一種工程機械防傾覆的控制方法及控制裝置制造方法
【專利摘要】一種工程機械防傾覆的控制裝置，包括檢測模塊、控制模塊和報警補救模塊，控制模塊的輸入端連接檢測模塊，控制模塊的輸出端連接所述報警補救模塊；所述檢測模塊包括傾角傳感器(1)，所述傾角傳感器安裝在工程機械的平臺(10)上；所述報警補救模塊包括聲光報警系統(tǒng)(3)、繼電器(4)、左前支腿油缸電磁閥(6)、右前支腿油缸電磁閥(7)、右后支腿油缸電磁閥(8)和左后支腿油缸電磁閥(9)，聲光報警系統(tǒng)(3)、繼電器(4)、左前支腿油缸電磁閥(6)、右前支腿油缸電磁閥(7)、右后支腿油缸電磁閥(8)和左后支腿油缸電磁閥(9)并聯接入控制器(2)的輸出接口上；所述繼電器(4)可實現與回轉、鉆孔、行走動作用驅動機構的物理通電或斷電連接。本控制裝置實現了自動檢測，自動報警、自動控制的功能，避免本機因傾覆而發(fā)生重大事故，可靠性、安全性得到了保證。
【專利說明】一種工程機械防傾覆的控制方法及控制裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及重型工程機械領域防傾覆的控制方法及控制裝置。

【背景技術】
[0002]基礎工程常會采用鉆孔粧、管粧、水泥攪拌粧等粧工機械，在粧工機械行業(yè)中，粧機是支撐平臺和垂直鉆孔(或壓粧)等部分組成，由于粧機的高度較大，在工作中支撐平臺一旦傾斜角度超過安全極限，就會使整臺機子發(fā)生傾覆。目前的機種，在這方面電氣控制幾乎為零，基本上靠操作工用肉眼觀察，一旦疏忽，會發(fā)生傾覆的重大事故，施工過程的穩(wěn)定性難以保證。


【發(fā)明內容】

[0003]針對上述現有技術存在的問題，本發(fā)明應用了先進的自動化檢測元件和先進自動控制技術，自動報警，將平臺自動調平衡，減輕了操作工的勞動強度，提高了本機的安全性和可靠性，減少事故的發(fā)生。
[0004]本發(fā)明是這樣實現的，
[0005]一種工程機械防傾覆的控制裝置，包括檢測模塊、控制模塊和報警補救模塊，控制模塊的輸入端連接檢測模塊，控制模塊的輸出端連接所述報警補救模塊；所述檢測模塊包括傾角傳感器，所述傾角傳感器安裝在工程機械的平臺上；所述控制模塊包括控制器和演算模塊，所述演算模塊負責根據所述傾角傳感器的輸入進行判斷，決定是否執(zhí)行報警補救模塊；所述報警補救模塊包括聲光報警系統(tǒng)、繼電器、左前支腿油缸電磁閥、右前支腿油缸電磁閥、右后支腿油缸電磁閥和左后支腿油缸電磁閥，所述聲光報警系統(tǒng)、繼電器、左前支腿油缸電磁閥、右前支腿油缸電磁閥、右后支腿油缸電磁閥和左后支腿油缸電磁閥并聯接入控制器的輸出接口上；所述繼電器與停止回轉、鉆孔、行走動作用軸頭連接。
[0006]一種控制方法，
[0007]1)校準工程機械的平臺，以平臺中心為原點，建立^坐標系，使得平臺其與水平面平行；
[0008]2)設定八為傾斜角度最大設定值，8為工程機械校正動作的最小角度；
[0009]3)傾角傳感器間隔檢測所述平臺相對于水平面的傾斜角度，并將檢測值換算為以平臺中心為原點的傾斜向量？，所述傾斜向量？包括與X軸方向夾角0 ^和與V軸方向的夾角將傾斜向量？傳輸給所述控制模塊；
[0010]4)所述控制模塊的演算模塊進行如下判斷:
[0011]如果| 0 |或| 0 | ? |八|，則停止所述報警補救模塊，繼續(xù)步驟3)；
[0012]如果| 0 |或| 0 | ? |八|十|8時，則啟動聲光報警系統(tǒng)和繼電器，聲光報警系統(tǒng)發(fā)出光和警笛聲，提醒操作者迅速離開駕駛室，有危險！同時繼電器得電，停止回轉、鉆孔、行走的操作；
[0013]如果⑷? | 0 | ?八|十|8或⑷? | 0 | ?八|十|8時，進行傾斜判斷模塊，
[0014]控制模塊根據傾斜判斷模塊的返回值啟動所述報警補救模塊。
[0015]進一步地，所述傾斜判斷模塊具體為:
[0016]1)判斷是否滿足€( “0且0 0，如果滿足則為左傾，輸出[6代，否則繼續(xù)；
