高空作业车智能控制系统、高空作业车及其控制方法

专利名称：高空作业车智能控制系统、高空作业车及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种绝缘高空作业车智能控制系统、带该智能控制系统的高空作业车及其控 制方法。
背景技术：
随着市场经济的迅速发展，高空作业车在我国许多领域得到了广泛的应用。在输配电线
路带电检修作业中，需要有一种作业高度26米，作业幅度ll米，并能在高压电线空隙中穿 过作业的绝缘高空作业车，传统车辆在转台用机械调速阀对机构进行操作，精确动作性能差。 转台操作人员必须凭经验控制高空作业人员的作业位置，由于距离远，操控难度相当大，而 离作业环境更近的高空作业人员却无法控制车辆。另外为满足整车的稳定性，原车型体积庞 大，重量重。而折叠臂加双伸縮臂绝缘高空车来说，智能控制作业范围控制仍存在较大困难。 因此，开发一种高空作业车全智能控制系统，使得操作人员只需经过简单的培训即可安全平 稳的操作车辆，有着极其重要的意义。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种全智能高效方便的高空作业车智能控制系统、带 该智能控制系统的高空作业车及其控制方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该高空作业车智能控制系统，其特征在 于设置有无线遥控装置、上臂长度传感器、上下臂夹角编码器、转台回转角度编码器、支腿 接地检测行程开关、水平伸出检测行程开关、控制器、下臂角度传感器、下臂长度传感器、 臂托架行程开关、程序下载端口、液晶显示屏、五联比例阀组、油路切换阀、转台操作开关、 支腿动作开关、转台电位器手柄，无线遥控装置包括无线发射装置和无线接收装置两部分， 无线发射装置安装在绝缘斗上，无线接收装置设置在转台操作箱内，无线发射装置的动作信
号通过无线方式传送至无线接收装置，控制器设置有CAN总线端口、模拟量输入口、 P丽信
号输出口、开关量输入口、开关量输出口，无线接收装置、上下臂夹角编码器、转台回转角
度编码器、程序下载端口、液晶显示屏均与控制器的CAN总线端口连接，上臂长度传感器、 下臂角度传感器、下臂长度传感器、转台电位器手柄均与控制器的模拟量输入口连接，五联 比例阀组、油路切换阀均与控制器的P丽信号输出口连接，支腿接地检测行程开关、水平伸 出检测行程开关、臂托架行程开关、转台操作开关、支腿动作开关均与控制器的开关量输入 口连接，控制器的开关量输出口与工程灯、系统故障报警灯、作业范围限制灯、应急泵、发 动机连接，上臂长度传感器安装在上臂上并用来检测绝缘伸縮臂的伸缩位置，下臂长度传感器安装在下臂上并用来检测下伸縮臂的伸縮位置，上下臂夹角编码器安装在上臂与下伸縮臂 连接部并用来检测上臂与下臂之间的夹角，下臂角度传感器安装在下臂的尾部并用来检测下 臂与水平面的仰角角度，转台回转角度编码器安装在转台内部的电刷里并用来检测转台回转 的角度，转台操作箱安装在转台上，转台操作箱设置有转台操作开关、转台电位器手柄、液 晶显示屏、控制器、无线接收装置，臂托架行程开关安装臂托架上并用来检测下臂是否已复 位，支腿动作开关安装在车架上并用来检测是否进行支腿操作，四个支腿接地检测行程开关 分别安装在四个水平支腿上并用来检测垂直支腿是否可靠接地，八个水平伸出检测行程开关 安装在车架上并用来检测四个水平支腿的伸出位置，控制器通过PWM信号来控制五联比例阀 组和油路切换阀，五联比例阀组直接控制上臂升降油缸、上臂伸縮油缸、下臂升降油缸、下 臂伸縮油缸、转台回转马达，油路切换阀用来控制支腿动作与上部机构动作的油路切换，控 制器与调试电脑连接，以便用调试软件对高空作业车进行调试，控制器与转台操作开关中的 发动机起动熄火开关、应急泵开关、发动机油门自动控制开关、紧急停止开关、作业范围限 制解除开关连接，转台电位器手柄用来实现在转台上对上部机构动作的控制。
本发明所述无线发射装置设置有遥控自动油门开关、遥控应急泵开关、遥控发动机起动 熄火开关、遥控紧急停止开关、遥控上臂升降手柄、遥控上臂伸縮手柄、遥控下臂升降手柄、 遥控下臂伸缩手柄、遥控转台回转手柄。
本发明所述转台电位器手柄包括上臂升降手柄、上臂伸縮手柄、下臂升降手柄、下臂伸 縮手柄、转台回转手柄，上臂升降手柄、上臂伸縮手柄、下臂升降手柄、下臂伸縮手柄、转 台回转手柄均与控制器连接。
