本发明专利技术公开了一种超声波探头式工作平台防碰撞装置。包括：安装于工作平台底面、前面、左侧面及右侧面的超声波探头；用于接收超声波探头发送的mV级电压信号，并将该信号转化为CAN总线信号的探头信号处理模块；用于接收CAN总线信号，并根据该信号控制高空作业装备的正常操作、慢速操作和停止操作的可编程控制器PLC。该系统不但能防止工作平台与障碍物发生碰撞，并且能有选择性的停止高空作业装备的动作，此外，还能时时告知操作人员工作平台各表面与障碍物之间的距离，实现了高空作业装备的智能化安全控制；该系统目前的检测范围为0～2m，完全满足任何高空作业装备工作平台防碰撞的安全检测要求；该系统安装方便，调试简单，可靠性高，价格便宜。
Anti collision device of ultrasonic probe type working platform
The invention discloses an anti-collision device of an ultrasonic probe type working platform. Including: the ultrasonic probe is arranged on a working platform bottom, front, left side and right side; for mV level voltage signal receiving transmitting ultrasonic probe, and the signal is converted to the probe signal processing module for receiving the signal of CAN bus; CAN bus signal, and according to the normal operation, the signal control of aerial equipment slow operation and stop operation of programmable controller PLC. This system can not only prevent the working platform and obstacle collision, and can selectively stop high-altitude operations and equipment movements, in addition, can always inform the operator of each platform between the working surface and the distance of the obstacle to realize intelligent aerial equipment of safety control; the detection range of the system is 0 ~ 2m, fully meet the safety detection of anti collision aerial work platforms and equipment requirements; the system has the advantages of convenient installation, simple debugging, high reliability, low price.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高空作业装备上的安全保护装置，用于防止高空作业装备的工作 平台与障碍物发生碰撞，避免安全事故和装备损坏。
技术介绍
由于高空作业装备操作人员视觉盲区或操作失误等原因，工作平台易与障碍物发 生碰撞，对操作人员的安全产生威胁。工作平台防碰撞装置是高空作业装备智能控制系统 的重要组成部分，一般具有以下几种方式(1)触角式行程开关如图1、2所示，这种防碰撞装置由触角式行程开关组成。将两个 触角式行程开关2固定在工作平台1左右两侧下沿的外端拐角处，当触角与物体相碰时触 发开关。由于工作平台1与障碍物相碰的方向是随机的，当发生碰撞时，使全车所有动作停 止。此装置的安全保护范围很小，仅限于平台外侧下沿的两端角周围。此外，触角式行程开 关寿命短、容易损坏和划伤障碍物表面。(2)防碰框如图3、4所示，为了增加防碰撞装置的保护范围，在工作平台1底面增 加防碰框3。防碰框3是用圆管焊接而成的矩形平面框架，用钢丝绳4与工作平台1连接。 当工作平台与障碍物发生碰撞时，通过防碰框3使触角式行程开关2动作，它们的位置关系 如图5所示。