專利名稱：自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制物體高度的裝置及其控制方法，尤其涉及一種自動(dòng)控制物體
與地面距離的系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)起重機(jī)在強(qiáng)夯工況時(shí)重錘離地高度無(wú)顯示或顯示不準(zhǔn)，重錘離地高度 主要是通過(guò)操作人員目測(cè)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷。強(qiáng)力型履帶起重機(jī)在強(qiáng)夯工況時(shí)，要求重錘在離 地高度較高時(shí)能夠進(jìn)行自由下落，如果重錘在過(guò)高的高度下進(jìn)行自由下落，重錘落地瞬間 由于慣性過(guò)大而對(duì)起重機(jī)的穩(wěn)定性有很大的影響；在連續(xù)墻抓斗工況時(shí)，由于無(wú)法實(shí)時(shí)得 知當(dāng)前的下挖的深度，所以經(jīng)常造成過(guò)挖或少挖。 —種電子控制懸架設(shè)備，其能夠通過(guò)使用車輛高度傳感器而不是方向盤(pán)轉(zhuǎn)度傳感 器在車輛轉(zhuǎn)向時(shí)停止車輛高度控制，并在車輛直向前行時(shí)執(zhí)行車輛高度控制，一種電子控 制懸架設(shè)備的車輛高度控制方法，提供一種電子控制懸架設(shè)備，其包括多個(gè)車輛高度傳 感器，其用于測(cè)量車輛高度；車輛高度調(diào)節(jié)致動(dòng)器，其經(jīng)操作以用于調(diào)節(jié)車輛高度；空氣彈 簧，其由車輛高度調(diào)節(jié)致動(dòng)器控制；以及電子控制單元，其用于根據(jù)從車輛高度傳感器接收
到的車輛高度信號(hào)來(lái)計(jì)算車輛左側(cè)與右側(cè)之間的高度差值，并通過(guò)將所計(jì)算得到的車輛左 側(cè)與右側(cè)之間的高度差值與預(yù)定參考值進(jìn)行比較來(lái)確定是操作車輛高度調(diào)節(jié)致動(dòng)器還是 停止車輛高度調(diào)節(jié)致動(dòng)器。但是這種裝置不適于檢測(cè)和控制起重機(jī)吊起的重物的高度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)及其控制方法，使用 它，在在強(qiáng)夯工況時(shí)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地了解重錘離地高度，在連續(xù)墻抓斗工況時(shí)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn) 確地了解當(dāng)前下挖深度，并且測(cè)量精度高，顯示誤差小。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 —種自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，包括具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝 置、置于駕駛室的人機(jī)界面、與人機(jī)界面藕接的可編程控制器和角度傳感器；所述的具有 方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置通過(guò)CAN總線與可編程控制器相連，并向其傳單向輸信 號(hào)；所述的可編程控制器通過(guò)CAN總線向人機(jī)界面單向傳輸信號(hào)；所述的角度傳感器與可 編程控制器相連。 上述的自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，其中，所述的具有方向判別功能的出繩
長(zhǎng)度測(cè)量裝置包括安裝機(jī)座、設(shè)置在安裝機(jī)座下方的扭簧、與扭簧一端相連的主臂、連接在
主臂另一端的主軸、設(shè)置在主軸一端上的硬橡膠輪、設(shè)置在硬橡膠輪兩側(cè)的膠輪墊片、編碼
器座和編碼器；所述的編碼器設(shè)置在編碼器座內(nèi)部，編碼器座設(shè)置在主軸的另一端。 上述的自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，其中，所述的具有方向判別功能的出繩
長(zhǎng)度測(cè)量裝置通過(guò)安裝機(jī)座設(shè)置在起重機(jī)主臂頭部；所述的硬橡膠輪設(shè)置在鋼絲繩上；所
述的鋼絲繩環(huán)繞在起重機(jī)主臂頭滑輪上。
