or pressure sensors in the hydraulic cylinders of the boom drives or its individual sections), a proximity sensor to the power line, longitudinal and lateral inclination sensors of the base chassis of the machine, feedback sensors of the drives machines, a receiver of signals from an external positioning device, etc. The necessary composition of additional sensors 5 is determined by the design of a particular construction machine, the implementation option of its control system, and the need to implement additional functions of this system, for example, the functions of protecting the machine from overload and from collisions with obstacles when working in cramped conditions (coordinate protection functions).
Приводы строительной машины выполнены, преимущественно, в виде гидроцилиндров или гидромоторов, управляемых электрическими пропорциональными или дискретными клапанами. Электронный блок управления 1 соединен с этими приводами через исполнительное устройство 9, выполненное в виде силового электронного блока с дискретными, пропорциональными или широтно-импульсными выходными сигналами.The drives of the construction machine are made mainly in the form of hydraulic cylinders or hydraulic motors controlled by electric proportional or discrete valves. The electronic control unit 1 is connected to these drives through an actuator 9, made in the form of a power electronic unit with discrete, proportional or pulse-width output signals.
Устройство управления машиной работает следующим образом.The machine control device operates as follows.
Перед началом работы строительной машины оператор с помощью органов управления, расположенных на пульте управления 2, осуществляет выбор или формирование системы координат, в которой осуществляется управление перемещением оголовка стрелы или грузозахватного органа машины. Контроль выполнения этих операций оператор осуществляет с использованием дисплейного устройства 3.Before starting the construction machine, the operator, using the controls located on the control panel 2, selects or generates a coordinate system in which the movement of the head of the boom or load-gripping body of the machine is controlled. The operator controls the implementation of these operations using the display device 3.
Если в запоминающем устройстве 8 ранее были записаны системы координат, то по команде с пульта управления 2 их имена и параметры выводятся на экран дисплейного устройства 3. Оператор, с использованием органов управления пульта 2 или сенсорного экрана дисплейного устройства 3, выбирает одну из этих систем координат. Этот выбор, для повышения удобства работы оператора, может осуществляться в диалоговом режиме с использованием курсора на экране дисплейного устройства 3.If coordinate systems were previously recorded in the storage device 8, then, by command from the control panel 2, their names and parameters are displayed on the screen of the display device 3. The operator, using the controls of the remote control 2 or the touch screen of the display device 3, selects one of these coordinate systems . This choice, to improve the convenience of the operator, can be carried out in dialogue mode using the cursor on the screen of the display device 3.
При необходимости оператор осуществляет корректировку отдельных параметров этой системы координат, выведенных на экран дисплейного устройства 3. Внесенные изменения сохраняются в запоминающем устройстве 8.If necessary, the operator adjusts the individual parameters of this coordinate system displayed on the screen of the display device 3. The changes made are stored in the storage device 8.
Установка новой системы координат осуществляется оператором с использованием дисплейного устройства 3, на котором отображаются элементы устанавливаемой системы координат в процессе ее ввода.The installation of a new coordinate system is carried out by the operator using the display device 3, which displays the elements of the installed coordinate system in the process of its entry.
На этом экране, в общем случае, отображается зона работы машины (строительная площадка), схематичное изображение на ней строительной машины, ее стрелы и грузозахватного органа, а также введенных ограничений по координатной защите - отображение различных препятствий, расположенных на строительной площадке, столкновения с которыми необходимо избежать, а также границ отдельных зон, над которыми запрещен перенос грузов. На этом экране отображается также местоположение начала системы координат, ее оси, и, при необходимости, пиктограммы по управлению положением начала системы координат и направлениями ее осей.On this screen, in general, the machine’s operating area (construction site) is displayed, a schematic illustration of the construction machine, its boom and load-lifting body, and also the introduced restrictions on the coordinate protection are displayed on it — displaying various obstacles located on the construction site, collisions with which it is necessary to avoid, as well as the borders of individual zones over which the transfer of goods is prohibited. This screen also displays the location of the origin of the coordinate system, its axis, and, if necessary, the icon for controlling the position of the origin of the coordinate system and the directions of its axes.
