专利名称：工程机械车辆的故障检测方法、设备和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种工程机械车辆的故障检测方法、设备和系统。
背景技术：
工程机械车辆是一种用途广泛、机动灵活、性能可靠、作业效率高的一类工程机械，尤其是越野轮胎起重机，除具备一般起重机械的定点吊载功能外，还具有带载行驶的特点，因此可以方便快捷的完成物料或设备的移动。除了可以满足公路、铁路、基建项目的吊装外，因其带载行驶的功能，还能用于工厂、码头、仓库等短距离的吊装运输。又由于越野轮胎起重机对环境的极强适应能力，因此，在沙漠、戈壁和山区等施工作业环境恶劣的地区， 更能显示出越野轮胎起重机的优越性。在工作状态下，工程机械车辆需要伸出支腿以获得较大的支撑跨度，进而提高整车工作的稳定性，维持车身的平衡。但目前针对支腿状态没有故障监测、诊断系统和报警装置，如果某一支腿动作发生故障，操作员在驾驶室内操作按钮控制支腿持续进行伸出或收缩动作时，极易造成车身倾翻。如图I所示的越野轮胎起重机的支腿系统示意图，主要包括有水平支腿I、水平支腿全伸标识2、水平支腿半伸标识3和垂直支腿4。目前，在控制支腿进行伸出或收缩动作时，只能由观察人员通过肉眼观测相应的标识是否到位来判断支腿是否发生故障，如果发生故障，则通知操作员停止相关操作，然后通过专用设备排查产生故障的原因。由于对支腿的监测只能由外部指挥员根据支腿状态标识和自己的主观经验判断， 来告诉操作员如何动作，且重机体积庞大，支腿较多，监测员无法迅速准确的判断出是那条支腿出现何种故障，这对支腿的操作存在一定的安全隐患。针对相关技术中工程机械车辆的支腿故障无法及时和准确检测的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对工程机械车辆的支腿故障无法及时和准确检测的问题，本发明提供了一种工程机械车辆的故障检测方法、设备和系统。根据本发明的一个方面，提供了一种工程机械车辆的故障检测方法，包括控制器获取支腿检测装置的反馈信号；控制器根据上述反馈信号判断工程机械车辆的支腿状态是否正常；如果不正常，控制器向用户提示支腿故障信息，其中，该支腿故障信息包括水平动作异常和垂直动作异常。上述支腿检测装置包括设置在工程机械车辆的各个支腿上的长度传感器，该长度传感器用于检测并反馈支腿的伸出长度；控制器根据反馈信号判断工程机械车辆的支腿状态是否正常包括在指定支腿的水平动作按键有效时，接收长度传感器检测的支腿长度，如果指定支腿的长度传感器反馈的长度在第一指定时长内的长度变化量等于0，控制器确定指定支腿的水平油缸出现故障。上述支腿检测装置包括设置在工程机械车辆的各个支腿上的支腿行程开关和支腿压力传感器；支腿行程开关用于检测并反馈支腿的伸缩状态；支腿压力传感器用于检测并反馈支腿与地面发生接触后的压力值；控制器根据反馈信号判断工程机械车辆的支腿状态是否正常包括在指定支腿的垂直伸出按键有效时，如果指定支腿上的支腿行程开关处于闭合状态且闭合时长超过第二指定时长，或者，指定支腿上的支腿压力传感器的压力值在持续的第三指定时长内均小于或等于0，控制器确定指定支腿的垂直伸出动作异常。上述支腿检测装置包括设置在工程机械车辆的各个支腿上的支腿行程开关和支腿压力传感器，以及设置在工程机械车辆的车身上的车身水平倾角传感器；支腿行程开关用于检测并反馈支腿的伸缩状态；支腿压力传感器用于检测并反馈支腿与地面发生接触后的压力值；车身水平倾角传感器用于检测并反馈车身水平方向倾角和垂直方向倾角；控制器根据反馈信号判断工程机械车辆的支腿状态是否正常包括在工程机械车辆的各个支腿的垂直伸出按键均有效时，如果各个支腿的支腿行程开关均处于断开状态，且各个支腿上的支腿压力传感器的压力值均在指定范围内，控制器判断车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角是否均在第一指定角度范围内；如果否，控制器根据水平倾角和垂直倾角的组合与支腿的对应关系，确定垂直伸出动作异常的支腿；在工程机械车辆的各个支腿的垂直收缩按键均为有效时，控制器判断车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角是否均在第二指定角度范围内；如果是，控制器根据各个支腿的支腿压力传感器反馈的压力值和各个支腿的支腿行程开关反馈的伸缩状态，确定垂直收缩动作异常的支腿；如果否，控制器根据水平方向倾角与垂直方向倾角的组合与支腿的对应关系，确定垂直收缩动作异常的支腿。上述控制器根据各个支腿的支腿压力传感器反馈的压力值和各个支腿的支腿行程开关反馈的伸缩状态，确定垂直收缩动作异常的支腿包括如果指定支腿上的支腿行程开关处于断开状态且断开时长超过第四指定时长，或者，指定支腿上的支腿压力传感器的压力值在持续的第五指定时长内均不等于0，控制器确定指定支腿的垂直收缩动作异常。根据本发明的另一方面，提供了一种工程机械车辆的故障检测设备，包括反馈信号获取�？椋糜诨袢≈燃觳庾爸玫姆蠢⌒藕牛恢茸刺卸夏？椋糜诟莘蠢⌒藕呕袢∧？榛袢〉姆蠢⌒藕排卸瞎こ袒党盗镜闹茸刺欠裾＃惶崾灸？椋糜谥茸刺卸夏？榕卸系慕峁徽Ｊ保蛴没崾局裙收闲畔ⅲ渲校裙收闲畔ㄋ蕉饕斐：痛怪倍饕斐！８荼痉⒚鞯挠忠环矫妫峁┝艘恢止こ袒党盗镜墓收霞觳庀低常ǹ刂破骱椭燃觳庾爸茫桓每刂破靼ǚ蠢⌒藕呕袢∧？椋糜诨袢「弥燃觳庾爸玫姆蠢⌒藕牛恢茸刺卸夏？椋糜诟莘蠢⌒藕呕袢∧？榛袢〉姆蠢⌒藕排卸瞎こ袒党盗镜闹茸刺欠裾＃惶崾灸？