WO2012159514A1 - 泵车及其臂架安全旋转范围反馈系统、方法 - Google Patents

Abstract

一种泵车及其臂架安全旋转范围反馈系统、方法被提供。该系统包括：位置检测装置，用于采集各个支腿的位置信息；控制装置，所述控制装置与所述位置检测装置连接，所述控制装置根据所述位置检测装置采集的位置信息和所述泵车的工况，计算臂架的安全旋转范围；反馈装置，所述反馈装置与所述控制装置连接，用于反馈所述控制装置计算的安全旋转范围。本系统可以根据不同的场地空间，实现不同的支腿展开状态，能够充分地利用场地空间，并可以扩展出除了现有的0-120°和0-360°之外的更多安全旋转范围。此外，本系统还具有界面直观、便于可视化操作等优点。

Description

泵车及其臂架安全旋转范围反馈系统、 方法 本申请要求于 2011 年 05 月 23 日提交中国专利局、 申请号为 201110133907.1、发明名称为"泵车及其臂架安全旋转范围反馈系统、方法" 的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及工程机械领域， 具体地说， 涉及一种泵车及其臂架安全旋 转范围反馈系统、 方法。

背景技术

早期， 混凝土泵车在使用时， 为了安全考虑， 要求四个支腿完全展开， 以保证臂架在 360度范围内旋转时车身不会倾覆。 泵车支腿完全展开时， 泵车臂架的安全旋转范围为 360度， 如图 1所示。

后来， 为了适应场地大小受限制的工地， 一些混凝土泵车如三一的 X 支腿泵车提供了单侧支撑的功能。 但是， 在使用单侧支撑功能时， 臂架的 旋转范围受到了很大的限制。 如图 2所示， 三一 X支腿泵车规定的臂架安 全旋转范围为 120度， 即从整车中轴线朝车尾的方向起始， 往支腿完全展 开的一侧扫过 120度。

采用上述方式进行臂架旋转作业时， 存在以下缺点：

1 )只有两种安全旋转范围： 0-120°和 0-360°, 安全旋转范围不连续；

2 )单侧支撑时， 未利用另外一侧支腿在部分展开（不完全展开 )时对 安全旋转范围的扩展作用。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷和不足， 本发明的目的在于提供一种泵 车臂架安全旋转范围反馈系统， 该系统可以根据各支腿当前的不同展开程 度确定臂架安全旋转范围， 可以适应于多种场地的作业需要。

本发明的泵车臂架安全旋转范围反馈系统， 包括：

位置检测装置， 所述位置检测装置用于采集各个支腿的位置信息； 控制装置， 所述控制装置与所述位置检测装置连接， 所述控制装置根 据所述位置检测装置采集的位置信息和所述泵车的工况， 计算臂架的安全 旋转范围；

反馈装置， 所述反馈装置与所述控制装置连接， 用于反馈所述控制装 置计算的安全旋转范围。

作为上述技术方案的优选， 所述反馈装置为显示装置或预警装置。 作为上述技术方案的优选， 所述显示装置图像化显示所述安全旋转范 围。

作为上述技术方案的优选， 所述控制装置实时获取各个支腿的动作信 号， 并将所述动作信号传送给所述显示装置， 所述显示装置根据所述动作 信号， 自动切换到安全旋转范围显示界面。

作为上述技术方案的优选， 所述控制装置通过如下方式计算臂架的安 全旋转范围：

根据传感器采集的位置信息， 计算各个支腿相对于转台中心的位置坐 标， 所述各位置坐标之间形成多边形；

根据所述泵车当前各支腿的位置， 确定在臂架完全水平、 输送管填满 混凝土的工况时， 各旋转角度的整车重心；

判断所述重心是否位于所述多边形内， 若是， 则为安全旋转角度； 若 否， 则为不安全旋转角度；

将最大安全旋转角度和最小安全旋转角度之间的区间确定为安全旋转 范围。

作为上述技术方案的优选， 所述位置检测装置为传感器或摄像头。 作为上述技术方案的优选， 所述传感器包括四个， 分别为左前支腿位 移传感器、 右前支腿位移传感器、 左后支腿角度传感器和右后支腿角度传 感器。

