一種可實現車身防自損的下折式高空作業車控制方法與流程

本發明涉及一種高空作業車控制方法，具體是一種可實現車身防自損的下折式高空作業車控制方法，屬于高空作業車技術領域。

背景技術：

高空作業車是運送工作人員和使用器材至高空對位于高空的設備進行安裝、維護、清洗的專用特種車輛，與搭腳手架、梯子等傳統的作業方式相比具有作業性能好、作業效率高、作業安全等優點，目前廣泛應用于電力、交通、石化、通信、園林等基礎設施行業。

目前高空作業車按臂架類型通常分為三類：折疊臂高空作業車、伸縮臂高空作業車和由折疊臂和伸縮臂組成的混合臂高空作業車，由于混合臂高空作業車兼具折疊臂和伸縮臂的作業靈活、適用多樣性工況、易于跨越障礙物到達工作位置的優點，因此逐漸普及應用。

隨著高空作業車行業的發展，大高度以及越來越復雜的臂架結構成為未來發展的趨勢，這就對高空作業車安全保護的要求越來越高，而高空作業車的車身防自損功能也越來越顯現出其重要性。

針對工作臂結構較簡單的伸縮臂高空作業車，車身防自損控制運算相對簡單、也較易實現，通常僅需要控制工作臂變幅下落以及計算當前轉臺的回轉角度就可以有效實現自身防撞，但針對工作臂結構較復雜的折疊臂高空作業車和混合臂高空作業車，車身防自損控制運算就相對復雜、不易實現，如圖1所示的下折式混合臂高空作業車是在下折式折疊臂的內部還設置有伸縮臂，在圖1所示的狀態下不僅僅是一級臂變幅下降可以撞到車身，同時回轉動作二級臂變幅和二級臂縮回、伸出都有可能撞到車身，在這種情況下僅僅依靠簡單的控制工作臂變幅下落以及計算當前轉臺的回轉角度的車身防自損控制已經無法解決問題，而依靠定點控制不僅定點量大而且不能覆蓋整個車身，通常是操作人員根據經驗目測進行操作以完成車身防自損控制，若操作人員對現場工況或作業車操作不熟會導致臂架操作變得較復雜、困難，工作效率低。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供一種可實現車身防自損的下折式高空作業車控制方法，可實現下折式高空作業車自動判斷每節工作臂可進行的安全動作以實現車身防自損，進而實現簡化操作、提高工作效率。

為實現上述目的，本可實現車身防自損的下折式高空作業車控制方法所使用的下折式高空作業車包括車體總成、臂架總成、工作平臺、動作控制液壓閥組、控制器、節臂傾角傳感器、節臂長度傳感器、臂架總成回轉角度傳感器；所述的臂架總成安裝在所述的車體總成的轉臺上，包括下折結構的一節臂、二節臂和曲臂，一節臂和/或二節臂的內部設有伸縮臂；所述的節臂傾角傳感器的數量與節臂的數量配合、并分別安裝在每節節臂上；所述的節臂長度傳感器的數量與節臂的數量配合、并分別安裝在每節節臂上；所述的工作平臺通過自動調平裝置安裝在曲臂的末端；所述的動作控制液壓閥組安裝在所述的車體總成的轉臺上；所述的臂架總成回轉角度傳感器安裝在所述的車體總成的轉臺上；所述的控制器安裝在所述的車體總成的轉臺上，包括節臂傾角數據采集回路、節臂長度數據采集回路、臂架回轉角度數據采集回路、臂架控制回路、數據計算比較判斷回路和臂架安全控制及報警回路，控制器分別與節臂傾角傳感器、節臂長度傳感器、臂架總成回轉角度傳感器、動作控制液壓閥組電連接；

本可實現車身防自損的下折式高空作業車控制方法具體包括以下步驟：

a.臂架控制：臂架控制回路開始工作，臂架總成開始展開，當一節臂未升起至設定的展開安全角度時，控制器控制動作控制液壓閥組關閉控制二節臂和曲臂的閥路、限制二節臂和曲臂的所有動作輸入；當一節臂升起至大于設定的展開安全角度時，控制器控制動作控制液壓閥組打開控制二節臂和曲臂的閥路、允許二節臂和曲臂的動作輸入；

b.傾角數據采集：臂架總成工作過程中，節臂傾角數據采集回路、節臂長度數據采集回路、臂架回轉角度數據采集回路同步開始工作，控制器實時分別讀取各節臂的傾角數據、節臂長度數據和臂架總成回轉角度數據并存儲；

c.數據計算比較與判斷：臂架總成展開過程中，當節臂的變幅角度或伸縮長度、轉臺的回轉角度未達到設定的臨界安全數值時，控制器控制動作控制液壓閥組使節臂或轉臺按正常運行速度動作；當節臂的變幅角度或伸縮長度、轉臺的回轉角度大于臨界安全數值后，控制器控制動作控制液壓閥組使節臂或轉臺降低運行速度直至達到設定的極限安全數值；

