专利名称：工程机械展开部件的展开角度的测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，更具体地，涉及一种工程机械展开部件的展开角度的测量方法及装置。
背景技术：
泵车的展开角度一般包括泵车支腿展开角度以及泵车臂架展开角度，泵车支腿展开的角度值是计算泵车支撑稳定性的重要参数，而泵车臂架展开角度是反映臂架状态的重要参数。目前对泵车的展开角度的测量方法比较匮乏，且表现出安装困难、测量精度和可靠性能难以保证的问题。如图1所示，以现有的泵车支腿的展开角度测量为例，在泵车支腿的转动轴10’处安装机械式角度传感器20’，角度传感器20’感应转动轴10’转过的角度，并将其转换为电压或者通讯信号，并通过传送线路30’传输给控制�？�。然而，当转动轴10’的连接处的尺寸不精确时，上述测量装置的测量结果会产生较大的误差，因此，上述测量装置对于转动轴的连接处的安装要求较高。另外，上述测量装置中的传感器采取接触式的感应方式(如以电位计为感应元件)，传感器比较容易损坏。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种安装简单、调试方便、 精度较高、性能稳定的工程机械展开部件的展开角度的测量方法及装置。根据本发明的一个方面，提供了一种工程机械展开部件的展开角度的测量方法， 工程机械展开部件通过第一枢接部可枢转地连接到工程机械车体上，展开油缸的第一端通过第二枢接部连接到工程机械车体上，展开油缸的第二端通过第三枢接部连接到工程机械展开部件上，第一、第二、第三枢接部配置为三角形结构，第一枢接部与第二枢接部之间具有第一距离、第一枢接部与第三枢接部之间具有第二距离，测量方法包括以下步骤通过测距传感器获得第二枢接部和第三枢接部之间的第三距离；与测距传感器相连接的处理器根据第一距离、第二距离以及第三距离计算工程机械展开角度。进一步地，展开油缸包括油缸缸体和油缸推杆，测距传感器包括发射接收器，发射接收器设置在油缸缸体上；反射器，反射器设置在油缸推杆的伸出端；工程机械展开部件的展开角度的测量方法包括以下步骤发射接收器发射光束，发射接收器设置在展开油缸的油缸缸体上；反射器将发射接收器发射的光束反射给发射接收器，反射器设置在可沿油缸缸体伸缩的油缸推杆的伸出端；发射接收器将发射光束和接收到光束之间间隔的时间转换为信号输出给处理器，处理器根据信号计算油缸推杆的伸长长度计算第三距离，并通过第三距离计算工程机械展开角度α。进一步地，处理器计算展开角度的方法如下以第一枢接部的转动轴为A点；油缸推杆的伸长端通过第三枢接部与固定在工程机械展开部件上的第二连接部可转动地连接， 第三枢接部转动轴的轴心为B点；油缸缸体的第一端通过第二枢接部可转动地与固定在工程机械主体上的第一连接部相连接，第二枢接部转动轴的轴心为C点；以工程机械展开部件未展开时AC与AB之间的角度为α C1，C点与发射接收器的发射端之间的距离为L1，反射器的反射端与B点之间的距离为L2，发射接收器与反射器的反射端之间的距离为L ；工程机
械展开角度α的计算公式为必=arccos进一步地，工程机械展开部件的展开角度的测量方法为测量工程机械支腿展开角度的方法或者为测量工程机械臂架展开角度的方法。根据本发明的另一个方面，提供了一种工程机械展开部件的展开角度的测量装置，工程机械展开部件通过第一枢接部可枢转地连接到工程机械车体上，展开油缸的第一端通过第二枢接部连接到工程机械车体上，展开油缸的第二端通过第三枢接部连接到工程机械展开部件上，第一、第二、第三枢接部配置为三角形结构，第一枢接部与第二枢接部之间具有第一距离、第一枢接部与第三枢接部之间具有第二距离，其特征在于，测量装置包括测距传感器，用于获得第二枢接部和第三枢接部之间的第三距离；处理器，与测距传感器相连接，根据第一距离、第二距离以及第三距离计算工程机械展开角度。进一步地，展开油缸包括油缸缸体和油缸推杆，测距传感器包括发射接收器，发射接收器设置在油缸缸体上；反射器，反射器设置在油缸推杆的伸出端；其中，发射接收器用于发射光束，反射器用于将发射接收器发射的光束反射给发射接收器，发射接收器还用于传输反映油缸推杆伸长量的信号。进一步地，发射接收器用于向反射器发射激光束的激光传感器。进一步地，反射器为激光反射体。进一步地，油缸缸体的一端固定在工程机械上，油缸推杆的伸出端与工程机械支腿可转动的相连接。进一步地，油缸缸体的第一端固定在工程机械上，油缸推杆的第一端与工程机械臂架可转动的相连接。采用本发明的工程机械展开部件的展开角度的测量方法及装置，采用非接触式的测距传感器测量由油缸推杆伸长量的变量决定的第二枢接部和第三枢接部之间的第三距离，随后处理器根据测距传感器得到的第三距离和其余的为定值的数值计算工程机械展开角度。本发明避免了机械式传感器在接触安装时导致的误差或者故障，延长了传感器寿命并提高了测量精度。另外，由于对角度的测量采取的是间接计算方式，测量的是更为容易直观获取数值的距离量，简化了测量过程。