Оператор, визуально контролируя положение машины на строительной площадке и используя информацию, отображаемую на экране дисплейного устройства 3, с помощью пульта управления 2 устанавливает начало новой системы координат в необходимой точке экрана дисплейного устройства, соответствующей определенной точке рабочей площадки. Далее оператор выбирает необходимую систему координат - прямоугольную, полярную, цилиндрическую или сферическую. Положение осей вводимой системы координат задается путем ввода оператором с пульта управления 2 численных значений параметров, определяющих их направления на экране дисплейного устройства и, соответственно, в рабочем пространстве строительной машины, с использованием команд фиксации положения курсора в определенных точках экрана дисплейного устройства 3, через которые должны проходить координатные оси, путем воздействия на сенсорный экран и другими способами.The operator, visually monitoring the position of the machine at the construction site and using the information displayed on the screen of the display device 3, using the control panel 2 sets the beginning of a new coordinate system at the required point on the screen of the display device corresponding to a specific point on the work site. Next, the operator selects the necessary coordinate system - rectangular, polar, cylindrical or spherical. The position of the axes of the coordinate system being entered is set by the operator entering from the control panel 2 numerical values of the parameters that determine their directions on the screen of the display device and, accordingly, in the working space of the construction machine, using commands to fix the cursor position at certain points on the screen of the display device 3, through which must pass the coordinate axis, by acting on the touch screen and in other ways.
Схематичное изображение рабочей зоны строительной машины при реализации описанной процедуры ввода системы координат, с целью повышения удобства работы оператора и повышения точности ввода, может быть заменено на ее видеоизображение.A schematic representation of the working area of a construction machine during the implementation of the described procedure for entering the coordinate system, in order to improve the operator’s convenience and input accuracy, can be replaced by its video image.
Система координат может быть также установлена путем последовательного перемещения конца стрелы или грузозахватного органа машины в определенные положения и запоминания этих положений как точек, проходящих через начало и оси координат.The coordinate system can also be set by sequentially moving the end of the boom or load-gripping body of the machine to certain positions and remembering these positions as points passing through the origin and coordinate axes.
Для повышения точности и безопасности установки системы координат, перемещение стрелы или грузозахватного органа может быть заменено перемещением внешнего устройства позиционирования. В этом случае устройство управления строительной машиной дополнительно оснащается внешним устройством позиционирования и входящим в состав датчиков 5 дополнительным устройством приема/передачи сигналов внешнего устройства позиционирования.To increase the accuracy and safety of the installation of the coordinate system, the movement of the boom or load-gripping body can be replaced by the movement of an external positioning device. In this case, the control device of the construction machine is additionally equipped with an external positioning device and an additional device for receiving / transmitting signals from an external positioning device included in the sensors 5.
Принцип определения положения внешнего устройства позиционирования относительно строительной машины может быть инерциальным, с использованием приемников глобального спутникового позиционирования (GPS), установленных на машине и во внешнем устройстве позиционирования, с использованием дальномеров и т.д. Внешнее устройство позиционирования и электронный блок управления 1 взаимодействуют между собой по проводному или беспроводному каналу обмена данными.The principle of determining the position of an external positioning device relative to a construction vehicle can be inertial, using global satellite positioning receivers (GPS) installed on the machine and in an external positioning device, using rangefinders, etc. The external positioning device and the electronic control unit 1 interact with each other via a wired or wireless data exchange channel.
Рабочий на строительной площадке при установке системы координат последовательно переносит внешнее устройство позиционирование в отдельные точки, через которые должны проходить оси координат. Например, в отдельные точки линии укладки бетона автобетононасосом. Не менее чем в двух точках этой линии по команде рабочего на стройплощадке или оператора строительной машины осуществляется запись координат этих точек в запоминающее устройство 8 или в память микроконтроллера 6.When installing the coordinate system, the worker at the construction site sequentially transfers the external positioning device to individual points through which the coordinate axes must pass. For example, at certain points of the concrete laying line with a concrete pump. At least two points on this line, at the command of a worker on the construction site or operator of the construction machine, the coordinates of these points are recorded in memory 8 or in the memory of microcontroller 6.
