專利名稱：一種六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種機(jī)電液一體化控制系統(tǒng)，具體的說，是一種自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)，用于控制六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)車平臺(tái)的調(diào)平。
背景技術(shù)：
隨著各種車載平臺(tái)的大量運(yùn)用，自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)也越來越受到重視。無論是在軍用還是民用領(lǐng)域，都有自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的應(yīng)用。對(duì)于大型重載平臺(tái)，受到地理環(huán)境以及工作平臺(tái)載物的影響，為防止發(fā)生傾覆以及保證作業(yè)平臺(tái)的水平，就必須采用自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)來使移動(dòng)載體調(diào)平。而針對(duì)于像架橋作業(yè)車這樣的大跨距、長空間的平臺(tái)來說，為防止平臺(tái)發(fā)生傾覆以及嚴(yán)重變形，就必須采用六點(diǎn)或者更多點(diǎn)來支撐平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)平。隨著支撐點(diǎn)數(shù)的增加，容易產(chǎn)生虛腿，平臺(tái)的“靜不定次數(shù)”也隨之增加，相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)越復(fù)雜。中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?00720169787. X，發(fā)明名稱為“一種架橋作業(yè)車自動(dòng)調(diào)平裝置”提及一種大跨距、長空間，采用六點(diǎn)支撐平臺(tái)的架橋作業(yè)車自動(dòng)調(diào)平裝置，但在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，這種自動(dòng)調(diào)平裝置存在以下一些不足1、采用四點(diǎn)支撐底盤車加一個(gè)兩支點(diǎn)的移動(dòng)架構(gòu)成六點(diǎn)支撐平臺(tái)，自動(dòng)調(diào)平過程分成了兩部分分別調(diào)平，這就增加了調(diào)平的復(fù)雜性， 延長了整個(gè)調(diào)平時(shí)間。2、環(huán)境適應(yīng)性差，沒有考慮到實(shí)際使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生虛腿的檢測以及地面沉降等不確定因素對(duì)整個(gè)架橋作業(yè)平臺(tái)工作的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種操作簡單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)且無安全隱患的六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)；本發(fā)明同時(shí)還提供該六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平方法，有效控制大跨距、長空間的六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)快速、精確、可靠地自動(dòng)調(diào)平，本發(fā)明的六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)采用以下技術(shù)方案包括作業(yè)底盤車平臺(tái)、兩前向支腿、兩中間輔助支腿、兩后向支腿這六個(gè)支腿分別固設(shè)于作業(yè)底盤車平臺(tái)兩側(cè)邊，作業(yè)底盤車平臺(tái)上設(shè)有一個(gè)雙軸傾角傳感器和控制器，每個(gè)支腿上各設(shè)置一個(gè)壓力傳感器且各連接一個(gè)液壓裝置，每個(gè)液壓裝置各連接一個(gè)壓力傳感器和一個(gè)電液伺服閥，控制器分別連接一個(gè)報(bào)警器、一個(gè)雙軸傾角傳感器、每個(gè)壓力傳感器和每個(gè)電液伺服閥。