專利名稱：陀螺儀控制的行走式修平機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一控制模塊，具體來(lái)說(shuō)，涉及一具有一陀螺儀的控制模塊，該陀螺儀構(gòu)造來(lái)防止行走式修平機(jī)的失控運(yùn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
行走式修平機(jī)一般在完成混凝土表面工作中為大家所知。具體來(lái)說(shuō)，行走式修平機(jī)包括一由多個(gè)靠在地面上的修平刀片形成的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子由一電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以在澆筑的混凝土上提供一平滑的拋光的表面。電機(jī)安裝在位于轉(zhuǎn)子上方的框架或“籠罩”上。一操作者通過(guò)從籠罩延伸若干英尺的手柄控制該修平刀。發(fā)動(dòng)機(jī)的速度由位于手柄上的一扼制器進(jìn)行控制。
行走式修平機(jī)具有若干個(gè)缺點(diǎn)。例如，轉(zhuǎn)動(dòng)刀片對(duì)籠罩施加顯著的反向轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩通常由操作者握持住修平刀的手柄而得到平衡。在操作行走式修平機(jī)的過(guò)程中，這種對(duì)于手工控制的需要就提出了一種挑戰(zhàn)。如果操作者釋放手柄，則轉(zhuǎn)矩會(huì)致使修平刀不理想地旋轉(zhuǎn)。
試圖用一機(jī)械的或電氣的加速度儀來(lái)探測(cè)修平刀的不理想的或失控的轉(zhuǎn)動(dòng)始終未能奏效。機(jī)械加速度儀對(duì)于失控的旋轉(zhuǎn)不能快速地反應(yīng)。電氣加速度儀對(duì)于失控的旋轉(zhuǎn)不能提供可靠的靈敏度。具體來(lái)說(shuō)，電氣加速度計(jì)對(duì)于噪音電平反應(yīng)太靈敏，這種噪音與要實(shí)施的行走式修平機(jī)的正常操作相關(guān)，通常會(huì)過(guò)早地關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。
鑒于以上所述，要求行走式修平機(jī)能快速地反應(yīng)，并可靠地防止修平刀的失控的轉(zhuǎn)動(dòng)，且對(duì)于修平刀的正常操作噪音電平?jīng)]有過(guò)度的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一用于磨光混凝土的改進(jìn)的行走式修平機(jī)。該改進(jìn)的行走式修平機(jī)包括一具有一陀螺儀的控制模塊，該陀螺儀構(gòu)造來(lái)探測(cè)修平刀的不理想的或失控旋轉(zhuǎn)，并具有提高的靈敏度和響應(yīng)性。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過(guò)對(duì)于由一發(fā)動(dòng)機(jī)(其能操作來(lái)驅(qū)動(dòng)一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng))提供動(dòng)力的行走式修平機(jī)提供一控制模塊，來(lái)滿足一個(gè)或多個(gè)上述的需要?？刂颇K包括一陀螺儀和一控制器。陀螺儀的運(yùn)轉(zhuǎn)提供一電信號(hào)，它代表在行走式修平機(jī)上的一參考結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的角速度?？刂破鳂?gòu)造成從陀螺儀接收電信號(hào)，并確定該運(yùn)動(dòng)的角速度的變化何時(shí)超過(guò)一閾值，并作出響應(yīng)，以阻止發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，行走式修平機(jī)包括一具有一參考結(jié)構(gòu)的框架，一定位在框架下面的轉(zhuǎn)子，一構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)以及一控制模塊?？刂颇K具有一陀螺儀和一控制器。陀螺儀能提供一電信號(hào)，它代表在框架上的參考結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的角速度?？刂破鳂?gòu)造成從陀螺儀接受電信號(hào)，并確定該運(yùn)動(dòng)的角速度的變化何時(shí)超過(guò)一閾值并作出響應(yīng)，以關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的控制模塊相對(duì)于其它機(jī)器中的裝置具有若干個(gè)優(yōu)點(diǎn)?？刂颇K不會(huì)干擾或阻礙行走式修平機(jī)的正常操作。此外，控制模塊提供對(duì)于失控的或不理想的修平刀的旋轉(zhuǎn)更快和可靠的響應(yīng)。
由控制模塊提供的優(yōu)點(diǎn)特別地(但決不排外地)適用于行走式修平機(jī)。因此，根據(jù)本發(fā)明的其它方面，額外地提供一至少大致如上所述的控制模塊和一裝備有這樣一控制模塊的行走式修平機(jī)。
