臂架移动控制方法和装置、混凝土泵车与流程

本发明主要涉及工程机械领域，具体地说，涉及一种臂架移动控制方法、移动控制装置，以及设置有该臂架移动控制装置的混凝土泵车。

背景技术：
近年来，工程机械飞速发展，其自动化、智能化水平越来越高，如混凝土泵车、湿喷机、布料杆等，能实现自动浇筑立柱、横梁等。现有技术的混凝土泵车智能臂架是通过检测单元检测混凝土泵车臂架倾角、油缸压力及臂架末端位置来控制实现其沿垂直方向或纵向水平方向的移动，并通过程序控制其规划路径在机械运行的安全范围内运动，安全可靠性较高。然而，现有技术的智能臂架也存在一些不足，主要是路径规划模块中X、Y、Z轴固定，智能臂架移动方向必须和泵车底盘中心线在坐标系内垂直或平行。而实际工作过程中，因为场地限制和实际施工要求等因素，需要连续浇筑的位置和底盘中心线往往成一定的夹角。在不移动底盘的前提下，现有技术无法满足操作者在底盘中心线的非垂直或非平行方位上进行连续浇筑的要求。随着我国国民经济建设的快速发展，各种大型工程的加速建设，施工现场对混凝土泵车、湿喷机等工程机械的需求日益增多，对其性能的要求也越来越高。因此，如何提供一种可实现任意位置连续直线浇注和移动的臂架系统，以满足用户对工程机械日益增多的需求，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种臂架移动控制方法和装置，通过该移动控制方法和装置可以使得工程机械的臂架能在水平面任意方向移动，克服了现有技术臂架移动方位限制性大的不足。本发明的臂架移动控制方法，用于控制臂架末端在水平面上任意方向的直线移动，包括：步骤101：确定在水平面的基准线；步骤102：确定臂架末端的移动方向与所述基准线的夹角；步骤103：根据所述夹角和臂架当前位置，计算臂架所需要的动作参数；步骤104：根据所述动作参数控制臂架的末端位置。进一步地，所述步骤101中，以臂架所在的竖直平面垂直的方向为基准线，或者以臂架所在的竖直平面平行的水平方向为基准线。本发明的臂架移动控制装置，用于控制臂架末端在水平面上任意方向的直线移动，包括角度输出单元和处理器，其中：所述角度输出单元用于将臂架末端的移动方向与在水平面的基准线的夹角输出至处理器；所述处理器连接所述角度输出单元，用于计算臂架所需要的动作参数，并根据所述动作参数控制臂架的末端位置。进一步地，所述角度输出单元包括方向旋钮和旋转编码器，所述方向旋钮与所述旋转编码器连接，所述方向旋钮可转动至基准线方向和臂架末端的移动方向，所述旋转编码器检测的角度信号输出至所述处理器。进一步地，在所述方向旋钮的表面上设置有方向标识。进一步地，所述角度输出单元还包括确认按钮，所述确认按钮连接所述处理器，所述确认按钮动作时，所述处理器确认并记录接收到的角度信息。进一步地，所述角度输出单元还包括壳体和安装带，所述方向旋钮和旋转编码器设置于所述壳体上，所述安装带连接于所述壳体上，用于将所述壳体安装于臂架末端。进一步地，所述旋转编码器和所述处理器之间通过总线通信连接。进一步地，所述角度输出单元为数字按键，用于手动输入臂架末端的移动方向与基准线的夹角。本发明的另一方面，还提供一种混凝土泵车，包括可移动的臂架，并且设置有前述任一项的臂架移动控制装置。本发明的臂架移动控制方法及装置，首先确定臂架末端的移动方向与基准线的夹角，根据该夹角及臂架当前位置，可计算臂架所需要的动作参数，从而可以实现臂架末端在水平面上任意方向的移动，大大提高了工程机械的工作能力和作业范围，可以适用于场地受限制的施工环境，并可以满足多样化的实际施工要求。