专利名称：获得臂架系统末端位置参数的方法、臂架系统及工程机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种臂架控制技术，特别涉及一种获得臂架系统末端位置参数的方法，还涉及到一种臂架系统及包括该臂架系统的工程机械。
背景技术：
当前，臂架系统广泛地应用在泵车和布料杆中，以实现对混凝土或其他物料的输送。臂架系统一般包括多节节臂，最下端节臂的大头端与预定的底盘通过一个竖向轴铰接相连，该节臂称为一臂；其他节臂的大头端与相邻的节臂的小头端通过水平铰接轴铰接； 这样，多节节臂通过水平铰接轴顺序铰接相连，最末端的节臂向外伸出，该节臂称为末节臂，末节臂的外端形成臂架系统末端；相邻的节臂之间设置有液压缸等驱动机构，以使相邻的节臂之间角度产生预定的变化，使臂架系统末端的位置改变，以将物料或物品运送到预定的位置。为了实现对臂架系统末端位置的自动控制，需要确定臂架系统末端的位置；为了确定臂架系统末端的位置，通常在控制系统中建立适当的坐标系，并通过该坐标系的坐标参数确定臂架系统的位置；该末端的坐标参数称为位置参数。当前，已经公开了多种确定臂架系统末端位置参数的技术方案。另外，在利用臂架系统进行工作的过程中，每节节臂均要承受相应负载，产生相应形变；多节节臂形变的累积会导致臂架系统末端的位置参数与目标位置参数之间具有很大的偏差。为了减小由于节臂形变导致的臂架系统末端的位置参数的偏差，中国专利文献CN101870110A公开了一种臂架系统的控制方法，该控制方法中，利用两个倾角传感器获得相应节臂的形变量，再根据该形变量对节臂的位置参数进行修正。 该控制方法虽然能够提高臂架系统末端位置参数的准确性，但由于受到倾角传感器测量精度的限制，臂架系统末端的位置参数与目标位置参数之间的偏差仍然较大，无法满足对臂架系统末端的准确定位和控制的需要。因此，如何提高臂架系统末端位置参数的准确度，仍然是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题为提供一种获得臂架系统末端位置参数的方法， 利用该方法可以更准确地获得臂架系统末端的位置参数。本发明要解决的第二个技术问题为提供一种臂架系统。在提供臂架系统的基础上，本发明还提供一种包括该臂架系统的工程机械。本发明提供获得臂架系统末端位置参数的方法包括以下步骤获取形变前各节臂延伸方向与预定参考平面之间的夹角α ρ α ........α m ；获取
形变前各节臂的参考长度LpL2.......Lffl ；获取各节臂形变后的参考长度L1x、L2x、……Lmx ；
下标数字表示相应节臂的参数；其中下标为m的参数为末节臂参数；获得臂架系统末端位置参数
Xtip = Llx X c ο s { α「ar c c ο s (L1ZLlx) }+L2x X c ο s { α 2-ar c c ο s (L2/ L2x)}+......LmxXcos { α m-arccos (Lm/Lmx)}；Ytip = Llx X sin { α「arccos GVLlx)}+L2xX sin { α 2_arccos (L2/L2x)} +......LmxX s
in { α m-arccos (Lm/Lmx)}。可选的，所述Lp L2.......Lffl分别为形变前相应节臂的两端的铰接轴线之间的距
离；Llx、L2.......Lfflx分别为形变后相应节臂的两端的铰接轴线之间的距离。可选的，在获得臂架系统末端位置参数之后，还包括获得臂架系统的形变参数Δ X = Xtip- (L1X cos ( α j) +L2 X cos ( α 2) +......LmX cos (α m)}；ΔΥ = Y^-O^Xsir^a D+I^Xsir^a》+......LmX sin ( a m)}；再获得修正的臂架系统末端位置参数Xtip 修=Llr X cos ( a 丄)+L2r X cos ( a 2) +......Lmr X cos ( a m) + Δ X ；Ytip 修=Llr X sin ( α 工)+L2r X sin ( a 2) +......LmrX sin ( a m) + Δ Y ；其中，Llr, L2r......Lmr为相应节臂的设计长度。本发明提供的种臂架系统，包括m节通过水平铰接轴顺序铰接相连的节臂，还包括处理器、多个倾角传感器和多个长度传感器，多个所述倾角传感器分别安装在相应的节
