泵车智能臂架减震系统技术方案

本发明专利技术公开了一种泵车智能臂架减震系统，涉及工程机械技术领域领域，包括检测模块、接收模块、控制模块、工作油缸和减震模块，所述检测模块基于惯性传感器和数据处理检测泵车臂架的的空间姿态和震动状态，所述减震模块用于控制工作油缸的工作状态，以实现减震，本发明专利技术的检测模块通过惯性传感器的测量得到的臂架空间的加速度和角速度，从而实时分析臂架的振动与空间运动情况，为减振控制提供有效准确的数据基础，减震模块通过控制工作油缸的进油和出油实现臂架往震动相反的方向微量运动，以抵消震动，本减震系统中的减震模块油路与泵车的工作油路不互相干涉，所以油路简单，控制方便，成本低。

【技术实现步骤摘要】
泵车智能臂架减震系统
本专利技术涉及工程机械
，尤其涉及一种泵车智能臂架减震系统。
技术介绍
目前，建筑工程中广泛使用装设有多节旋转臂架的大型设备进行混凝土施工，如安装在卡车底盘上的混凝土泵车，其主要作用是将混凝土从泵车所在位置输送到建筑工程所指定的目标位置。当混凝土输送不连续，臂架的末端的出料口处会产生非常大的振动，会导致臂架的末端定位不准、增加操作危险及臂架疲劳度等问题。为了抑制臂架振动，已有提出增加抑振油缸，通过监测、处理臂架油缸和抑振油缸中压力信息，来控制抑振油缸动作达到臂架减振的方案，需要额外增加抑振油缸，结构复杂。同时在检测臂架震动方面，现有技术通常采用一种是基于油缸位移的检测方法，不足在于只能检测节点角度，检测结果信息单一且安装复杂；另一种为基于倾角传感器的检测方法：检测臂架两端水平倾角值，优点是能够检测臂架弯曲情况，检测数据单一。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种泵车智能臂架减震系统。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：泵车智能臂架减震系统，包括检测模块、接收模块、控制模块、工作油缸和减震模块，所述检测模块连接接受模块，所述接收模块连接控制模块，所述控制模块连接减震模块；所述检测模块中包括惯性传感器，所述惯性传感器固定安装于泵车每节臂架的两端，惯性传感器用于检测臂架两端的加速度和角速度的，通过数据处理得到臂架的空间姿态和震动状态；所述接收模块用于接受接收用于接收臂架空间状态、震动状态和减震指令；所述控制模块用于控制减震模块的运行；所述减震模块包括连接于工作油缸的减震油路，所述减震油路包括第三油路和第四油路，所述第三油路和第四油路连接于工作油缸活塞的不同侧，第三油路和第四油路配合可控制工作油缸中活塞的移动。优选的，所述检测模块通过以下步骤获得臂架的空间姿态：S1:通过各臂架首末两端设置惯性传感器，分别测量对应臂架上相应端的X、Y和Z轴方向上的加速度值和角速度值；S2：对惯性传感器进行标定以及对测得的数据进行处理，得到真实的获得加速度值和角速度值；S3：根据加速度值和角速度值获得各臂架的弯曲角度以及相邻臂架之间的夹角；S4：利用上述弯曲角度以及夹角可得到臂架因变形产生偏移；S5：根据所述偏移获得到臂架空间笛卡尔坐标。优选的，所述惯性传感器采用ICM20689惯性传感器，所述惯性传感器内部集成三轴加速度与三轴陀螺仪传感器。进一步的，所述获得到臂架空间笛卡尔坐标的方法为先计算臂架空间斜率，然后通过斜率得到计算臂架末端的坐标。进一步的，所述臂架空间斜率的计算方法为：泵车展开工况下，因自重或混凝土重力导致泵车臂架产生弯曲形变，弯曲形变使用bend(x)＝-asinh(t(x/2))/sin(x/2))平抛下落曲线近似模拟；现对第i节臂进行推算，第i节臂起始端倾斜角为θ2i-1，末端倾斜角为θ2i，根据斜率在bend(x)上找到第节臂起始端(BX2i-1,BY2i-1)和末端(BX2i,BY2i)对应，通过计算公式：bend'-1(tan(θ2i-1))＝BX2i-1bend(X2i-1)＝BY2i-1bend'-1(tan(θ2i))＝BX2ibend(X2i)＝BY2i得到第i节臂空间斜率k，得到空间斜率k的计算方法为k＝(BY2i-1-BY2i)/