本发明的另一个目的在于，提供一种泵车臂架安全旋转范围反馈方法， 该方法包括：

采集各个支腿的位置信息；

根据采集的位置信息和所述泵车的工况， 计算臂架的安全旋转范围； 反馈所计算的安全旋转范围。

作为上述技术方案的优选， 反馈所计算的安全旋转范围包括采用显示 的方式反馈或采用预警的方式反馈。

作为上述技术方案的优选， 该方法还包括：

获取各个支腿的动作信号， 若存在动作信号， 则显示实时安全旋转范 围。

作为上述技术方案的优选， 计算臂架的安全旋转范围的具体步骤为： 根据采集的位置信息， 计算各个支腿相对于转台中心的位置坐标， 所 述各位置坐标之间形成多边形；

根据所述泵车当前各支腿的位置， 确定在臂架完全水平、 输送管填满 混凝土的工况时， 各旋转角度的整车重心；

判断所述重心是否位于所述多边形内， 若是， 则为安全旋转角度； 若 否， 则为不安全旋转角度；

将最大安全旋转角度和最小安全旋转角度之间的区间确定为安全旋转 范围。

本发明的另一个目的在于提供一种泵车， 该泵车使用上述的泵车臂架 安全旋转范围反馈系统或方法。

本发明的泵车及其臂架安全旋转范围反馈系统、 方法， 通过控制装置 计算臂架的安全旋转范围， 并通过反馈装置向操作人员反馈当前安全旋转 范围， 其安全旋转范围可以由各个支腿的展开状态确定。 操作人员可以根 据不同的场地空间， 实现不同的支腿展开状态， 能够充分地利用场地空间， 并可以扩展出除了现有的 0- 120。和 0-360。之外的更多安全旋转范围。此外， 本发明还具有界面直观、 便于可视化操作等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作筒单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员 来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的 附图。

图 1是泵车单侧支撑时臂架的安全旋转范围的示意图；

图 2是泵车支腿完全展开时臂架的安全旋转范围示意图；

图 3 是本发明一实施例的泵车臂架安全旋转范围反馈系统的结构框 图；

图 4是本发明一实施例的传感器安装示意图；

图 5是本发明的泵车在一种工况下的整车重心示意图； 图 6是本发明一实施例的显示装置的显示界面图；

图 7是本发明一实施例的泵车臂架安全旋转范围反馈方法的流程图。

具体实施方式

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 行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的 范围。

图 3所示为本发明一实施例的泵车臂架安全旋转范围反馈系统的结构 框图， 从图中可以看出， 本发明的反馈系统包括位置检测装置、 控制装置 和反馈装置。 位置检测装置设置在泵车的支腿或泵车的其它可能部件上， 用于采集各个支腿的位置信息， 该位置信息既可以是支腿的伸出长度， 也 可以是支腿的摆出角度。 位置检测装置可以是传感器、 摄像头， 或者本领 域技术人员常采用的其它位置检测装置。 优选位置检测装置为传感器， 若 支腿为伸缩式支腿， 则传感器为位移传感器； 若支腿为摆式支腿， 则传感 器为角度传感器。 传感器的设置根据泵车的支腿类型确定， 优选所述传感 器包括四个， 分别为左前支腿位移传感器、 右前支腿位移传感器、 左后支 腿角度传感器和右后支腿角度传感器， 以用于检测 X支腿泵车的四个支腿 的位置信息。 传感器的安装示意图如图 4所示， 对于图中的左前位移传感 器 S1 , 其安装于左前支腿的前侧， 用于检测左前支腿的伸出长度 L; 而对 于左后角度传感器 S4, 其安装于左后支腿与车身铰接的区域， 用于检测左 后支腿的摆出角度 a。 对于右前支腿和右后支腿， 其使用的传感器分别与 左前支腿和左后支腿相似， 在此不再赘述。

控制装置与位置检测装置连接， 该控制装置根据位置检测装置采集的 位置信息和泵车的工况， 计算臂架的安全旋转范围。 泵车的工况包括支腿 的不同展开状态、 臂架的不同展开状态、 臂架上的输送管内没有混凝土、 臂架上的输送管内填满混凝土、 臂架在 360度范围内旋转等各种情况， 在 各工况下泵车具有相应的整车重心。 控制装置可以根据预先输入的泵车的 三维模型数据， 计算各种工况下的整车重心相对于回转中心的重心坐标。

本领域技术人员可以采用多种方式计算泵车的安全旋转范围。优选地， 控制装置通过如下方式计算臂架的安全旋转范围：

首先， 根据传感器采集的位置信息， 计算各个支腿相对于转台中心的 位置坐标， 所述各位置坐标之间形成多边形； 图 5为本发明的泵车在一种 工况下的整车重心示意图。 左前支腿、 右前支腿、 右后支腿和左后支腿的 展开位置分别如图中的八、 B、 C、 D所示， 它们之间的连线形成四边形。

然后， 根据所述泵车当前各支腿的位置， 确定在臂架完全水平、 输送 管填满混凝土的工况时， 各旋转角度的整车重心。 在图 5中， 臂架的旋转 角度为 120°, 该旋转角度时的整车重心为图中所示的 E点。 臂架在完全水 平并且输送管内填满混凝土时是一种极端工况， 该工况更能准确地反映泵 车极端情况下的安全旋转范围。 当然， 本领域技术人员也可以采用其它工 况来确定整车重心。