從以下詳細(xì)的描述和附圖，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)明白本發(fā)明的其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)該理解到，盡管詳細(xì)的描述和特殊的實(shí)例指出了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，但它們的給出只是為了說(shuō)明而不是限制。在不脫離本發(fā)明的精神的前提下，可在本發(fā)明的范圍之內(nèi)作出許多變化和修改，因此，本發(fā)明包括所有這樣的改型。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明以下的附圖中示出本發(fā)明的優(yōu)選的示范的實(shí)施例，其中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的零件，在諸附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的行走式修平機(jī)和附連的控制模塊的立體圖；圖2是圖1所示的行走式修平機(jī)的側(cè)視圖；圖3是實(shí)施本發(fā)明的控制模塊的示意的框圖；圖4a和圖4b是圖1的控制模塊的線路圖；圖5是圖4中的控制器U1的引腳連接的示意圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明的在行走式修平機(jī)操作過(guò)程中防止失控轉(zhuǎn)動(dòng)的方法的第一實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
用于各種各樣設(shè)備中的各種控制模塊可根據(jù)后附的權(quán)利要求書(shū)所定義的本發(fā)明構(gòu)造而成。因此，盡管現(xiàn)將參照一行走式修平機(jī)來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，但應(yīng)該理解到，本發(fā)明決不限制于此。例如，它還可用于有可能經(jīng)受不理想運(yùn)動(dòng)的各種不同的機(jī)器(例如，螺旋加料器等)。
參照?qǐng)D1，該圖是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的連接到一行走式修平機(jī)25的控制模塊20的立體圖。一般來(lái)說(shuō)，行走式修平機(jī)25包括一安裝在位于一轉(zhuǎn)子40上方的框架或“籠罩”35上的發(fā)動(dòng)機(jī)30。該修平機(jī)25由一操作者通過(guò)從籠罩35延伸若干英尺的一手柄45進(jìn)行控制。
發(fā)動(dòng)機(jī)30是一般用于一行走式修平機(jī)25的類型的內(nèi)燃機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)30一般地包括一曲軸箱50、一燃料箱55、一空氣供應(yīng)系統(tǒng)60、一輸出軸(未示出)等。發(fā)動(dòng)機(jī)30還包括一對(duì)內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火的點(diǎn)火系統(tǒng)。點(diǎn)火系統(tǒng)的一實(shí)施例是一磁石式點(diǎn)火器(未示出)。磁石式點(diǎn)火器包括一磁體，它隨發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)并在磁石式點(diǎn)火器內(nèi)產(chǎn)生一磁通變化，每一循環(huán)對(duì)點(diǎn)火線圈(未示出)提供電力。點(diǎn)火線圈提供一電流輸出，它的強(qiáng)度足以激勵(lì)一火花塞。
參照?qǐng)D2，轉(zhuǎn)子40包括多個(gè)從一轂70沿徑向延伸的修平刀片65，轂70又由一垂直軸(未示出)驅(qū)動(dòng)。該實(shí)施例的軸包括一齒輪箱輸出軸?；蛘撸S也可以直接地或通過(guò)一過(guò)盈扭矩傳輸結(jié)構(gòu)連接到齒輪系輸出軸。在一指定的離合器速度下，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子40和附連的修平刀片65轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的修平刀片65構(gòu)造成可在澆筑的混凝土上提供一平滑的磨光的表面。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，控制模塊20一般地構(gòu)造成一旦探測(cè)到行走式修平機(jī)的失控的或不理想的旋轉(zhuǎn)即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)?？刂颇K封閉在一安裝在修平機(jī)25上的外殼77內(nèi)(圖1和2)?？刂颇K20和外殼77的位置是可變化的。在所示的實(shí)施例中，它安裝在框架上，具體來(lái)說(shuō)，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)支承板上。
a.線路3和4示出本發(fā)明目前優(yōu)選的實(shí)施例的控制模塊20的詳細(xì)的實(shí)施例。以下部分描述如圖3所示的各自線路的方框圖的功能。各線路方框代表一線路功能。參照?qǐng)D4中的線路圖，以獲得關(guān)于線路方框位置和互連性的信息。圖5示出如圖4所示的微處理器U1的引腳位置。