构成本申请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是现有的泵车支腿展开角度测量装置的结构示意图；图2是根据本发明的工程机械展开部件的展开角度的测量装置的工程机械支腿在油缸推杆伸出状态下的结构示意图；图3是图2的局部放大图；图4是根据本发明的工程机械展开部件的展开角度的测量装置的工程机械支腿在油缸推杆未伸出状态下的局部结构示意图；图5是根据本发明的工程机械展开部件的展开角度的测量装置的工程机械支腿在油缸推杆伸出状态下的角度关系示意图；以及图6是根据本发明的工程机械展开部件的展开角度的测量装置的工程机械支腿在油缸推杆未伸出状态下的角度关系示意图。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。如图2和图3所示，根据本发明的工程机械展开部件的展开角度的测量装置，工程机械展开部件100通过第一枢接部71可枢转地连接到工程机械车体上，展开油缸的第一端通过第二枢接部51连接到工程机械车体上，展开油缸的第二端通过第三枢接部61连接到工程机械展开部件100上，第一、第二、第三枢接部配置为三角形结构，第一枢接部71与第二枢接部51之间具有第一距离、第一枢接部71与第三枢接部61之间具有第二距离，测量装置包括测距传感器，用于获得第二枢接部51和第三枢接部61之间的第三距离；处理器，与测距传感器相连接，根据第一距离、第二距离以及第三距离计算工程机械展开角度。在本实施例中，以泵车为例。采用非接触式的测距传感器测量由油缸推杆伸长量的变量决定的第二枢接部51和第三枢接部61之间的第三距离，随后处理器根据测距传感器得到的第三距离和其余的为定值的数值计算泵车展开角度。本发明避免了机械式传感器在接触安装时导致的误差或者故障，延长了传感器寿命并提高了测量精度。另外，由于对角度的测量采取的是间接计算方式，测量的是更为容易直观获取数值的距离量，简化了测量过程。优选地，展开油缸包括油缸缸体10和油缸推杆30，测距传感器包括发射接收器 20，发射接收器20设置在油缸缸体10上；反射器40，反射器40设置在油缸推杆30的伸出端；其中，发射接收器20用于发射光束，反射器40用于将发射接收器20发射的光束反射给发射接收器20，发射接收器20还用于传输反映油缸推杆30伸长量的信号。如图2、图3和图4所示，在本实施例中，以泵车为例。泵车展开部件的展开角度的测量装置用于测量泵车支腿的展开角度。油缸缸体10的一端固定在泵车车体上，油缸推杆30的伸出端与泵车支腿可转动的相连接。在支腿的油缸缸体10处安装发射接收器20， 用于发射光束。光斑投射在反射器40上，并被反射器40返回至发射接收器20。根据发射接收器20发射和接受光束的时间，测得油缸推杆30伸长的长度，发射接收器20输出连续变化的模拟信号或者数字信号，处理器采集后再将油缸推杆30伸长的长度换算成支腿展开的角度值。采用非接触式的发射接收器及反射器，传感器传输反映油缸推杆伸长量的信号给处理器，处理器根据发射接收器传输的信号计算泵车支腿展开角度。此装置避免了机械式传感器在接触安装时导致的误差或者故障，延长了传感器寿命并提高了测量精度。另外，由于对角度的测量采取的是间接计算方式，测量的是更为容易直观获取数值的油缸伸缩量，简化了测量过程。根据本发明的另一个实施例，油缸缸体10的第一端固定在工程机械上，油缸推杆 30的第一端与工程机械臂架可转动的相连接。以泵车为例，在此实施例中，泵车展开部件的展开角度的测量装置用于测量泵车
6臂架的展开角度。通过测量每节臂架油缸伸缩量，计算出每节臂架的展开角度，辅以车身倾角传感器测量的车身角度值，即可计算泵车臂架展开状态，这为臂架状态建模提供了另外一种计算方式。优选地，发射接收器20为可发射激光束的激光传感器。反射器40为激光反射体。由于泵车属于大型的施工机械，使用激光传感器，能发出集中的光束信号，即使距离较远也能顺利被反射器40反射并被发射接收器20接收。另外，激光传感器精度很高，因此提高了泵车展开角度测量的精度。根据本发明的工程机械展开部件的展开角度的测量方法，通过测距传感器获得第二枢接部51和第三枢接部61之间的第三距离；与测距传感器相连接的处理器根据第一距离、第二距离以及第三距离计算工程机械展开角度。