运动机构的定位控制装置、系统、方法和工程机械的制作方法

文档序号:6309794阅读:253来源:国知局
专利名称:运动机构的定位控制装置、系统、方法和工程机械的制作方法
技术领域
本发明涉及工程机械领域,更具体地,涉及ー种运动机构的定位控制装置、系统、方法和工程机械。
背景技术
工程机械中会使用到各种运动机构,这些运动机构可以作直线运动, 也可以作曲线运动,使用时,需要对运动机构的运动进行控制和定位。例如,在起重机、泵车、高空车、高空消防车等具有回转机构的工程机械中,作业完成后,只有通过回转机构对臂架对中后,才能进行收臂的操作。这是因为,臂架必须旋转到与底盘中轴线完全一致的方向才能放下来,否则有可能损坏机械部件,甚至造成严重的安全事故。图I示出了现有技术中的一种用于控制回转机构的定位控制装置的原理图。如图I所示,现有技术中一般通过控制单元(例如PLC控制器),以手动或自动方式通过执行机构(例如比例阀、换向阀等)控制回转机构进行旋转,并依靠角度传感器或行程开关检测是否对中。当检测到角度传感器或行程开关到达某个阀值时,结束对中;否则继续控制回转机构回转。当仅采用角度传感器进行检测时,一般都存在零点飘移的现象(即对中基准角度出现偏差),这会导致检测结果不可靠的问题。另外,由于角度传感器的精度有限,对中结果并不理想。如果长期依靠此结果放下臂架,则容易损坏底盘支架或相关部件,甚至出现安全事故。进ー步地,当角度传感器出现零点飘移时,无法自动地进行标定,需要经常进行人工标定,具有费时费カ的缺点。当仅采用行程开关进行检测时,虽然能较精确地实现对中,但却无法实时精确地感知当前臂架的角度,因此无法有效地控制回转机构的回转速度,容易因为惯性等原因导致“过对中”的现象。

发明内容
本发明g在提供一种运动机构的定位控制装置、系统、方法和工程机械,以解决现有技术中无法对运动机构的运动进行准确定位的问题。为解决上述技术问题,根据本发明的第一个方面,提供了一种运动机构的定位控制装置,包括控制单元,获取运动机构的当前运动位置、以及用于指示运动机构运动到目标位置的第一信号,当当前运动位置与目标位置之间的差值大于设定值时,控制单元控制运动机构以第一速度运动;否则,控制単元控制运动机构以小于第一速度的第二速度运动,且当控制単元接收到第一信号吋,控制运动机构停止运动。进ー步地,运动机构是回转机构。进ー步地,当当前运动位置与目标位置之间的差值等于设定值后,运动机构转过的角度为第一角度;如果第一角度超过了设定值时,控制単元仍然没有收到第一信号,则控制単元判断用于产生第一信号的目标位置检测单元发生故障。
进ー步地,运动机构定位到目标位置时获取的当前运动位置所对应的值为目标位置值,控制単元根据目标位置值对用于检测当前运动位置的实时位置检测单元进行标定。根据本发明的第二个方面,提供了一种运动机构的定位控制系统,包括实时位置检测单元,用于检测运动机构的当前运动位置;目标位置检测单元,用于检测运动机构的是否到达目标位置,当运动机构达到目标位置吋,目标位置检测单元发出第一信号;定位控制装置,定位控制装置是上述的定位控制装置。根据本发明的第三个方面,提供了ー种工程机械,包括运动机构和用于对运动机构的运动进行控制的定位控制系统,该定位控制系统是上述的定位控制系统。根据本发明的第四个方面,提供了一种运动机构的定位控制方法,包括获取运动机构的当前运动位置、以及用于指示运动机构运动到目标位置的第一信号;当当前运动位置与目标位置之间的差值大于设定值时,控制运动机构以第一速度运动;否则,控制运动机 构以小于第一速度的第二速度运动,且在检测到第一信号吋,控制运动机构停止运动。进ー步地,运动机构的运动是回转运动。进ー步地,当当前运动位置与目标位置之间的差值等于设定值后,运动机构转过的角度为第一角度;如果第一角度超过了设定值时,仍然没有收到第一信号,则判断用于产生第一信号的目标位置检测单元发生故障。进ー步地,运动机构定位到目标位置时获取的当前运动位置所对应的值为目标位置值,根据目标位置值对用于检测当前运动位置的实时位置检测单元进行标定。本发明中的定位控制装置由于采用了实时位置检测单元对运动机构的当前位置进行实时检测,从而可控制运动机构以较低的第二速度运动到达目标位置处,并最终通过目标位置检测单元发出的第一信号实现对运动机构的定位,可达到较高的定位精度,防止损坏工程机械的机械部件或液压部件。