本發(fā)明的六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平方法采用以下技術(shù)方案先是粗調(diào)后是微調(diào)，粗調(diào)包括以下步驟，A、啟動(dòng)六個(gè)液壓裝置輸出油液經(jīng)相應(yīng)的電液壓伺服閥，控制器檢測到油壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，六個(gè)液壓裝置均解鎖且推動(dòng)相應(yīng)的六個(gè)支腿向下運(yùn)動(dòng)至著地；B、 控制器控制六個(gè)電液壓伺服閥接入，六個(gè)液壓裝置同時(shí)帶動(dòng)作業(yè)底盤車平臺(tái)上升；C、每個(gè)所述支腿上相應(yīng)的壓力傳感器將檢測到的支腿壓力信號(hào)輸入控制器，若該支腿壓力值比控制器中預(yù)設(shè)的值小，則控制器控制報(bào)警器報(bào)警，反之，進(jìn)入微調(diào)；微調(diào)是保持兩中間輔助支腿不動(dòng)，調(diào)節(jié)兩前向支腿和兩后向支腿，包括將雙軸傾角傳感器檢測的作業(yè)底盤車平臺(tái)傾角信號(hào)與控制器中已設(shè)定的給定調(diào)平精度作比較，判斷兩前向支腿和兩后向支腿中的最高支腿；先保持該最高支腿不動(dòng)，控制器采用常規(guī)的調(diào)平算法計(jì)算出控制變量，電液伺服閥打開相同開度控制液壓裝置動(dòng)作，先使與χ方向上相關(guān)的相應(yīng)支腿的調(diào)節(jié)量一致直到χ方向上達(dá)到調(diào)平精度，再使與Y方向上相關(guān)的相應(yīng)支腿的調(diào)節(jié)量一致直到Y(jié)方向上達(dá)到調(diào)平精度。本發(fā)明能保證六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)在野外惡劣環(huán)境中自動(dòng)調(diào)平，達(dá)到良好的調(diào)平精度與速度，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性以及安全性。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明圖1是本發(fā)明的六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的組成圖；圖2是圖1自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的控制原理圖；圖3是圖1自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)中六個(gè)支腿的電氣/液壓連接簡圖；圖中1.作業(yè)底盤車平臺(tái)；2.雙軸傾角傳感器；3.控制器0a、4f.前向支腿；4b、 4e.中間輔助支腿；k、4d.后向支腿；5.壓力傳感器；6.電液伺服閥；7.報(bào)警器；8.液壓裝置。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)包括作業(yè)底盤車平臺(tái) 1、雙軸傾角傳感器2、控制器3、兩前向支腿如與4f、兩中間輔助支腿4b與如、兩后向支腿 4c與4d、壓力傳感器5、電液伺服閥6及報(bào)警器7等組成。其中，前向支腿如與4f、中間輔助支腿仙與如、后向支腿如與4d這六個(gè)支腿分別固定在作業(yè)底盤車平臺(tái)1的兩側(cè)邊。雙軸傾角傳感器2以及控制器3都固定在作業(yè)底盤車平臺(tái)1上，雙軸傾角傳感器2垂直固定在作業(yè)底盤車平臺(tái)1上，用以檢測作業(yè)底盤車平臺(tái)1的X方向和Y方向上的傾角。在每個(gè)支腿上均設(shè)置一個(gè)壓力傳感器5，圖1僅示了設(shè)置在前向支腿如上。如圖2和3所示，兩前向支腿如與4f、兩中間輔助支腿4b與如、兩后向支腿如與4d這六個(gè)支腿均是液壓支腿，每個(gè)支腿分別連接一個(gè)液壓裝置8，即本發(fā)明設(shè)置了六個(gè)液壓裝置8，六個(gè)液壓裝置8由與其連接的液壓泵起動(dòng)，通過各自的液壓裝置8分別帶動(dòng)相應(yīng)的六個(gè)支腿升降。