本发明智能控制系统根据水平支腿和垂直支腿的具体位置确定上部机构有效动作范围。
本发明智能控制系统在下臂、下伸縮臂、上臂、绝缘伸縮臂、转台动作接近设定位置时 进行自动速度控制。
本发明所述液晶显示屏对高空作业车作业状况进行全面显示，包括下臂长度、下臂仰角、 上臂长度、上臂仰角、转台回转角度、作业高度、作业幅度以及水平支腿和垂直支腿的伸出 和接地状态，且在系统故障时显示故障情况。
本发明所述控制器采用TTC200控制器，控制器采用独立的看门狗电路监视程序运行， 内置CPU温度检测功能，具有输入输出端口的短路保护及自诊断功能和电磁比例阀的PB1信 号的内部电流反馈功能。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括一种带上述智能控制系统的高空作 业车，该高空作业车设置有高空作业车智能控制系统、绝缘斗、绝缘伸縮臂、上臂、上臂升 降油缸、下伸縮臂、下臂、下臂升降油缸、转台、转台操作箱、垂直支腿、水平支腿、车架、臂托架、工程灯、系统故障报警灯、作业范围限制灯、应急泵、发动机、上臂伸縮油缸、下 臂伸縮油缸，绝缘伸縮臂与绝缘斗绞接，绝缘伸縮臂与上臂活动连接，上臂伸縮油缸安装在 上臂里并用来推动绝缘伸縮臂的伸縮，上臂与下伸縮臂头部连接，下伸縮臂与下臂活动连接， 下臂伸縮油缸安装在下臂里并用来推动下伸縮臂的伸縮，上臂升降油缸安装在上臂上并与下 伸縮臂头部的连杆连接，下臂起伏油缸安装在转台上并与下臂连接，转台操作箱安装在转台 上，转台、臂托架均安装在车架上，发动机通过取力器驱动液压泵来提供整车液压动力，四 个水平支腿与车架活动连接，每个水平支腿与安装在其上的垂直支腿活动连接。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括一种上述高空作业车的控制方法，其 特征在于包括以下步骤读取控制器EEPROM中的系统参数值，系统参数赋值，CAN总线初始 化，CAN数据读取，读输入信号，传感器故障判断，车体姿态计算，作业范围计算，动作速 度系数计算，手柄信号处理，系统故障判断，当系统故障情形存在时进入紧急处理机制，没 有系统故障情形或者紧急处理机制完成后进入PM4信号处理，控制信号输出，显示数据发送。
本发明在CAN数据读取和读输入信号之间还有智能控制系统调试步骤，智能控制系统调 试包括以下歩骤调试软件联机判断，若调试软件己经联机，则依据调试软件发送的修改指 令与监视指令对系统执行参数初始化，当前参数读取，系统参数修改，监视数据发送。
本发明针对整车控制系统实施的整车调试系统，主要包括CAN设备的设定，传感器起终 点的参数标定，电位器手柄的中位、死区、输出曲线设定，比例阀起点电流、终点电流，上 升斜坡、下降斜坡设定，车体结构参数设定，减速缓冲位置及减速系数设定，动作范围限制 参数设定。
本发明来用的智能控制系统，通过控制器实施对整车作业状况的控制，作业范围大，安 全可靠，取代了传统折叠臂加多节式伸缩臂式高空作业车人为控制车辆安全的作业方式。


图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的电路控制图。 图3为本发明实施例的控制程序框图。
图中1、绝缘斗1 2、无线遥控装置3、绝缘伸縮臂4、上臂长度传感器5、上臂 6、上臂升降油缸7、上下臂夹角编码器8、下伸縮臂9、下臂10、下臂升降油缸11、 转台12、转台回转角度编码器13、转台操作箱14、垂直支腿15、支腿接地检测行程 开关16、水平支腿17、水平伸出检测行程开关18、控制器19、下臂角度传感器20、 下臂长度传感器21、车架22、臂托架行程开关23、臂托架24、程序下载端口 25、液 晶显示屏26、五联比例阀组27、油路切换阀28、调试电脑29、通讯转换接口 30、工程灯31、系统故障报警灯32、作业范围限制灯33、应急泵34、发动机35、连杆37、 转台操作开关38、支腿动作开关39、转台电位器手柄。
具体实施例方式
参见图l、图2，本发明实施例高空作业车智能控制系统包括无线遥控装置2、上臂长度 传感器4、上下臂夹角编码器7、转台回转角度编码器12、支腿接地检测行程开关15、水平 伸出检测行程开关17、控制器18、下臂角度传感器19、下臂长度传感器20、臂托架行程开 关22、程序下载端口24、液晶显示屏25、五联比例阀组26、油路切换阀27、调试电脑28、 通讯转换接口29、转台操作开关37、支腿动作开关38、转台电位器手柄39，无线遥控装置 2包括无线发射装置2—1和无线接收装置2_2两部分，无线发射装置2_1安装在绝缘斗1上， 无线接收装置2—2设置在转台操作箱13内，无线发射装置2_1的动作信号通过无线方式传 送至无线接收装置2_2。本发明实施例高空作业车包括高空作业车智能控制系统以及绝缘斗