臂上，用于在形变前检测相对应节臂与预定参考平面之间的夹角a” a2.......am;多
个所述长度传感器分别安装在相应的节臂上，用于在形变前检测各节臂的参考长度L”
L2........Lffl及在形变后检测各节臂的参考长度Llx、L2x.......Lfflx ；下标数字表示相应节
臂的参数；所述处理器(100)用于根据倾角传感器和长度传感器的检测结果获得臂架系统末端位置参数Xtip = LlxXcos{ a「arccosd OS { α m-arccos (Lm/Lmx)}；Ytip = LlxXsin{ α「arccosd in { α m-arccos (Lm/Lmx)}。可选的，所述倾角传感器分别安装在相应节臂的端部，且使该倾角传感器的基准轴线与该端的铰接轴线之间相交并垂直。可选的，所述倾角传感器分别安装在相应节臂的大头端。可选的，所述长度传感器为拉线编码器，所述拉线编码器的本体和拉线外端分别与相应节臂的两端部相连。可选的，所述拉线编码器的本体的基准轴线与相应节臂一端的铰接轴线重合，所述拉线外端的固定点与相应节臂的另一端的铰接轴线重合。可选的，所述处理器还预置有臂架系统中各节臂的设计长度Ly .......Lmr ；所述处理器还能够在获得臂架系统末端位置参数之后，获得修正的臂架系统末端位置参数 Xtip 修=Llr X cos ( α 丄)+L2r X cos ( α 2) +......Lmr X cos (α m) +Xtip- IL1X cos ( α 丄)+L
2Χ cos (α2)+......LmX cos ( α m)}； Ytip 修=Llr X sin ( α +L2r X sin ( α 2) +......Lmr X sin ( α m) +Ytip- (L1X sin (α》+L
/Llx)} +L2x X cos {α 2-arccos (L2/L2x)}+......LmxXi
7Llx)}+L2x X sin { α 2_arccos (L2/L2x)} +......LmxX 2κ sin (α2)+......LmXsin(am)；}。本发明提供的工程机械包括机械本体和臂架系统，所述臂架系统通过回转机构安装在机械本体上，所述臂架系统为上述任一种臂架系统。与现有技术相比，本发明提供的获得臂架系统末端位置参数的方法中，通过长度传感器检测节臂形变前后的参考长度，再通过形变前后的参考长度获得形变前后相应节臂实际倾斜角度的改变；这样不仅可以避免由于倾角传感器精度产生的累积误差，且通过适当的长度传感器检测节臂形变前后的参考长度，容易保证节臂参考长度的检测精度，更准确地获得节臂实际倾斜角度，进而能够使臂架系统末端的位置参数更准确。在进一步的技术方案中，参考长度为形变前后的相应节臂的两端铰接轴线之间的距离。以该距离为基础获得臂架系统末端的位置参数，可以避免参考长度与相应节臂的有效长度之间的偏差导致数据的偏差，进而提高臂架系统末端位置参数的准确性。在进一步的技术方案中，通过获得的臂架系统的形变参数，即获得臂架系统产生的形变量，再根据形变参数及相应节臂的设计长度，获得修正的臂架系统末端位置参数。这样可以减小由于参考长度与节臂的有效长度不一致导致的误差，提高臂架系统末端位置参数的准确性。在提供上述获得臂架系统末端位置参数的方法的基础上，本发明提供的臂架系统能够实施上述方法，同样能够产生相对应的技术效果。在进一步的技术方案中，所述倾角传感器分别安装在相应节臂的端部，且使倾角传感器的基准轴线与该端的铰接轴线保持相交并垂直；这样可以使获得的节臂的倾斜角度更准确，提高臂架系统末端位置参数的准确性。在进一步的技术方案中，所述长度传感器为拉线编码器，所述拉线编码器的本体和拉线外端分别与相应节臂的两端部相连；拉线编码器具有更高的精度，可以准确测量相应节臂的参考长度，进而提高臂架系统末端位置参数的准确性。提供的包括上述臂架系统的工程机械也具有相对应的技术效果。