此外，在进一步的技术方案中，通过简单的外部附加件作为角度输出单元，操作时操作人员只需要将方向旋钮分别对准基准线和移动方向，即可以修正智能臂架内固有坐标，使处理器获取移动方向信息，并通过计算完成相应的移动控制。整个过程操作简单，易于实施，智能化程度高，降低了操作人员的劳动强度，提高了作业效率。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。在附图中：图1是本发明一实施例的臂架移动控制方法的流程图；图2是本发明一实施例的混凝土泵车在作业时的方位图；图3是本发明一实施例的臂架移动控制装置的原理图；图4是本发明一实施例的角度输出单元的结构示意图。附图标记说明：1处理器2方向旋钮21方向标识3旋转编码器4确认按钮5壳体6安装带7总线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。图1所示是本发明一实施例的臂架移动控制方法的流程图。该实施例的臂架移动控制方法用于控制臂架末端在水平面上任意方向的直线移动。在竖直方向上，臂架末端的移动方向与底盘中心线垂直，可通过现有技术中的智能臂架技术实现垂直走直线的动作。该实施例的臂架移动控制方法可用于如混凝土泵车、湿喷机、布料杆等工程机械中。该类工程机械的臂架一般由多个节臂组成，各节臂通过变幅油缸的伸缩调整其俯仰角，进而实现不同的延展长度。此外，该类工程机械一般还包括回转机构，臂架设置于回转机构上，可实现水平面上的回转。该实施例的臂架移动控制方法包括以下步骤：步骤101：确定在水平面的基准线；所述步骤101中的基准线可以根据工程机械的结构选择确定，优选地，对于泵车而言，可以以底盘的中心线方向为基准线，也可以以与底盘竖直的中心平面垂直的方向为基准线，此外，对于泵车或布料杆等工程机械，还可以根据臂架或支腿的方位选择确定基准线，如以臂架所在的竖直平面垂直的方向为基准线(即臂架当前位置所在的竖直平面的法线方向)，或者以臂架所在的竖直平面平行的水平方向为基准线，均可以实现本发明的技术效果。步骤102：确定臂架末端的移动方向与所述基准线的夹角；臂架末端的移动方向是根据实际施工要求确定的移动方向。该移动方向为直线方向，以实现特殊作业。以混凝土泵车为例，则可以根据该移动方向自动浇筑横梁。步骤103：根据所述夹角和臂架当前位置，计算臂架所需要的动作参数；整个作业过程中，臂架的动作由多个单位时间的动作组成，在该单位时间臂架转动一定的角度，并实现一定的延展长度。该动作参数优选是如动作后回转中心到臂架末端的距离，也可以是其它可能通过计算得出的参数。步骤104：根据所述动作参数控制臂架的末端位置。根据前述步骤103中臂架所需要的动作参数，控制各节臂的变幅油缸的幅度，同时控制回转机构的转动角度。需要说明的是，前述步骤101和步骤102可通过人工操作或测量等方式实现，前述步骤103和步骤104可通过智能化设备实现，也可以采用其它可能的方式，本发明并不受限于此。在上述技术方案的基础上，由于修正了智能臂架内固有坐标，除了在与底盘的竖直中心平面垂直和平行的方位以外，还可以在其它任意方向均能实现臂架的直线移动，大大提高了工程机械的工作能力和作业范围，可以适用于场地受限制的施工环境，并可以满足多样化的实际施工要求。图2所示是本发明一实施例的混凝土泵车在作业时的方位图。在该实施例中，混凝土泵车的臂架末端需要以A方向进行直线移动和浇注。为了控制臂架的动作，以图2中B方向(与臂架所在的竖直平面垂直的方向)为基准线，移动方向与基准线之间的夹角为α。