(BY2i-1-BY2i)；所述通过斜率得到计算臂架末端坐标的方法为：假设已经求出第i节臂的空间笛卡尔起始坐标(Xsi，Ysi)，根据起始坐标求第i节臂的末端坐标(Xei，Yei)的方法为：式中，(Xsi，Ysi)为任一臂架起始坐标，(Xei，Yei)为该节臂架末端坐标,l为该任一臂架的长度,k为第i节臂空间斜率；其中，第i节臂的起点(Xsi，Ysi)与第i-1节臂的关系为：(Xsi，Ysi)＝(0，0)，i＝1(Xei-1，Yei-1)，i≠1通过上述公式，可以从第1节臂的起点(0，0)开始递推至第i节臂，得到臂架空间笛卡尔坐标描述矩阵：进行分析，臂架空间姿态的描述数据为臂架空间笛卡尔坐标描述矩阵M。进一步的，所述第三油路包括第三换向阀、第三出油管和第三进油管、第三连接油管和油箱，所述第三换向阀的一端与油箱之间设置第三出油管和第三进油管，第三换向阀的另一端通过第三连接油管与工作油缸的内部连通，所述第四油路与第三油路相同，所述第四油路中设置第四连接油管，所述第四连接油管与第三连接油管连接于工作油缸活塞的不同侧。优选的，所述工作油缸的活塞一侧开设两个油孔，用于连接布料工作的第一油路和减震模块中的第三油路；工作油缸的活塞另一侧开设两个油孔，用于连接布料工作的第二油路和减震模块中的第四油路。优选的，所述工作油缸的活塞一侧开设一个油孔，用于连接布料工作的第一油路和减震模块中的第三油路；工作油缸的活塞另一侧开设一个油孔，用于连接布料工作的第二油路和减震模块中的第四油路。进一步的，所述第三换向阀和第四换向阀均为电磁换向阀，第三换向阀和第四换向阀分别连接控制模块。优选的，所述第三换向阀和第四换向阀均为两位两通常断先导式电磁阀。本专利技术的有益效果是：1、本泵车智能臂架减震系统的检测模块通过惯性传感器的测量得到的臂架空间的加速度和角速度，从而实时分析臂架的振动与空间运动情况，本方法安装方便，为后续系统进行实时监测泵车臂架姿态、和减振控制提供有效准确的数据基础。2、本泵车智能臂架减震系统的减震模块可在工作油路正常工作的状态下，通过控制模块控制工作油缸的进油和出油实现臂架往震动相反的方向微量运动，以抵消震动，本减震系统中的减震模块油路与泵车的工作油路不互相干涉，所以油路简单，控制方便，成本低。附图说明图1为本泵车智能臂架减震系统图；图2为惯性传感器安装于泵车臂架的结构示意图；图3为本泵车智能臂架减震系统中检测模块检测流程图；图4为本泵车智能臂架减震系统实施例1的结构示意图；图5为本泵车智能臂架减震系统实施例2的结构示意图；图6为本泵车智能臂架减震系统第三换向阀的简要结构示意图。图中：1基座、2臂架、3油缸、4传动连杆、5出料口、01-12惯性传感器、6第一换向阀、61第一出油管、62第一进油管、7第二换向阀、71第二出油管、72第二进油管、8第三换向阀、81第三出油管、82第三进油管、9第四换向阀、91第四出油管、92第四进油管。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1和图3，泵车智能臂架减震系统，包括检测模块、接收模块、控制模块、工作油缸3和减震模块，所述检测模块连接接受模块，所述接收模块连接控制模块，所述控制模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.泵车智能臂架减震系统，其特征在于，包括检测模块、接收模块、控制模块、工作油缸(3)和减震模块，所述检测模块连接接受模块，所述接收模块连接控制模块，所述控制模块连接减震模块；/n所述检测模块中包括惯性传感器，所述惯性传感器固定安装于泵车每节臂架的两端，惯性传感器用于检测臂架两端的加速度和角速度的，通过数据处理得到臂架的空间姿态和震动状态；/n所述接收模块用于接受接收用于接收臂架空间状态、震动状态和减震指令；/n所述控制模块用于控制减震模块的运行；/n所述减震模块包括连接于工作油缸(3)的减震油路，所述减震油路包括第三油路和第四油路，所述第三油路和第四油路连接于工作油缸(3)活塞的不同侧，第三油路和第四油路配合可控制工作油缸(3)中活塞的移动。/n