[0017]2)判斷是否滿足3 ,0且0 0，如果滿足則為右傾，輸出虹曲七；否則繼續(xù)；
[0018]3)判斷是否滿足0 7〈0且€( ,= 0，則為后傾，輸出834 ；否則繼續(xù)；
[0019]4)判斷是否滿足0 7?0且€( ,= 0，則為前傾，輸出；否則繼續(xù)；
[0020]5)判斷是否滿足0)0且07?0，如果滿足則傾斜角度在平臺中心平面的第一象限內，輸出；否則繼續(xù)；
[0021]6)判斷是否滿足％〈0且--0，則傾斜角度在平臺中心平面的第二象限內，輸出^(1.2 ；否則繼續(xù)；
[0022]7)判斷是否滿足％〈0且?〈0，則傾斜角度在平臺中心平面的第三象限內，輸出#-3 ；否則繼續(xù)；
[0023]8)判斷是否0 )0且?〈0，則傾斜角度在平臺中心平面的第四象限內，輸出否則輸出異常。
[0024]進一步地，停止所述報警補救模塊具體為同時執(zhí)行如下動作:
[0025]1)停止聲光報警系統(tǒng)；
[0026]2)所述繼電器失電；
[0027]3)左前支腿油缸電磁閥、右前支腿油缸電磁閥和右后支腿油缸電磁閥和左后支腿油缸電磁閥同時失電。
[0028]進一步地，啟動所述報警補救模塊具體為同時執(zhí)行如下動作:
[0029]1)啟動聲光報警系統(tǒng)，所述聲光報警系統(tǒng)發(fā)出光和警笛聲；
[0030]2)所述繼電器失電，停止回轉或鉆孔或行走操作；
[0031]3)根據傾斜判斷模塊的返回值執(zhí)行補救模塊。
[0032]進一步地，所述補救模塊為:
[0033]1)如果所述判斷執(zhí)行模塊輸出為[6代，則左前支腿油缸電磁閥和左后支腿油缸電磁閥同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)；
[0034]2)如果傾斜判斷模塊輸出右傾虹曲七，右前支腿油缸電磁閥和右后支腿油缸電磁閥同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)；
[0035]3)如果傾斜判斷模塊輸出則左前支腿油缸電磁閥，右前支腿油缸電磁閥和右后支腿油缸電磁閥同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)；
[0036]4)如果傾斜判斷模塊輸出9(^2，則左前支腿油缸電磁閥，右前支腿油缸電磁閥和左后支腿油缸電磁閥同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)；
[0037]5)如果傾斜判斷模塊輸出則左前支腿油缸電磁閥，右后支腿油缸電磁閥和左后支腿油缸電磁閥同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)；
[0038]6)如果傾斜判斷模塊輸出9(^4，則右前支腿油缸電磁閥，右后支腿油缸電磁閥和左后支腿油缸電磁閥同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)；
[0039]7)如果傾斜判斷模塊輸出異常，則左前支腿油缸電磁閥，右前支腿油缸電磁閥，右后支腿油缸電磁閥和左后支腿油缸電磁閥同時失電。
[0040]本發(fā)明具有如下技術效果，當操作者將平臺調整到安全角度范圍時，危險報警信號解除，恢復正常工作。這樣實現了自動檢測，自動報警、自動控制的功能，避免本機因傾覆而發(fā)生重大事故，可靠性、安全性得到了保證。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1為本發(fā)明實施例工程機械防傾覆的控制裝置的邏輯示意圖；
[0042]圖2為本發(fā)明實施例工程機械防傾覆的控制裝置的電路模塊圖；
[0043]圖3為本發(fā)明實施例工程機械防傾覆的判斷原理主視圖。
[0044]圖4為本發(fā)明實施例工程機械防傾覆的判斷原理右視圖。
[0045]圖5為本發(fā)明實施例工程機械防傾覆的判斷原理俯視圖。
[0046]上述圖中的附圖標記:
[0047]1傾角傳感器，2控制器，3聲光報警系統(tǒng)，4繼電器，5停止控制，6左前支腿油缸電磁閥，7右前支腿油缸電磁閥，8右后支腿油缸電磁閥，9左后支腿油缸電磁閥，10粧機平臺

【具體實施方式】
[0048]以下實施例用來說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0049]如圖1為工程機械預防傾覆的控制裝置的邏輯示意圖，傾角傳感器1連接控制器2，控制器2同時連接輸出為6大支路，一路連接聲光報警系統(tǒng)3，一路連接繼電器4，該繼電器4負責回轉、鉆孔、行走工作的電路通斷電，其他四路連接平臺10的四個支腿油缸的電磁閥 6、7、8、9。
[0050]如圖2所示為圖1的電路模塊圖，控制裝置包括檢測模塊、控制模塊和報警補救模塊，控制模塊的輸入端連接檢測模塊，控制模塊的輸出端連接所述報警補救模塊；所述檢測模塊包括傾角傳感器1，所述傾角傳感器1安裝在工程機械的平臺10上；所述控制模塊包括控制器2和演算模塊，所述演算模塊負責根據所述傾角傳感器1的輸入進行判斷，決定是否執(zhí)行報警補救模塊；所述報警補救模塊包括聲光報警系統(tǒng)3、繼電器4、左前支腿油缸電磁閥6、右前支腿油缸電磁閥7、右后支腿油缸電磁閥8和左后支腿油缸電磁閥9，所述聲光報警系統(tǒng)3、繼電器4、左前支腿油缸電磁閥6、右前支腿油缸電磁閥7、右后支腿油缸電磁閥8和左后支腿油缸電磁閥9并聯接入控制器2的輸出接口上；所述繼電器4設置在工程機械的動力系統(tǒng)上，與停止回轉、鉆孔、行走動作用軸頭連接。
[0051]如圖2所示，控制器2由00247提供工作電源，所述傾角傳感器1得到工作電壓00247開始工作，所述傾角傳感器1間隔檢測所述平臺10相對于水平面的傾斜角度，并將檢測值換算為以平臺中心為原點的傾斜向量？，所述傾斜向量？包括與X軸方向夾角￠1 X和與X軸方向的夾角0 7，將傾斜向量？( ￠1 X，0 7)轉變?yōu)?^-1的傾斜角信號給控制器2的輸入端，由控制器2中設定好控制程序，開始判斷，這里我們將平臺10與水平面X。、10方向夾角的情況分為八種并編寫入控制程序中。設定3軸傾角表示平臺的左右傾斜角度，由傾角傳感器1測定，V軸傾角0 1表示平臺的前后傾斜角度，由傾角傳感器1測定；
[0052]1)平臺10左傾角度范圍:0?-(1和0 = 0
[0053]2)平臺10右傾角度范圍:0?+3和0 =0
[0054]3)平臺10后傾角度范圍:0?+0和= 0
[0055]4)平臺10前傾角度范圍:0?-0和￠1 = 0
[0056]5)平臺10向第1象限傾斜，角度范圍:0?和0?-0
[0057]6)平臺10向第2象限傾斜，角度范圍:0?+ (1和0?
[0058]7)平臺10向第3象限傾斜，角度范圍:0?+ (1和0?
[0059]8)平臺10向第4象限傾斜，角度范圍:0?和0?+0
[0060]即當控制器接受到的傾角傳感器的信號為:輸入0 - 0 7，1)判斷0 “0且0 ^ =0，則為左傾，輸出[6代⑵如果€( ,)0且0，則為右傾，輸出汜曲七⑶如果0 7?0且叭二^^則為后傾’輸出此土⑷如果0 7?0且€^=0,則為前傾，輸出？01*6 ；5〉如果0 )0且卩7?0，則傾斜角度在平臺中心平面的第一象限內，輸出^6)如果％〈0且07?0，則傾斜角度在平臺中心平面的第二象限內，輸出(1(^2:7)如果％〈0且07〈0，則傾斜角度在平臺中心平面的第三象限內，輸出(1(^3 ；8〉如果％?0且07〈0，則傾斜角度在平臺中心平面的第四象限內，輸出(1(1-4,
[0061]在控制程序中設置XI軸的安全傾斜角度€(、0為0?土、閾值為±8，其中8為粧機校正動作的最小角度，優(yōu)選取值為5° ；八為傾斜角度最大設定值，優(yōu)選取值40°。
[0062]如圖3、4、5所示:首先將傾角傳感器1安放在粧機的平臺10上，傾角傳感器1將輸出平臺10的\、\方向與水平乂0、10方向夾角信號匕以…勵?冊的通訊方式傳輸給控制器2。
[0063]1)當| ￠( |或| 0 | ? |八|時，平臺10傾斜角度屬安全范圍，控制器2對電磁閥6，7，8，9無動作信號輸出，平臺10角度不需要調整。