构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进ー步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I示意性示出了现有技术中的一种用于控制回转机构的定位控制装置的原理图;图2示意性示出了本发明实施例中的定位控制装置的原理图;以及图3示意性示出了本发明实施例中的定位控制装置的控制流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。作为本发明的第一方面,提供了一种运动机构的定位控制装置。如图2所示,定位控制装置包括控制单元(例如微控制器、PLC控制器等),获取运动机构的当前运动位置、以及用于指示运动机构运动到目标位置的第一信号;当当前运动位置与目标位置之间的差值大于设定值时,控制单元控制运动机构以第一速度运动;否则,控制单元控制运动机构以小于第一速度的第二速度运动,且当控制单元接收到第一信号吋,控制运动机构停止运动。
需要说明的是,运动机构可以作直线运动,也可以作曲线运动(例如回转运动等)。本发明中的定位控制装置可通过对运动机构的运动控制,使运动机构最终定位到目标位置处。下面以回转机构为例,对本发明中的定位控制装置的工作过程进行说明。请參考图2,可通过实时位置检测单元对运动机构的当前运动位置进行检测,其检测到的位置信息发送给控制单元,当控制单元检测到运动机构离目标位置还有较远的距离时(即当前运动位置与目标位置之间的差值大于设定值),控制单元可以控制执行机构以较高的速度运动,从而驱动运动机构以第一速度运动。反之,当控制单元检测到运动机构已经接近目标位置吋(即当前运动位置与目标位置之间的差值小于或等于设定值),此时,需 要降低运动机构的速度,使其以第二速度缓慢地接近目标位置。优选地,当当前运动位置与目标位置之间的差值等于设定值吋,控制单元记录运动机构的运动方向,并控制运动机构继续沿该运动方向运动,并最终抵达目标位置。在缓慢地接近目标位置的过程中,控制单元随时检测是否有可以指示运动机构运动到目标位置的第一信号。也就是说,如果收到第一信号,就表明运动机构已经到达目标位置。此时,控制单元即可控制执行机构(例如比例阀、换向阀、电机等)停止运动,从而使运动机构准确地定位到目标位置处。本发明中的定位控制装置由于可以实时获取运动机构的当前运动位置及用于指示运动机构运动达目标位置的第一信号,从而可控制运动机构以较低的第二速度运动到达目标位置处,并最终实现对运动机构的定位,可达到较高的定位精度,防止损坏工程机械的机械部件或液压部件。另外,在定位的过程中,运动机构以较低的速度到达目标位置,因此,可以避免由于惯性等原因导致的定位不准确的问题。在一个优选的实施例中,运动机构是回转机构。在本实施例中,当当前运动位置与目标位置之间的差值等于设定值后,运动机构转过的角度为第一角度;如果第一角度超过了设定值吋,控制单元仍然没有收到第一信号,则控制単元判断用于产生第一信号的目标位置检测单元发生故障。由于目标位置检测单元在长期工作后,可能会损坏,因此,通过上述方式,就可以检测出目标位置检测单元的状态。进ー步地,本发明中的定位控制装置还可以包括报警单元,报警单元与控制单元电连接,当控制单元判断出目标位置检测单元发生故障时,控制单元控制报警单元发出警报,以提醒操作人员注意。例如,对于回转机构来说,回转机构可在目标位置的两侧进行运动。回转机构既可以从目标位置的左侧向目标位置运动,还可以从目标位置的右侧向目标位置运动。假设目标位置处的角度值为0,目标位置左侧的角度值为负值,目标位置右侧的角度值为正值,设定值为5度。这样,当运动机构的当前运动位置与目标位置的差值在±5度的范围以外吋,控制单元控制运动机构以第一速度向目标位置运动,从而可以提高效率、节省时间。当运动机构位于目标位置的±5度的范围以内时,控制单元控制运动机构以第二速度运动缓慢地向目标位置移动。当目标位置检测单元工作正常时,如果运动机构到达目标位置,目标位置检测单元就会发出第一信号,然后控制単元根据其接收到的第一信号使运动机构停止运动,并定位在目标位置处。然而,如果目标位置检测单元发生故障,那么当运动机构超过目标位置后,控制单元不会接收到第一信号,运动机构会继续沿着回转的方向运动而不会停止。此时,只要对运动机构的转运角度进行判断即可判断出目标位置检测单元是否发生故障。优选地,运动机构定位到目标位置时获取的当前运动位置所对应的值为目标位置值,控制単元根据目标位置值对用于检测当前运动位置的实时位置检测单元进行标定。