I、 绝缘伸縮臂3、上臂5、上臂升降油缸6、下伸縮臂8、下臂9、下臂升降油缸IO、转台
II、 转台操作箱13、垂直支腿14、水平支腿16、车架21、臂托架23、工程灯30、系统故 障报警灯31、作业范围限制灯32、应急泵33 (应急泵33是发动机故障时提供备用动力的装 置)、发动机34、连杆35、上臂伸縮油缸、下臂伸縮油缸。无线发射装置2—1安装在绝缘斗 1上，无线接收装置2_2设置在转台操作箱13内，绝缘伸縮臂3与绝缘斗1绞接，绝缘伸縮 臂3与上臂5活动连接，上臂伸縮油缸安装在上臂5里并用来推动绝缘伸縮臂3的伸縮，上 臂长度传感器4安装在上臂5上并用来检测绝缘伸縮臂3的伸縮位置，上臂5与下伸縮臂8 头部绞接，下伸縮臂8与下臂9活动连接，下臂伸縮油缸安装在下臂9里并用来推动下伸縮 臂8的伸縮，下臂长度传感器20安装在下臂9上并用来检测下伸縮臂8的伸縮位置，上下 臂夹角编码器7安装在上臂5与下伸縮臂8连接部，上臂升降油缸6安装在上臂5上，伸縮 时推动下伸縮臂8头部的连杆35，使得上下臂夹角编码器7转动轴旋转，检测出上臂5与下 臂9之间的夹角，下臂起伏油缸10安装在转台11上并与下臂9连接,下臂角度传感器19安 装在下臂9的尾部并用来检测下臂9与水平面的倾斜角度,转台回转角度编码器12安装在转 台11内部的电刷里并用来检测转台11回转的角度，转台操作箱13安装在转台11上，转台 操作箱13设置有转台操作开关37、转台电位器手柄39、液晶显示屏25、控制器18、无线 接收装置2—2，转台操作箱13上的系统故障报警灯31、作业范围限制灯32用来提醒操作人 员安全操作，臂托架行程开关22安装臂托架23上，用来检测下臂9是否已复位，支腿动作 开关38检测是否进行支腿操作，转台11安装在车架21上，臂托架23安装在车架21上， 四个水平支腿16与车架21活动连接，安装在汽车底盘上的发动机34通过取力器驱动液压 泵，提供上臂升降油缸6、上臂伸縮油缸、下臂升降油缸IO、下臂伸縮油缸、转台回转马达、水平支腿油缸、垂直支腿油缸的液压动力，每个水平支腿16与安装在其上的垂直支腿14活 动连接，四个支腿接地检测行程开关15分别安装在四个水平支腿16上并用来检测垂直支腿 14是否可靠着地，八个水平伸出检测行程开关17安装在车架21上并用来检测四个水平支腿 16的伸出位置。
本发明实施例的无线发射装置2—l有五个遥控手柄(遥控上臂升降手柄、遥控上臂伸縮 手柄、遥控下臂升降手柄、遥控下臂伸縮手柄、遥控转台回转手柄)和四个遥控开关(遥控 自动油门开关、遥控应急泵开关、遥控发动机起动熄火开关、遥控紧急停止开关)，遥控手 柄与开关动作信号通过无线方式传送至无线接收装置2—2。控制器18通过CAN总线端口CAN一A 与无线接收装置2—2连接，接收无线操作信号。程序下载端口24、液晶显示屏25、转台回 转角度编码器12、上下臂夹角编码器7均与控制器18通过CAN总线端口CAN—A连接，程序 下载端口 24可以进行控制程序的下载。下臂长度传感器20、上臂长度传感器4、下臂角度 传感器19的模拟量信号分别输入到控制器18的模拟量输入口的EA01、 EA02、 EA03端口。 控制器18的PWM(脉冲宽度调制)信号输出口的LA24、 LA25、 LAOO、 LAOl、 LA02、 LA03、 LA04、 LA05端口与五联比例阀组26连接，控制器18的P丽信号输出口的LA26、 LA27端口与油路 切换阀27连接，五联比例阀组26直接控制上臂升降油缸6、上臂伸縮油缸、下臂升降油缸 10、下臂伸縮油缸、转台回转马达，控制器18用脉冲宽度调制信号通过五联比例阀组26分 别实现上臂升降动作、上臂伸縮动作、下臂升降动作、下臂伸縮动作、转台回转动作，控制 器18用脉冲宽度调制信号通过油路切换阀27控制支腿(包括水平支腿16、垂直支腿14) 动作与上部机构(绝缘臂3、上臂5、下伸縮臂8、下臂9、转台11)动作的油路切换。控制 器18通过C緒总线端口 CAN_B经过通讯转换接口 29与调试电脑28连接，以便用调试软件 对整车进行调试。