控制模塊20與點(diǎn)火系統(tǒng)80電氣地連接，并且接受來(lái)自從點(diǎn)火系統(tǒng)80傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)30的電脈沖或信號(hào)的電力。該實(shí)施例的控制模塊20與點(diǎn)火系統(tǒng)80的初級(jí)點(diǎn)火線圈85(圖4)電氣地并聯(lián)到發(fā)動(dòng)機(jī)30。初級(jí)點(diǎn)火線圈85接受具有約100V電壓幅值的電脈沖頻率的交變電流(AC)，以便點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。連接到初級(jí)點(diǎn)火線圈85的電脈沖的頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)30的循環(huán)相關(guān)。如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)30的循環(huán)驅(qū)動(dòng)磁石點(diǎn)火器產(chǎn)生電脈沖的頻率來(lái)向初級(jí)點(diǎn)火線圈85供電。初級(jí)線圈85構(gòu)造有一次級(jí)線圈(未示出)，為發(fā)動(dòng)機(jī)30的燃料的燃燒點(diǎn)火，橫貫火花塞提供高電壓弧(例如，10000伏)。
參照?qǐng)D3和4，一系統(tǒng)儲(chǔ)能方塊90(二極管D3、電容器C1、C2和C3，以及線性電壓調(diào)節(jié)器VR1)使用通過(guò)初級(jí)點(diǎn)火線圈85的電脈沖總地為控制模塊20提供一低壓電源。電容器C1和C3，以及線性電壓調(diào)節(jié)器VR1提供對(duì)微處理器U1的保護(hù)，避免來(lái)自電脈沖供應(yīng)的電源中的波動(dòng)。二極管D3防止儲(chǔ)存在電容器C1內(nèi)的電能放電到初級(jí)點(diǎn)火線圈85。
一火花探測(cè)或檢測(cè)線路95(齊納二極管Z1、二極管D4、電容器C5和電阻器R1和R3)檢測(cè)和調(diào)節(jié)來(lái)自初級(jí)點(diǎn)火線圈的電脈沖，并將檢測(cè)到的電脈沖信號(hào)傳輸?shù)揭豢刂破?00。齊納二極管Z1限定電火花脈沖或信號(hào)，而電阻器R1和電容器C5過(guò)濾電信號(hào)，電阻器R3和二極管D4限制電脈沖的電壓，以便傳輸?shù)轿⑻幚砥鱑1(見(jiàn)圖5)的數(shù)據(jù)輸入引腳P7。
一扼制線路105(電阻器R2、R4、R5、R6，半導(dǎo)體管Q1，二極管D1和D2，電容器C4，以及三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件T1)構(gòu)造成電氣地扼制(即，分流到電氣接地)通向點(diǎn)火線圈的電脈沖，除非由控制器100發(fā)出指令不執(zhí)行。二極管D1防止積聚在電容器C4內(nèi)的能量放電到點(diǎn)火線圈線路。當(dāng)半導(dǎo)體管Q1執(zhí)行操作時(shí)，電容器C4和電阻器R5提供必要的門(mén)電壓和電流來(lái)致動(dòng)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件T1。三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件T1的致動(dòng)調(diào)節(jié)傳輸?shù)匠跫?jí)點(diǎn)火線圈85的電脈沖的電氣扼制，以便點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)30。電脈沖的電氣扼制停止發(fā)動(dòng)機(jī)30的點(diǎn)火，由此，防止發(fā)動(dòng)機(jī)30驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子40轉(zhuǎn)動(dòng)。
一陀螺儀線路110(電阻器R10和R11，電容器C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17，陀螺儀G1)操作來(lái)在行走式修平機(jī)25的操作過(guò)程中，探測(cè)框架35上的一參考點(diǎn)的角轉(zhuǎn)動(dòng)的變化。陀螺儀G1的一優(yōu)選的實(shí)施例是由ANALOG DEVICES，INC.TM制造的Model No.ADXRS150ABG。陀螺儀G1構(gòu)造成產(chǎn)生一代表修平機(jī)的角運(yùn)動(dòng)或角速度的變化的電壓信號(hào)，并將該電壓信號(hào)送到控制器。在一實(shí)施例中，陀螺儀G1產(chǎn)生一基于0至0.5V基準(zhǔn)的電信號(hào)。電信號(hào)包括255中間級(jí)(即，19.061毫伏/級(jí))。各個(gè)19.061毫伏/級(jí)代表約1.57度/秒的公稱運(yùn)動(dòng)角速度，或12.5毫伏公稱每度/每秒。陀螺儀線路110、陀螺儀G1、對(duì)應(yīng)的離散的部件以及對(duì)應(yīng)的電信號(hào)輸出的類型可以變化。
控制器100是一編程的集成的部件，它一般地固化并控制控制模塊20的許多的功能。由控制器100提供的功能包括(1)監(jiān)視修平機(jī)25的框架的角轉(zhuǎn)動(dòng)的變化；(2)將運(yùn)動(dòng)的角速度與指定的范圍進(jìn)行比較；以及(3)如果修平機(jī)25的運(yùn)動(dòng)角速度在指定范圍之外，則防止發(fā)動(dòng)機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子40轉(zhuǎn)動(dòng)。如果運(yùn)動(dòng)的角速度在指定范圍之外，則控制器100致動(dòng)扼制線路以電氣地扼制通向初級(jí)點(diǎn)火線圈85的電脈沖。由此，控制器100防止發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