數據計算比較判斷回路開始工作，控制器根據設定程序將實時的各節臂的傾角數據、節臂長度數據和臂架總成回轉角度數據進行計算并三維建模，并將建模數值與預置設定的模型數據參考數值進行差異比較，并根據比較結果及預置設定的安全動作程序的防撞區域和防撞數值判定各節臂安全動作的變幅方向和/或伸縮方向、臂架總成安全回轉動作的回轉方向；

d.臂架安全控制：臂架安全控制及報警回路開始工作，控制器根據判定的各節臂安全動作的變幅方向和/或伸縮方向、臂架總成安全回轉動作的回轉方向控制動作控制液壓閥組關閉各節臂非安全動作的變幅方向和/或伸縮方向的閥路、關閉非安全動作的臂架總成回轉方向的閥路、允許打開各節臂安全動作的變幅方向和/或伸縮方向的閥路、允許打開安全動作的臂架總成回轉方向的閥路。

作為本發明的進一步控制方案，步驟c中所述的預置設定的安全動作程序的防撞區域和防撞數值在臂架仰俯防撞方面，若H1>H2，則進入設定的防撞區域，當L3-L2>L1時則到達防撞數值，其中，H1是以二節臂為斜邊的三角形體系的垂直高度，H2是以一節臂為斜邊的三角形體系的垂直高度，L1是以二節臂為斜邊、H2為高的三角形體系的水平底邊長度，L2是以一節臂為斜邊、H2為高的三角形體系的水平底邊長度，L3是車頭至轉臺中心的水平長度。

作為本發明的進一步控制方案，步驟c中所述的預置設定的安全動作程序的防撞區域和防撞數值在臂架回轉防撞方面，當R1>R2，則此時在回轉安全范圍，當R1<R2，則到達防撞數值；其中，R1是工作平臺的作業半徑，R2是極限安全回轉半徑。

作為本發明的進一步改進方案，所述的節臂傾角傳感器、節臂長度傳感器和臂架總成回轉角度傳感器通過CAN總線與控制器電連接。

與現有技術相比，本可實現車身防自損的下折式高空作業車控制方法在下折式高空作業車工作過程中，控制器結合實時的工況通過對每節節臂的變幅角度或伸縮長度、轉臺的回轉角度與預設參數比較計算，判斷每節節臂可進行的安全動作，同時禁止危險動作輸入，在不切斷上車動作的情況下，實現自動判斷安全動作，繼續下折式高空作業車工作，控制器可以在無需操作人員經驗和人為判斷的情況下實現自動判斷進行防自損保護，安全可靠、自動化程度高，可實現簡化操作、提高工作效率、防止誤操作導致的車身自損。

附圖說明

圖1是本發明下折式高空作業車的結構示意圖；

圖2是本發明在臂架防撞方面計算的示意圖；

圖3是本發明在回轉防撞方面計算的示意圖；

圖4是本發明的控制原理圖。

圖中：1、臂架總成，11、一節臂，12、二節臂，13、曲臂，2、工作平臺，3、動作控制液壓閥組，4、控制器；

H1-以二節臂為斜邊的三角形體系的垂直高度；

H2-以一節臂為斜邊的三角形體系的垂直高度；

L1-以二節臂為斜邊、H2為高的三角形體系的水平底邊長度；

L2-以一節臂為斜邊、H2為高的三角形體系的水平底邊長度；

L3-車頭至轉臺中心的水平長度；

R1-工作平臺的作業半徑；

R2-極限安全回轉半徑。

具體實施方式

本發明通過對下折式高空作業車設置自身安全范圍，如圖4所示，通過控制器4采集下折式高空作業車姿態信息計算出臂架總成1的位置，并通過比較臂架總成1位置與自身安全范圍的關系來限制或允許某些臂架的運動軌跡，從而達到防止臂架總成1和車身相撞的目的。

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

如圖1所示，本可實現車身防自損的下折式高空作業車控制方法所使用的下折式高空作業車包括車體總成、臂架總成1、工作平臺2、動作控制液壓閥組3、控制器4、節臂傾角傳感器、節臂長度傳感器、臂架總成回轉角度傳感器。

所述的臂架總成1安裝在所述的車體總成的轉臺上，包括下折結構的一節臂11、二節臂12和曲臂13，一節臂11和/或二節臂12的內部設有伸縮臂；所述的節臂傾角傳感器的數量與節臂的數量配合、并分別安裝在每節節臂上，用來檢測每節節臂的傾角；所述的節臂長度傳感器的數量與節臂的數量配合、并分別安裝在每節節臂上，用來檢測每節節臂的長度。