六個(gè)電液伺服閥6分別連接相應(yīng)的六個(gè)液壓裝置8，將六個(gè)壓力傳感器 5、一個(gè)雙軸傾角傳感器2、六個(gè)電液伺服閥6和一個(gè)報(bào)警器7分別連接控制器3，每個(gè)液壓裝置8各連接一個(gè)壓力傳感器5和一個(gè)電液伺服閥6，即壓力傳感器5連接在液壓裝置8和控制器3之間，可檢測液壓裝置8的壓力，從而監(jiān)視各個(gè)支腿的壓力及運(yùn)動(dòng)狀況?？刂破? 內(nèi)部具有CPU模塊，CPU模塊分別連接六個(gè)電液伺服閥6，CPU模塊根據(jù)輸出電流的大小分別控制六個(gè)電液伺服閥6的開閉。本發(fā)明的自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)在具體調(diào)平時(shí)，分為粗調(diào)與微調(diào)兩個(gè)自動(dòng)調(diào)平過程先粗調(diào)后微調(diào)。當(dāng)架橋作業(yè)平臺(tái)車開到相應(yīng)的作業(yè)地點(diǎn)停止后，開始粗調(diào)平，首先啟動(dòng)液壓泵， 產(chǎn)生高壓油，六個(gè)液壓裝置8輸出油液分別經(jīng)相應(yīng)的六個(gè)電液壓伺服閥6，當(dāng)控制器3檢測到這六個(gè)液壓回路達(dá)到設(shè)定的油壓時(shí)，控制六個(gè)液壓裝置8均解鎖，此時(shí)，由六個(gè)液壓裝置 8分別向下推動(dòng)相應(yīng)的前向支腿如與4f、中間輔助支腿4b與4e、后向支腿如與4d這六個(gè)支腿運(yùn)動(dòng)，使這個(gè)支腿快速著地，當(dāng)六個(gè)支腿全部著地后，液壓回路的壓力升高，控制器3 給電液伺服閥6 —個(gè)信號(hào)，使電液壓伺服閥6接入，六個(gè)液壓裝置8同時(shí)上升，克服作業(yè)平臺(tái)車的平臺(tái)重量，帶動(dòng)平臺(tái)上升。由于受地理環(huán)境的影響，六個(gè)支腿中可能有其中的一個(gè)或多個(gè)支腿達(dá)到極限位置仍不能著地，此時(shí)，每個(gè)支腿上相應(yīng)的壓力傳感器5檢測到各自支腿的壓力，將壓力信號(hào)輸入控制器3，與預(yù)先設(shè)定的壓力值作比較，如果比預(yù)先設(shè)定的壓力值小，則控制器3控制報(bào)警器7進(jìn)行報(bào)警。另外，盡量選擇合適的作業(yè)點(diǎn)，如果報(bào)警器7沒有報(bào)警，當(dāng)平臺(tái)上升到設(shè)定高度時(shí)，則正常工作，進(jìn)入到微調(diào)平過程。具體的微調(diào)平過程只有兩前向支腿^、4f和兩后向支腿如、4d參與，兩中間輔助支腿4b3e只是輔助作用，即保持兩兩中間輔助支腿4b3e不動(dòng)，然后調(diào)節(jié)前后的四條支腿 4a3c、4d、4f從而達(dá)到調(diào)平。首先根據(jù)雙軸傾角傳感器2檢測的平臺(tái)傾角信號(hào)來判斷四條支腿^、4c、4d、4f中的最高支腿，然后保持最高支腿不動(dòng)，通過控制器3采用常規(guī)的調(diào)平算法來控制其他三條支腿向最高點(diǎn)靠攏，使平臺(tái)的水平度達(dá)到調(diào)平精度。例如如果雙軸傾角傳感器2檢測到兩個(gè)傾角信號(hào)處于第三象限，判定前向支腿支腿如為最高點(diǎn)，則需要調(diào)節(jié)后向支腿4c、4d和另一前向支腿4f的高度，具體的微調(diào)平過程如下首先調(diào)節(jié)水平X方向上的水平度，保持前向支腿如和4f不動(dòng)，通過控制器3采樣雙軸傾角傳感器2的水平X方向傾角，與控制器3中已設(shè)定的給定調(diào)平精度進(jìn)行比較，然后根據(jù)常規(guī)的調(diào)平算法計(jì)算出控制變量，這個(gè)控制變量即電液壓伺服閥6的控制信號(hào)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)后向支腿4c和4d的相應(yīng)電液伺服閥6打開相同的開度，控制液壓裝置8動(dòng)作，使相應(yīng)的與X方向上相關(guān)的后向支腿4c和4d這兩支腿的調(diào)節(jié)量一致，直到X方向上達(dá)到調(diào)平精度。