椋糜谥茸刺卸夏？榕卸系慕峁徽Ｊ保蛴没崾局裙收闲畔ⅲ渲校裙收闲畔ㄋ蕉饕斐：痛怪倍饕斐＃桓弥燃觳庾爸冒ㄉ柚迷诠こ袒党盗镜母鞲鲋壬系某ざ却衅鳌⒅刃谐炭睾椭妊沽Υ衅�; 设置于工程机械车辆的车身上的车身水平倾角传感器；其中，长度传感器用于检测并反馈支腿的伸出长度；支腿行程开关用于检测并反馈支腿的伸缩状态；支腿压力传感器用于检测并反馈支腿与地面发生接触后的压力值；车身水平倾角传感器用于检测并反馈车身水平方向倾角和垂直方向倾角。上述支腿状态判断�？榘ㄋ焦收霞觳獾ピ糜谠谥付ㄖ鹊乃蕉靼醇行保绻付ㄖ鹊某ざ却衅鞣蠢〉某ざ仍诘谝恢付ㄊ背つ诘某ざ缺浠康扔�0， 确定指定支腿的水平油缸出现故障。上述支腿状态判断�？榘ǖ谝淮怪惫收霞觳獾ピ糜谠谥付ㄖ鹊拇怪鄙斐霭醇行保绻付ㄖ壬系闹刃谐炭卮τ诒蘸献刺冶蘸鲜背こ诙付ㄊ背ぃ蛘撸付ㄖ壬系闹妊沽Υ衅鞯难沽χ翟诔中牡谌付ㄊ背つ诰∮诨虻扔� 0，确定指定支腿的垂直伸出动作异常。上述支腿状态判断模块包括第二垂直故障检测单元，用于在工程机械车辆的各个支腿的垂直伸出按键均有效时，如果各个支腿的支腿行程开关均处于断开状态，且各个支腿上的支腿压力传感器的压力值均在指定范围内，判断车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角是否均在第一指定角度范围内；如果否，根据水平倾角和垂直倾角的组合与支腿的对应关系，确定垂直伸出动作异常的支腿；第三垂直故障检测单元，用于在工程机械车辆的各个支腿的垂直收缩按键均为有效时，判断车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角是否均在第二指定角度范围内；如果是，根据各个支腿的支腿压力传感器反馈的压力值和各个支腿的支腿行程开关反馈的伸缩状态，确定垂直收缩动作异常的支腿；如果否，根据水平方向倾角与垂直方向倾角的组合与支腿的对应关系，确定垂直收缩动作异常的支腿。通过本发明，根据支腿检测装置反馈的信号获取到各个支腿的具体状态，根据该状态能够及时定位支腿上的故障，解决了工程机械车辆的支腿故障无法及时和准确检测的问题，增强了工程机械车辆的安全性，提高了维修的效率。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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I是根据相关技术的越野轮胎起重机的支腿系统示意图；图2是根据本发明实施例的工程机械车辆的故障检测方法流程图；图3是根据本发明实施例的越野轮胎起重机的电气系统示意图；图4是根据本发明实施例的支腿系统及传感器安装位置的示意图；图5是根据本发明实施例的支腿水平动作故障检测及诊断流程图；图6是根据本发明实施例的支腿垂直伸出动作故障检测及诊断流程图；图7是根据本发明实施例的支腿垂直伸出动作故障检测及诊断流程图；图8是根据本发明实施例的车身与支腿方位示意图；图9是根据本发明实施例的支腿垂直收缩动作故障检测及诊断流程图；图10是根据本发明实施例的支腿垂直收缩动作故障检测及诊断流程图；图11是根据本发明实施例的发动机故障检测系统示意图；图12是根据本发明实施例的变速箱故障检测系统示意图；图13是根据本发明实施例的发动机诊断内容示意图；图14是根据本发明实施例的变速箱诊断内容示意图15是根据本发明实施例的控制器输入信号的监控示意图；图16是根据本发明实施例的控制器输出信号的监控示意图；图17是根据本发明实施例的系统逻辑诊断示意图；图18是根据本发明实施例的工程机械车辆的故障检测设备结构框图；图19是根据本发明实施例的工程机械车辆的故障检测系统结构框图；以及图20是根据本发明实施例的越野轮胎起重机故障监测和诊断电气控制系统示意 图。
具体实施例方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的 情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实施例提供了一种工程机械车辆的故障检测方法，参见图2，该方法包括以下步 骤步骤S202，控制器获取支腿检测装置的反馈信号；在具体实施例时，支腿检测装置可以根据工程机械车辆的具体结构进行灵活设 置，例如，对于起重机，该支腿检测装置可以包括长度传感器、支腿行程开关、支腿压力传感 器和车身水平倾角传感器。其中，长度传感器、支腿行程开关和支腿压力传感器分别设置在 起重机的各个支腿上，车身水平倾角传感器设置于起重机的车身上，该位置可以根据需要 指定，该指定位置可以为起重机上的车身水平仪所在位置，使用该车身水平倾角传感器取 代该车身水平仪；上述长度传感器用于检测并反馈支腿的伸出长度，控制器根据长度传感器反馈的 伸出长度可以计算出一段时间内该支腿的长度变化量；上述支腿行程开关用于检测并反馈支腿的伸缩状态；上述支腿压力传感器用于检测并反馈支腿与地面发生接触后的压力值；该压力传 感器可以采用量程为0-350bar的压力传感器实现；上述车身水平倾角传感器用于检测并反馈车身水平方向倾角和垂直方向倾角；步骤S204，该控制器根据反馈信号判断工程机械车辆的支腿状态是否正常；步骤S206，如果不正常，该控制器向用户提示支腿故障信息。其中，该支腿故障信 息可以依据上述反馈信号得出具体的故障位置及故障原因等，例如该支腿故障信息包括 水平动作异�：痛怪倍饕斐�。