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上述的自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，其中，所述的硬橡膠輪隨著鋼絲繩的上 下滑動(dòng)而進(jìn)行滾動(dòng)，橡膠輪的滾動(dòng)帶動(dòng)編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)。 上述的自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，其中，所述的編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼絲繩的 變化量和出繩方向，并通過(guò)CAN總線傳輸信號(hào)給可編程控制器。 上述的自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，其中，所述的鋼絲繩的一端與物體相連， 另一端與巻揚(yáng)相連。
—種自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法，包括以下步驟 步驟1、對(duì)物體起吊之前進(jìn)行零位標(biāo)定將物體放在基準(zhǔn)水平面上，再把鋼絲繩拉 升至繃緊狀態(tài)，可編程控制器記錄當(dāng)前點(diǎn)為零位基準(zhǔn)面。 步驟2、可編程控制器根據(jù)具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置的編碼器發(fā)送 的位置值計(jì)算物體對(duì)地的基準(zhǔn)水平面的變化值，記為AS1。 步驟3、根據(jù)角度傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出因主臂角度變化而引起物體對(duì)地的基 準(zhǔn)水平面的變化值，記為AS2。 步驟4、可編程控制器實(shí)時(shí)計(jì)算AS1+AS2的值，既為物體實(shí)際離地高度值h3，檢 測(cè)到h3值大于設(shè)定值時(shí)。 步驟5、可編程控制器把檢測(cè)到的物體離地高度值和在達(dá)到最大允許值時(shí)發(fā)出的 警報(bào)信息都通過(guò)CAN總線實(shí)時(shí)地發(fā)送到人機(jī)界面。 上述的一種自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法，其中，所述的步驟2中還包括 步驟2. 1、收放巻揚(yáng)機(jī)，繞在起重機(jī)主臂頭滑輪上的鋼絲繩向上或向下滑動(dòng)，從而
帶動(dòng)著壓在鋼絲繩上的硬橡膠輪滾動(dòng)。 步驟2. 2、硬橡膠輪滾動(dòng)帶動(dòng)著編碼器同步轉(zhuǎn)動(dòng)。 步驟2. 3、編碼器把實(shí)時(shí)檢測(cè)到的位置信號(hào)通過(guò)CAN總線發(fā)送給可編程控制器。
步驟2. 4、可編程控制器根據(jù)編碼器實(shí)時(shí)發(fā)送過(guò)來(lái)的位置值，實(shí)時(shí)計(jì)算出鋼絲繩的 變化量即物體對(duì)地的基準(zhǔn)水平面的變化值A(chǔ)S1。 上述的一種自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法，其中，所述的步驟3還包括下 述步驟 步驟3. 1、角度傳感器檢測(cè)主臂的角度變化，并傳輸信號(hào)給可編程控制器。 步驟3. 2、可編程控制器根據(jù)檢測(cè)到的角度變化值，實(shí)時(shí)計(jì)算A S2的值。 上述的一種自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法，其中，所述的步驟4中，在檢測(cè)
到h3值大于設(shè)定值后，禁止巻揚(yáng)向上或起重機(jī)主臂向上的動(dòng)作，控制物體離地高度最大值。
本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的積極效果是 1、本發(fā)明自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)由于設(shè)置了具有方向判別功能的出繩
長(zhǎng)度測(cè)量裝置，通過(guò)壓在鋼絲繩上的硬橡膠輪，通過(guò)與硬橡膠輪同軸安裝的編碼器可以實(shí)
時(shí)測(cè)量鋼絲繩的變化量及出繩方向。 2、本發(fā)明自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法包括解決檢測(cè)和顯示誤差的"零位 標(biāo)定"控制方法，通過(guò)零位標(biāo)定，解決因被吊物體尺寸不同而引起高度計(jì)算不準(zhǔn)確的問(wèn)題。
3、本發(fā)明自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法包括限制物體最大下落高度的自 動(dòng)控制方法將重錘的高度控制在重錘的最大下落高度允許的范圍內(nèi)。