Далее микроконтроллер 6 с использованием координат этих точек формирует линию, проходящую через эти точки, и, после вычисления ее проекции на горизонтальную или вертикальную плоскость, устанавливает соответствующую ось системы координат и отображает ее на экране дисплейного устройства 3. После контроля и, при необходимости, коррекции оператором параметров вводимой системы координат, они записываются в запоминающее устройство 8 и далее используются при управлении машиной.Next, the microcontroller 6 using the coordinates of these points forms a line passing through these points, and, after calculating its projection on a horizontal or vertical plane, sets the corresponding axis of the coordinate system and displays it on the screen of the display device 3. After monitoring and, if necessary, correction the operator of the parameters of the input coordinate system, they are recorded in the storage device 8 and then used to control the machine.
Оператор, после выбора или установки системы координат, осуществляет управление машиной с пульта управления 2. В процессе этого управления микроконтроллер 6 электронного блока управления 1 работает по программе, записанной в его встроенной памяти программ или в запоминающем устройстве 8, и через устройство ввода/вывода информации 7 осуществляет обмен данными с пультом управления 2 и с датчиками 4 и 5.The operator, after selecting or setting the coordinate system, controls the machine from the control panel 2. In the process of this control, the microcontroller 6 of the electronic control unit 1 operates according to the program recorded in its built-in program memory or in the storage device 8, and through the information input / output device 7 communicates with the control panel 2 and with sensors 4 and 5.
После получения информации от датчиков 4 и 5 микроконтроллер 6 с использованием математической модели машины, хранящейся в запоминающем устройстве 8, определяет текущее (действительное) положение стрелы, ее отдельных секций и грузозахватного органа машины и передает соответствующие сигналы отображения их положений на дисплейное устройство 3. Эти положения отображаются одновременно с выбранной системой координат.After receiving information from sensors 4 and 5, the microcontroller 6, using the mathematical model of the machine stored in the storage device 8, determines the current (actual) position of the boom, its individual sections and the load-gripping organ of the machine and transmits the corresponding signals for displaying their positions to the display device 3. These positions are displayed simultaneously with the selected coordinate system.
При управлении машиной оператор перемещает одну из рукояток управления пульта 2 в основном направлении одной из осей координат X, Y или Z, соответствующем перемещению конца стрелы или грузозахватного органа в требуемом направлении. Этот сигнал с пульта 2 через устройство ввода/вывода информации 7 поступает на микроконтроллер 6.When controlling the machine, the operator moves one of the control handles of the remote control 2 in the main direction of one of the coordinate axes X, Y or Z, corresponding to the movement of the end of the boom or load-gripping body in the desired direction. This signal from the remote control 2 through the input / output device information 7 is supplied to the microcontroller 6.
Микроконтроллер 6, анализируя текущее положение стрелы и грузозахватного органа машины, осуществляет декомпозицию (разложение) сигнала с пульта управления на отдельные сигналы управления каждым приводом машины. Это разложение осуществляется таким образом, чтобы приводы машины под воздействием этих сигналов управления обеспечивали перемещение конца стрелы или грузозахватного органа именно в направлении той оси координат, которая задана оператором при отклонении рукоятки управления.The microcontroller 6, analyzing the current position of the boom and the load-gripping organ of the machine, decomposes (decomposes) the signal from the control panel into separate control signals for each drive of the machine. This decomposition is carried out in such a way that the machine drives, under the influence of these control signals, ensure the movement of the end of the boom or load-gripping organ precisely in the direction of the coordinate axis that was set by the operator when the control handle was deflected.