本发明实施例中，控制器可以通过以下方式之一提示用户通过语音播放器进行 语音提示和/或通过显示屏以文字显示形式提示，如果通过显示屏进行提示，在具体实现 时，可以使用起重机上自带的显示屏，也可以设置一个故障检测与提示的专用显示屏。本实施例根据支腿检测装置的反馈信号获取到各个支腿的具体状态，根据该状态 能够及时定位支腿上的故障，解决了工程机械车辆的支腿故障无法及时和准确检测的问 题，增强了工程机械车辆的安全性，提高了维修的效率。本实施例提供的方法可以应用在越野轮胎起重机的故障检测。如图3所示的越野 轮胎起重机的电气系统示意图，包括发动机控制单元、变速箱控制单元、多功能显示仪表 和力矩限制器都通过CAN (Controller Area Network,控制器局域网络)总线和整车控制器相连，所有的参数和状态都通过总线的多功能显示仪表显示。该越野轮胎起重机的故障监测包括支腿故障检测、控制器自身检测、功能逻辑检测、力矩限制器故障检测、发动机故障检测、变速箱故障检测等部分，其中，控制器自身检测、功能逻辑检测、力矩限制器故障检测、发动机故障检测、变速箱故障检测可以结合其他相关技术实现。本发明实施例在工程机械车辆上设置了支腿检测装置，优选地，该支腿检测装置的具体设置方式如下在工程机械车辆的各个支腿上设置长度传感器(也可以称为拉线传感器)、支腿行程开关和支腿压力传感器，以及在工程机械车辆的车身上设置车身水平倾角传感器(也可以称为水平双轴倾角传感器)。基于此，控制器在这些器件的协助下确定工程机械车辆是否存在故障，以及具体的故障位置，为维修人员提供了及时可靠的数据。下面通过具体的实施例进行描述。本实施例可以通过上述长度传感器确定当前各个支腿的状态，例如伸出状态和收缩状态，支腿的水平油缸动作时，长度传感器的拉线长度发生变化，通常以秒为单位记录长度传感器的拉线长度变化，该变化在本实施例用长度变化量表示，即每秒钟拉线长度的变化量。基于此，上述控制器根据反馈信号判断工程机械车辆的支腿状态是否正常包括在指定支腿的水平动作按键有效时，如果指定支腿的长度传感器反馈的长度变化量大于0，控制器确定指定支腿为水平伸出状态；如果指定支腿的长度传感器反馈的长度变化量小于0， 控制器确定指定支腿为水平收缩状态；如果指定支腿的长度传感器反馈的长度在第一指定时长内的长度变化量等于0，控制器确定指定支腿的水平油缸出现故障。其中，第一指定时长可以为5s。如图4所示的支腿系统及传感器安装位置的示意图，其中，41表示车身；42表示水平支腿；水平支腿42上设置长度传感器45，46表示长度传感器拉线；43表示水平油缸；44 表示垂直支腿，垂直支腿44上设置有支腿压力传感器47和支腿行程开关48。49表示水平支腿总长度L。本实施例在四个支腿的垂直油缸分别安装压力传感器，量程0-350Bar。压力传感器用来监测垂直支腿的支撑反作用压力值，判断垂直支腿与地面的接触状态，车身被支腿有效支撑时，每个压力传感器的反作用力在290-300bar之间，该压力值作为四个支腿动作故障监测和诊断的反馈信号。在四个支腿上分别安装行程开关，该行程开关用以监测垂直支腿是否收缩到位或者有效伸出。在四个水平支腿上安装拉线传感器，即长度传感器。长度传感器用来实时监测水平支腿伸出的长度，作为水平支腿故障监测诊断的参考依据。在打支腿的工况下，为了保证车体被有效的支撑，即轮胎有效离地到达一定的高度。这样可以保证在吊起重物或吊着重物进行回转时，轮胎不会与地面发生接触，避免由于车体配重的减小而影响吊重时车辆的稳定性。本实施例的控制器可以根据传感器的反馈信号，实时的将支腿的动作状态和车身的角度平衡状态计算出来后发送到显示屏上显示。这样，操作员可以通过显示屏，及时的掌握支腿的故障状态和产生故障的部位，极大的缩短了对故障的排查工作，方便了对设备的维护。下面以图4为例描述支腿伸出动作的故障检测与诊断的具体方式。设定水平支腿总长度为L，即图4中的长度49所示。支腿实际伸出长度为U。其中 L0即为长度传感器的拉线长度，本实施例中，该长度实时在显示屏上进行数字量显示。如图5所示的支腿水平动作故障检测及诊断流程图，其中，图中的“Y”指判断的结果为“是”的情况下对应的流程分支，“N”指判断的结果为“否”的情况下对应的流程分支。本实施例中以工程机械车辆为起重机举例说明，该起重机共有四个支腿，分别表示为左前、右前、左后、右后支腿，因为此时各个支腿处于水平操作状态，因此也可以称为水平支腿。如图5所示，在支腿水平油缸动作时，即水平支腿动作按键有效，且按键时间大于设定时长(例如3s)时， 进行下述检测各个支腿上的长度传感器拉线长度发生变化，假设拉线长度每秒钟变化量为AL，如果Δ L > 0，表不水平支腿为伸出动作状态；如果Δ L〈 0，表不水平支腿为收缩动作状态；如果AL = 0，并且持续时间超过5s时间，表示水平驱动油缸出现故障，显示屏报警，并进行故障信息参考提示，需停机进行故障检修；如图5所示，本实施例用ALp AL2、 AL3、AL4分别表示左前、右前、左后、右后水平支腿对应的拉线长度变化量。根据上述判断方式，即可检测出各个支腿的具体状态。