控制器18的开关量输出口的LA17、 LA18、 LA19端口与发动机34连接， 分别输出发动机高速信号、发动机中速信号、发动机起动熄火信号，控制器18的开关量输 出口的LA20、 LA21、 LA22、 LA120端口分别输出应急泵33、作业范围限制灯32、系统故障 报警灯31、工程灯30的控制信号。控制器18的开关量输入口的ET00、 ETOl、 ET02、 ET03、 ET04端口分别与转台操作开关37中的发动机起动熄火开关、应急泵开关、发动机油门自动 控制开关、紧急停止开关、作业范围限制解除开关连接，用来完成相应的动作。控制器18 的开关量输入口的EAD11与臂托架行程开关22连接，控制器18的开关量输入口的EAD05与 支腿动作开关38连接。水平伸出检测行程开关17 (包括车辆左侧前后两只水平支腿16全伸 检测行程开关、车辆右侧前后两只水平支腿16全伸检测行程开关、车辆左侧前后两只水平 支腿16半伸检测行程开关、车辆右侧前后两只水平支腿16半伸检测行程开关)共有八只， 安装在车架21上，分别用来检测车辆左侧前后和右侧前后水平支腿16的全伸、半伸状态，当没有全伸和半伸信号时判断水平支腿16处于全縮状态，车辆左侧前后两只水平支腿16全 伸检测行程开关串联后与控制器18的开关量输入口的EAD06连接，车辆右侧前后两只水平 支腿16全伸检测行程开关串联后与控制器18的开关量输入口的EAD07连接，车辆左侧前后 两只水平支腿16半伸检测行程开关串联后与控制器18的开关量输入口的EAD08连接，车辆 右侧前后两只水平支腿16半伸检测行程开关串联后与控制器18的开关量输入口的EAD09连 接。四只支腿接地检测行程开关15串联后与控制器18的开关量输入口的EAD10连接。转台 电位器手柄39包括上臂升降手柄、上臂伸縮手柄、下臂升降手柄、下臂伸縮手柄、转台回 转手柄五个，分别与控制器18的模拟量输入口的EAD00、 EADOl、 EAD02、 EAD03、 EAD04连 接，用来检测转台电位器手柄信号的输入。
本实施例通过八只水平伸出检测行程开关17检测四只水平支腿16伸出的状态，判断左 右侧水平支腿16在全縮状态，半伸出状态，还是全伸出状态。四只支腿接地行程开关15检 测四只垂直支腿14是否可靠着地。通过回转电刷内安装的转台回转角度编码器12检测转台 ll的回转角度，通过下臂角度传感器19检测下臂9仰角，通过上下臂夹角编码器7检测上 下臂之间的夹角。通过拉线式下臂长度传感器20检测下臂5伸出长度，通过拉线式上臂长 度传感器4检测绝缘臂3伸出长度。
本实施例在转台操作箱13上设置了五只转台电位器手柄39控制整车的动作，另外设有 转台操作开关37。转台操作部还配置了一款CAN总线接口的液晶显示屏25，对整车的作业 状况全面显示，包括下臂长度、下臂仰角、上臂长度、上臂仰角、回转角度、作业高度、作 业幅度、以及四只水平支腿16和垂直支腿14的伸出和接地状态，同时也是系统故障时显示 故障情况的界面。
本实施例的无线遥控装置2可在绝缘斗1内操作无线发射装置2_1，无线接收装置2—2 接收到无线信号，并通过CAN总线将信号传输给控制器18，实现对整车机构的操作，操作功 能与转台操作箱13相同，但转台操作具有动作优先权。
依据水平支腿伸出的状态，控制器18根据程序内部设定的允许作业范围，对各种机构 动作进行控制，实现在整车有效作业范围的安全动作，当超出有效作业范围时，作业范围限 制指示灯32点亮，危险操作动作自动被禁止。依据检测到的各种信号判断整车的工作姿态， 实现对五联比例阀组26控制信号进行自动调整，从而控制机构的最大动作速度，实现高空 作业的平稳操作。当各机构动作时，控制器18根据机构动作情况，自动给出发动机高速信 号和发动机中速信号，控制发动机34转速改变。当检测到传感器系统出现故障时，系统故 障报警灯31点亮，所有动作将停止，此时只允许通过转台操作开关37的作业范围限制解除 开关强行操作机构，此时的操作无法受到控制器18的安全保障控制，必须人为控制车辆的
9安全，此项功能是在传感器系统出现故障时进行收车的保障办法。另外在控制系统出现异常 时，通过无线发射装置2_1上的遥控紧急停止开关或转台操作开关37的紧急停止开关使控 制器18的所有输出全部停止，确保整车的安全。