图1为本发明实施例提供的臂架系统控制部分的结构框图；图2是倾角传感器和拉线编码器安装在一臂上的位置示意图；图3是倾角传感器和拉线编码器的检测原理示意图；图4是获得臂架系统末端位置参数的原理示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应视为对本发明公开技术内容的限制。为了更清楚地描述本发明提供的技术方案，本部分先对提供的臂架系统进行描述，在对臂架系统描述的基础上对获得臂架系统末端位置参数的方法进行描述；获得臂架系统末端位置参数的方法可以应用本发明的提供臂架系统实施，但实施该方法不限于本发明提供的臂架系统。本发明实施例提供的臂架系统包括5节通过水平铰接轴顺序铰接相连的节臂；5节节臂分别称为一臂、二臂、三臂、四臂和五臂；一臂安装在相应机械本体的底盘上，五臂为末节臂；各节臂中，靠近机械本体一端为大头端，相反的另一端为小头端；大头端和小头端分别形成相应的铰接轴线。请参考图1，该图是本发明提供的臂架系统控制部分的结构框图。该臂架系统的控制部分包括处理器100、5个倾角传感器210至250、5个拉线编码器310至350。5个倾角传感器和5个拉线编码器均与处理器100保持相连。5个倾角传感器与5节节臂一一对应，并分别安装在一节节臂上；5个拉线编码器与5节节臂一一对应，并分别安装在一节节臂上。请参考图2和图3，图2是倾角传感器和拉线编码器安装在一臂上的位置示意图；图3是倾角传感器和拉线编码器的检测原理示意图。图2中，倾角传感器210安装在一臂的靠近大头端的预定位置，用于检测一臂与水平面之间的角度。拉线编码器310的本体安装在一臂的靠近大头端的预定位置，拉线的外端与一臂的靠近小头端的预定固定；拉线编码器310用于检测一臂的预定长度；为了描述的方便，该预定长度称为参考长度。本例中，为了满足检测一臂的参考长度的需要，接线编码器310除了包括自身拉线外，还设置有延长拉线311，延长拉线311内端与拉线编码器 310自身拉线的外端相接。本例中，在一臂延伸方向上，拉线编码器310的本体的基准轴线与一臂大头端的铰接轴线O11之间的距离为Lpy，延长拉线311外端与一臂小头端铰接轴线 O12重合。图3中，X轴和Y轴形成直角坐标系Υ0Χ，其中X轴与水平面平行，Y轴与水平面垂直，YOX形成的平面与一臂两端的铰接轴线保持垂直。一臂的大头端的铰接轴线与坐标原点O重合，A为形变前一臂的小头端的铰接轴线在直角坐标系YOX中的位置，A’为发生了形变后一臂的小头端的铰接轴线在直角坐标系的位置。图3中，设A的坐标参数为O^Y1) ；A’的坐标参数为(X1P，Yip) ；ZAOX角度为值 αι，ΖΑ0Α’角度为值α lb，Z A’ OX角度为值α 1X ;0A为形变前一臂的两端铰接轴线之间的长度，设为L1;0A’为形变后一臂的两端铰接轴线之间的长度，设为Llx。其中，Z AOX角度值α i由倾角传感器210检测获得^和Llx为拉线编码器310检测获得。本例中，在一臂形变前，使拉线编码器310处于半个额定量程的拉伸状态，如图所示，此时,L1 = LPY+Ls+L0x ； 其中Ls为拉线编码器310测量值，Ltlx为延长拉线311的长度。同样，在一臂产生形变后，Ls 产生相应变化，Llx = LpY+LjI^。根据经验可以确定，一臂在形变前后，一臂整体形成弧形；根据弧弦关系，可以确定，OA’小于OA;设通过A且垂直于OA，的垂线为AC，进而可以确定AA’与AC基本相等。 设通过原点0且垂直于AA，的垂线与AC交于B，形成0B;在实际工作中，Z Α0Α’ 一般小于 2 度，进而 Z AOB ^Z AOA' /2 ；进而，AA，^ AC = 2X0AXsin( ZkOkf /2)；同时，AC = 0AXsin( ΖΑ0Α，)。sinU。) = 0. 034899，2 X sin (1° ) = 0.03490 ；二者之差为 0· 00001 ； 也就说AA’与AC之间的差值非常小，在工程控制数据处理中基本上忽略不计。进而，
