一种臂架设备及其支撑控制系统的制作方法

本发明涉及工程机械设备领域，更具体而言，涉及一种臂架设备及其支撑控制系统。

背景技术：

臂架设备是工程机械领域常见的设备，比如混凝土泵车、起重机、消防车随车吊等，由于臂架设备在工作时，其臂架的动作将引起整车重心的大幅度变化，为保证整车稳定性，不至于倾倒以发生安全事故，通常，臂架设备均设置有各种形式的支腿，如伸缩支腿、摆动支腿、摆动伸缩支腿等，在臂架设备工作前，先展开各个支腿，将臂架设备支撑起来，然后再操作臂架动作。

目前，常用的支腿展开方式是根据施工需求，通过操作手根据经验手动展开支腿(大多是逐一展开各个支腿)，在臂架设备停放场地宽敞时，为保证整车安全，操作手尽力将支腿展开至最大支撑位置，在臂架设备停放场地受限时，将支腿尽量展开至最大，以使臂架末端可以工作更远，目前的方式主要存在如下问题：

第一、对于场地受限的情况下，在臂架设备动作前，操作手难以估计臂架设备的臂架末端在各个方位能够工作多远，因而，容易在控制臂架时，达不到期望的工作距离(最大水平工作距离)，需要重新移动设备位置或重新展开支腿，影响施工；第二，根据经验展开支腿，容易受限于操作手的经验，对于经验不足的操作手，难以找到合适的停车位置，不能很好把握支撑的安全性；第三，操作手不能够根据臂架在各个方位的最大水平工作距离需求，可靠地控制支腿的展开。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种臂架设备及其支撑控制系统，以使操作手在操作臂架前可以估计到臂架在各个方位的最大水平工作距离。

本发明提供了一种臂架设备的支撑控制系统，所述臂架设备包括臂架系统及支撑系统，所述支撑系统包括多个用于支撑所述臂架系统的支腿，包括：

检测模块，用于获取所述支撑系统的各个支腿的伸出长度或/和摆动角度；

处理模块，与所述检测模块连接，用于根据各个支腿的伸出长度或/和摆动角度计算或查找所述臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离；

输出模块，与所述处理模块连接，用于接收所述臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，并通过声音或/和屏幕显示的方式输出。

作为上述支撑控制系统在一方面的改进，优选地，还包括：

输入模块，用于设置臂架系统的活动范围，所述活动范围包括臂架系统的回转角度区间及在所述回转角度区间的最大水平工作距离；

所述处理模块还与所述输入模块连接，并用于根据所述臂架系统的回转角度区间及最大水平工作距离计算或查找各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围；所述输出模块，还用于接收各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围，并通过声音或/和屏幕显示的方式输出；或/和，用于控制各个支腿的伸缩或/和摆动。

作为上述支撑控制系统在一方面的改进，优选地，所述处理模块还用于实时接收所述检测模块的检测结果，并将所述检测结果转化为伸出长度或/和摆动角度范围以反馈给输出模块，所述输出模块还用于通过声音或/和屏幕显示的方式提示各个支腿的实时伸出长度或/和摆动角度范围。

作为上述支撑控制系统在一方面的改进，优选地，所述输出模块包括：

执行单元，与所述处理模块电连接，与各个支腿驱动连接，所述执行单元用于接收各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围数据，并控制各个支腿的伸缩或/和摆动。

作为上述支撑控制系统在一方面的改进，优选地，所述输出模块包括用于显示所述臂架系统在所述回转角度区间的最大水平工作距离的显示屏，所述输入模块与所述显示屏集成为人机交互装置；或/和，

所述输出模块还包括音响装置，所述音响装置用于播报所述臂架系统在所述回转角度区间的最大水平工作距离的提示语音，或用于播报所述臂架系统展开情况的警告信息。

作为上述支撑控制系统在一方面的改进，优选地，所述处理模块包括支撑数据库及控制单元，所述支撑数据库中确定了当各个支腿在不同的伸出长度或/和摆动角度下，所述臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，所述控制单元用于根据各个支腿在不同的伸出长度或/和摆动角度，查找臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，并反馈给输出模块。