【技术特征摘要】
1.泵车智能臂架减震系统，其特征在于，包括检测模块、接收模块、控制模块、工作油缸(3)和减震模块，所述检测模块连接接受模块，所述接收模块连接控制模块，所述控制模块连接减震模块；
所述检测模块中包括惯性传感器，所述惯性传感器固定安装于泵车每节臂架的两端，惯性传感器用于检测臂架两端的加速度和角速度的，通过数据处理得到臂架的空间姿态和震动状态；
所述接收模块用于接受接收用于接收臂架空间状态、震动状态和减震指令；
所述控制模块用于控制减震模块的运行；
所述减震模块包括连接于工作油缸(3)的减震油路，所述减震油路包括第三油路和第四油路，所述第三油路和第四油路连接于工作油缸(3)活塞的不同侧，第三油路和第四油路配合可控制工作油缸(3)中活塞的移动。


2.根据权利要求1所述的泵车智能臂架减震系统，其特征在于，所述检测模块通过以下步骤获得臂架的空间姿态：
S1:通过各臂架首末两端设置惯性传感器，分别测量对应臂架上相应端的X、Y和Z轴方向上的加速度值和角速度值；
S2：对惯性传感器进行标定以及对测得的数据进行处理，得到真实的获得加速度值和角速度值；
S3：根据加速度值和角速度值获得各臂架的弯曲角度以及相邻臂架之间的夹角；
S4：利用上述弯曲角度以及夹角可得到臂架因变形产生偏移；
S5：根据所述偏移获得到臂架空间笛卡尔坐标。


3.根据权利要求2所述的泵车智能臂架减震系统，其特征在于，所述惯性传感器采用ICM20689惯性传感器，所述惯性传感器内部集成三轴加速度与三轴陀螺仪传感器。


4.根据权利要求2所述的泵车智能臂架减震系统，其特征在于，所述获得到臂架空间笛卡尔坐标的方法为先计算臂架空间斜率，然后通过斜率得到计算臂架末端的坐标。


5.根据权利要求4所述的泵车智能臂架减震系统，其特征在于，所述臂架空间斜率的计算方法为：
泵车展开工况下，因自重或混凝土重力导致泵车臂架产生弯曲形变，弯曲形变使用bend(x)＝-asinh(t(x/2))/sin(x/2))平抛下落曲线近似模拟；
现对第i节臂进行推算，第i节臂起始端倾斜角为θ2i-1，末端倾斜角为θ2i，根据斜率在bend(x)上找到第节臂起始端(BX2i-1,BY2i-1)和末端(BX2i,BY2i)对应，通过计算公式：
bend'-1(tan(θ2i-1))＝BX2i-1bend(X2i-1)＝BY2i-1
bend'-1(tan(θ2i))＝BX2ibe...

【专利技术属性】
技术研发人员：周艳红，张红峰，
申请(专利权)人：湖南易慧智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43