例如,在未发生零点漂移吋,目标位置值为A ;发生零点漂移后,目标位置值为B,那么,控制单元可以根据B对目标位置值进行标定,也就是说,当获取到的当前运动位置所对应的值为B时,即表明已经到达目标位置。因此,可以对实时位置检测单元进行实时标定,从而克服了由于出现零点飘移而需要经常进行人工标定的问题。下面结合图3对本发明中的定位控制装置的控制流程进行详细说明。步骤I,控制单元控制运动机构以第一速度运行;步骤2,控制单元获取运动机构的当前运动位置,并比较当前运动位置与目标位置之间的差是否小于设定值;如果小于设定值,则执行步骤3,否则继续执行步骤I ; 步骤3,控制单元控制运动机构以第二速度运动;步骤4,控制单元检测是否收到来自目标位置检测单元的第一信号,如果未收到,则继续执行步骤3,否则执行步骤5 ;步骤5,控制单元控制运动机构停止运动;步骤6,控制单元根据运动机构定位到目标位置时获取的当前运动位置对实时位置检测单元进行标定。步骤7,结束本次控制流程。作为本发明的第二方面,提供了一种运动机构的定位控制系统,包括实时位置检测单元,用于检测运动机构的当前运动位置;目标位置检测单元,用于检测运动机构的是否到达目标位置,当运动机构达到目标位置吋,目标位置检测单元发出第一信号;定位控制装置,该定位控制装置是上述各实施例中的定位控制装置。优选地,实时位置检测单元可以是编码器(例如角度编码器、拉线编码器等)和其它能够对位置进行检测的传感器(例如角度传感器等);目标位置检测单元可以是行程开关、限位开关、接近开关等。目标位置检测单元安装到与目标位置相对应的位置处,当运动机构运动到目标位置时,触发目标位置检测单元发出第一信号,以表明已经运动到目标位置。由于采用了实时位置检测单元和目标位置检测单元,因此实现了反馈信号的冗余,从而提高系统的可用性、可靠性。另外,本发明仅依赖实时位置检测单元(例如角度编码器)实现粗调,因此对实时位置检测单元的精度要求不高,从而降低了成本;进ー步地,还通过目标位置检测单元实现微调,从而可实现一次性快速、高可靠性、高精度的定位。作为本发明的第三方面,提供了ー种工程机械,包括运动机构和用于对运动机构的运动进行控制的定位控制系统,该定位控制系统是上述各实施例中的定位控制系统。优选地,工程机械是起重机、泵车、高空车、高空消防车。在上述实施例的基础上,作为本发明的第四方面,提供了一种运动机构的定位控制方法。请结合图2和图3,该定位控制方法包括获取所述运动机构的当前运动位置、以及用于指示所述运动机构运动到目标位置的第一信号;当当前运动位置与目标位置之间的差值大于设定值时,控制运动机构以第一速度运动;否则,控制运动机构以小于第一速度的第二速度运动,且在检测到第一信号吋,控制运动机构停止运动。优选地,当当前运动位置与目标位置之间的差值等于设定值时,记录运动机构的运动方向,并控制运动机构继续沿该JS动万向IS动。
需要说明的是,运动机构可以是直线运动,也可以是曲线运动(例如回转运动等)。本发明中的定位控制方法可通过对运动机构的运动控制,使运动机构最终定位到目标位置处。优选地,可以采用编码器(例如角度编码器、拉线编码器等)和其它能够对位置进行检测的传感器(例如角度传感器等)对当前运动位置进行检测;同时,可以采用行程开关、限位开关、接近开关等目标位置检测单元对目标位置进行检测。目标位置检测单元安装到与目标位置相对应的位置处,当运动机构运动到目标位置时,触发目标位置检测单元发出第一信号,以表明已经运动到目标位置。本发明中的定位控制方法由于对运动机构的当前位置进行实时检测,从而可控制运动机构以较低的第二速度到达目标位置处,并通过在运动机构到达目标位置时发出的第一信号实现对运动机构的定位,可达到较高的定位精度,防止损坏工程机械的机械部件或液压部件。另外,在定位的过程中,运动机构是较低的速度到达目标位置,因此,可以避免由于惯性等原因导致的定位不准确的问题。优选地,运动机构的运动是回转运动。在本实施例中,当当前运动位置与目标位置之间的差值等于设定值后,运动机构转过的角度为第一角度;如果第一角度超过了设定值时(例如超过设定值的两倍时),仍然没有收到第一信号,则判断用于产生第一信号的目标位置检测单元发生故障。由于目标位置检测单元在长期工作后,可能会损坏,因此,通过上述方式,就可以检测出该检测单元的状态。进一步地,本发明中的定位控制方法还包括当判断出该检测单元发生故障时,发出警报,以提醒操作人员注意。优选地,运动机构定位到目标位置时获取的当前运动位置所对应的值为目标位置值,根据目标位置值对用于检测当前运动位置的实时位置检测单元进行标定。这样,可以对用于检测当前运动位置的实时位置检测单元进行实时标定,从而克服了由于出现零点飘移而需要经常进行人工标定的问题。以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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。