作为上述支撑控制系统在一方面的改进，优选地，所述臂架系统的回转角度区间包括多个回转子区间，所述臂架系统的最大水平工作距离包括各个回转子区间的最大水平工作距离。

作为上述支撑控制系统在一方面的改进，优选地，所述输入模块设置有可供选择的自动模式和手动模式以及用于选择手动模式和自动模式的按钮；

在自动模式下，所述输出模块用于根据接收的各个支腿所需的伸出长度或摆动角度范围，控制各个支腿的伸缩或/和摆动；或，所述输出模块用于根据接收的各个支腿所需的伸出长度或摆动角度范围，控制各个支腿的伸缩或/和摆动，并通过声音或/和屏幕显示的方式提示各个支腿所需的伸出长度或摆动角度范围；

在手动模式下，所述输出模块用于根据接收的各个支腿所需的伸出长度或摆动角度范围，通过声音或/和屏幕显示的方式提示各个支腿所需的伸出长度或摆动角度范围。

本发明提出的支撑控制系统，通过检测模块，可以获取到支撑系统的各个支腿的伸出长度或/和摆动角度，对于伸缩支腿是伸出长度，对于摆动支腿是摆动角度，对于摆动伸缩支腿，既有伸出长度也有摆动角度；同时，通过处理模块，可以根据各个支腿的伸出长度或/和摆动角度计算或查找臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，回转角度区间即臂架系统整体绕架系统的回转中心O回转时所处的各个区间，可以是1个(360°范围)，也可以是多个，最大水平工作距离是指臂架系统的臂架末端所能够达到的最大水平距离；通过计算方式，可以根据各个支腿所确定的支撑范围，确定整车重心允许的安全区域，从而计算臂架系统在不同回转角度时，各臂节总重心的允许范围，从而得到臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离。通过查找方式，预先在处理模块中预设数据库，数据库建立时，各个支腿的伸出长度或/和摆动角度可以预先假定，在各个支腿假定的各种伸出长度或/和摆动角度时，可以通过上述计算方法确定臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离。同时，通过输出模块，可以接收臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，并通过声音或/和屏幕显示的方式输出。通过该方案，操作手在完成臂架设备的支腿支撑后，就可以较为准确地获得臂架设备的臂架末端在各个方位能够工作的最大水平工作距离，避免操作手的经验判断，从而及时了解设备的施工能力，保证完成期望施工要求，减少设备移动或支撑调整次数。

在优选的方案中，在根据臂架系统的回转角度区间及最大水平工作距离计算或查找各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围时，操作手不需要根据经验展开支腿，而是根据输出模块提示的伸出长度或/和摆动角度范围展开支腿，这样可以保证臂架设备支撑的安全性，当臂架系统在指定的回转角度区间按设置的最大水平工作距离展开时，不会因为支撑不足而出现倾翻的事故。

另一方面，本发明提出的一种臂架设备，包括臂架系统及支撑系统，所述支撑系统包括多个用于支撑所述臂架系统的支腿，其特征在于，还包括上述任一种臂架设备的支撑控制系统。

作为上述臂架设备在一方面的改进，优选地，还包括可行驶底盘、设置在所述可行驶底盘上的控制器以及用于控制臂架动作的遥控器，所述臂架系统和支撑系统设置于所述可行驶底盘上，所述支撑系统可支撑所述可行驶底盘，所述支撑控制系统的输入模块的至少一部分和/或所述输出模块的至少一部分设置于所述遥控器上，所述处理模块的至少一部分集成于所述控制器内。

本发明提出的臂架设备，由于包括上述的支撑控制系统，操作手在完成臂架设备的支腿支撑后，就可以较为准确地获得臂架设备的臂架末端在各个方位能够工作的最大水平工作距离，避免操作手的经验判断，从而及时了解设备的施工能力，保证完成期望施工要求。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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。

图1为本发明实施例提供一种支腿形式的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种臂架设备的支撑控制系统的示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种臂架设备的支撑控制系统的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