本实施例的核心控制部件是TTC200控制器。它是一款专用于特种工程车辆控制的高可 靠性的可编程序控制器，能适用于长期恶略工作环境。它硬件资源丰富，具有20路模拟量 输入、12路开关量输入、12路PWM信号输出、19路开关量输出、2路C緒总线接口，另外 还能提供2个5V的传感器标准电源和一个10V的电位器手柄的标准电源。除此之外，控制 器18釆用独立的看门狗电路监视程序运行，内置CPU温度检测功能，还有输入输出端口的 短路保护及自诊断功能，电磁比例阀的P丽信号的内部电流反馈功能，大幅提高了控制系统 安全可靠性及控制输出的准确性。TTC200的编程平台采用了符合IEC61131-3标准的C0DESYS 软件，可采用ST结构化文本语言进行编程，能适用于各种复杂的控制运算系统。TTC200共 提供高达160K的程序代码空间，和2K用户参数存储空间。另外丰富的程序库文件可以使控 制程序精炼有效。TTC200的控制程序下载通过C認总线，调试电脑28与C緒总线的连接转 换采用了通信转换接口 29，它实现了调试电脑28的USB端口与CAN总线的通讯。
参见图3，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括一种上述高空作业车的控 制方法，包括以下步骤读取控制器18的EEPR0M中的系统参数值，CAN总线初始化，系统 参数赋值，CAN数据读取，读输入信号(包括各类传感器及行程开关信号)，传感器故障判断， 计算车体姿态，动作速度系数计算，手柄信号处理，作业范围计算，系统故障判断，当系统 故障情形存在时进入紧急处理机制，没有系统故障情形或者紧急处理机制完成后进入PmH言 号处理，控制信号输出，显示数据发送。
本发明在控制器18执行CAN数据读取步骤和读输入信号步骤之间还可设置智能控制系 统调试步骤，智能控制系统调试步骤包括以下步骤调试软件联机判断，当检测到调试软件 请求时，依据调试软件发出的修改指令，可对控制器18的2K EEPROM进行系统参数的初始 化，将车辆控制的经验参数存储到控制器中，也可对当前EEPROM中的数据进行读取，通过 调试软件显示当前EEPROM中的参数值，可以对EEPROM中的任何单个参数进行更改，同时通 过调试软件的监控指令对控制系统的各种输入输出信号，及相关运算参数进行读取，以作为 系统检査及故障检修时的依据。
控制流程中的主要工作包括
系统开机后，程序读取EEPROM中的数据，对系统参数进行赋值，启动系统中的CAN设 备，接受CAN总线数据，读取各类传感器及行程开关信号，并检测传感器故障情况，计算车 体姿态，计算有效作业范围，计算当前车体状态下的所有动作的速度系数，处理操作手柄控制信号，对五联比例阀组和油路切换阀相应端口进行PWM控制信号处理及输出，对其它控制 信号端口进行输出，通过CAN总线对液晶显示屏发送显示数据。当控制系统检测到系统故障 (包括传感器故障，作业范围故障)时，执行紧急处理程序，控制所有动作停止并发出故障 报警信号，此时可以通过作业范围解除开关，进行收车动作。程序中留有调试软件的接口， 可以根据调试软件的修改指令和监控指令执行相应的功能。， 专用调试软件
整车装配完成后，须采用调试软件对整车进行调试，使其性能优化。调试软件主要完成 以下功能。
1、通过该调试软件对TTC200内的2K Byte EEPROM进行改写，从而对车辆进行全面的 性能调试。主要包括传感器起终点的参数标定，电位器手柄的中位、死区、输出曲线设定， 比例阀起点电流、终点电流，上升斜坡、下降斜坡设定，车体结构参数设定，减速缓冲位置 及减速系数设定，动作范围限制参数设定。在车辆初次调试时导入近三百个经验数据，然后 对所有动作逐一进行检査，并适当修改参数，可以满足车辆性能全面提升。另外调试软件具 有强大监视功能，对程序内部数据进行显示。包括传感器的输入，电位器手柄的输入，各种 开关的输入，无线遥控信号的输入，速度控制系数当前值，比例阀输出，开关量的出，以 及车体当前姿态的显示，及系统故障情况的显示。通过监视系统内部数据可以对车辆出现故 障时进行全面又方便检测。
2、通过调试软件可对CAN总线旋转编码器进行元件ID号设定，数据通讯速度设定， 零点位置设定，旋转方向设定。
该智能控制系统的几个创新点包括
一、各种工作情况下的作业范围自动控制。