权利要求
1.一种运动机构的定位控制装置,其特征在于,包括 控制单元,获取所述运动机构的当前运动位置、以及用于指示所述运动机构运动到目标位置的第一信号,当所述当前运动位置与所述目标位置之间的差值大于设定值时,所述控制单元控制所述运动机构以第一速度运动;否则,所述控制单元控制所述运动机构以小于所述第一速度的第二速度运动,且当所述控制単元接收到所述第一信号时,控制所述运动机构停止运动。
2.根据权利要求I所述的定位控制装置,其特征在于,所述运动机构是回转机构。
3.根据权利要求2所述的定位控制装置,其特征在干,当所述当前运动位置与所述目标位置之间的差值等于所述设定值后,所述运动机构转过的角度为第一角度;如果所述第一角度超过了所述设定值时,所述控制単元仍然没有收到所述第一信号,则所述控制单元判断用于产生所述第一信号的目标位置检测单元发生故障。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的定位控制装置,其特征在于,所述运动机构定位到所述目标位置时获取的所述当前运动位置所对应的值为目标位置值,所述控制単元根据所述目标位置值对用于检测所述当前运动位置的实时位置检测单元进行标定。
5.一种运动机构的定位控制系统,其特征在于,包括 实时位置检测单元,用于检测所述运动机构的当前运动位置; 目标位置检测单元,用于检测所述运动机构的是否到达目标位置,当所述运动机构达到所述目标位置时,所述目标位置检测单元发出第一信号; 定位控制装置,所述定位控制装置是权利要求1-4中任一项所述的定位控制装置。
6.ー种工程机械,包括运动机构和用于对所述运动机构的运动进行控制的定位控制系统,其特征在于,所述定位控制系统是权利要求5所述的定位控制系统。
7.—种运动机构的定位控制方法,其特征在于,包括 获取所述运动机构的当前运动位置、以及用于指示所述运动机构运动到目标位置的第一信号; 当所述当前运动位置与所述目标位置之间的差值大于设定值时,控制所述运动机构以第一速度运动;否则,控制所述运动机构以小于所述第一速度的第二速度运动,且在检测到所述第一信号时,控制所述运动机构停止运动。
8.根据权利要求7所述的定位控制方法,其特征在于,所述运动机构的运动是回转运动。
9.根据权利要求8所述的定位控制方法,其特征在干,当所述当前运动位置与所述目标位置之间的差值等于所述设定值后,所述运动机构转过的角度为第一角度;如果所述第一角度超过了所述设定值时,仍然没有收到所述第一信号,则判断用于产生所述第一信号的目标位置检测单元发生故障。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的定位控制方法,其特征在于,所述运动机构定位到所述目标位置时获取的所述当前运动位置所对应的值为目标位置值,根据所述目标位置值对用于检测所述当前运动位置的实时位置检测单元进行标定。
全文摘要
本发明提供了一种运动机构的定位控制装置、系统、方法和工程机械。位控制装置包括控制单元,获取运动机构的当前运动位置、以及用于指示运动机构运动到目标位置的第一信号,当当前运动位置与目标位置之间的差值大于设定值时,控制单元控制运动机构以第一速度运动;否则,控制单元控制运动机构以小于第一速度的第二速度运动,且当控制单元接收到第一信号时,控制运动机构停止运动。本发明采用了实时位置检测单元对运动机构的当前位置进行实时检测,可控制运动机构以较低的第二速度运动到达目标位置处,并最终通过目标位置检测单元发出的第一信号实现对运动机构的定位,可达到较高的定位精度,防止损坏工程机械的机械部件或液压部件。
文档编号G05D3/12GK102621991SQ20121008494
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者熊忆, 罗建利, 马钰, 黎明和 申请人:中联重科股份有限公司
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