臂架系统是臂架设备的关键部件，如图1所示，通常，臂架设备的臂架系统通过机架1与多个支腿连接，O点为整个臂架系统的回转中心，支腿通常包括4个支腿，有伸缩支腿、摆动支腿、摆动伸缩支腿等支腿形式，图1中的支腿包括前方的两个伸缩支腿(左前支腿2、右前支腿3)以及后方的两个摆动支腿(左后支腿4、右后支腿5)，其最大支撑范围为最外侧虚线所示，臂架设备也可以采用其它类型的支腿，在本发明的构思下可以类似处理。

请参考图2，本发明提供的一种臂架设备的支撑控制系统，臂架设备包括臂架系统及支撑系统，支撑系统包括多个用于支撑臂架系统的支腿，包括：

检测模块，用于获取支撑系统的各个支腿的伸出长度或/和摆动角度；

处理模块，与检测模块连接，用于根据各个支腿的伸出长度或/和摆动角度计算或查找臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离；

输出模块，与处理模块连接，用于接收臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，并通过声音或/和屏幕显示的方式输出。

本发明的技术方案，通过检测模块，可以获取到支撑系统的各个支腿的伸出长度或/和摆动角度，对于伸缩支腿是伸出长度，对于摆动支腿是摆动角度，对于摆动伸缩支腿，既有伸出长度也有摆动角度；同时，通过处理模块，可以根据各个支腿的伸出长度或/和摆动角度计算或查找臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，回转角度区间即臂架系统整体绕架系统的回转中心O回转时所处的各个区间，可以是1个(360°范围)，也可以是多个，如前、后、左、右四个回转区间，当然还可以设置6个、8个甚至更多的回转区间，最大水平工作距离是指臂架系统的臂架末端所能够达到的最大水平距离；通过计算方式，可以根据各个支腿所确定的支撑范围，确定整车重心允许的安全区域，从而计算臂架系统在不同回转角度时，各臂节总重心的允许范围(通常，臂架设备除臂架系统外，其它部分的重心不变，同时其他部门的质量可以获知，臂架系统的各个臂节的长度、重量、臂节相对于地面的夹角也可以获知，夹角可以通过角度传感器等检测装置测定)，从而得到臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离。通过查找方式，预先在处理模块中预设数据库，数据库建立时，各个支腿的伸出长度或/和摆动角度可以预先假定，在各个支腿假定的各种伸出长度或/和摆动角度时，可以通过上述计算方法确定臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离。同时，通过输出模块，可以接收臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，并通过声音或/和屏幕显示的方式输出。通过该方案，操作手在完成臂架设备的支腿支撑后，就可以较为准确地获得臂架设备的臂架末端在各个方位能够工作的最大水平工作距离，避免操作手的经验判断，从而及时了解设备的施工能力，保证完成期望施工要求，减少设备移动或支撑调整次数。

上述支撑控制系统，优选地，如图3所示，该系统还包括：

输入模块，用于设置臂架系统的活动范围，活动范围包括臂架系统的回转角度区间及在回转角度区间的最大水平工作距离；

前述处理模块还与输入模块连接，并用于根据臂架系统的回转角度区间及最大水平工作距离计算或查找各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围；前述输出模块还用于接收各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围，并通过声音或/和屏幕显示的方式输出；或/和，用于控制各个支腿的伸缩或/和摆动。

本方案中，通过输入模块，如触摸屏，操作手可以设置臂架系统的活动范围，包括臂架系统的回转角度区间及在回转角度区间的最大水平工作距离，同时，处理模块可以根据臂架系统的回转角度区间及最大水平工作距离计算或查找各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围，另外，输出模块接收各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围，并通过声音或/和屏幕显示的方式输出；或/和，用于控制各个支腿的伸缩或/和摆动，如此，操作手不需要根据经验展开支腿，而是根据输出模块提示的伸出长度或/和摆动角度范围展开支腿，这样可以保证臂架设备支撑的安全性，当臂架系统在指定的回转角度区间按设置的最大水平工作距离展开时，不会因为支撑不足而出现倾翻的事故(当然，在场地允许的情况下，操作手可以根据提示的伸出长度或/和摆动角度范围，尽量将支腿展开至最大支撑能力，进一步保证安全性)。同时，通过声音或/和屏幕显示的方式输出，操作手便于接收。另外，输出模块直接控制各个支腿的伸缩或/和摆动时，还可以避免操作手手动展开支腿，除了具有自动化程度高外，还能够保证展开的支腿符合施工要求。