通过上述方式，可以逐一确定各个支腿的水平状态，在确定出支腿的水平状态后， 各个支腿在按键的控制下将转入垂直状态(垂直伸出或垂直收缩状态)，为了避免存在安全隐患，可以进一步进行该状态下是否到位的判断，本实施例采用的判断方式如下I)在指定支腿的垂直伸出按键有效(即按下垂直伸出按键大于一段时间，例如3s)时，如果指定支腿上的支腿行程开关处于闭合状态且闭合时长超过第二指定时长 (5s)，或者，该指定支腿上的支腿压力传感器的压力值在持续的第三指定时长(IOs)内均小于或等于0，控制器确定该指定支腿的垂直伸出动作异常；2)在起重机的各个支腿的垂直伸出按键均有效时，如果各个支腿的支腿行程开关均处于断开状态，且各个支腿上的支腿压力传感器的压力值均在指定范围(例如290bar至 300bar)内，控制器将根据车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角判断是否存在垂直伸出动作异常的支腿，例如控制器判断车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角是否均在指定角度范围(例如(-2°，2° ))内；如果是，控制器确定各个支腿的垂直伸出动作正常；如果否，控制器再根据水平方向倾角与垂直方向倾角的组合与支腿的对应关系，确定垂直伸出动作异常的支腿。如图6所示的支腿垂直伸出动作故障检测及诊断流程图，其中，左前、右前、左后、 右后支腿上的支腿行程开关分别表示为XCKG1、XCKG2、XCKG3、XCKG4 ;左前、右前、左后、右后支腿上的支腿压力传感器的压力值分别表示为Pi、P2、P3、P4 ;图中的“Y”指判断的结果为 “是”的情况下对应的流程分支，“N”指判断的结果为“否”的情况下对应的流程分支；在各个支腿的垂直支腿伸出动作按键(即上述垂直伸出按键)有效时，在按键时间大于3s后进行下述检测首先，判断各个支腿的支腿行程开关是否为断开状态，如果为断开状态，则检测各个支腿的支腿压力传感器的压力值进行下一步判断，如果为闭合状态，则在闭合时间超过 5s后，确定该支腿的垂直伸出动作异常，在显示屏上报警该支腿的伸出动作故障，需停机检查。在进行各个支腿的压力值检测时，本实施例先检查各个支腿压力传感器的压力值是否大于Obar，如果是，再检测具体的压力值是否在290bar-300bar之间；如果压力值小于或等于0，在持续IOs后，控制器触发该支腿的报警，即在显示屏上提示该支腿的伸出动作故障，需停机检查。
如果四个支腿的压力值均在290bar_300bar之间，则可以进行图7所示的支腿垂直伸出动作故障检测及诊断流程图，其中，X和Y表示车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角，其中，图中的“Y”指判断的结果为“是”的情况下对应的流程分支，“N” 指判断的结果为“否”的情况下对应的流程分支。本实施例的水平倾角传感器可以同时检测车身X轴和Y轴的倾角角度，见图8所示的车身与支腿方位示意图。其中，车头方向代表 Y轴，与车头垂直方向代表X轴。车身向车头方向倾斜，角度是正角度；车身向车尾方向倾斜，角度是负角度；面对车尾，车身向右方向倾斜，角度是正角度；车身向左方向倾斜，角度是负角度。举例说明当车身倾斜角度是3°，0° (X，Y)，表示车身的左前支腿和右前支腿的垂直油缸伸出的长度远大于车身左后支腿和右后支腿的垂直油缸伸出长度，操作员按下支腿垂直伸开关(按键)后，左前支腿和右前支腿垂直油缸是不会动作的，左后支腿和右后支腿垂直油缸会动作，直到车身回到水平位置；当车身倾斜角度是3°，2° (X，Y)，表示车身向右前方倾斜，车身右前支腿垂直油缸伸出的长度远小于其他三个支腿的垂直油缸伸出长度。其他角度判断同理。基于上述角度表示方式，本实施例中水平倾角与垂直倾角的组合与支腿的对应关系为；X彡2° , Y > 0°，对应左后支腿出现垂直伸出动作异常；X彡2° , Y < 0°，对应右后支腿出现垂直伸出动作异常；X彡2° ,Y = O0，对应后侧支腿出现垂直伸出动作异常； X <-2°，Υ>0°，对应左前支腿出现垂直伸出动作异常；X <-2°，Υ<0°，对应右前支腿出现垂直伸出动作异常；X <-2°，Υ = 0°，对应前侧支腿出现垂直伸出动作异常；因为 X与Y是相对而言的，因此二者可以互换，对应的支腿也相互交换即可，具体如图7所示，这里不再详述。在X与Y均在(-2°，2° )之间时，确定各个支腿垂直伸出到位。上面描述了各个支腿垂直伸出状态的检测过程，当操作人员触发各个支腿的垂直收缩按键后，为了进一步排除安全隐患，可以进行垂直收缩状态的检测，基于此，本实施例的上述步骤S204还可以包括在起重机的各个支腿的垂直收缩按键均为有效(即各个垂直收缩按键均按下，并经过一段时间，例如3s)时，控制器根据车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角判断是否存在垂直收缩动作异常的支腿；例如控制器判断车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角是否均在指定角度范围内(例如在-2°与2°之间)；如果是，控制器根据各个支腿的支腿压力传感器反馈的压力值和各个支腿的支腿行程开关反馈的伸缩状态，判断是否存在垂直收缩动作异常的支腿；如果否，控制器根据水平方向倾角与垂直方向倾角的组合与支腿的对应关系，确定垂直收缩动作异常的支腿。如图9所示的支腿垂直收缩动作故障检测及诊断流程图，其中，其中，图中的“Y” 指判断的结果为“是”的情况下对应的流程分支，“N”指判断的结果为“否”的情况下对应的流程分支；在垂直支腿收缩动作按键有效，且按键时间大于或等于3s后，执行下述的检测过程车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角X和垂直方向倾角Y是否在-2°与2°之间，并根据水平方向倾角与垂直方向倾角的组合与支腿的对应关系得出下述结果X≥2°，Y > 0，且持续时间大于3s，则确定右前支腿出现垂直收缩动作异常，控制器向显示屏发送报警信息右前支腿出现垂直收缩动作异常，需停机检查；X≥2°，Y < 0，且持续时间大于3s，则确定左前支腿出现垂直收缩动作异常，控制器向显示屏发送报警信息左前支腿出现垂直收缩动作异常，需停机检查；