=arccos (OA/OA，) = arccos (L1ZLlx)。根据三角函数关系，可以确定Xip = LlxX cos (α 1χ) = Llx X cos (α r α lb) = Llx X cos { α rarccos (L1ZLlx)}；Yip = LlxX sin (α 1χ) = Llx X sin (α r α lb) =LlxXsinia1-Brccos(L1ZLlx)I0
7
这样就可以确定一臂小头端的铰接轴线O12相对于其大头端铰接轴线O11的相对位置。同样的原理，可以获得二臂、三臂、四臂及五臂等各节臂小头端铰接轴线相对于其大头端铰接轴线的相对位置。由于5节节臂顺序铰接相连。进而可以获得在直角坐标系YOX中的、臂架系统末端位置参数Xwp和Ytip。请参考图4、该图是获得臂架系统末端位置参数的原理示意图。Xtip = L lx X COS V Cl 1χ 2x X COS V Cl 2χ 3xX cos ( α 3x) +L4xX cos ( α 4x) +L5xX c os ( α 5x) = LlxX cos (α 厂 a lb)+L2x X cos ( a 2- a 2b)+L3xXcos( a 3- a 3b)+L4xXcos( a 4-a 4b) +L5xX cos ( a 5- a 5b) = LlxX cos { a ^arccos (L1ZLlx)} +L2xX cos { α 2-arccos (L2/ L2x) } + L3xX cos { α 3- a r c c ο s (L3/ L3x) } + L4xX cos { α 4_arccos (L4/ L4x)} +L5x X cos { α 5-arccos (L5/L5x)}；Ytip = L
lxX sin ( ct lx
2χX sin ( ct 2x 3χX sin ( ct 3x )+L4xXsin(a 4x) +L 5x S in ( a 5x) = LlxX sin ( a「a lb) +L2xX sin ( a 2- a 2b) +L3xX sin ( a 3- a 3b) +L4xX sin ( a 4-a 4b) +L5xX sin ( a 5- a 5b) = LlxX sin { a j-arccos (L1ZLlx)} +L2xX sin { α 2-arccos (L2/ L2x) } +L3xX sin { α 3- a r c c ο s (L3/ L3x) } +L4xX sin { α 4-arccos (L4/ L4x)} +L5x X sin { α 5-arccos (L5/L5x)}。上述公式中，下标数字表示相应节臂的参数。进而，根据上述公式，处理器100能够根据多个倾角传感器和多个拉线编码器的检测结果获得臂架系统末端的位置参数
Ytipt5再根据Xwp和Yhp实现对臂架系统的精确控制和定位。根据现有技术提供的技术方案，如用倾角传感器测量相应节臂由于形变产生的倾斜角度变化，会由于节臂倾斜角度变化过小，且倾斜传感器误差过大导致获得的臂架末端的位置参数误差较大。而利用上述实施例提供臂架系统，通过拉线编码器获得节臂形变前后的参考长度L1和Llx，再通过形变前后的长度L1和Llx获得形变前后相应节臂倾斜角度的改变；这样不仅可以避免由于倾角传感器精度产生的累积误差，且通过拉线编码器检测节臂形变前后的参考长度，容易保证长度值的检测精度，进而能够更准确地获得臂架系统末端的位置参数。可以理解，图2中，倾角传感器210不限于安装在一臂的大头端，也可以安装在一臂的小头端，同样可以获得产生形变前一臂的倾斜角度α ！；优选技术方案中，使倾角传感器210的基准轴线与大头端或小头端的铰接轴线之间相交并垂直，可以使检测获得的倾斜角度与一臂的实际倾斜角度更接近，减小数据误差，提高臂架系统末端位置参数的准确性。 优选技术方案是将倾角传感器210分别安装在一臂的大头端，这样可以避免一臂本身重力导致形变产生的误差。同样，测量其他节臂的倾斜角度时，也可以根据实际需要将相应的倾角传感器安装在相应节臂的预定位置。如图2所示，本例中，拉线编码器310的本体的基准轴线与一臂大头端的铰接轴线011之间具有预定的距离；在优选技术方案中，也可以使拉线编码器310的本体的基准轴线与一臂大头端的铰接轴线O11保持重合；这样，通过拉线编码器310的检测值和延长拉线 311的长度，就可以更直接地获得该节臂形变前后的参考长度Ljn Llx。