圖l是本發(fā)明
圖2是本發(fā)明 裝置的主視圖。
圖3是本發(fā)明
裝置的俯視圖。
圖4是本發(fā)明
裝置的左視圖。
圖5是本發(fā)明
裝置安裝主視圖。
圖6是本發(fā)明
裝置安裝俯視圖。
圖7是本發(fā)明
示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。 請(qǐng)參見(jiàn)圖1所示，一種自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，包括具有方向判別功能 的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置1、置于駕駛室的人機(jī)界面2、與人機(jī)界面2藕接的可編程控制器3和 角度傳感器4;具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置1通過(guò)CAN總線與可編程控制器3相 連，并向其傳單向輸信號(hào)；可編程控制器3通過(guò)CAN總線向人機(jī)界面2單向傳輸信號(hào)；所述 的角度傳感器4與可編程控制器3相連。 請(qǐng)參見(jiàn)圖2、圖3和圖4所示，具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置1包括安裝 機(jī)座11、設(shè)置在安裝機(jī)座11下方的扭簧12、與扭簧12 —端相連的主臂13、連接在主臂13 另一端的主軸15、設(shè)置在主軸15 —端上的硬橡膠輪14、設(shè)置在硬橡膠輪14兩側(cè)的膠輪墊 片16、編碼器座17和編碼器18 ;編碼器18設(shè)置在編碼器座17內(nèi)部，編碼器座17設(shè)置在主 軸15的另一端。 請(qǐng)參見(jiàn)圖5和圖6所示，具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置1通過(guò)安裝機(jī)座 11安裝在起重機(jī)主臂9頭部，硬橡膠輪14壓在鋼絲繩5上；鋼絲繩5環(huán)繞在滑輪6上。硬 橡膠輪14在鋼絲繩5上滾動(dòng)，帶動(dòng)編碼器18轉(zhuǎn)動(dòng)。 編碼器18實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼絲繩5的變化量和出繩方向，并通過(guò)CAN總線傳輸信號(hào)給可 編程控制器3。 請(qǐng)參見(jiàn)圖7所示，鋼絲繩5的一端與物體7相連，另一端與巻揚(yáng)8相連。
—種自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法，包括以下步驟 步驟1 、在對(duì)物體7起吊之前進(jìn)行"零位標(biāo)定":將物體7放在"基準(zhǔn)水平面"上，再 把鋼絲繩5拉升至繃緊狀態(tài)，按下人機(jī)界面2上的"零位標(biāo)定"按鍵，可編程控制器3記錄 當(dāng)前點(diǎn)為"零位基準(zhǔn)面"；由于在更換物體7之后，尺寸可能與之前不同，為準(zhǔn)確測(cè)量物體離 地高度，必須在起吊之前進(jìn)行一次"零位標(biāo)定"的操作。可消除因物體7尺寸不同而影響離
種自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
-種自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)的具有判別功能的出繩測(cè)量
-種自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)的具有判別功能的出繩測(cè)量
-種自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)的具有判別功能的出繩測(cè)量
-種自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)的具有判別功能的出繩測(cè)量
-種自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)的具有判別功能的出繩測(cè)量