然后調(diào)節(jié)垂直Y方向上的水平度，保持前向支腿如與后向支腿4c不動(dòng)，通過控制器3 采樣雙軸傾角傳感器2的Y方向上的傾角信號(hào)，與控制器3中已設(shè)定的給定調(diào)平精度進(jìn)行比較，然后再調(diào)平Y(jié)方向，根據(jù)常規(guī)的調(diào)平算法計(jì)算出控制變量，即電液伺服閥6的控制信號(hào)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)與Y方向上相關(guān)的后向支腿4d與前向支腿4f上的電液伺服閥6打開相同的開度，使其調(diào)節(jié)量一致，控制液壓裝置8動(dòng)作，直到Y(jié)方向上達(dá)到調(diào)平精度。同理，如果判定除上述前向支腿如之外的另外五個(gè)支腿為最高點(diǎn)時(shí)，具體的微調(diào)平方法同上。采用以上的微調(diào)平方法，會(huì)出現(xiàn)調(diào)平角度誤差，即“虛腿”現(xiàn)象，為避免虛腿問題， 都是采用向最高支撐靠攏的方法，最高點(diǎn)保持不動(dòng)，其他支腿保持只上升，向最高點(diǎn)靠攏。 通過壓力傳感器5來檢測各個(gè)支腿的虛實(shí)，通過與平衡狀態(tài)下的壓力值進(jìn)行比較，從而使虛腿變實(shí)。當(dāng)工作環(huán)境比較惡劣，著地點(diǎn)地面情況也不可預(yù)知，架橋作業(yè)平臺(tái)上載荷隨著其作業(yè)工況而不停改變時(shí)，這些方法都無法徹底解決虛腿現(xiàn)象，為此，本發(fā)明還采用了在微調(diào)平結(jié)束后的逐個(gè)伸展檢測法，由控制器3和雙軸傾角傳感器2逐個(gè)測試各個(gè)支腿的虛實(shí)，根據(jù)雙軸傾角傳感器2的壓力測試結(jié)果，由控制器3控制液壓裝置8向下推動(dòng)該測試的支腿， 將要測試的支腿往下伸展，直到雙軸傾角傳感器2檢測到平臺(tái)的X方向和Y方向任意一個(gè)方向的變化到設(shè)定的范圍后，再由控制器3控制液壓裝置8使該支腿收縮，直到雙軸傾角傳感器2恢復(fù)原狀。由于中間輔助支腿4b與如作為輔助支撐，未能參與到上述的自動(dòng)微調(diào)平過程中，通過這一支腿檢測方法使其結(jié)實(shí)著地。虛腿檢測完畢后，六個(gè)支腿自鎖定，則整個(gè)調(diào)平過程結(jié)束，平臺(tái)上載物開始在平臺(tái)上作業(yè)。此后，平臺(tái)水平度不可避免會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，如果超差，報(bào)警器7報(bào)警，調(diào)平支腿解鎖， 然后重復(fù)啟動(dòng)上述的微調(diào)平程序，這樣，可以實(shí)時(shí)控制水平度，保障平臺(tái)的水平精度。同時(shí)在作業(yè)過程中，為防止發(fā)生地面沉降，設(shè)置控制器3在每隔30分鐘檢測一次雙軸傾角傳感器2的水平和垂直狀態(tài)，即檢測支腿著地結(jié)實(shí)狀況，在支撐允許的行程范圍的沉降可通過自動(dòng)控制解決，如果超過支撐的行程范圍則給出報(bào)警。當(dāng)需要將支腿收上時(shí)，只要控制器3 輸入液壓裝置8向上運(yùn)動(dòng)的控制信號(hào)，電液伺服閥6反向開啟，使支腿回收即可。由于架橋作業(yè)車一般工作環(huán)境比較惡劣，隨時(shí)可能出現(xiàn)斷電、爆管等特殊情況，當(dāng)出現(xiàn)特殊狀況時(shí)， 六個(gè)支腿會(huì)及時(shí)自鎖，保障設(shè)備與工作人員的安全，同時(shí)可設(shè)置手動(dòng)控制使液壓裝置8解鎖，將支腿回收，以便作業(yè)車安全轉(zhuǎn)移。
權(quán)利要求
1.一種六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)，包括作業(yè)底盤車平臺(tái)(1)、兩前向支腿 Ga、4f)、兩中間輔助支腿Gbde)、兩后向支腿(k、4d)這六個(gè)支腿分別固設(shè)于作業(yè)底盤車平臺(tái)(1)兩側(cè)邊，其特征是作業(yè)底盤車平臺(tái)(1)上設(shè)有一個(gè)雙軸傾角傳感器( 和控制器(3)，每個(gè)所述支腿上各設(shè)置一個(gè)壓力傳感器( 且各連接一個(gè)液壓裝置(8)，每個(gè)液壓裝置(8)各連接一個(gè)壓力傳感器( 和一個(gè)電液伺服閥(6)，控制器( 分別連接一個(gè)報(bào)警器(7)、一個(gè)雙軸傾角傳感器O)、每個(gè)壓力傳感器( 和每個(gè)電液伺服閥(6)。