检测水平支腿16的六种状态，左侧水平支腿16的全縮状态，即左侧两只垂直支腿14 的中心与转台11的中心之间的距离均大于等于1100mm，但其中一只或两只垂直支腿14的中 心与转台11的中心之间的距离小于1555mm;左侧水平支腿16的半伸状态，即左侧两只垂直 支腿14的中心与转台11的中心之间的距离均大于等于1555mm，但其中一只或两只垂直支腿 14的中心与转台11的中心之间的距离小于2120mm;左侧水平支腿16的全伸状态，即左侧 两只垂直支腿14的中心与转台11的中心之间的距离均大于等于2120mm;右侧水平支腿16 的全縮状态，即右侧两只垂直支腿M的中心与转台11的中心之间的距离均大于等于 1100mm，但其中一只或两只垂直支腿14的中心与转台11的中心之间的距离小于1555mm;右 侧水平支腿16的半伸状态，即右侧两只垂直支腿14的中心与转台11的中心之间的距离均 大于等于1555,，但其中一只或两只垂直支腿14的中心与转台11的中心之间的距离小于2120mm;右侧水平支腿16的全伸状态，即右侧两只垂直支腿14的中心与转台11的中心之 间的距离均大于等于2120mm。
整车作业范围分为四个区域，正前方40°范围、正后方40°范围、正左侧14(T范围、 正右侧140°范围，水平支腿16的全縮，半伸，全伸状态决定了上部机构(指转台ll以上 机构)在正左侧、正右侧两个区域内的有效动作范围。正前方、正后方的作业范围与两侧水 平支腿16全伸状态时的正左侧、正右侧的作业范围相同，即当下臂9仰角超出45。后，下 伸縮臂8可伸出0 5000mm，绝缘伸縮臂3可伸出0 1900mm，此时作业范围最大；当下臂9 仰角小于等于45。时正前方、正后方的作业范围与两侧水平支腿16全縮时的正左侧、正右 侧的作业范围相同，即绝缘伸縮臂3与下伸縮臂8均不能够伸出。正左侧、正右侧两个区域 内的有效动作范围根据左右侧水平支腿16伸出状态不同以水平支腿16伸出较小的一侧确定 作业范围，水平支腿16在半伸状态下当下臂9仰角超出60。时，下伸縮臂8可伸出0 5000mra，绝缘伸缩臂3可伸出0 1900mm，当下臂9仰角小于等于60°而大于45°时，下伸 縮臂8可伸出0 2000rnm，绝缘伸縮臂3可伸出0 900rnm;当下臂9仰角小于等于45°时绝 缘伸縮臂3与下伸縮臂8均不能够伸出；水平支腿16在全縮状态下时，不管下臂9仰角如 何绝缘伸縮臂3与下伸縮臂8均不能够伸出。该方案使车辆能适应了各种狭小道路环境，最 大限度的发挥车辆的作业能力。
二、动作速度的人性化控制-
为了满足绝缘斗l操作人员操作的平稳舒适性，对以下三个方面的做了速度控制。
1、 在计算完车体姿态后，将在允许机械机构接近设定位置时进行自动速度控制，使其在 设定位置时能准确停止而没有冲击状况的产生。在下伸縮臂8，绝缘伸縮臂3伸縮到设定位 置前200腿时，通过控制器18控制，使得相应动作P丽信号的占空比逐渐减小，进行减速 控制，在接近设定位置时动作速度逐渐减小为0，从而实现动作的平稳停止。
2、 在油缸匀速伸縮时，各动作机构因绞点位置原因造成绝缘斗1运动速度差异较大，给 操作人员操作带来不便。在上下臂夹角从(T到140°的全范围升降动作时，由机械机构造 成的绝缘斗1速度差异最大达到4倍，为此依据上下臂夹角的不同范围，控制器18对上臂 升降动作P丽信号的占空比进行不同的系数修正，从而使得绝缘斗1的运动速度基本不变， 确保绝缘斗1操作人员操作的舒适平稳性。
3、 根据机构回转半径对回转时绝缘斗l速度的影响，制定了机构回转周速的控制方案， 当工作半径从7000mm到11000mm的变化中，控制器18对回转动作P丽信号的占空比进行不 同的系数修正，使得回转动作的越来越慢，确保回转动作时绝缘斗1的回转线速度基本不变， 确保绝缘斗1操作人员操作的舒适平稳性。三、 采用上下臂夹角编码器7测量上下臂夹角，通过下臂9尾部安装的下臂角度传感器 19测量下臂9仰角，从而计算得出上臂5与水平面之间的夹角实现上臂5的仰角动作范围控 制，该方案避免了直接在上臂5上测量上臂5与水平面之间的夹角，最大限度的解决了机构 晃动造成的上臂5仰角检测角度数据波动较大的情况。
四、 传感器系统的高安全性控制。
对每一模拟量传感器设定了其信号有效的范围，系统工作时实时检测传感器数值，当超 出最大或最小设定值后出现传感器故障信号。对CAN总线传感器也实施定时数据回传检测， 在规定时间未接收到有效的回传数据时，判断CAN设备故障。在传感器故障时停止所有危险 的动作，系统故障报警灯31报警提示，并通过液晶显示屏25显示故障情况。此时必须通过 转台操作箱13内设置的作业范围解除开关才可以进行强制操作，进行收车动作。