在圖4中，控制器100包括微處理器U1，它電氣地連接來(lái)從探測(cè)線路方塊95接受電脈沖信號(hào)，并電氣地連接來(lái)調(diào)節(jié)扼制線路105的操作。微處理器U1還電氣地連接到一編程端口PP1，以便用軟件指令對(duì)微處理器U1進(jìn)行編程，來(lái)執(zhí)行控制模塊20的許多功能。微處理器U1的一較佳的實(shí)施例是由MICROCHIP TECHNOLOGY，INC.TM制造的Model No.PIC12F675。其它的微處理器可單獨(dú)使用或結(jié)合離散的電氣部件和/或線路使用，以便執(zhí)行微處理器U1的各種功能。微處理器U1也可完全地用這樣的其它離散部件和/或線路來(lái)替代。
控制模塊20和陀螺儀G1定位在行走式修平機(jī)25的修平刀框架35上的一參考點(diǎn)處。參考點(diǎn)的位置可以變化。陀螺儀G1向控制器100提供一信號(hào)，它代表修平刀框架35上的參考點(diǎn)的角轉(zhuǎn)動(dòng)。如果控制器100探測(cè)到修平機(jī)25的操作狀態(tài)在指定范圍之外，則控制器100防止發(fā)動(dòng)機(jī)30驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子40的轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂破?00根據(jù)來(lái)自陀螺儀G1的代表修平機(jī)25的運(yùn)動(dòng)角速度的信號(hào)確定操作狀態(tài)。如果操作狀態(tài)(例如，檢測(cè)的角轉(zhuǎn)動(dòng))超過(guò)指定的范圍，則控制器100中止以使半導(dǎo)體管Q1不工作，由此，允許半導(dǎo)體管Q1從電容器C4提供電輸出，以致動(dòng)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件T1。該致動(dòng)的三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件T1電氣地扼制通向發(fā)動(dòng)機(jī)30的點(diǎn)火線圈的電脈沖，由此，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)30的操作并防止發(fā)動(dòng)機(jī)30驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子40轉(zhuǎn)動(dòng)。
b.線路操作在已經(jīng)描述了本發(fā)明的控制模塊20的基本結(jié)構(gòu)之后，現(xiàn)將描述如圖6所示的控制模塊20的操作方法200?？梢韵胂蟮氖?，對(duì)于控制模塊20的其它的實(shí)施例，操作的方法200可進(jìn)行修改。此外，還可想象的是，不是所有的步驟者是需要的，某些步驟可以進(jìn)行修改，或步驟的次序可以變化。
如圖6所示，方法200從步驟205處的“啟動(dòng)”開(kāi)始。一操作者拉一手工起動(dòng)器拖線207來(lái)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)30。行走式修平機(jī)25的初始啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)磁石式點(diǎn)火電氣磁體，對(duì)點(diǎn)火線圈提供電力，以對(duì)控制模塊20供電。
在發(fā)動(dòng)機(jī)30的初始啟動(dòng)之后，方法200在步驟210處初始化。初始化的步驟210要求發(fā)動(dòng)機(jī)30的最少時(shí)間周期的惰轉(zhuǎn)操作(例如1秒)。該最少惰轉(zhuǎn)時(shí)間周期可以變化。在此惰轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)程中，控制器100確定由磁石式點(diǎn)火器產(chǎn)生的連續(xù)的電信號(hào)或脈沖之間的時(shí)間周期，它轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)30的惰轉(zhuǎn)速度?？刂破?00還從陀螺儀線路110中對(duì)以后的20毫秒內(nèi)每一毫秒獲得一信號(hào)，或獲得一組20個(gè)讀數(shù)。由電脈沖供應(yīng)到控制模塊20的電力確定被控制器100接收的讀數(shù)數(shù)量。例如，對(duì)于約1200rpm的一惰轉(zhuǎn)速度，控制器100在惰轉(zhuǎn)時(shí)間周期內(nèi)可獲得約10組20個(gè)讀數(shù)，或總共200個(gè)讀數(shù)。如果惰轉(zhuǎn)速度介于1116和1616rpm之間，則控制器在每37.1至53.8毫秒時(shí)間內(nèi)可獲得約20個(gè)讀數(shù)，最終，獲得18至27組20個(gè)ADC讀數(shù)，或360至540個(gè)總讀數(shù)。該惰轉(zhuǎn)速度和要求的惰轉(zhuǎn)時(shí)間可以變化。
在方法200的步驟210處，控制器100確定用來(lái)確定一失控或不理想的修平機(jī)25的旋轉(zhuǎn)情形中的陀螺儀G1和修平機(jī)25的運(yùn)動(dòng)的角速度的基線值(將在下文中描述)?；蛘撸刂破?00可使用一預(yù)定的基線值。
如上所述，指定的范圍較佳地達(dá)到一指定的閾值。指定的閾值的一實(shí)施例是平均或基線值和修平機(jī)25的運(yùn)動(dòng)角速度的運(yùn)行平均值之間的差?；€值可以預(yù)定或在修平機(jī)25的延長(zhǎng)的操作周期上確定。運(yùn)行的平均值在包括修平機(jī)25的操作周期的多個(gè)時(shí)間間隔上確定。如果控制器100探測(cè)差值超過(guò)指定閾值，則控制器100扼制發(fā)動(dòng)機(jī)30的點(diǎn)火系統(tǒng)來(lái)關(guān)閉修平機(jī)25。