2.一種六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平方法，其特征是先粗調(diào)后微調(diào)，所述粗調(diào)包括以下步驟A、啟動(dòng)六個(gè)液壓裝置(8)輸出油液經(jīng)相應(yīng)的電液壓伺服閥(6)，控制器C3)檢測到油壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，六個(gè)液壓裝置(8)均解鎖且推動(dòng)相應(yīng)的六個(gè)支腿向下運(yùn)動(dòng)至著地；B、控制器C3)控制六個(gè)電液壓伺服閥(6)接入，六個(gè)液壓裝置(8)同時(shí)帶動(dòng)作業(yè)底盤車平臺(tái)⑴上升；C、每個(gè)所述支腿上相應(yīng)的壓力傳感器( 將檢測到的支腿壓力信號(hào)輸入控制器(3)， 若該支腿壓力值比控制器(3)中預(yù)設(shè)的值小，則控制器(3)控制報(bào)警器(7)報(bào)警，反之，進(jìn)入微調(diào)；所述微調(diào)是保持兩中間輔助支腿(4b、4e)不動(dòng)，調(diào)節(jié)兩前向支腿Ga、4f)和兩后向支腿(如、4(1)，包括以下步驟:A、將雙軸傾角傳感器( 檢測的作業(yè)底盤車平臺(tái)(1)傾角信號(hào)與控制器C3)中已設(shè)定的給定調(diào)平精度作比較，判斷兩前向支腿(如、4f)和兩后向支腿Gc、4d)中的最高支腿，B、先保持該最高支腿不動(dòng)，控制器C3)采用常規(guī)的調(diào)平算法計(jì)算出控制變量，電液伺服閥(6)打開相同開度控制液壓裝置(8)動(dòng)作，先使與X方向上相關(guān)的相應(yīng)支腿的調(diào)節(jié)量一致直到X方向上達(dá)到調(diào)平精度，再使與Y方向上相關(guān)的相應(yīng)支腿的調(diào)節(jié)量一致直到Y(jié)方向上達(dá)到調(diào)平精度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平方法，其特征是在微調(diào)過程之后由控制器( 和雙軸傾角傳感器( 逐個(gè)測試各個(gè)支腿的壓力，直到雙軸傾角傳感器( 檢測到X和Y方向的變化值到設(shè)定范圍后，再由控制器(3)控制液壓裝置(8) 帶動(dòng)該測試支腿收縮到雙軸傾角傳感器( 恢復(fù)原狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平方法，其特征是控制器( 每隔30分鐘檢測一次雙軸傾角傳感器(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種六點(diǎn)支撐架橋作業(yè)平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)及方法，六個(gè)支腿上各設(shè)置一個(gè)壓力傳感器且各連接一個(gè)液壓裝置，每個(gè)液壓裝置各連接一個(gè)壓力傳感器和一個(gè)電液伺服閥，控制器分別連接一個(gè)報(bào)警器、一個(gè)雙軸傾角傳感器、每個(gè)壓力傳感器和每個(gè)電液伺服閥。先粗調(diào)后再微調(diào)，粗調(diào)包括每個(gè)支腿上相應(yīng)的壓力傳感器將檢測到的支腿壓力信號(hào)輸入控制器，若該支腿壓力值比控制器中預(yù)設(shè)的值小則控制器控制報(bào)警器報(bào)警，反之進(jìn)入微調(diào)；微調(diào)是保持兩中間輔助支腿不動(dòng)，調(diào)節(jié)兩前向支腿和兩后向支腿；保持最高支腿不動(dòng)，先調(diào)平X方向再調(diào)平Y(jié)方向。本發(fā)明能保證平臺(tái)在野外惡劣環(huán)境中自動(dòng)調(diào)平，達(dá)到良好的調(diào)平精度與速度，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和安全性。
文檔編號(hào)E01D21/00GK102174794SQ20111005405
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者劉維亭, 劉榮華, 朱志宇, 馬繼先, 魏海峰, 黃巧亮 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)