種自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法的"零位標(biāo)定"法的參照地高度顯示誤差問(wèn)題。 步驟2、收放巻揚(yáng)8，繞在滑輪6上的鋼絲繩5向上或向下滑動(dòng)，鋼絲繩5的滑動(dòng)帶 動(dòng)著壓在鋼絲繩5上的硬橡膠輪14滾動(dòng)，硬橡膠輪14的滾動(dòng)帶動(dòng)著編碼器18同步轉(zhuǎn)動(dòng)， 編碼器18把實(shí)時(shí)檢測(cè)到的位置通過(guò)CAN總線發(fā)送給可編程控制器3，可編程控制器3根據(jù) 編碼器18實(shí)時(shí)發(fā)送過(guò)來(lái)的位置值，實(shí)時(shí)計(jì)算出鋼絲繩5的變化量，即為物體7對(duì)地"基準(zhǔn)水 平面"的變化值，記為AS1 ; 步驟3、角度傳感器4檢測(cè)主臂13的角度變化，并傳輸信號(hào)給可編程控制器3，可 編程控制器3根據(jù)檢測(cè)到的角度變化值a ，實(shí)時(shí)計(jì)算出因主臂13角度變化而引起物體7對(duì) 地"基準(zhǔn)水平面"的變化值，記為A S2 ; 步驟4、可編程控制器3實(shí)時(shí)計(jì)算ASl+AS2的值，既為物體7實(shí)際離地高度值h3， 檢測(cè)到h3值大于設(shè)定值時(shí)，禁止巻揚(yáng)8向上或起重機(jī)主臂9向上的動(dòng)作，控制物體7離地 高度最大值在允許的范圍內(nèi)； 步驟5、可編程控制器3把檢測(cè)到的物體7離地高度值和在達(dá)到最大允許值時(shí)發(fā)出
的警報(bào)信息都通過(guò)CAN總線實(shí)時(shí)地發(fā)送到人機(jī)界面2，便于駕駛員實(shí)時(shí)觀察當(dāng)前的狀態(tài)。 同理，將本發(fā)明自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)安裝到挖掘機(jī)上，在連續(xù)墻抓斗
工作時(shí)可以實(shí)時(shí)顯示下挖深度，以便于操作者能夠準(zhǔn)確控制下挖的深度。 本發(fā)明測(cè)量精度高，顯示誤差小，使用安全，在強(qiáng)夯工況時(shí)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地了解重
錘離地高度；在連續(xù)墻抓斗工況時(shí)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地了解當(dāng)前下挖深度，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域。
權(quán)利要求
一種自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，其特征在于包括具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置(1)、置于駕駛室的人機(jī)界面(2)、與人機(jī)界面(2)藕接的可編程控制器(3)和角度傳感器(4)；所述的具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置(1)通過(guò)CAN總線與可編程控制器(3)相連，并向其傳單向輸信號(hào)；所述的可編程控制器(3)通過(guò)CAN總線向人機(jī)界面(2)單向傳輸信號(hào)；所述的角度傳感器(4)與可編程控制器(3)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，其特征在于所述的具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置(1)包括安裝機(jī)座(11)、設(shè)置在安裝機(jī)座(11)下方的扭簧(12)、與扭簧(12) —端相連的主臂(13)、連接在主臂(13)另一端的主 軸(15)、設(shè)置在主軸(15) —端上的硬橡膠輪(14)、設(shè)置在硬橡膠輪(14)兩側(cè)的膠輪墊片 (16)、編碼器座(17)和編碼器(18);所述的編碼器(18)設(shè)置在編碼器座(17)內(nèi)部，編碼 器座(17)設(shè)置在主軸(15)的另一端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，其特征在于 所述的具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置(1)通過(guò)安裝機(jī)座(11)設(shè)置在起重機(jī)主臂(9)頭部；所述的硬橡膠輪(14)設(shè)置在鋼絲繩(5)上；所述的鋼絲繩(5)環(huán)繞在起重 機(jī)主臂(9)頭滑輪(6)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，其特征在于 所述的硬橡膠輪(14)隨著鋼絲繩(5)的上下滑動(dòng)而進(jìn)行滾動(dòng)，橡膠輪(14)的滾動(dòng)帶動(dòng)編碼器(18)轉(zhuǎn)動(dòng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，其特征在于 所述的編碼器(18)實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼絲繩(5)的變化量和出繩方向，并通過(guò)CAN總線傳輸信號(hào)給可編程控制器(3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，其特征在于 所述的鋼絲繩(5)的一端與物體(7)相連，另一端與巻揚(yáng)(8)相連。