控制器100較佳地調(diào)整確定修平機(jī)的失控或不理想的旋轉(zhuǎn)事件中的基線值?？刂破?00進(jìn)行編程，使用一增量/減量/舍去(IDL)技術(shù)來(lái)調(diào)整修平機(jī)25的運(yùn)動(dòng)角速度的預(yù)編程的基線平均值。IDL技術(shù)使用一0至255的IDL比例，其等于由線路110的目前較佳的陀螺儀G1產(chǎn)生的信號(hào)的分級(jí)電壓的數(shù)量?？刂破?00在預(yù)定基線值128處初始化，該基線值是沿0至255的比例的半途。如果控制器100在高于基線值128(即，2.5V)的電壓處探測(cè)來(lái)自陀螺儀線路110的電信號(hào)，則控制器100增量基線值1。相反，如果控制器100在低于基線值的電壓處探測(cè)來(lái)自陀螺儀線路110的電信號(hào)，則控制器100減量基線值1。在一實(shí)施例中，控制器100較佳地將實(shí)際IDL比例限制到115至140，以將比例減小到一更具代表性的期望值范圍。在另一實(shí)施例中，控制器100使用一預(yù)編程的基線值和一指定的閾值差，以便探測(cè)修平機(jī)的失控的或不理想的運(yùn)動(dòng)事件。確定基線值的技術(shù)可以變化。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的惰轉(zhuǎn)時(shí)間周期得到滿足，且控制器100在步驟210處初始化時(shí)，方法200進(jìn)行到步驟215并確定來(lái)自陀螺儀線路110的信號(hào)的運(yùn)行平均值。在確定運(yùn)行平均值中，控制器100通過(guò)從陀螺儀線路110獲得的平移和平均運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)的過(guò)程循環(huán)而進(jìn)行迭代。運(yùn)行平均的初始值較佳地是在發(fā)動(dòng)機(jī)惰轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)程中初始確定的基線值。然而，初始運(yùn)行平均值可以變化?？刂破?00對(duì)每一預(yù)定的時(shí)間間隔(步驟220)，例如，約每1.024毫秒(±0.5毫秒)，從陀螺儀接受一檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)角速度信號(hào)。在步驟225，控制器對(duì)由陀螺儀線路110送出的信號(hào)所代表的多個(gè)檢測(cè)到的角運(yùn)動(dòng)值進(jìn)行平均，以確定運(yùn)行的平均值?？刂破?00可使用如上所述的同樣的IDL技術(shù)來(lái)調(diào)整運(yùn)行平均值。由此，運(yùn)行平均值的回轉(zhuǎn)速度是1/1.024毫秒，它比基線值的回轉(zhuǎn)速度快128倍。確定運(yùn)行平均值的技術(shù)可以變化。
方法200前進(jìn)到步驟230，其中，控制器100確定對(duì)于確定運(yùn)行平均值的一“邊界”的或預(yù)定的運(yùn)行平均時(shí)間周期(例如，16.384毫秒)是否已經(jīng)結(jié)束。
方法200前進(jìn)到步驟230，其中，控制器100比較運(yùn)行平均值和基線值之間的差。在方法200的步驟235中，控制器100根據(jù)運(yùn)行平均值和基線值之間的差來(lái)確定一失控的旋轉(zhuǎn)事件的指標(biāo)。如果運(yùn)動(dòng)的角速度的差在指定的閾值上或超過(guò)指定閾值，例如，約在每秒60和110度之間，較佳地是在每秒70和100度之間，則控制器100確定一失控的旋轉(zhuǎn)事件。
在步驟235的一優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)定的閾值差在48至50的范圍內(nèi)(0至255比例)，它代表約941至980毫伏的壓降和約75.3至78.4度/秒的探測(cè)的運(yùn)動(dòng)角速度的變化。然而，預(yù)定的閾值可以變化。在確定該較佳的閾值差中，在行走式修平機(jī)25的優(yōu)選的實(shí)施例上實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)于一失控的或不理想的旋轉(zhuǎn)事件，控制器100可期望來(lái)自陀螺儀線路110的電壓信號(hào)下降約375mV/100mS(±15mV/100mS)。在此情形下，信號(hào)可在262mS中下降983mV。在此失控事件周期過(guò)程中，控制器100可對(duì)從陀螺儀線路110中接收到的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行平均，平均為基線值，并且從陀螺儀線路110中接受到的256個(gè)信號(hào)進(jìn)行平均，平均為運(yùn)行平均值。由此，基線值可變化一個(gè)階梯值2，而運(yùn)行平均值可變化約50的階梯值(例如，每級(jí)983mV/19.6mV)。
在方法200的另一實(shí)施例中，控制器100可從陀螺儀線路110形成一信號(hào)讀數(shù)的柱狀圖。例如，控制器100可從陀螺儀中每370至510mS間隔(±10mS)獲得一信號(hào)讀數(shù)。當(dāng)然，從陀螺儀線路110獲得的信號(hào)之間的時(shí)間間隔的長(zhǎng)度是可以變化的。
方法200進(jìn)行到步驟240。在步驟240，控制器100確定失控的旋轉(zhuǎn)事件是否已發(fā)生。如果一失控的旋轉(zhuǎn)事件未發(fā)生，則方法200進(jìn)行到步驟250。在步驟250，控制器100確定或探測(cè)“邊界”的或預(yù)定的時(shí)間周期是否已經(jīng)過(guò)去，以便將運(yùn)行平均值平均為基線值(步驟250)。如果在邊界處，則控制器100對(duì)在對(duì)應(yīng)的基線值調(diào)整周期內(nèi)探測(cè)到的運(yùn)動(dòng)角速度的運(yùn)行平均值進(jìn)行平均，平均為基線值(步驟255)?；€調(diào)整時(shí)間周期可以變化。然后，控制器100返回到步驟215。如果不在邊界處，則控制器100前進(jìn)到步驟215。