定义当前臂架的延展长度(回转中心到臂架末端在水平面上的距离)为L，单位时间所需要转动的角度为Δθ，单位时间后臂架需要的延展长度为L1，则根据正弦定律可得：L1/sin(90°+α)＝L/sin(180°-90°-α-Δθ)(公式1)L1/cosα＝L/cos(α+Δθ)(公式2)即L1＝Lcosα/cos(α+Δθ)(公式3)通过前述计算方式，可得出单位时间内与转动角度Δθ对应的臂架延展长度L1，根据该计算结果通过变幅油缸控制臂架延展长度为L1，即可以实现臂架在A方向的直线移动；不断计算下一时刻的延展长度，即可在该A方向上不断移动，实现连续浇注。需要说明的是，在特定的移动路线时，前述转动角度Δθ可以等于零，通过合理地选择基准线，同样可以计算出与零转角对应的臂架延展长度，实现本发明的技术效果。除了前述臂架移动控制方法外，本发明还提供一种臂架移动控制装置。该臂架移动控制装置用于控制臂架末端在水平面上任意方向的直线移动，包括角度输出单元和处理器1。其中，角度输出单元将臂架末端的移动方向与基准线的夹角输出至处理器1；处理器1连接角度输出单元，用于计算臂架所需要的动作参数，并根据所述动作参数控制臂架的末端位置。前述移动方向与基准线之间的夹角可通过人工测量，并可通过人工输入至处理器1。相应地，该角度输出单元为数字按键，用于手动输入臂架末端的移动方向与基准线的夹角。该角度输出单元还可以是其它可能的外型及传感器。作为另一种优选实施方式，为了简化操作，提高作业效率，如图3和图4所示，该角度输出单元包括方向旋钮2和旋转编码器3，方向旋钮2与旋转编码器3连接，方向旋钮2可转动至基准线方向和臂架末端的移动方向，旋转编码器3检测的角度信号可输出至处理器1。该旋转编码器3可将转动角位移的机械动作转换为电信号，优选旋转编码器3和处理器1之间通过(CAN)总线7通信连接，它们也可以通过其它可能方式实现通信。在实际作业时，操作人员通过手持前述角度输出单元，将方向旋钮2分别转动至对准基准线和移动方向，即可以完成前述步骤101以及步骤102的过程，使用起来十分方便。方向旋钮2在基准线方向的确定可通过暂停方式确认，具体地说，方向旋钮2转至基准线后，暂停若干秒，则处理器1判断该角度位置为基准线位置，确认并记录该角度信息。可替换地，该角度输出单元还包括图3和图4所示的确认按钮4，确认按钮4连接处理器1，确认按钮4动作时，处理器1确认并记录接收到的角度信息。在方向旋钮2转至基准线后，按下该确认按钮4，处理器1即可确定并记录该角度信息。此外，为了便于方向旋钮2的指向，在方向旋钮2的表面上设置有方向标识21。该方向标识21可以是刻蚀或印刷于方向旋钮2上的方向键。参考图4，在具体结构设计上，优选该角度输出单元包括壳体5和安装带6，方向旋钮2和旋转编码器3设置于壳体5上，安装带6连接于壳体5上，用于将壳体5安装于臂架末端。在工作时，操作人员通过安装带6将角度输出单元安装在臂架末端(如混凝土泵车的末端软管)，该位置需便于操作方向旋钮2和确认按钮4。在工程机械支撑位置确定后，转动方向旋钮2，将安全旋钮上的方向标识21和基准线(如底盘轴向位置)重合，按下确认按钮4即可确认基准线位置。确定直线移动路线后，再将方向标识21对准所需水平移动方向。之后，操作人员只需通过遥控器即可控制臂架进行任意方向的水平直线移动。整个过程操作简单，易于实施，智能化程度高，降低了操作人员的劳动强度，提高了作业效率。除了前述臂架移动控制装置外，本发明还提供一种设置有前述臂架移动控制装置的混凝土泵车。该混凝土泵车的其它结构如可移动的臂架、回转结构、底盘等可以参考现有技术，在此不再赘述。应当清楚，虽然本发明的臂架移动控制装置最适宜于在混凝土泵车上推广实施，但如湿喷机、布料杆等可进行臂架直线移动的工程机械也能够适用于本发明的技术方案。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。