当然，由于节臂两端部分形变很小，也可以根据实际需要选择适当的部分作为测量对象，获得预定的参考长度； 获得一臂形变前后长度不限于上述描述的方式，也可以根据实际需要选择合适的方式检测节臂形变前后的长度。同样，在测量其他节臂时，也可以采用不同的方式获得相应各节臂形变前后的长度。在实际测量中，根据拉线编码器310检测的参考长度与一臂有效长度总是存在一定的差别。该差别会影响获得臂架系统末端位置参数的精度。为此，在进一步的实施例中， 还可以利用处理器100对臂架系统末端位置参数Xhi^PYwp进行修正，以获得修正的臂架系统末端位置参数Xtip 和Ytip 。在获得修正的臂架系统末端位置参数Xtipii和Ytip 之前，需要获得臂架系统产生的总体形变量。在坐标系YOX中，该总体形变量可以分解为在X轴方向上的总体形变量ΔΧ 和在Y轴方向上的总体形变量ΔΥ，ΔΧ和ΔΥ称为臂架系统的形变参数。设臂架产生形变之前，臂架系统总体长度在X轴方向上的分量为X#$，臂架系统总体长度在Y轴方向上的分量为Y 。其中X 末变=L1X cos ( α》+L2 X cos (α 2)+L3 X cos (α 3)+L4X cos (α 4)+L5X cos (α 5)；Y 末变=L1X sin ( α j)+L2 X sin ( α 2) +L3 X sin (α 3) +L4X sin ( α 4) +L5X sin (α 5)。那么ΔΧ = Xtip-X 末变=Xup_ IL1X cos ( α J +L2 X cos ( α 2) +L3 X cos ( α 3) +L4 X cos ( α 4) +L5X cos ( α 5)}；Δγ = Ytip-Y 末变=Yup-IL1X sin (α j)+L2 X sin ( α 2) +L3 X sin (α 3) +L4X sin ( α 4) +L5X sin (α 5)} 0进而，再引入各节臂的设计长度，在处理器100中预置各节臂的设计长度(设计时两端铰接轴线之间的距离)；设一臂的设计长度为Ly 二臂的设计长度为L&，三臂的设计长度为L&，四臂的设计长度为L#，五臂的设计长度为Lfe。那么，可以确定，在臂架系统产生形变后，修正的臂架系统末端位置参数Xtip. 和Ytip.修为:Xtip.修=LlrX cos ( α j) +L2r X cos ( α 2) +L3r X cos ( α 3) +L4r X cos ( α 4) +L5r X cos ( α 5 ) + ΔΧ；Ytip.修=LlrX sin ( α 工)+L2rX sin ( α 2) +L3rX sin ( α 3) +L4rX sin ( α 4) +L5rX sin ( α 5 ) + ΔΥ。这样，就可以减小由于相应臂架的参考长度与其实际有效长度之间的误差产生的数据偏差，提高臂架系统末端位置参数的准确性。再根据Xtip. 和Ytip. 实现对臂架系统的精确控制和定位。可以理解，检测各节臂产生形变前后长度的装置不限于拉线编码器，也可以是其他长度传感器；只要是通过长度传感器能够检测各节臂产生形变前后长度，就能够实现本发明的目的。可以理解，确定臂架系统末端的位置参数的坐标系中，坐标轴不限于与水平面平行或垂直，也可以根据实际需要设定相应坐标系，使预定坐标轴与预定参考平面平行；通过对倾角传感器输出角度值的适当换算，就可以获得相应各节臂与预定参考平面之间的夹角。在提供上述臂架系统的基础上，本发明还提供一种工程机械，该工程机械包括机械本体和臂架系统，所述臂架系统通过回转机构安装在机械本体上，所述臂架系统为上述任一项所述的臂架系统。由于臂架系统具有上述技术效果，包括该臂架系统的工程机械也具有相对应的技术效果。该工程机械可以是泵车、布料杆或其他工程机械。
基于上述对臂架系统的描述，本发明提供的获得臂架系统末端位置参数的方法包括以下步骤获得形变前各节臂延伸方向与水平面或其他预定参考平面之间的夹角αι、