Если, например, в прямоугольной системе координат оператор сформировал команду на прямолинейное перемещение грузозахватного органа стрелового крана по горизонтальной оси Х или Y, то, для сохранения высоты грузозахватного органа неизменной (Z=const), осуществляется одновременное формирование как сигнала управления приводом подъема/опускания стрелы (для изменения вылета), так и сигнала управления приводом грузовой лебедки. При этом электронный блок управления 1 поддерживает необходимое соотношение между сигналами управления приводами подъема/опускания стрелы и грузовой лебедки, устанавливаемое из условия, что изменение высоты грузозахватного органа за счет подъема/опускания стрелы должно быть скомпенсировано приводом грузовой лебедки.If, for example, in a rectangular coordinate system, the operator generated a command for the linear movement of the load-gripping body of the jib crane along the horizontal axis X or Y, then, in order to keep the height of the load-gripping body unchanged (Z = const), the boom of raising / lowering the boom is simultaneously generated as a control signal (to change the departure), and the control signal drive the cargo winch. At the same time, the electronic control unit 1 maintains the necessary ratio between the control signals of the boom lifting / lowering drives and the hoist winch, which is established from the condition that the change in the height of the load gripping body due to boom lifting / lowering must be compensated by the hoist winch drive.
Отклонение оператором рукоятки на пульте управления 2 на больший или меньший угол по какой-либо оси X, Y или Z приводит, соответственно, к увеличению или уменьшению скорости перемещения конца стрелы или грузозахватного органа по этой оси. При одновременном отклонении рукоятки управления в направлениях осей Х и Y, т.е. при совмещенном управлении, электронный блок управления 1 осуществляет формирование сигналов управления и приводами одновременно в двух осях X, Y. Дополнительное отклонение рукоятки управления по оси Z приводит к вертикальному перемещению конца стрелы или грузозахватного органа.Deviation by the operator of the handle on the control panel 2 to a larger or smaller angle along any axis X, Y or Z leads, respectively, to an increase or decrease in the speed of movement of the end of the boom or load-gripping organ along this axis. With the simultaneous deviation of the control handle in the directions of the X and Y axes, i.e. when combined control, the electronic control unit 1 generates control signals and drives simultaneously in two axes X, Y. An additional deviation of the control handle along the Z axis leads to vertical movement of the end of the boom or load-gripping body.
При осуществлении управления приводами, микроконтроллер 6 дополнительно контролирует допустимость перемещений конца стрелы или грузозахватного органа из условий предотвращения перегрузки машины или столкновений с препятствиями, параметры которых предварительно записываются в запоминающее устройство 8 при вводе параметров координатной защиты. В случае, если эти перемещения недопустимы, осуществляется блокирование работы приводов или изменение сигналов управления этими приводами.When controlling the drives, the microcontroller 6 additionally controls the admissibility of movements of the end of the boom or load-gripping body from the conditions of preventing machine overload or collisions with obstacles, the parameters of which are previously recorded in the storage device 8 when entering the coordinate protection parameters. If these movements are unacceptable, the operation of the drives is blocked or the control signals of these drives are changed.
Одновременно с формированием сигналов на исполнительное устройство 9, электронный блок управления 1 выдает на дисплейное устройство 3 сигналы, информирующие оператора о параметрах работы машины и предупреждающие его о возникновении потенциально опасных ситуаций.Simultaneously with the formation of signals to the actuator 9, the electronic control unit 1 issues signals to the display device 3, informing the operator about the parameters of the machine and warning him about the occurrence of potentially dangerous situations.
Для документирования работы строительной машины, устройство управления может содержать внешний или встроенный регистратор параметров, реализованный на основе запоминающего устройства 8, в которое микроконтроллер 6 периодически записывает значения основных параметров работы машины (вылета, угла наклона и длины стрелы, грузового момента, и т.п.), предупреждающих сигналов и сигналов управления машиной. Регистратор выполнен с возможностью считывания этих данных для анализа эффективности работы машины и для расследования причин возможных отказов и аварий.To document the work of the construction machine, the control device may include an external or built-in parameter recorder, implemented on the basis of a storage device 8, into which the microcontroller 6 periodically records the values of the main parameters of the machine (departure, tilt angle and length of the boom, load moment, etc. .), warning signals and machine control signals. The registrar is capable of reading these data to analyze the efficiency of the machine and to investigate the causes of possible failures and accidents.