在方法200的步驟240處，如果控制器探測(cè)到一失控的旋轉(zhuǎn)時(shí)間已經(jīng)發(fā)生，且運(yùn)動(dòng)的角速度變化超過(guò)閾值差，則方法200前進(jìn)到步驟260。步驟260包括防止發(fā)動(dòng)機(jī)30驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子40轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂破?00致動(dòng)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件T1，以便電氣地扼制或接地來(lái)自磁石式點(diǎn)火器的電信號(hào)，以對(duì)初級(jí)點(diǎn)火線圈85供電。電氣地扼制或接地電信號(hào)，致使發(fā)動(dòng)機(jī)30關(guān)閉，由此，防止發(fā)動(dòng)機(jī)30驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子40轉(zhuǎn)動(dòng)。步驟260之后，方法200則進(jìn)行到步驟265處的“結(jié)束”。
修平機(jī)25的控制模塊20的操作，在失控的旋轉(zhuǎn)事件起始時(shí)來(lái)防止發(fā)動(dòng)機(jī)30在相對(duì)于修平機(jī)位置的300度轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子40轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，可靠地防止一旋轉(zhuǎn)修平機(jī)25沖擊一操作者。這樣，控制器100的操作，在失控的旋轉(zhuǎn)事件起始時(shí)修平機(jī)位置的25度轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)探測(cè)失控旋轉(zhuǎn)事件的指標(biāo)。該種響應(yīng)被認(rèn)為對(duì)于操作修平機(jī)是足夠的。
然而，事實(shí)上，經(jīng)驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明的控制模塊20的操作在相對(duì)于失控旋轉(zhuǎn)事件(例如，釋放手柄45和控制修平機(jī)25)起始時(shí)修平機(jī)的位置在270度轉(zhuǎn)動(dòng)之內(nèi)反應(yīng)并停止修平機(jī)25。這樣，控制器100的操作，使用至少約100度/秒(±10度/秒)的角轉(zhuǎn)動(dòng)中的閾值差，在失控旋轉(zhuǎn)事件起始時(shí)相對(duì)于修平機(jī)25的位置在至少15度轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)探測(cè)修平機(jī)25失控的旋轉(zhuǎn)事件。這些結(jié)果超越已知的修平機(jī)的性能。
如上所述，在不脫離本發(fā)明的精神的前提下，對(duì)本發(fā)明可作出許多變化和修改。這些變化的某些范圍已在上面進(jìn)行了討論。從附后的權(quán)利要求書(shū)中將會(huì)明白其它的變化的范圍。
權(quán)利要求
1.一控制模塊，所述控制模塊構(gòu)造成安裝在由一能操作來(lái)驅(qū)動(dòng)一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的行走式修平機(jī)上，所述控制模塊包括(A)一陀螺儀，陀螺儀的運(yùn)轉(zhuǎn)提供一電信號(hào)，所述電信號(hào)代表在行走式修平機(jī)上的一參考結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)角速度；以及(B)一控制器，控制器構(gòu)造成從陀螺儀接受電信號(hào)，并操作來(lái)確定該運(yùn)動(dòng)的角速度的變化何時(shí)超過(guò)一閾值并作出響應(yīng)，以阻止發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制模塊，其特征在于，還包括一開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)電氣連接到電氣接地并平行地連接到一點(diǎn)火線圈。
3.如權(quán)利要求2所述的控制模塊，其特征在于，控制器操作用來(lái)關(guān)閉開(kāi)關(guān)，以便電氣地扼制通向點(diǎn)火線圈的電氣輸出信號(hào)，并關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。
4.如權(quán)利要求3所述的控制模塊，其特征在于，電氣輸出信號(hào)包括多個(gè)電脈沖，而控制器構(gòu)造成電氣地扼制通向點(diǎn)火線圈的電脈沖。
5.如權(quán)利要求4所述的控制模塊，其特征在于，控制器構(gòu)造成電氣地扼制一部分電脈沖，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的控制模塊，其特征在于，控制器構(gòu)造成安裝在行走式修平機(jī)的一框架上。
7.如權(quán)利要求6所述的控制模塊，其特征在于，陀螺儀構(gòu)造成安裝在與行走式修平機(jī)的框架連接的一手柄上。