α2.......αω ；获得形变前各节臂的参考长度Lp L2.......Lffl ；获得各节臂形变后的参考
长度L1x、L2x.......Lfflx ；下标数字表示相应节臂的参数；其中下标为m的参数为末节臂的相
应参数。角度参数可以通过安装在相应节臂上的倾角传感器检测获得，长度参数可以通过适当的长度传感器检测获得。然后，再获得臂架系统末端位置参数Xtip和Ywp Xtip = LlxX cos { α「arccos (L1ZLlx)} +L2x X cos { α 2_arccos (L2/L2x)} +......LmxX c
OS { α ffl-arccos (Lm/Lmx)}；即获得各节臂在预定坐标系X轴方向上的和。Ytip = Llx X sin { α「arccos GVLlx)}+L2xX sin { α 2_arccos (L2/L2x)} +......LmxX s
in { α ffl-arccos (Lm/Lmx)}；即获得各节臂在预定坐标系Y轴方向上的和。其中，所述Lp L2.......Lffl分别优选形变前相应各节臂的两端铰接轴线之间的距
离，Llx, L2x.......Lfflx分别优选形变后相应各节臂的两端铰接轴线之间的距离。为了获得更准确地臂架系统末端位置参数，在获得臂架系统末端位置参数之后， 还包括获得臂架系统形变参数的步骤ΔΧ = Xtip-X 末变=Xtip-IL1Xcos (α 丄)+“ Xcos(a2)+......LmX cos (α m)}；ΔΥ = Ytip-Y棘=Ytip-IL1X sin (α J+L2Xsin(a2)+......LmX sin ( α m)}；再获得修正的臂架系统末端位置参数Xtip.修和Ytip.修 Xtip 修=Llr X cos ( α 丄)+L2r X cos ( α 2) +......Lmr X cos ( α m) + Δ X ；Ytip 修=LlrXsin ( α +L2rX sin ( α 2) +......LmrX sin ( α m) + Δ Y ；其中，Llr, L2r.......Lfflx为相应各节臂的设计长度。与臂架系统相对应，本发明提供的方法也具有相对应的技术效果。本文中应用了具体个例对本发明提供的技术方案进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明提供的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种获得臂架系统末端位置参数的方法，其特征在于，包括以下步骤获取形变前各节臂延伸方向与预定参考平面之间的夹角Cipa2.......αω;获取形变前各节臂的参考长度Lp L2.......Lffl ；获取各节臂形变后的参考长度Llx、L2x、……Lmx ；下标数字表示相应各节臂的参数；其中下标为m的参数为末节臂参数；获得臂架系统末端位置参数Xtip = LlxX cos { α「arccos (L1ZLlx)} +L2xX cos { α 2-arccos (L2/L2x)} +......LmxX cos{ α m-arccos (Lm/Lmx)}；Ytip = LlxX sin { α「arccos (L1ZLlx)} +L2xX sin { α 2_arccos (L2/L2x)} +......LmxX sin {α m-arccos (Lm/Lmx)}。
2.根据权利要求1所述的获得臂架系统末端位置参数的方法，其特征在于，所述L” L2.......Lm分别为形变前相应各节臂的两端的铰接轴线之间的距离；Llx、L2x.......Lfflx分别为形变后相应各节臂的两端的铰接轴线之间的距离。
3.根据权利要求1所述的获得臂架系统末端位置参数的方法，其特征在于，在获得臂架系统末端位置参数之后，还包括获得臂架系统的形变参数Δ X = Xtip- IL1X cos (α 丄)+L2Xcos(Q2)+......Lm X cos ( α m)}；Δ Y = Ytip- IL1X sin ( α +L2Xsin(Q2)+......LmX sin ( α m)}；再获得修正的臂架系统末端位置参数^tip.修=LlrX cos (aJ+L 2rX cos ( a 2) +......LmrX cos ( a m) + Δ X ;Ytip.修=LlrX sin (aJ+L 2rX sin ( a 2) +......LmrX sin ( a m) + Δ Y ;其中，Llr, L2r......Lmr为相应各节臂的设计长度。