В данном описании схематично приведены лишь частные варианты реализации предложенного устройства управления строительной машиной. Изобретение охватывает другие возможные варианты его исполнения и их эквиваленты без отступления от сущности изобретения, изложенной в его формуле.In this description, only particular embodiments of the proposed construction machine control device are shown schematically. The invention covers other possible variants of its execution and their equivalents without deviating from the essence of the invention set forth in its formula.
Claims (24)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009105575/11A RU2399576C1 (en) | 2009-02-17 | 2009-02-17 | Device to control construction machine (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009105575/11A RU2399576C1 (en) | 2009-02-17 | 2009-02-17 | Device to control construction machine (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2399576C1 true RU2399576C1 (en) | 2010-09-20 |
Family
ID=42939114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009105575/11A RU2399576C1 (en) | 2009-02-17 | 2009-02-17 | Device to control construction machine (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2399576C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471091C1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" | Hydraulic system |
| RU2534121C2 (en) * | 2011-03-30 | 2014-11-27 | ПРАКЛА Бортехник ГмбХ | Construction machine for making wells in soil |
| RU2801738C1 (en) * | 2023-02-12 | 2023-08-15 | Общество с Ограниченной Ответственностью "МИР" | Block-modular machine control system |
-
2009
- 2009-02-17 RU RU2009105575/11A patent/RU2399576C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534121C2 (en) * | 2011-03-30 | 2014-11-27 | ПРАКЛА Бортехник ГмбХ | Construction machine for making wells in soil |
| RU2471091C1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" | Hydraulic system |
| RU2801738C1 (en) * | 2023-02-12 | 2023-08-15 | Общество с Ограниченной Ответственностью "МИР" | Block-modular machine control system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9815668B2 (en) | Crane, in particular crawler crane or mobile crane | |
| US6532409B1 (en) | Target excavation surface setting device for excavation machine, recording medium therefor and display unit | |
| EP3196161A1 (en) | Device for remotely commanding a crane | |
| CN201358142Y (en) | Automatic control system for telescopic crane | |
| US20220185637A1 (en) | Work area monitoring system for lifting machines | |
| US20120101694A1 (en) | Crane, particularly crawler crane or mobile crane | |
| JP5031978B2 (en) | Construction machine display device | |
| KR20080063022A (en) | An intelligent boom control device | |
| US20140343754A1 (en) | Remote control system for drill | |
| RU2326806C1 (en) | Load-lifting crane safety device with graphic display (versions) | |
| EP4001513A1 (en) | Work machine and assistance device that assists work using work machine | |
| US20210269285A1 (en) | Crane with an anti-collision device and method for installing such an anti-collision device | |
| JP2019069850A (en) | Method of moving cargo by using crane | |
| JP7106929B2 (en) | work vehicle | |
| RU2399576C1 (en) | Device to control construction machine (versions) | |
| US20220332550A1 (en) | Control system and work machine | |
| JP2000063078A (en) | Remote controller for crane truck | |
| US11679970B2 (en) | Telehandler with control system | |
| KR101384512B1 (en) | Line-speed control method and apparatus for aerial work platform | |
| EP3530607B1 (en) | Crane 3d workspace spatial techniques for crane operation in proximity of obstacles | |
| JP2007016403A (en) | Camera controller of work machine | |
| RU2448036C1 (en) | Automotive safety device with graphical display | |
| US20220269253A1 (en) | System and method for operating a mining machine with respect to a geofence using a dynamic operation zone | |
| GB2279774A (en) | Construction vehicle diagnostic system | |
| JPH08268681A (en) | Work condition simulation confirming device for work vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160218 |