五、 误操作提醒功能。
整车作业范围情况复杂，操作人员有时无法对操作方向的正确性做出判断，当动作操作 方向错误时，机构不动作，作业范围限制灯32会发出声光报警，提醒操作者。此时只有不 报警的动作才是安全有效的动作。
六、 机构保护功能。
对绝缘伸縮臂3及绝缘斗1设定了干涉防止功能，可有效的防止人员操作不当对结构造 成损害。通过控制器18，计算绝缘斗1底面距离地面的位置，当小于最小安全距离200mm 时，控制绝缘斗1继续向下的绝缘伸縮臂3的伸动作，上臂5的降动作，下伸縮臂8的縮动 作，下臂9的升动作全部停止，防止绝缘斗1与地面的碰撞。当上下臂夹角角度小于 3°时禁止绝缘伸縮臂3、下伸缩臂8的伸縮动作停止，防止绝缘伸縮臂3与下臂9的摩擦造 成绝缘伸縮臂3的磨损。当上下臂夹角小于10°时，计算绝缘斗1的位置，当绝缘斗1的位 置距离转台ll、下臂9的距离小于200mm时，控制绝缘伸縮臂3的縮动作，上臂6的降动 作，下伸縮臂8的伸动作停止，防止绝缘斗l与转台ll、下臂9的碰撞。
七、 发动机油门自动控制功能。
根据不同的动作状况对供油量的需求不同，实施发动机转速高中低三速控制，改变液压 泵的转速，提高供油的效率。当机构不动作时或人为要求低速操作时，油门为低速，充分降 低工作噪音、节约能源消耗。当上部机构进行单独动作时或进行支腿操作时，油门为中速， 当上部机构进行多机构复合动作时，油门为高速，提高整车的作业效率。油门的控制可通过 无线发射装置2-l、和转台操作开关37中的油门自动开关进行选择，是进行低速操作还是 由控制器18自动控制油门的速度。
八、功能完善的调试软件。该控制系统另一主要特点是配置了强大的调试软件，调试软件可以对该车型控制功能进 行设定，使车辆性能最佳，同时也是该控制系统故障检修的重要依据。
本发明提高了高空作业车在智能控制技术领域的先进性，大幅提高了高空作业人员及 车辆的安全性。随着该产品的推广，必将产生良好的社会效益和经济利益。
权利要求
1. 一种高空作业车智能控制系统，其特征在于设置有无线遥控装置、上臂长度传感器、上下臂夹角编码器、转台回转角度编码器、支腿接地检测行程开关、水平伸出检测行程开关、控制器、下臂角度传感器、下臂长度传感器、臂托架行程开关、程序下载端口、液晶显示屏、五联比例阀组、油路切换阀、转台操作开关、支腿动作开关、转台电位器手柄，无线遥控装置包括无线发射装置和无线接收装置两部分，无线发射装置安装在绝缘斗上，无线接收装置设置在转台操作箱内，无线发射装置的动作信号通过无线方式传送至无线接收装置，控制器设置有CAN总线端口、模拟量输入口、PWM信号输出口、开关量输入口、开关量输出口，无线接收装置、上下臂夹角编码器、转台回转角度编码器、程序下载端口、液晶显示屏均与控制器的CAN总线端口连接，上臂长度传感器、下臂角度传感器、下臂长度传感器、转台电位器手柄均与控制器的模拟量输入口连接，五联比例阀组、油路切换阀均与控制器的PWM信号输出口连接，支腿接地检测行程开关、水平伸出检测行程开关、臂托架行程开关、转台操作开关、支腿动作开关均与控制器的开关量输入口连接，控制器的开关量输出口与工程灯、系统故障报警灯、作业范围限制灯、应急泵、发动机连接，上臂长度传感器安装在上臂上并用来检测绝缘伸缩臂的伸缩位置，下臂长度传感器安装在下臂上并用来检测下伸缩臂的伸缩位置，上下臂夹角编码器安装在上臂与下伸缩臂连接部并用来检测上臂与下臂之间的夹角，下臂角度传感器安装在下臂的尾部并用来检测下臂与水平面的仰角角度，转台回转角度编码器安装在转台内部的电刷里并用来检测转台回转的角度，转台操作箱安装在转台上，转台操作箱设置有转台操作开关、转台电位器手柄、液晶显示屏、控制器、无线接收装置，臂托架行程开关安装臂托架上并用来检测下臂是否已复位，支腿动作开关安装在车架上并用来检测是否进行支腿操作，四个支腿接地检测行程开关分别安装在四个水平支腿上并用来检测垂直支腿是否可靠接地，八个水平伸出检测行程开关安装在车架上并用来检测四个水平支腿的伸出位置，控制器通过PWM信号来控制五联比例阀组和油路切换阀，五联比例阀组直接控制上臂升降油缸、上臂伸缩油缸、下臂升降油缸、下臂伸缩油缸、转台回转马达，油路切换阀用来控制支腿动作与上部机构动作的油路切换，控制器与转台操作开关中的发动机起动熄火开关、应急泵开关、发动机油门自动控制开关、紧急停止开关、作业范围限制解除开关连接，转台电位器手柄用来实现在转台上对上部机构动作的控制。