接着， 判断所述重心是否位于所述多边形内， 若是， 则为安全旋转角 度； 若否， 则为不安全旋转角度； 在图 5中， E点位于 A、 B、 C、 D形成 四边形中， 则说明该工况下臂架的旋转角度（120。） 为安全旋转角度。

最后， 将最大安全旋转角度和最小安全旋转角度之间的区间确定为安 全旋转范围。 该安全旋转范围是一个角度范围， 如 0-120°。

反馈装置与所述控制装置连接， 用于反馈所述控制装置计算的安全旋 转范围。 反馈装置可以直接或间接地反映安全旋转范围， 本发明并不受限 于此。 反馈装置可以是显示装置、 预警装置， 或者本领域技术人员常采用 的其它反馈装置。 反馈装置为预警装置时， 该预警装置间接地反馈安全旋 转范围， 当泵车的当前旋转范围逼近安全旋转范围时，预警装置发生报警， 以提醒操作人员注意安全操作。 优选反馈装置为显示装置， 该显示装置与 控制装置连接， 用于显示所述控制装置计算的安全旋转范围。 显示装置可 以以数字的方式显示所述安全旋转范围， 作为优选， 显示装置图像化显示 所述安全旋转范围， 以便于更加直观地向操作人员提供安全旋转范围的信 息。 图 6为本发明一实施例的显示装置的显示界面图， 在该图中， 将安全 旋转角度和不安全旋转角度在圓面上进行分界。 在图中仅以文字的方式显 示给操作人员， 此外， 还可以采用不同的颜色来进行区分， 比如将安全旋 转角度的区域显示为绿色， 将不安全旋转角度的区域显示为红色， 本发明 并不受限于此。 在泵车作业过程中， 支腿的位置可能会发生变化。 此时， 本发明的泵 车臂架安全旋转范围反馈系统可以实时显示安全旋转范围。 相应地， 控制 装置实时获取各个支腿的动作信号， 并将所述动作信号传送给所述显示装 置，所述显示装置根据所述动作信号， 自动切换到安全旋转范围显示界面。 该安全旋转范围可以是支腿位置变化后由控制装置重新计算的安全旋转范 围。

本发明的另一个目的在于提供一种泵车臂架安全旋转范围反馈方法。 如图 7所示， 该方法包括：

步骤 1 : 采集各个支腿的位置信息；

步骤 2: 根据采集的位置信息和所述泵车的工况， 计算臂架的安全旋 转范围；

步骤 3: 反馈所计算的安全旋转范围。

泵车的工况包括支腿的不同展开状态、 臂架的不同展开状态、 臂架上 的输送管内没有混凝土、 臂架上的输送管内填满混凝土、 臂架在 360度范 围内旋转等各种情况， 在各工况下泵车具有相应的整车重心。 可以根据预 先输入的泵车的三维模型数据， 计算各种工况下的整车重心相对于回转中 心的重心坐标。

优选地， 步骤 2中计算臂架的安全旋转范围的具体步骤为：

步骤 21 : 根据采集的位置信息， 计算各个支腿相对于转台中心的位置 坐标， 所述各位置坐标之间形成多边形；

步骤 22: 根据所述泵车当前各支腿的位置， 确定在臂架完全水平、 输 送管填满混凝土的工况时， 各旋转角度的整车重心； 臂架在完全水平并且 输送管内填满混凝土时是一种极端工况， 该工况更能准确地反映泵车极端 情况下的安全旋转范围。

步骤 23: 判断所述重心是否位于所述多边形内， 若是， 则为安全旋转 角度； 若否， 则为不安全旋转角度；

步骤 24: 将最大安全旋转角度和最小安全旋转角度之间的区间确定为 安全旋转范围。

前述步骤 21和步骤 22之间的顺序可以颠倒， 同样能够实现本发明的 技术效果， 本发明并不受限于此。 优选地， 反馈所计算的安全旋转范围包括采用显示的方式反馈或采用 预警的方式反馈， 从而实现安全旋转范围的直接反馈或间接反馈。

优选地， 该方法还包括： 获取各个支腿的动作信号， 若存在动作信号， 则显示实时安全旋转范围。 该安全旋转范围可以是支腿位置变化后由控制 装置重新计算的安全旋转范围。