为便于操作手了解支腿实时的伸出长度或/和摆动角度，参考图3所示，处理模块还用于实时接收检测模块的检测结果，并将检测结果转化为伸出长度或/和摆动角度范围以反馈给输出模块，输出模块还用于通过声音或/和屏幕显示的方式提示各个支腿的实时伸出长度或/和摆动角度范围。通过声音或/和屏幕显示的方式提示各个支腿的实时伸出长度或/和摆动角度范围，操作手在根据提示展开支腿时，能够实时了解展开情况，控制更加方便。

为便于对于支腿的控制，上述的支撑控制系统，优选地，输出模块包括执行单元，执行单元与处理模块电连接，与各个支腿驱动连接，执行单元用于接收各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围数据，并控制各个支腿的伸缩或/和摆动。对于伸缩支腿，执行单元比如可以是伸缩油缸，传动链条，对于摆动只对，执行单元可以是伸缩油缸，转动马达等，具体可以参考现有技术。

上述的支撑控制系统，对于不同的支腿，执行单元可以采取不同的控制，具体地，当支撑系统包括至少一个摆动支腿时，执行单元用于控制摆动支腿摆动至所需的摆动角度范围内；或/和，当支撑系统包括至少一个伸缩支腿时，执行单元用于控制伸缩支腿的伸出长度大于或等于所需的伸出长度；或/和，当支撑系统包括至少一个摆动伸缩支腿时，执行单元用于控制摆动伸缩支腿摆动至所需的摆动角度范围内，并控制摆动伸缩支腿的伸出长度大于或等于所需的伸出长度。执行单元控制摆动支腿摆动至所需的摆动角度范围时，对于臂架系统所需要的展开距离(最大水平工作距离)，臂架设备的支撑是稳定的。当执行单元控制伸缩支腿的伸出长度大于或等于所需的伸出长度后，臂架设备的稳定性也可以达到甚至超过支撑要求的，当执行单元控制摆动伸缩支腿摆动至所需的摆动角度范围内，并控制摆动伸缩支腿的伸出长度大于或等于所需的伸出长度时，臂架设备也能够满足臂架展开对支撑的要求。当然，在场地允许的情况下，操作手可以在摆动角度范围和伸缩长度范围内，找到一个最优的支撑点，此时，输出模块再根据新的支撑位置，输出臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离。

上述的支撑控制系统，为便于显示臂架系统在所述回转角度区间的最大水平工作距离，或/和各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围，输出模块包括用于显示臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，或/和各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围的显示屏，为简化输入输出模块结构，输入模块与显示屏集成为人机交互装置，如显示触摸屏；同时，为便于通过声音提示臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，或/和各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围，输出模块还包括音响装置，音响装置用于播报臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，或/和各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围的提示语音，或用于播报臂架系统展开情况或/和各个支腿的伸缩或/和摆动情况的警告信息(如支撑到位的提醒，接近或碰上障碍物的提醒等)。通过将输入模块与显示屏集成为人机交互装置，简化了输入输出模块，节约了安装空间，同时，控制支腿的展开也更加方便。

为通过查找方式获得臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，优选地，处理模块包括支撑数据库及控制单元，支撑数据库中确定了当各个支腿在不同的伸出长度或/和摆动角度下，臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，控制单元用于根据各个支腿在不同的伸出长度或/和摆动角度，查找臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离，并反馈给输出模块。通过预先支撑数据库，臂架系统在反馈数据时，运算量小，响应快。