X彡2°，Y = 0，且持续时间大于3s，则确定前侧支腿出现垂直收缩动作异常，控制器向显示屏发送报警信息前侧支腿出现垂直收缩动作异常，需停机检查；X ( -2°，Y > 0，且持续时间大于3s，则确定右后支腿出现垂直收缩动作异常，控制器向显示屏发送报警信息右后支腿出现垂直收缩动作异常，需停机检查；X ( -2°，Y < 0，且持续时间大于3s，则确定左后支腿出现垂直收缩动作异常，控制器向显示屏发送报警信息左后支腿出现垂直收缩动作异常，需停机检查；因为X与Y是相对而言的，因此二者可以互换，对应的支腿也相互交换即可，具体如图9所示，这里不再详述。在X与Y均在(-2°，2° )之间时，根据各个支腿的支腿压力传感器反馈的压力值和各个支腿的支腿行程开关反馈的伸缩状态，判断是否存在垂直收缩动作异常的支腿，例如如果指定支腿上的支腿行程开关处于断开状态且断开时长超过第四指定时长(例如，5s)，或者，指定支腿上的支腿压力传感器的压力值在持续的第五指定时长(IOs)内均不等于0，控制器确定该指定支腿的垂直收缩动作异常。如图10所示的支腿垂直收缩动作故障检测及诊断示意图，其中，图中的“Y”指判断的结果为“是”的情况下对应的流程分支，“N”指判断的结果为“否”的情况下对应的流程分支；根据各个支腿的支腿压力传感器反馈的压力值和各个支腿的支腿行程开关反馈的伸缩状态确定是否存在垂直收缩故障的支腿的方式如下首先，判断各个支腿压力传感器反馈的压力值是否等于0，如果各个支腿对应的压力值均等于0，则检查各个支腿的支腿行程开关是否闭合，如果存在不闭合(即断开)的开关，且不闭合时间超过5s，则该开关对应的支腿出现垂直收缩动作故障，需停机检查；如果各个支腿对应的压力值中存在压力值不为O的，且持续不为O的时间超过10s，则该压力值对应的支腿出现垂直收缩动作故障，需停机检查；如果各个支腿的支腿行程开关均为闭合状态，则确定各个支腿均垂直收缩到位。上述方法中的支腿的动作故障监测及诊断通过支腿压力传感器、支腿行程开关和车身水平倾角传感器的反馈信号，综合进行分析判断，其中的压力传感器用以检测垂直支腿与地面发生接触后的压力值，行程开关用以检测垂直支腿是否已经收缩到位或者有效伸出，车身水平倾角传感器用以判断某一垂直支腿伸缩动作是否正常，通过这些部件的反馈信号可以确定具体的故障位置，提高了维修效率。当然，本发明实施例中的起重机也存在发动机，变速箱等现有技术中的装置，本发明实施例考虑到目前控制器自身检测和功能逻辑检测，只能在程序代码中体现，出现故障或逻辑错误时，维护人员只能通过经验判断是否接线或逻辑错误，没有任何显示图标或文字提醒；对于发动机和变速箱只能通过故障指示灯判断系统有故障，无法得知具体故障内容和原因。因起重机的动力来源由发动机提供，其作为整个系统的心脏单元，发动机的性能优劣直接决定了越野轮胎起重机的品质。由于发动机工作强度大、结构复杂，所以发生故障的机会和种类较多。如图11所示的发动机故障检测系统示意图，当发动机出现故障时，目前通过三个不同颜色灯的闪烁次数的组合，得到不同的故障代码，然后查阅发动机故障代码表来判断发动机故障类型。这种故障诊断方式效率十分低下，而且只能由具备较强专业知识的人员才能排查故障，专业化程度要求较高。由于普通操作人员不可能具备如此高的专业技能，因此，这对起重机的故障排查、售后服务和设备维护有着较大的制约，不够人性化。因变速箱是车辆传动系统中的核心部件，其安全可靠性直接关系到乘员的生命安全和起重机的行驶、工作安全。由于起重机变速箱的供应商在提供产品时，并不提供专业的检测设备。如图12所示的变速箱故障检测系统示意图，如果变速箱发生故障，只能通过一个报警指示灯闪烁报警，却无法得知具体故障类型。一旦发生变速箱报警，必须停车检查。 目前排查故障的方法只能专业技术人员到现�。üㄒ导觳馍璞付寥”渌傧淇刂破鞯墓收媳ň肜捶治龉收侠嘈停胀ㄎと嗽蔽薹ń斜渌傧涔收系募觳夂臀ぃㄒ祷潭纫蠼细�。这对起重机的售后服务和产品维护是极大的制约。考虑到上述问题，本发明实施例在上述支腿检测的基础上，还可以包括发动机的检测、变速箱的检测、控制器的自身检测以及功能逻辑检测等。其中，发动机的检测方式如下在起重机的发动机运行过程中，控制器接收发动机反馈的状态信息；控制器解析该状态信息；当该状态信息为状态异常时，控制器根据该状态信息确定发动机的故障标识，将故障标识和故障标识对应的故障内容提示给用户。例如发动机在运行过程中，发动机控制单元会实时将状态信息通过CAN总线以广播的方式发出。所有信息的发送遵循国际SAE J1939标准协议。整车控制器单元根据需求接收其中所需要信息，经过控制器程序的解析处理后，数据通过CAN总线发送给显示屏；当发动机发生状态异常时，整车控制器会接收并解析发动机故障代码，算出故障的SPN码(怀疑参数号)和FMI码(错误模式标识符)，和故障的内容一起发送到显示屏上显示，参见图13所示的发动机诊断内容示意图，其中，该图给出了 SPN与FMI所对应的发动机故障内容。这种发动机故障诊断可以方便快速的知道发动机的故障类型，无需人为查阅发动机说明书的故障代码表。