[0064]2)當| 3 |或| 0 | ? |八卜|8|時，平臺10傾斜角度處于超臨界范圍，即危險范圍，控制器2啟動聲光報警系統(tǒng)3和繼電器4，聲光報警系統(tǒng)3發(fā)出光和警笛聲，提醒操作者迅速離開駕駛室，有危險！繼電器4得電，停止(回轉、鉆孔、行走等)危險的操作。
[0065]3)當㈧? | 0 |或| 0 | ? 1^1 + 18時，平臺10傾斜角度處于安全臨界范圍，即非正常范圍，控制器2啟動聲光報警系統(tǒng)3和繼電器4，聲光報警系統(tǒng)3發(fā)出光和警笛聲，提醒操作者，有危險！同時，繼電器4得電，停止(回轉、鉆孔、行走等)危險的操作。此時，控制裝置自動運行傾斜判斷模塊，得出前傾、后傾，還是左傾、右傾的結論，根據上述結論使相應電磁閥得電，使電磁閥控制的支腿油缸伸長，抬高平臺10傾斜邊，校正傾斜角度，使傾角調整到:| 3 |或| 0 | ? |^|安全范圍內，這時控制器2報警信號解除、恢復正常工作、停止輸出調整信號。比如當傾斜判斷模塊輸出前傾？01~6，則左前支腿油缸電磁閥6和右前支腿油缸電磁閥7同時得電，如果傾斜判斷模塊輸出左傾匕代，左前支腿油缸電磁閥6和左后支腿油缸電磁閥9同時得電，如果傾斜判斷模塊輸出右傾虹曲〖，右前支腿油缸電磁閥7和右后支腿油缸電磁閥8同時得電。如果傾斜判斷模塊輸出9(^1，則左前支腿油缸電磁閥6，右前支腿油缸電磁閥7和右后支腿油缸電磁閥8同時得電；如果傾斜判斷模塊輸出則左前支腿油缸電磁閥6，右前支腿油缸電磁閥7和左后支腿油缸電磁閥9同時得電；如果傾斜判斷模塊輸出#—3，則左前支腿油缸電磁閥6，右后支腿油缸電磁閥8和左后支腿油缸電磁閥9同時得電；如果傾斜判斷模塊輸出則右前支腿油缸電磁閥7，右后支腿油缸電磁閥8和左后支腿油缸電磁閥9同時得電；如果傾斜判斷模塊輸出異常，則左前支腿油缸電磁閥，右前支腿油缸電磁閥，右后支腿油缸電磁閥和左后支腿油缸電磁閥同時失電。
[0066]本發(fā)明實現了自動檢測，自動報警、自動控制的功能，避免本機因傾覆而發(fā)生重大事故，可靠性、安全性得到了保證。
【權利要求】
1.一種工程機械防傾覆的控制裝置，包括檢測模塊、控制模塊和報警補救模塊，其特征在于，控制模塊的輸入端連接檢測模塊，控制模塊的輸出端連接所述報警補救模塊； 所述檢測模塊包括傾角傳感器(I)，所述傾角傳感器安裝在工程機械的平臺(10)上；所述控制模塊包括控制器(2)和演算模塊，所述演算模塊負責根據所述傾角傳感器(I)的輸入進行判斷，決定是否執(zhí)行報警補救模塊； 所述報警補救模塊包括聲光報警系統(tǒng)(3)、繼電器(4)、左前支腿油缸電磁閥(6)、右前支腿油缸電磁閥(7)、右后支腿油缸電磁閥(8)和左后支腿油缸電磁閥(9)，聲光報警系統(tǒng)(3)、繼電器(4)、左前支腿油缸電磁閥(6)、右前支腿油缸電磁閥(7)、右后支腿油缸電磁閥(8)和左后支腿油缸電磁閥(9)并聯接入控制器(2)的輸出接口上；所述繼電器(4)與停止回轉、鉆孔、行走動作用軸頭連接。
2.—種如權利要求1所述的工程機械防傾覆的控制裝置的控制方法，其特征在于， 1)校準工程機械的平臺(10)，以平臺中心為原點，建立xy坐標系，使得平臺其與水平面平行； 2)設定A為傾斜角度最大設定值，B為工程機械校正動作的最小角度； 3)傾角傳感器(I)間隔檢測所述平臺(10)相對于水平面的傾斜角度，并將檢測值換算為以平臺中心為原點的傾斜向量P，所述傾斜向量P包括與X軸方向夾角α χ和與Y軸方向的夾角！^，將傾斜向量？^,，f3y)傳輸給所述控制模塊； 4)所述控制模塊的演算模塊進行如下判斷: 如果I α I或I β I < IΑ|，則停止所述報警補救模塊，繼續(xù)步驟3); 如果I α I或I β I > |Α| + |Β時，則啟動聲光報警系統(tǒng)(3)和繼電器(4)，聲光報警系統(tǒng)(3)發(fā)出光和警笛聲，提醒操作者迅速離開駕駛室，有危險！同時繼電器(4)得電，停止回轉、鉆孔、行走的操作； 如果IAl < I α I < |Α| + |Β或|α| < I β I < |α| + |β時，執(zhí)行傾斜判斷模塊， 控制模塊根據傾斜判斷模塊的返回值啟動所述報警補救模塊。