优选地，以泵车为例，测距传感器包括发射接收器20，发射接收器20设置在油缸缸体10上；反射器40，反射器40设置在油缸推杆30的伸出端；泵车展开部件的展开角度的测量方法包括以下步骤发射接收器20发射光束，发射接收器20设置在展开油缸的油缸缸体10上；反射器40将发射接收器20发射的光束反射给发射接收器20，反射器40设置在可沿油缸缸体10伸缩的油缸推杆30的伸出端；发射接收器20将发射光束和接收到光束之间间隔的时间转换为信号输出给处理器，处理器根据信号计算油缸推杆的伸长长度计算第三距离，并通过第三距离计算泵车展开角度α。在本实施例中，工程机械展开部件的展开角度的测量方法为测量工程机械支腿展开角度的方法。发射接收器20将发射光束和接收光束的时间转换为模拟信号或者数字信号，并将这些信号连续的传送给处理器，处理器计算出油缸推杆的伸长长度L并最终计算出泵车展开角度α。本方法避免了机械式传感器在接触安装时导致的误差或者故障，延长了传感器寿命并提高了测量精度。另外，由于对角度的测量采取的是间接计算方式，测量的是更为容易直观获取数值的油缸伸缩量，简化了测量过程。根据本发明的工程机械展开部件的展开角度的测量方法的另一个实施例，工程机械展开部件的展开角度的测量方法为测量工程机械臂架展开角度的方法。在此实施例中，泵车展开部件的展开角度的测量方法用于测量泵车臂架的展开角度，辅以车身倾角传感器测量的车身角度值，即可计算泵车臂架展开状态，这为臂架状态建模提供了另外一种计算方式。优选地，参见图5和图6，处理器计算展开角度的方法如下以第一枢接部71的转动轴为A点；油缸推杆30的伸长端通过第三枢接部61与固定在工程机械展开部件100上的第二连接部60可转动地连接，第三枢接部61转动轴的轴心为B点；油缸缸体10的第一端通过第二枢接部51可转动地与固定在泵车主体上的第一连接部50相连接，第二枢接部 51转动轴的轴心为C点；以工程机械展开部件100未展开时AC与AB之间的角度为α 0，C 点与发射接收器20的发射端之间的距离为Ll，反射器40的反射端与B点之间的距离为L2， 发射接收器20与反射器40的反射端之间的距离为L ；泵车展开角度α的计算公式为
AB2+AC2-(L +L7+Lfoc = arccos-!----an
IxABxAC0。仍然以泵车支腿的展开角度测量为例，前述的AB、AC和α ^均为支腿的结构属性， 其数值不随支腿展开而变化，并且能够直接测量。U、L2的长度随发射接收器20以及反射器40的安装位置而定，安装位置确定后其数值不随泵车支腿展开而变化。L随油缸推杆30 伸缩变化而变化，能由发射接收器20实时测量。另外，图5和图6中的角度Ci1 SAB与泵车支腿轴心线的夹角。通过上述展开角度的计算公式可以根据泵车的结构特征以及测得的发射接收器20与反射器40的反射端之间的距离为L计算泵车展开角度α。从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果本发明的工程机械展开部件的展开角度的测量方法及装置，采用非接触式的测距传感器，避免了机械式传感器在接触安装时导致的误差或者故障，延长了传感器寿命并提高了测量精度；另外，由于对角度的测量采取的是间接计算方式，测量的是更为容易直观获取数值的油缸伸缩量，简化了测量过程。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
权利要求
1.一种工程机械展开部件的展开角度的测量方法，所述工程机械展开部件(100)通过第一枢接部(71)可枢转地连接到工程机械车体上，展开油缸的第一端通过第二枢接部 (51)连接到所述工程机械车体上，所述展开油缸的第二端通过第三枢接部(61)连接到所述工程机械展开部件(100)上，所述第一、第二、第三枢接部配置为三角形结构，所述第一枢接部(71)与所述第二枢接部(51)之间具有第一距离、所述第一枢接部(71)与所述第三枢接部(61)之间具有第二距离，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤通过测距传感器获得所述第二枢接部(51)和所述第三枢接部(61)之间的第三距离； 与所述测距传感器相连接的处理器根据所述第一距离、所述第二距离以及所述第三距离计算工程机械展开角度。