8.如權(quán)利要求1所述的控制模塊，其特征在于，控制器構(gòu)造成根據(jù)以來(lái)自陀螺儀的電信號(hào)的運(yùn)行平均值平均得到的來(lái)自陀螺儀的電信號(hào)的基線值確定閾值。
9.如權(quán)利要求1所述的控制模塊，其特征在于，當(dāng)探測(cè)到的參考結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的角速度超過(guò)70度/秒時(shí)，控制器構(gòu)造成可防止發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行走式修平機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.一行走式修平機(jī)，其包括(A)一具有一參考結(jié)構(gòu)的框架；(B)一定位在框架下面的轉(zhuǎn)子；(C)一構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)；以及(D)一控制模塊具有一陀螺儀，操作陀螺儀能提供一電信號(hào)，所述電信號(hào)代表在框架上的參考結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的角速度；以及一控制器，控制器構(gòu)造成從陀螺儀接受電信號(hào)，并確定該運(yùn)動(dòng)的角速度的變化何時(shí)超過(guò)一閾值并作出響應(yīng)，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
11.如權(quán)利要求10所述的行走式修平機(jī)，其特征在于，控制器被操作來(lái)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，以防止轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求10所述的行走式修平機(jī)，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)包括一點(diǎn)火線圈，所述點(diǎn)火線圈構(gòu)造成接收多個(gè)電脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作，還包括一開(kāi)關(guān)，其電氣地連接到一電氣接地，并與行走式修平機(jī)的點(diǎn)火線圈平行連接。
13.如權(quán)利要求12所述的行走式修平機(jī)，其特征在于，通過(guò)致動(dòng)開(kāi)關(guān)和電氣地扼制多個(gè)通向點(diǎn)火線圈的電脈沖以關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，由此控制器防止修平機(jī)刀片轉(zhuǎn)動(dòng)。
14.如權(quán)利要求13所述的行走式修平機(jī)，其特征在于，控制器被構(gòu)造成可電氣地扼制一部分電脈沖，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。
15.如權(quán)利要求10所述的行走式修平機(jī)，其特征在于，來(lái)自陀螺儀的電信號(hào)是可變電壓值，其代表每秒的轉(zhuǎn)動(dòng)度數(shù)。
16.如權(quán)利要求15所述的行走式修平機(jī)，其特征在于，來(lái)自陀螺儀的可變電壓值的減小代表行走式修平機(jī)的框架的運(yùn)動(dòng)角速度的增加。
17.如權(quán)利要求16所述的行走式修平機(jī)，其特征在于，通過(guò)以基線值來(lái)平均可變電壓值的運(yùn)行平均值，由此控制器確定運(yùn)動(dòng)角速度的閾值。
18.如權(quán)利要求16所述的行走式修平機(jī)，其特征在于，控制器儲(chǔ)存由陀螺儀產(chǎn)生的可變電壓值的柱狀圖。
19.如權(quán)利要求16所述的行走式修平機(jī)，其特征在于，控制器構(gòu)造成一旦探測(cè)到運(yùn)動(dòng)角速度超過(guò)70度/秒即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。
20.如權(quán)利要求10所述的行走式修平機(jī)，其特征在于，陀螺儀構(gòu)造成安裝在連接到行走式修平機(jī)的框架的一手柄上。
21.如權(quán)利要求10所述的行走式修平機(jī)，其特征在于，控制器構(gòu)造成可確定在修平機(jī)的至少15度轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)的指定范圍之外的操作狀態(tài)。
22.一防止行走式修平機(jī)失控轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，該修平機(jī)包括一驅(qū)動(dòng)多個(gè)修平刀片轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該方法包括以下步驟測(cè)量修平機(jī)運(yùn)動(dòng)的角速度；將運(yùn)動(dòng)角速度與一閾值進(jìn)行比較；以及如果測(cè)得的運(yùn)動(dòng)角速度達(dá)到或超過(guò)閾值，則抑制發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，測(cè)量運(yùn)動(dòng)角速度的步驟包括確定在多個(gè)預(yù)定的運(yùn)行平均時(shí)間間隔上的預(yù)定時(shí)間間隔處收集得到運(yùn)動(dòng)角速度的運(yùn)行平均值。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)整預(yù)定基線值的步驟，使用在預(yù)定基線時(shí)間間隔處的運(yùn)行平均值，在預(yù)定的基線時(shí)間間隔處調(diào)整預(yù)定的基線值。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，比較步驟包括確定運(yùn)行平均值和調(diào)整的基線值之間的差是否等于或超過(guò)閾值。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，抑制步驟包括提供一信號(hào)來(lái)致動(dòng)一三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，以便電氣地扼制一通向點(diǎn)火線圈的電信號(hào)，以此點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。