工作效率可以大幅提高，降低了劳动强度，产品更人性化。本实施例的变速箱的检测方式如下在起重机的变速箱运行过程中，控制器接收变速箱反馈的状态信息；控制器解析该状态信息；当该状态信息为状态异常时，控制器根据该状态信息确定变速箱的故障标识，将故障标识和故障标识对应的故障内容提示给用户。如图14所示的变速箱诊断内容示意图，其中，该图给出了 SPN与FMI所对应的变速箱故障内容。本实施例的控制器的自身检测方式如下控制器检测自身的状态，状态至少包括以下之一内存状态、电压状态、温度状态、端电压状态、组端口输出短路保护状态、组端口输出断路保护状态、继电器电压状态、总线负载状态；控制器在检测出自身的状态异常时， 提示用户。例如本实施例在控制器的程序中增加监控控制器本身的状态代码，出现故障后将相关内容发送到显示屏上显示。这些故障包括内存错误(ERR0R_MEM0RY)、电压报警 (ERR0R_P0WER)、温度高报警(ERROR_TEMPERATURE)、端电压消失(ERR0R_VBBR)、组端口 输出短路保护(ERR0R_SH0RT_Ql-4)、组端口输出断路保护(ERR0R_BREAK_Q1_4)、继电器电压 (RELAISE)、总线负载(CAN1_WARNING)等。本实施例为了更好地实现控制器自身的检测，控制器将所有自身端口的输入和输出信号全部发送到显示屏上显示，操作员很方便地看到整个控制器输入输出状态。其中，控制器输入信号的监控示意图如图15所示，控制器输出信号的监控示意图如图16所示，当然，在实际实现时，还可以更新需要增删图15和图16所显示的内容。本实施例的功能逻辑检测方式如下控制器检测当前操作是否符合设定的逻辑，如果不符合，控制器向用户提示该操作出现逻辑错误。例如，本实施例在程序中增加对所有不符合逻辑操作的判断，如车辆转向时，只能执行单一转向动作，如四轮转向、蟹行转向、后轮转向。如果由于接线的问题或干扰出现两个或三个转向信号同时有效，系统会提示操作员转向模式错误。整个程序中需要对所有可能误动的逻辑进行判断同时在显示屏上显示， 如图17所示的系统逻辑诊断示意图，其中包括错误类型和产生该类错误可能的原因，用以辅助维修人员尽快确定故障及解决方案。本实施例的上述方法中可以采用显示屏进行故障等提示，通过显示屏告知操作者目前存在的故障内容及原因，操作者可以根据提示内容检查相关的部件。整个故障检测系统能在起重机工作时提供全过程监测，保证维护人员能及时准确排除故障，大大提高了设备工作的安全性，减轻了劳动强度。对应于上述实施例中的方法，本实施例提供了一种工程机械车辆的故障检测设备，如图18所示，该设备包括以下�？榉蠢⌒藕呕袢∧？�82，用于获取支腿检测装置的反馈信号；支腿状态判断�？�84，与反馈信号获取�？�82相连，用于根据反馈信号获取�？� 82获取的反馈信号判断该工程机械车辆的支腿状态是否正常；提示�？�86，与支腿状态判断�？�84相连，用于在支腿状态判断�？�84判断的结果为不正常时，向用户提示支腿故障信息，其中，该支腿故障信息包括水平动作异�：痛怪倍饕斐�。本实施例的故障检测设备可以是上述实施例中的控制器，该故障检测设备可以应用在普通起重机中，也可以应用在越野轮胎起重机中。本实施例的故障检测设备根据从支腿检测装置获取的反馈信号能够及时定位支腿上的故障，解决了工程机械车辆的支腿故障无法及时和准确检测的问题，增强了工程机械车辆的安全性，提高了维修的效率。本实施例还提供了一种工程机械车辆的故障检测系统，参见图19所示的工程机械车辆的故障检测系统结构框图，该系统包括控制器80和支腿检测装置90 ；其中，控制器80包括上述反馈信号获取�？�82、支腿状态判断�？�84和提示�？� 86，其功能同上，这里不再赘述。支腿检测装置90包括设置在工程机械车辆的各个支腿上的长度传感器、支腿行程开关和支腿压力传感器；设置于工程机械车辆的车身上的车身水平倾角传感器；其中， 长度传感器用于检测并反馈支腿的伸出长度；支腿行程开关用于检测并反馈支腿的伸缩状态；支腿压力传感器用于检测并反馈支腿与地面发生接触后的压力值；车身水平倾角传感器用于检测并反馈车身水平方向倾角和垂直方向倾角。为了确定该工程机械车辆是否存在水平动作异常，本实施例的支腿状态判断�？� 84包括水平故障检测单元，用于在指定支腿的水平动作按键有效时，如果指定支腿的长度传感器反馈的长度在第一指定时长内的长度变化量等于0，确定指定支腿的水平油缸出现故障。具体确定方式可以参照上述方法实施例实现，这里不再赘述。为了确定该工程机械车辆是否存在垂直动作异常，本实施例的支腿状态判断�？� 84至少包括以下单元之一第一垂直故障检测单元，用于在指定支腿的垂直伸出按键有效时，如果指定支腿上的支腿行程开关处于闭合状态且闭合时长超过第二指定时长，或者，指定支腿上的支腿压力传感器的压力值在持续的第三指定时长内均小于或等于0，确定指定支腿的垂直伸出动作异常；第二垂直故障检测单元，用于在工程机械车辆的各个支腿的垂直伸出按键均有效时，如果各个支腿的支腿行程开关均处于断开状态，且各个支腿上的支腿压力传感器的压力值均在指定范围内，判断车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角是否均在第一指定角度范围内；如果否，根据水平倾角和垂直倾角的组合与支腿的对应关系，确定垂直伸出动作异常的支腿；第三垂直故障检测单元，用于在工程机械车辆的各个支腿的垂直收缩按键均为有效时，判断车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角是否均在第二指定角度范围内；如果是，根据各个支腿的支腿压力传感器反馈的压力值和各个支腿的支腿行程开关反馈的伸缩状态，确定垂直收缩动作异常的支腿；如果否，根据水平方向倾角与垂直方向倾角的组合与支腿的对应关系，确定垂直收缩动作异常的支腿。