上述方案中，优选地，臂架系统的回转角度区间包括多个回转子区间(如图1所示，包括右侧的θyx、前侧的θqx、左侧的θzx、后侧的θhx)，臂架系统的最大水平工作距离包括各个回转子区间的最大水平工作距离。通过该方案，在根据各个支腿的伸出长度或/和摆动角度计算或查找臂架系统在不同回转角度区间的最大水平工作距离时，可以更加直观地了解臂架在各个方位的展开能力。在根据臂架系统的回转角度区间及最大水平工作距离计算或查找各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围时，操作手可以根据臂架设备的停车方位和工作方位，设置臂架系统在不同回转子区间的最大水平工作距离，在空间有限的情况下，可以因地制宜，同时，回转子区间可以为自定义设置区间或预设区间，通过自定义设置回转子区间的方式，控制比较灵活，施工更加方便，通过从预设区间中选择回转子区间的方式，选择方便，适合新操作手施工。

上述方案中，处理模块可以根据臂架系统的回转角度区间及最大水平工作距离计算各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围，该工作可以在操作手设置回转角度区间及最大水平工作距离后通过处理模块计算完成。为简化计算，可以预设支撑数据库，处理模块可以根据臂架系统的回转角度区间及最大水平工作距离查找支撑数据库从而得出各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围，具体地，输入模块预设有多个回转子区间，并在每个回转子区间预设有多个最大水平工作距离；处理模块包括支撑数据库及控制单元，支撑数据库中确定了当各个回转子区间设置不同的最大水平工作距离时，各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围，控制单元用于根据输入模块设置的各个回转子区间的最大水平工作距离，查找各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围，并反馈给输出模块。通过设置支撑数据库，操作手直接选择施工模式，控制更简单，操作更加方便。

上述的支撑控制系统，操作手可以选择自动展开支腿，也可以选择手动展开支腿，对应地，输入模块设置有可供选择的自动模式和手动模式以及用于选择手动模式和自动模式的按钮；在自动模式下，输出模块用于根据接收的各个支腿所需的伸出长度或摆动角度范围，控制各个支腿的伸缩或/和摆动；或，输出模块用于根据接收的各个支腿所需的伸出长度或摆动角度范围，控制各个支腿的伸缩或/和摆动，并通过声音或/和屏幕显示的方式提示各个支腿所需的伸出长度或摆动角度范围；在手动模式下，输出模块用于根据接收的各个支腿所需的伸出长度或摆动角度范围，通过声音或/和屏幕显示的方式提示各个支腿所需的伸出长度或摆动角度范围。因此，在自动模式下，输出模块除了自动展开支腿外，还可以同时通过声音或屏幕提醒(除了提醒支腿的伸缩长度和摆动范围外，还可以提醒现场人员避让，提醒接近障碍物等)。在手动模式下，输出模块通过声音或屏幕提醒各个支腿所需的伸出长度或摆动角度范围(除了提醒支腿的伸缩长度和摆动范围外，还可以提醒现场人员避让，提醒接近障碍物等)，操作手手动操作，灵活性高，支撑安全有保障。

另一方面，本发明还提出一种臂架设备，包括臂架系统及支撑系统，支撑系统包括多个用于支撑臂架系统的支腿，还包括上述任一种臂架设备的支撑控制系统。由于包括上述的支撑控制系统，操作手在完成臂架设备的支腿支撑后，就可以较为准确地获得臂架设备的臂架末端在各个方位能够工作的最大水平工作距离，避免操作手的经验判断，从而及时了解设备的施工能力，保证完成期望施工要求。在根据臂架系统的回转角度区间及最大水平工作距离计算或查找各个支腿所需的伸出长度或/和摆动角度范围时，操作手不需要根据经验展开支腿，而是根据输出模块提示的伸出长度或/和摆动角度范围展开支腿，这样可以保证臂架设备支撑的安全性，当臂架系统在指定的回转角度区间按设置的最大水平工作距离展开时，不会因为支撑不足而出现倾翻的事故。

上述的臂架设备，优选地，还包括可行驶底盘、设置在可行驶底盘上的控制器以及用于控制臂架动作的遥控器，臂架系统和支撑系统设置于可行驶底盘上，支撑系统可支撑可行驶底盘，输入模块的至少一部分和/或输出模块的至少一部分设置于遥控器上，处理模块的至少一部分集成于控制器内。如人机交互装置部分设置与遥控器上，支撑数据库和执行单元部分设置于臂架设备的控制器中，当然输出模块的音响装置也可以同时设置在遥控器和控制器上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。