3.如權利要求2所述的工程機械防傾覆的控制裝置的控制方法，其特征在于，所述傾斜判斷模塊具體為: 1)判斷是否滿足αχ〈0且f3y=0，如果滿足則為左傾，輸出Left，否則繼續(xù)； 2)判斷是否滿足αχ>0且f3y= 0，如果滿足則為右傾，輸出Right ;否則繼續(xù)； 3)判斷是否滿足0y〈O且αχ=0，則為后傾，輸出Back;否則繼續(xù)； 4)判斷是否滿足ey>0且αχ=0，則為前傾，輸出Fore;否則繼續(xù)； 5)判斷是否滿足αχ>0且f3y>0，如果滿足則傾斜角度在平臺中心平面的第一象限內，輸出qd_l ;否則繼續(xù)； 6)判斷是否滿足％〈0且f3y>0，則傾斜角度在平臺中心平面的第二象限內，輸出qd_2;否則繼續(xù)； 7)判斷是否滿足α,切且f3y〈0，則傾斜角度在平臺中心平面的第三象限內，輸出qd_3 ;否則繼續(xù)； 8)判斷是否αχ>0且f3y〈0，則傾斜角度在平臺中心平面的第四象限內，輸出qd_4，否則輸出異常。
4.如權利要求2所述的工程機械防傾覆的控制裝置的控制方法，其特征在于，停止所述報警補救模塊具體為同時執(zhí)行如下動作: 1)停止聲光報警系統(tǒng)(3); 2)所述繼電器⑷失電； 3)左前支腿油缸電磁閥(6)、右前支腿油缸電磁閥(7)和右后支腿油缸電磁閥(8)和左后支腿油缸電磁閥(9)同時失電。
5.如權利要求2所述的工程機械防傾覆的控制裝置的控制方法，其特征在于，啟動所述報警補救模塊具體為同時執(zhí)行如下動作: 1)啟動聲光報警系統(tǒng)(3)，所述聲光報警系統(tǒng)發(fā)出光和警笛聲； 2)所述繼電器(4)得電，停止回轉或鉆孔或行走操作； 3)根據傾斜判斷模塊的返回值執(zhí)行補救模塊。
6.如權利要求4所述的工程機械防傾覆的控制裝置的控制方法，其特征在于，所述補救模塊為: 1)如果所述判斷執(zhí)行模塊輸出為Left，則左前支腿油缸電磁閥(6)和左后支腿油缸電磁(9)同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)； 2)如果傾斜判斷模塊輸出右傾Right，右前支腿油缸電磁閥(7)和右后支腿油缸電磁閥(8)同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)； 3)如果傾斜判斷模塊輸出qd_l，則左前支腿油缸電磁閥(6)，右前支腿油缸電磁閥(7)和右后支腿油缸電磁閥⑶同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)； 4)如果傾斜判斷模塊輸出qd_2，則左前支腿油缸電磁閥(6)，右前支腿油缸電磁閥(7)和左后支腿油缸電磁閥(9)同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)； 5)如果傾斜判斷模塊輸出qd_3，則左前支腿油缸電磁閥(6)，右后支腿油缸電磁閥(8)和左后支腿油缸電磁閥(9)同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)； 6)如果傾斜判斷模塊輸出qd_4，則右前支腿油缸電磁閥(7)，右后支腿油缸電磁閥(8)和左后支腿油缸電磁閥(9)同時得電，致動相應油缸升高直到所述電磁閥失電；否則繼續(xù)； 7)如果傾斜判斷模塊輸出異常，則左前支腿油缸電磁閥(6)，右前支腿油缸電磁閥(7)，右后支腿油缸電磁閥(8)和左后支腿油缸電磁閥(9)同時失電。
【文檔編號】G05D3/12GK104503490SQ201510010337
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月9日 優(yōu)先權日:2015年1月9日
【發(fā)明者】徐降芬, 王琦鄭 申請人:恒天九五重工有限公司