下面以图20所示的越野轮胎起重机故障监测和诊断电气控制系统示意图为例进行说明，整个故障检测系统使用CAN总线将所有节点连接起来，其中，发动机控制单元用于检测发动机的信号(数据)，变速箱控制单元用于检测变速箱的信号，整车控制器相当于上述实施例中的控制器，其接收支腿长度传感器(即上述长度传感器)、支腿压力传感器和车身倾角传感器(即上述车身水平倾角传感器)等的反馈信号；本实施例中各个节点的数据都发送到显示屏(图中为专用显示屏)上；当发动机或变速箱发生故障时，控制器利用SAE J1939-73标准协议将相关故障数据读取解析后发送到显示屏上显示。该系统在越野轮胎起重机车身上适当位置安装一个水平双轴倾角传感器，取代原系统的车身水平仪，倾角传感器用以监测车身角度，作为垂直支腿伸缩动作故障监测和诊断的参考依据。采用倾角传感器监测车身角度、判断垂直支腿状态和故障，使监测、控制更加及时、精确。图20所示的系统检测的内容可以分成控制器自诊断、输入、输出信号监控、功能逻辑判断、支腿状态监控、发动机故障诊断、变速箱故障诊断六个部分，各个部分的具体检测方式同上所述，这里不再赘述。从以上的描述中可以看出，本发明实施例具有以下优点I、做到故障监测诊断的实时性、快速性和准确性。在工程机械车辆运行的同时，获取支腿检测装置的反馈信号，达到监测诊断系统与运行系统同步执行，所以一旦发生故障， 系统会立刻报警，并提示故障部位及原因。2、监测诊断过程无需人员参与，整个过程更加智能化、人性化。整个监测诊断过程完全由控制器根据传感器反馈信号和发动机故障码、变速箱故障码等信息进行自主分析判断。大大降低了工作人员的劳动强度，提高了工作效率。3、对故障的排查更加方便、快速、准确。一旦工程机械车辆的某部位发生故障，控制器会提示用户，例如将其对应的故障原因及部位在显示屏上以人性化的方式进行提示。 操作员(即用户)通过显示屏即可知道详细的故障信息，无需专业人员通过专业检测设备对故障进行排查，大大降低了车辆的维修难度，有效地提高机械效率。4、提高了起重机操作的安全性。由于监测诊断系统同步运行，可以有效地预防由于操作员的误操作而引起的安全事故的发生。例如，某支腿动作异常，但操作员并不知道而继续操作支腿动作，有可能使得车身倾斜，严重时会造成车辆倾翻；通过上述实施例中的检测机制可以及时地检测出故障，并及时提醒用户，有效地避免了安全隐患。5、上述检测机制增强了故障监测和诊断的全面性，提供了支腿的故障检测，以及控制器自身的故障状态、输入输出信号的监控、功能逻辑的诊断、发动机故障诊断、变速箱故障诊断等。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各�？榛蚋鞑街杩梢杂猛ㄓ玫募扑阕爸美词迪郑强梢约性诘ジ龅募扑阕爸蒙希蛘叻植荚诙喔黾扑阕爸盟槌傻耐缟希裳〉兀强梢杂眉扑阕爸每芍葱械某绦虼肜词迪郑佣梢越谴娲⒃诖娲⒆爸弥杏杉扑阕爸美粗葱校⑶以谀承┣榭鱿拢梢砸圆煌诖舜Φ乃承蛑葱兴境龌蛎枋龅牟街瑁蛘呓欠直鹬谱鞒筛鞲黾傻缏纺？椋蛘呓侵械亩喔瞿？榛虿街柚谱鞒傻ジ黾傻缏纺？槔词迪�。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。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
1.一种工程机械车辆的故障检测方法，其特征在于包括控制器获取支腿检测装置的反馈信号；所述控制器根据所述反馈信号判断所述工程机械车辆的支腿状态是否正常；如果不正常，所述控制器向用户提示支腿故障信息，其中，所述支腿故障信息包括水平动作异�：痛怪倍饕斐�。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述支腿检测装置包括设置在所述工程机械车辆的各个支腿上的长度传感器，所述长度传感器用于检测并反馈所述支腿的伸出长度；所述控制器根据所述反馈信号判断所述工程机械车辆的支腿状态是否正常包括在指定支腿的水平动作按键有效时，接收所述长度传感器检测的支腿长度，如果所述指定支腿的长度传感器反馈的长度在第一指定时长内的长度变化量等于0，所述控制器确定所述指定支腿的水平油缸出现故障。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述支腿检测装置包括设置在所述工程机械车辆的各个支腿上的支腿行程开关和支腿压力传感器；所述支腿行程开关用于检测并反馈所述支腿的伸缩状态；所述支腿压力传感器用于检测并反馈所述支腿与地面发生接触后的压力值；所述控制器根据所述反馈信号判断所述工程机械车辆的支腿状态是否正常包括在指定支腿的垂直伸出按键有效时，如果所述指定支腿上的支腿行程开关处于闭合状态且闭合时长超过第二指定时长，或者，所述指定支腿上的支腿压力传感器的压力值在持续的第三指定时长内均小于或等于0，所述控制器确定所述指定支腿的垂直伸出动作异常。