4.一种臂架系统，包括m节通过水平铰接轴顺序铰接相连的节臂，其特征在于，还包括处理器(100)、多个倾角传感器和多个长度传感器，多个所述倾角传感器分别安装在相应的节臂上，用于在形变前检测相对应节臂与预定参考平面之间的夹角α” Ci2.......am；多个所述长度传感器分别安装在相应各节臂上，用于在形变前检测各节臂的参考长度L”L2.......Lffl及在形变后检测各节臂的参考长度Llx、L2x.......Lfflx ；下标数字表示相应各节臂的参数；所述处理器(100)用于根据倾角传感器和长度传感器的检测结果获得臂架系统末端位置参数Xtip = LlxX cos { a「arccos (L1ZLlx)} +L2x X cos { α 2_arccos (L2/L2x)} +......LmxX cos {α m-arccos (Lm/Lmx)}；Ytip = LlxX sin { α「arccos (L1ZLlx)} +L2xX sin { α 2_arccos (L2/L2x)} +......LmxX sin {α m-arccos (Lm/Lmx)}。
5.根据权利要求4所述的臂架系统，其特征在于，所述倾角传感器分别安装在相应各节臂的端部，且使该倾角传感器的基准轴线与该端的铰接轴线之间相交并垂直。
6.根据权利要求5所述的臂架系统，其特征在于，所述倾角传感器分别安装在相应各节臂的大头端。
7.根据权利要求4所述的臂架系统，其特征在于，所述长度传感器为拉线编码器，所述拉线编码器的本体和拉线外端分别与相应各节臂的两端部相连。
8.根据权利要求7所述的臂架系统，其特征在于，所述拉线编码器的本体的基准轴线与相应节臂一端的铰接轴线重合，所述拉线外端的固定点与相应节臂的另一端的铰接轴线重合。
9.根据权利要求4-8任一项所述的臂架系统，其特征在于，所述处理器还预置有臂架系统中各节臂的设计长度Ly L2r.......Lmr ；所述处理器还能够在获得臂架系统末端位置参数之后，获得修正的臂架系统末端位置参数^tip.修=LlrX cos (aJ+L 2r X cos ( a 2) +......LmrX cos ( ct m) +Xtip- (L1X cos (Ct1) +L2 X cos(a 2)+......LmX cos ( a m)}；Ytip.修=LlrX sin (aJ+L 2rX sin ( a 2) +......LmrX sin ( a m) +Ytip- IL1X sin ( a》+L2X sin(a 2) +......LmXsin(am)；}。
10.一种工程机械，包括机械本体和臂架系统，所述臂架系统通过回转机构安装在机械本体上，其特征在于，所述臂架系统为权利要求4-9任一项所述的臂架系统。
全文摘要
本发明公开了一种获得臂架系统末端位置参数的方法、臂架系统及包括该臂架系统的工程机械。公开的获得臂架系统末端位置参数的方法首先获取形变前各节臂倾斜角度、形变前后各节臂的参考长度；再根据各节臂形变前后长度确定相应节臂倾斜角度的变化，再根据各节臂倾斜角度的变化获得各节臂在预定方向上长度的变化，再对各节臂预定方向的长度求和，获得臂架系统末端位置参数。本发明提供的获得臂架系统末端位置参数的方法不仅可以避免由于倾角传感器精度产生的累积误差，且通过适当的长度传感器检测各节臂形变前后的参考长度，容易保证各节臂参考长度的检测精度，更准确地获得各节臂实际倾斜角度，进而能够使臂架系统末端的位置参数更准确。
文档编号G01B21/00GK102346025SQ20111019457
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者方剑, 高明, 黄罡 申请人:三一重工股份有限公司