7. —種自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法，包括以下步驟步驟1、對(duì)物體(7)起吊之前進(jìn)行零位標(biāo)定將物體(7)放在基準(zhǔn)水平面上，再把鋼絲繩(5)拉升至繃緊狀態(tài)，可編程控制器(3)記錄當(dāng)前點(diǎn)為零位基準(zhǔn)面；步驟2、可編程控制器(3)根據(jù)具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置(1)的編碼器 (18)發(fā)送的位置值計(jì)算物體(7)對(duì)地的基準(zhǔn)水平面的變化值，記為AS1 ;步驟3、根據(jù)角度傳感器(4)檢測(cè)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出因主臂(13)角度變化而引起物體(7) 對(duì)地的基準(zhǔn)水平面的變化值，記為AS2;步驟4、可編程控制器(3)實(shí)時(shí)計(jì)算AS1+AS2的值，既為物體(7)實(shí)際離地高度值h3， 檢測(cè)到h3值大于設(shè)定值時(shí)；步驟5、可編程控制器(3)把檢測(cè)到的物體(7)離地高度值和在達(dá)到最大允許值時(shí)發(fā)出 的警報(bào)信息都通過(guò)CAN總線實(shí)時(shí)地發(fā)送到人機(jī)界面(2)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法，其特征在于所 述的步驟2中還包括步驟2. 1、收放巻揚(yáng)機(jī)(8)，繞在起重機(jī)主臂頭滑輪(6)上的鋼絲繩(5)向上或向下滑 動(dòng)，從而帶動(dòng)著壓在鋼絲繩上的硬橡膠輪(14)滾動(dòng)；步驟2. 2、硬橡膠輪(14)滾動(dòng)帶動(dòng)著編碼器(18)同步轉(zhuǎn)動(dòng)；步驟2.3、編碼器(18)把實(shí)時(shí)檢測(cè)到的位置信號(hào)通過(guò)CAN總線發(fā)送給可編程控制器(3);步驟2. 4、可編程控制器(3)根據(jù)編碼器(18)實(shí)時(shí)發(fā)送過(guò)來(lái)的位置值，實(shí)時(shí)計(jì)算出鋼絲 繩(5)的變化量即物體(7)對(duì)地的基準(zhǔn)水平面的變化值A(chǔ)S1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法，其特征在于所 述的步驟3還包括下述步驟步驟3. 1、角度傳感器(4)檢測(cè)主臂(13)的角度變化，并傳輸信號(hào)給可編程控制器(3);步驟3.2、可編程控制器(3)根據(jù)檢測(cè)到的角度變化值，實(shí)時(shí)計(jì)算AS2的值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自動(dòng)控制物體與地面距離的控制方法，其特征在于 所述的步驟4中，在檢測(cè)到h3值大于設(shè)定值后，禁止巻揚(yáng)(8)向上或起重機(jī)主臂(9)向上的動(dòng)作，控制物體(7)離地高度最大值。
全文摘要
一種自動(dòng)控制物體與地面距離的系統(tǒng)，包括具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置、置于駕駛室的人機(jī)界面、與人機(jī)界面藕接的可編程控制器和角度傳感器；具有方向判別功能的出繩長(zhǎng)度測(cè)量裝置通過(guò)CAN總線與可編程控制器相連，并向其傳單向輸信號(hào)；可編程控制器通過(guò)CAN總線向人機(jī)界面單向傳輸信號(hào)；角度傳感器與可編程控制器相連。本發(fā)明測(cè)量精度高，顯示誤差小，使用安全，在強(qiáng)夯工況時(shí)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地了解重錘離地高度；在連續(xù)墻抓斗工況時(shí)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地了解當(dāng)前下挖深度，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B66C13/18GK101774509SQ20101011963
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者段龍文, 閆明, 顧海軍 申請(qǐng)人:上海三一科技有限公司