2、 根据权利要求l所述的高空作业车智能控制系统，其特征在于所述无线发射装置设 置有遥控自动油门开关、遥控应急泵开关、遥控发动机起动熄火开关、遥控紧急停止开关、遥 控上臂升降手柄、遥控上臂伸縮手柄、遥控下臂升降手柄、遥控下臂伸縮手柄、遥控转台回转 手柄。
3、 根据权利要求1所述的高空作业车智能控制系统，其特征在于所述转台电位器手柄包括上臂升降手柄、上臂伸縮手柄、下臂升降手柄、下臂伸縮手柄、转台回转手柄，上臂升降手柄、上臂伸缩手柄、下臂升降手柄、下臂伸縮手柄、转台回转手柄均与控制器连接。
4、 根据权利要求1所述的高空作业车智能控制系统，其特征在于智能控制系统根据水 平支腿的具体位置确定上部机构有效动作范围。
5、 根据权利要求1所述的高空作业车智能控制系统，其特征在于智能控制系统在下臂、 下伸縮臂、上臂、绝缘伸縮臂、转台动作接近设定位置时进行自动速度控制。
6、 根据权利要求1所述的高空作业车智能控制系统，其特征在于所述液晶显示屏对高 空作业车作业状况进行全面显示，包括下臂长度、下臂仰角、上臂长度、上臂仰角、转台回转 角度、作业高度、作业幅度以及水平支腿和垂直支腿的伸出和接地状态，且在系统故障时显示 故障情况。
7、 根据权利要求1所述的高空作业车智能控制系统，其特征在于所述控制器采用TTC200 控制器，控制器采用独立的看门狗电路监视程序运行，内置CPU温度检测功能，具有输入输出 端口的短路保护及自诊断功能和电磁比例阔的Pmi信号的内部电流反馈功能。
8、 一种带如权利要求l所述智能控制系统的高空作业车，其特征在于设置有高空作业车智能控制系统、绝缘斗、绝缘伸縮臂、上臂、上臂升降油缸、下伸縮臂、下臂、下臂升降油 缸、转台、转台操作箱、垂直支腿、水平支腿、车架、臂托架、工程灯、系统故障报警灯、作 业范围限制灯、应急泵、发动机、上臂伸縮油缸、下臂伸縮油缸，绝缘伸縮臂与绝缘斗绞接， 绝缘伸縮臂与上臂活动连接，上臂仲縮油缸安装在上臂里并用来推动绝缘伸縮臂的伸縮，上臂 与下伸縮臂头部连接，下伸縮臂与下臂活动连接，下臂伸縮油缸安装在下臂里并用来推动下伸 縮臂的伸縮，上臂升降油缸安装在上臂上并与下伸縮臂头部的连杆连接，下臂起伏油缸安装在 转台上并与下臂连接，转台操作箱安装在转台上，转台、臂托架均安装在车架上，发动机通过 取力器驱动液压泵来提供整车液压动力，四个水平支腿与车架活动连接，每个水平支腿与安装 在其上的垂直支腿活动连接。
9、 一种如权利要求8所述高空作业车的控制方法，其特征在于包括以下步骤读取控制器EEPROM中的系统参数值，系统参数赋值，CAN总线初始化，CAN数据读取，读输入信号，传 感器故障判断，车体姿态计算，作业范围计算，动作速度系数计算，手柄信号处理，系统故障 判断，当系统故障情形存在时进入紧急处理机制，没有系统故障情形或者紧急处理机制完成后 进入PWM信号处理，控制信号输出，显示数据发送。
10、 根据权利要求9所述高空作业车的控制方法，其特征在于在CAN数据读取和读输入 信号之间还有智能控制系统调试，智能控制系统调试包括以下步骤调试软件联机判断，若调 试软件已经联机，则依据调试软件发送的修改指令与监视指令对系统执行参数初始化，当前参 数读取，系统参数修改，监视数据发送。
全文摘要
本发明涉及一种绝缘高空作业车智能控制系统、带该智能控制系统的高空作业车及其控制方法。高空作业车智能控制系统设置有无线遥控装置、上臂长度传感器、上下臂夹角编码器、转台回转角度编码器、支腿接地检测行程开关、水平伸出检测行程开关、控制器、下臂角度传感器、下臂长度传感器、臂托架行程开关、程序下载端口、液晶显示屏、五联比例阀组、油路切换阀、转台操作开关、支腿动作开关、转台电位器手柄。高空作业车的控制器采用TTC200控制器，绝缘斗部设有无线遥控手柄，转台部设有电位器手柄，控制机构动作，通过液晶显示屏显示车体工作状态，通过调试软件完成控制器内部各种重要参数的设定和调整。本发明通过控制器实施对整车作业状况的控制，作业范围大，安全可靠，自动化程度高。
文档编号B66F11/04GK101284636SQ20081006169
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月23日 优先权日2008年5月23日
发明者麟 姚, 毛立武, 卫 翁 申请人:杭州爱知工程车辆有限公司