2.根据权利要求1所述的工程机械展开部件的展开角度的测量方法，其特征在于，所述展开油缸包括油缸缸体(10)和油缸推杆(30)，所述测距传感器包括发射接收器(20)， 所述发射接收器00)设置在所述油缸缸体(10)上；反射器(40)，所述反射器00)设置在所述油缸推杆(30)的伸出端；所述工程机械展开部件的展开角度的测量方法包括以下步骤 所述发射接收器00)发射光束，所述发射接收器00)设置在展开油缸的油缸缸体 (10)上；所述反射器GO)将所述发射接收器00)发射的光束反射给所述发射接收器(20)，所述反射器GO)设置在可沿所述油缸缸体(10)伸缩的所述油缸推杆(30)的伸出端；所述发射接收器00)将发射光束和接收到光束之间间隔的时间转换为信号输出给处理器，处理器根据所述信号计算所述油缸推杆(30)的伸长长度计算所述第三距离，并通过所述第三距离计算工程机械展开角度α。
3.根据权利要求2所述的工程机械展开部件的展开角度的测量方法，其特征在于，处理器计算展开角度的方法如下以所述第一枢接部(71)的转动轴为A点；所述油缸推杆(30)的伸长端通过第三枢接部(61)与固定在所述工程机械展开部件 (100)上的第二连接部(60)可转动地连接，所述第三枢接部(61)转动轴的轴心为B点；所述油缸缸体(10)的第一端通过第二枢接部(51)可转动地与固定在工程机械主体上的第一连接部(50)相连接，所述第二枢接部(51)转动轴的轴心为C点；以所述工程机械展开部件(100)未展开时AC与AB之间的角度为Citl，C点与所述发射接收器00)的发射端之间的距离为L1，所述反射器00)的反射端与B点之间的距离为L2, 所述发射接收器O0)与所述反射器GO)的反射端之间的距离为L ； 工程机械展开角度α的计算公式为
4.根据权利要求3所述的工程机械展开部件的展开角度的测量方法，其特征在于，所述工程机械展开部件的展开角度的测量方法为测量工程机械支腿展开角度的方法或者为测量工程机械臂架展开角度的方法。
5.一种工程机械展开部件的展开角度的测量装置，所述工程机械展开部件通过第一枢接部(71)可枢转地连接到工程机械车体上，展开油缸的第一端通过第二枢接部(51)连接到所述工程机械车体上，展开油缸的第二端通过第三枢接部(61)连接到所述工程机械展开部件上，所述第一、第二、第三枢接部配置为三角形结构，所述第一枢接部(71)与所述第二枢接部(51)之间具有第一距离、所述第一枢接部(71)与所述第三枢接部(61)之间具有第二距离，其特征在于，所述测量装置包括测距传感器，用于获得所述第二枢接部(51)和所述第三枢接部阳1)之间的第三距离 ；处理器，与所述测距传感器相连接，根据所述第一距离、所述第二距离以及所述第三距离计算工程机械展开角度。
6.根据权利要求5所述的工程机械展开部件的展开角度的测量装置，其特征在于，所述展开油缸包括油缸缸体(10)和油缸推杆(30)，所述测距传感器包括发射接收器(20)，所述发射接收器00)设置在所述油缸缸体(10)上；反射器(40)，所述反射器00)设置在所述油缸推杆(30)的伸出端；其中，所述发射接收器00)用于发射光束，所述反射器GO)用于将所述发射接收器 (20)发射的光束反射给所述发射接收器(20)，所述发射接收器00)还用于传输反映所述油缸推杆(30)伸长量的信号。
7.根据权利要求5所述的工程机械展开部件的展开角度的测量装置，其特征在于，所述发射接收器O0)用于向所述反射器GO)发射激光束的激光传感器。
8.根据权利要求7所述的工程机械展开部件的展开角度的测量装置，其特征在于，所述反射器GO)为激光反射体。
9.根据权利要求6所述的工程机械展开部件的展开角度的测量装置，其特征在于，所述油缸缸体(10)的一端固定在所述工程机械上，所述油缸推杆(30)的伸出端与工程机械支腿可转动的相连接。
10.根据权利要求6所述的工程机械展开部件的展开角度的测量装置，其特征在于，所述油缸缸体(10)的第一端固定在所述工程机械上，所述油缸推杆(30)的第一端与工程机械臂架可转动的相连接。
全文摘要
本发明提供了一种工程机械展开部件的展开角度的测量方法及装置。根据本发明的工程机械展开部件的展开角度的测量装置，包括测距传感器，用于获得第二枢接部和第三枢接部之间的第三距离；处理器，与测距传感器相连接，根据第一距离、第二距离以及第三距离计算工程机械展开角度。根据本发明的工程机械展开部件的展开角度的测量方法，包括以下步骤通过测距传感器获得第二枢接部和第三枢接部之间的第三距离；与测距传感器相连接的处理器根据第一距离、第二距离以及第三距离计算工程机械展开角度。本发明延长了传感器寿命并提高了测量精度，简化了测量过程。
文档编号G01B11/26GK102305605SQ201110233259
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者张韬, 易伟春 申请人:长沙中联重工科技发展股份有限公司
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