所述的工作平臺2通過自動調平裝置安裝在曲臂13的末端。

所述的動作控制液壓閥組3安裝在所述的車體總成的轉臺上，用于控制各節臂的動作和轉臺的回轉。

所述的臂架總成回轉角度傳感器安裝在所述的車體總成的轉臺上，用于檢測臂架總成的回轉角度。

所述的控制器4安裝在所述的車體總成的轉臺上，用來采集臂架總成回轉角度傳感器、節臂傾角傳感器、和節臂長度傳感器的反饋信號并控制動作控制液壓閥組3，控制器4包括節臂傾角數據采集回路、節臂長度數據采集回路、臂架回轉角度數據采集回路、臂架控制回路、數據計算比較判斷回路和臂架安全控制及報警回路，控制器4分別與節臂傾角傳感器、節臂長度傳感器、臂架總成回轉角度傳感器、動作控制液壓閥組3電連接。

如圖2、圖3所示，本可實現車身防自損的下折式高空作業車控制方法具體包括以下步驟：

a.臂架控制：臂架控制回路開始工作，臂架總成1開始展開，當一節臂11未升起至設定的展開安全角度時，控制器4控制動作控制液壓閥組3關閉控制二節臂12和曲臂13的閥路、限制二節臂12和曲臂13的所有動作輸入；當一節臂11升起至大于設定的展開安全角度時，控制器4控制動作控制液壓閥組3打開控制二節臂12和曲臂13的閥路、允許二節臂12和曲臂13的動作輸入。

b.傾角數據采集：臂架總成工作過程中，節臂傾角數據采集回路、節臂長度數據采集回路、臂架回轉角度數據采集回路同步開始工作，控制器4實時分別讀取各節臂的傾角數據、節臂長度數據和臂架總成回轉角度數據并存儲。

c.數據計算比較與判斷：臂架總成1展開過程中，當節臂的變幅角度或伸縮長度、轉臺的回轉角度未達到設定的臨界安全數值時，控制器4控制動作控制液壓閥組3使節臂或轉臺按正常運行速度動作；當節臂的變幅角度或伸縮長度、轉臺的回轉角度大于臨界安全數值后，控制器4控制動作控制液壓閥組3使節臂或轉臺降低運行速度直至達到設定的極限安全數值；

數據計算比較判斷回路開始工作，控制器4根據設定程序將實時的各節臂的傾角數據、節臂長度數據和臂架總成回轉角度數據進行計算并三維建模，并將建模數值與預置設定的模型數據參考數值進行差異比較，并根據比較結果及預置設定的安全動作程序的防撞數值判定各節臂安全動作的變幅方向和/或伸縮方向、臂架總成安全回轉動作的回轉方向。

d.臂架安全控制：臂架安全控制及報警回路開始工作，控制器4根據判定的各節臂安全動作的變幅方向和/或伸縮方向、臂架總成安全回轉動作的回轉方向控制動作控制液壓閥組3關閉各節臂非安全動作的變幅方向和/或伸縮方向的閥路、關閉非安全動作的臂架總成回轉方向的閥路、允許打開各節臂安全動作的變幅方向和/或伸縮方向的閥路、允許打開安全動作的臂架總成回轉方向的閥路，即使非安全動作的輸入和輸出失效、只可以向安全方向動作，當操作人員輸入非安全動作時控制器4輸出報警，操作人員既使誤操作高空作業車也不會響應，進而實現車身防自損。

如圖2所示，在臂架防撞方面，若H1>H2，則進入設定的防撞區域，當L3-L2>L1時則到達防撞數值，此時應允許二節臂12和一節臂12升幅輸入、限制二節臂12和一節臂12降幅等相應有撞向車身趨勢的動作輸入，操作者既使誤操作本下折式高空作業車也不會響應，進而實現車身防自損。

如圖3所示，在回轉防撞方面，R2可根據車身的長度和設定的安全空間范圍設置為包括回轉中心至車頭的長度、回轉中心至安全空間范圍邊角的長度等不同的數值，當R1>R2，則認為此時在回轉安全范圍，可允許轉臺回轉；當R1<R2，則到達防撞數值，此時應限制相應有撞向車身趨勢的回轉動作，操作者既使誤操作本下折式高空作業車也不會響應，進而實現車身防自損。

由于CAN總線具有較高的性能和可靠性，因此作為本發明的進一步改進方案，所述的節臂傾角傳感器、節臂長度傳感器和臂架總成回轉角度傳感器通過CAN總線與控制器4電連接。

本可實現車身防自損的下折式高空作業車控制方法在下折式高空作業車工作過程中，控制器4結合實時的工況通過對每節節臂的變幅角度或伸縮長度、轉臺的回轉角度與預設參數比較計算，判斷每節節臂可進行的安全動作，同時禁止危險動作輸入，在不切斷上車動作的情況下，實現自動判斷安全動作，繼續下折式高空作業車工作，控制器4可以在無需操作人員經驗和人為判斷的情況下實現自動判斷進行防自損保護，安全可靠、自動化程度高，可實現簡化操作、提高工作效率、防止誤操作導致的車身自損。