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述支腿检测装置包括设置在所述工程机械车辆的各个支腿上的支腿行程开关和支腿压力传感器，以及设置在所述工程机械车辆的车身上的车身水平倾角传感器；所述支腿行程开关用于检测并反馈所述支腿的伸缩状态；所述支腿压力传感器用于检测并反馈所述支腿与地面发生接触后的压力值；所述车身水平倾角传感器用于检测并反馈车身水平方向倾角和垂直方向倾角；所述控制器根据所述反馈信号判断所述工程机械车辆的支腿状态是否正常包括在所述工程机械车辆的各个支腿的垂直伸出按键均有效时，如果所述各个支腿的支腿行程开关均处于断开状态，且所述各个支腿上的支腿压力传感器的压力值均在指定范围内，所述控制器判断所述车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角是否均在第一指定角度范围内；如果否，所述控制器根据所述水平倾角和所述垂直倾角的组合与支腿的对应关系，确定垂直伸出动作异常的支腿；在所述工程机械车辆的各个支腿的垂直收缩按键均为有效时，所述控制器判断所述车身水平倾角传感器反馈的水平方向倾角和垂直方向倾角是否均在第二指定角度范围内；如果是，所述控制器根据所述各个支腿的支腿压力传感器反馈的压力值和所述各个支腿的支腿行程开关反馈的伸缩状态，确定垂直收缩动作异常的支腿；如果否，所述控制器根据所述水平方向倾角与所述垂直方向倾角的组合与支腿的对应关系，确定垂直收缩动作异常的支腿。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述各个支腿的支腿压力传感器反馈的压力值和所述各个支腿的支腿行程开关反馈的伸缩状态，确定垂直收缩动作异常的支腿包括如果指定支腿上的支腿行程开关处于断开状态且断开时长超过第四指定时长，或者， 所述指定支腿上的支腿压力传感器的压力值在持续的第五指定时长内均不等于0，所述控制器确定所述指定支腿的垂直收缩动作异常。
6.一种工程机械车辆的故障检测设备，其特征在于包括反馈信号获取�？椋糜诨袢≈燃觳庾爸玫姆蠢⌒藕牛恢茸刺卸夏？椋糜诟菟龇蠢⌒藕呕袢∧？榛袢〉乃龇蠢⌒藕排卸纤龉こ袒党盗镜闹茸刺欠裾＃惶崾灸？椋糜谒鲋茸刺卸夏？榕卸系慕峁徽Ｊ保蛴没崾局裙收闲畔ⅲ渲校鲋裙收闲畔ㄋ蕉饕斐：痛怪倍饕斐�。
7.—种工程机械车辆的故障检测系统，其特征在于包括控制器和支腿检测装置；所述控制器包括反馈信号获取�？椋糜诨袢∷鲋燃觳庾爸玫姆蠢⌒藕牛恢茸刺卸夏？椋糜诟菟龇蠢⌒藕呕袢∧？榛袢〉乃龇蠢⌒藕排卸纤龉こ袒党盗镜闹茸刺欠裾＃惶崾灸？椋糜谒鲋茸刺卸夏？榕卸系慕峁徽Ｊ保蛴没崾局裙收闲畔ⅲ渲校鲋裙收闲畔ㄋ蕉饕斐：痛怪倍饕斐＃凰鲋燃觳庾爸冒ㄉ柚迷谒龉こ袒党盗镜母鞲鲋壬系某ざ却衅�、支腿行程开关和支腿压力传感器；设置于所述工程机械车辆的车身上的车身水平倾角传感器； 其中，所述长度传感器用于检测并反馈所述支腿的伸出长度；所述支腿行程开关用于检测并反馈所述支腿的伸缩状态；所述支腿压力传感器用于检测并反馈所述支腿与地面发生接触后的压力值；所述车身水平倾角传感器用于检测并反馈车身水平方向倾角和垂直方向倾角。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述支腿状态判断�？榘ㄋ焦收霞觳獾ピ糜谠谥付ㄖ鹊乃蕉靼醇行保绻鲋付ㄖ鹊某ざ却衅鞣蠢〉某ざ仍诘谝恢付ㄊ背つ诘某ざ缺浠康扔�0，确定所述指定支腿的水平油缸出现故障。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述支腿状态判断�？榘ǖ谝淮怪惫收霞觳獾ピ糜谠谥付ㄖ鹊拇怪鄙斐霭醇行保绻鲋付ㄖ壬系闹刃谐炭卮τ诒蘸献刺冶蘸鲜背こ诙付ㄊ背ぃ蛘撸鲋付ㄖ壬系闹妊沽Υ衅鞯难沽χ翟诔中牡谌付ㄊ背つ诰∮诨虻扔�0，确定所述指定支腿的垂直伸出动作异常。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述支腿状态判断�？榘ǖ诙怪惫收霞觳獾ピ糜谠谒龉こ袒党盗镜母鞲鲋鹊拇怪鄙斐霭醇行保绻龈鞲鲋鹊闹刃谐炭鼐τ诙峡刺宜龈鞲鲋壬系闹妊沽Υ衅鞯难沽χ稻谥付ǚ段冢卸纤龀瞪硭角憬谴衅鞣蠢〉乃椒较蚯憬呛痛怪狈较蚯憬鞘欠窬诘谝恢付ń嵌确段冢蝗绻瘢菟鏊角憬呛退龃怪鼻憬堑淖楹嫌胫鹊亩杂叵担范ù怪鄙斐龆饕斐５闹龋坏谌怪惫收霞觳獾ピ糜谠谒龉こ袒党盗镜母鞲鲋鹊拇怪笔账醢醇行保卸纤龀瞪硭角憬谴衅鞣蠢〉乃椒较蚯憬呛痛怪狈较蚯憬鞘欠窬诘诙付ń嵌确段冢蝗绻牵菟龈鞲鲋鹊闹妊沽Υ衅鞣蠢〉难沽χ岛退龈鞲鲋鹊闹刃谐炭胤蠢〉纳焖踝刺范ù怪笔账醵饕斐５闹龋蝗绻瘢菟鏊椒较蚯憬怯胨龃怪狈较蚯憬堑淖楹嫌胫鹊亩杂叵担范ù怪笔账醵饕斐５闹�。
全文摘要
本发明公开了一种工程机械车辆的故障检测方法、设备和系统。其中，该方法包括控制器获取支腿检测装置的反馈信号；控制器根据该反馈信号判断工程机械车辆的支腿状态是否正常；如果不正常，控制器向用户提示支腿故障信息，其中，该支腿故障信息包括水平动作异�：痛怪倍饕斐�。通过本发明，根据支腿检测装置的反馈信号获取到各个支腿的具体状态，根据该状态能够及时定位支腿上的故障，解决了工程机械车辆的支腿故障无法及时和准确检测的问题，增强了工程机械车辆的安全性，提高了维修的效率。
文档编号G01M17/007GK102607860SQ20121004249
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者周欣, 杨扬, 范玉涛 申请人:中联重科股份有限公司
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