27.一防止行走式修平機(jī)失控轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，該修平機(jī)具有一構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該方法包括以下步驟測(cè)量修平機(jī)運(yùn)動(dòng)的角速度；將運(yùn)動(dòng)角速度與一閾值進(jìn)行比較；以及在相對(duì)于失控旋轉(zhuǎn)事件起始時(shí)的修平機(jī)的位置的25度轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)，探測(cè)修平機(jī)的失控旋轉(zhuǎn)事件的指標(biāo)。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，探測(cè)一失控的旋轉(zhuǎn)事件的步驟發(fā)生在相對(duì)于在失控的旋轉(zhuǎn)事件起始時(shí)的修平機(jī)的位置的15度轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)。
29.一防止行走式修平機(jī)失控轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，該修平機(jī)具有一構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該方法包括以下步驟測(cè)量修平機(jī)運(yùn)動(dòng)角速度；將運(yùn)動(dòng)角速度與一閾值進(jìn)行比較；以及在相對(duì)于失控旋轉(zhuǎn)事件起始時(shí)的修平機(jī)的位置的300度轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，防止發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的步驟發(fā)生在相對(duì)于失控旋轉(zhuǎn)事件起始時(shí)的修平機(jī)的位置的270度轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)。
31.一防止行走式修平機(jī)失控轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，該修平機(jī)具有一構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該方法包括以下步驟測(cè)量修平機(jī)運(yùn)動(dòng)角速度；將運(yùn)動(dòng)角速度與一閾值進(jìn)行比較；在相對(duì)于失控旋轉(zhuǎn)事件起始時(shí)的修平機(jī)的位置的至少15度轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)，探測(cè)修平機(jī)的失控旋轉(zhuǎn)事件的指標(biāo)；以及在相對(duì)于失控旋轉(zhuǎn)事件起始時(shí)的修平機(jī)的位置的270度轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)，防止修平機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，失控的旋轉(zhuǎn)事件的起始隨著修平機(jī)的控制一釋放發(fā)生。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，比較的步驟包括確定在一預(yù)定事件間隔上測(cè)得的運(yùn)動(dòng)的角速度是否相對(duì)運(yùn)動(dòng)角速度的基線值已變化至少100度/秒。
全文摘要
一用于行走式修平機(jī)的控制模塊構(gòu)造成探測(cè)和防止修平機(jī)的失控的或不理想的運(yùn)動(dòng)。修平機(jī)包括一構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)?？刂颇K包括一陀螺儀和一控制器。陀螺儀構(gòu)造成提供一電信號(hào)，其代表行走式修平機(jī)上的一參考結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)的角速度?？刂破鳂?gòu)造成從陀螺儀接受電信號(hào)，并確定何時(shí)修平機(jī)的運(yùn)動(dòng)角速度的變化超過(guò)一閾值，并作出響應(yīng)，來(lái)防止發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號(hào)G01C19/42GK1637220SQ20041008584
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
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