本发明还提供一种泵车， 该泵车使用上述的泵车臂架安全旋转范围反 馈系统或方法。 该泵车的其他结构参考现有技术， 本文不再赘述。

综上所述， 相对于现有技术， 本发明具有如下优点：

1 )场地空间利用率高

本发明的泵车及其臂架安全旋转范围反馈系统、 方法， 通过控制装置 计算臂架的安全旋转范围， 并通过反馈装置向操作人员反馈当前安全旋转 范围， 其安全旋转范围可以由各个支腿的展开状态确定。 因此， 操作人员 可以 ^据不同的场地空间， 实现不同的支腿展开状态， 能够充分地利用场 地空间， 并可以扩展出除了现有的 0-120。和 0-360。之外的更多安全旋转范 围。

2 )界面直观

本发明的泵车及其臂架安全旋转范围反馈系统、 方法， 显示装置可以 图像化显示所述安全旋转范围， 从而更加直观地向操作人员提供安全旋转 范围的信息， 具有界面直观、 便于可视化操作的优点。

因此， 本发明的有益效果是显而易见的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在 本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包 含在本发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求

1、 一种泵车臂架安全旋转范围反馈系统， 其特征在于， 包括： 位置检测装置， 所述位置检测装置用于采集各个支腿的位置信息； 控制装置， 所述控制装置与所述位置检测装置连接， 所述控制装置根 据所述位置检测装置采集的位置信息和所述泵车的工况， 计算臂架的安全 旋转范围；

反馈装置， 所述反馈装置与所述控制装置连接， 用于反馈所述控制装 置计算的安全旋转范围。

2、根据权利要求 1所述的泵车臂架安全旋转范围反馈系统，其特征在 于， 所述反馈装置为显示装置或预警装置。

3、根据权利要求 2所述的泵车臂架安全旋转范围反馈系统，其特征在 于， 所述显示装置图像化显示所述安全旋转范围。

4、根据权利要求 2所述的泵车臂架安全旋转范围反馈系统，其特征在 于， 所述控制装置实时获取各个支腿的动作信号， 并将所述动作信号传送 给所述显示装置， 所述显示装置根据所述动作信号， 自动切换到安全旋转 范围显示界面。

5、 根据权利要求 1-4任一项所述的泵车臂架安全旋转范围反馈系统， 其特征在于， 所述控制装置通过如下方式计算臂架的安全旋转范围：

根据传感器采集的位置信息， 计算各个支腿相对于转台中心的位置坐 标， 所述各位置坐标之间形成多边形；

根据所述泵车当前各支腿的位置， 确定在臂架完全水平、 输送管填满 混凝土的工况时， 各旋转角度的整车重心；

判断所述重心是否位于所述多边形内， 若是， 则为安全旋转角度； 若 否， 则为不安全旋转角度；

将最大安全旋转角度和最小安全旋转角度之间的区间确定为安全旋转 范围。

6、 根据权利要求 1-4任一项所述的泵车臂架安全旋转范围反馈系统， 其特征在于， 所述位置检测装置为传感器或摄像头。

7、根据权利要求 6所述的泵车臂架安全旋转范围反馈系统，其特征在 于， 所述传感器包括四个， 分别为左前支腿位移传感器、 右前支腿位移传 感器、 左后支腿角度传感器和右后支腿角度传感器。

8、 一种泵车臂架安全旋转范围反馈方法， 其特征在于， 包括： 采集各个支腿的位置信息；

根据采集的位置信息和所述泵车的工况， 计算臂架的安全旋转范围； 反馈所计算的安全旋转范围。

9、根据权利要求 8所述的泵车臂架安全旋转范围反馈方法，其特征在 于， 反馈所计算的安全旋转范围包括采用显示的方式反馈或采用预警的方 式反馈。

10、 根据权利要求 9所述的泵车臂架安全旋转范围反馈方法， 其特征 在于， 还包括：

获取各个支腿的动作信号， 若存在动作信号， 则显示实时安全旋转范 围。

11、根据权利要求 8-10任一项所述的泵车臂架安全旋转范围反馈方法， 其特征在于， 计算臂架的安全旋转范围的具体步骤为：

根据采集的位置信息， 计算各个支腿相对于转台中心的位置坐标， 所 述各位置坐标之间形成多边形；

根据所述泵车当前各支腿的位置， 确定在臂架完全水平、 输送管填满 混凝土的工况时， 各旋转角度的整车重心；

判断所述重心是否位于所述多边形内， 若是， 则为安全旋转角度； 若 否， 则为不安全旋转角度；

将最大安全旋转角度和最小安全旋转角度之间的区间确定为安全旋转 范围。

12、 一种泵车， 其特征在于， 该泵车使用权利要求 1-7任一项所述的 泵车臂架安全旋转范围反馈系统或权利要求 8-11任一项所述的泵车臂架安 全旋转范围反馈方法。