行程开关通常用两个，布置在工作平台底面对角线上，如图3、4所示。其保护 范围是工作平台底面的四个边缘，对工作平台左右两侧面、底面和前面没有全面保护。并且 该装置的使用增大了工作平台的空间和重量，降低了高空作业装备的整机性能。此外，防碰 框不便于安装，影响整车美观。(3)光电开关如图6所示，将光电开关应用于工作平台防碰撞，在工作平台1下沿 外侧和左右两侧面各安装一个光电开关。光电开关2由发射器(发光二极管)发出的调制光 落在物体上时被漫反射，一部分返回到接收器，被接收光的强度足够时触发开关。高空作业 装备中的可编程控制器(PLC)采集光电开关信号来控制整车动作。这种光电开关结构简单， 安装方便，不存在接触碰撞，但光电开关只能检测正前方处障碍物，每个光电开关的最大发 散角度是1°，检测范围十分有限，如图7所示。此外，这种光电开关成本较高。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术目的是提供一种经济实用、检测范围大的工作平台防碰撞装置。技术方案提供一种超声波探头式工作平台防碰撞装置，包括安装于工作平台 的底面、前面、左侧面及右侧面的超声波探头；用于接收超声波探头发送的mV级电压信号， 并将该信号转化CAN总线信号的探头信号处理模块；用于接收CAN总线信号并计算出工作 平台各表面与障碍物之间距离，并根据自身内部设定值，输出安全信号、临界信号及危险信 号，通过该信号控制高空作业装备的正常操作，慢速操作和停止操作的可编程控制器PLC。其中，所述探头信号处理模块包括信号放大电路、10位的A/D转换电路以及集成 CAN控制器的单片机；超声波探头输出的mV级信号，经过信号放大电路，送至A/D转换的输入端，由单片机控制A/D转换的启停，并将A/D转换结果读入存储器，根据存储在电可擦除 可编程只读存储器EEPROM中的传感器零点内码、满载内码值，经过运算处理得到实际每个 超声波探头与障碍物之间的距离。其中，所述工作平台的底面、前面、左侧面及右侧面各设有4个超声波探头。其中，所述可编程控制器PLC的程序分别对16个超声波探头进行定义，底面1-4， 前面5-8，左侧面9-12，右侧面13-16，系统上电后，探头信号处理模块发送4路PDO将 探头检测信号发送到CAN总线第一路PDO传送1-4探头的信号，第二路为5-8，第三路为 9-12，第四路为13-16 ；PLC接收到这4路PDO信号，计算出工作平台各表面与障碍物之间距 离，并根据控制器内设定值，输出安全信号、临界信号及危险信号，通过该信号控制高空作 业装备的正常操作，慢速操作和停止操作。具体操作过程如果1-4中任何一个超声波探头在设定的临界区域内检测到障 碍物，PLC将自动减小主臂降和主臂缩电磁阀的电流，从而降低主臂降和主臂缩的速度；如 果1-4超声波探头在设定的危险区域内检测到障碍物，PLC则限制主臂降和主臂缩的动作； 同样，5-8超声波探头控制主臂伸、主臂降动作，9-12超声波探头控制平台左摆和左回转动 作，13-16超声波探头控制平台右摆和右回转动作。其中，PLC根据接收到的PDO信号同时控制蜂鸣器和防碰撞指示灯的状态，若工作 平台某一表面与障碍物距离达到控制器设定的临界值时，蜂鸣器间歇报警，防碰撞指示灯 闪烁指示；当达到设定的危险值时，蜂鸣器常鸣报警，指示灯常亮指示。有益效果本专利技术有效解决了高空作业装备工作平台防碰撞的技术难点，采用发 散角度大的超声波探头进行检测，以及专业的PLC进行控制，不仅可以实时检测和显示工 作平台各表面与障碍物之间距离，并且可以有选择性的智能化的限制高空作业装备的动 作，让操作人员快速掌握工作平台的状态和安全作业空间，使操作更具人性化。此外，超声 波探头的成本低，约是光电开关的1/10。附图说明图1为现有技术触角式行程开关组成的工作平台防碰撞装置结构图。图2为图1中A向视图。图3为现有技术防碰框和行程开关组成的工作平台防碰撞装置主视图。图4为现有技术防碰框和行程开关组成的工作平台防碰撞装置仰视图。图5为现有技术防碰框和行程开关组成的工作平台防碰撞装置的防碰框与触角 式行程开关位置关系图。图6为现有技术光电开关组成的工作平台防碰撞装置光电开关布置图。图7为现有技术光电开关组成的工作平台防碰撞装置检测范围示意图(俯视图)。图8为本专利技术超声波探头式工作平台防碰撞装置的超声波探头布置图。图9为本专利技术超声波探头式工作平台防碰撞装置的检测范围示意图(俯视图)。图10为本专利技术超声波探头式工作平台防碰撞装置的控制系统电路结构图。图11为本专利技术超声波探头式工作平台防碰撞装置的电控系统原理图。图12为本专利技术超声波探头式工作平台防碰撞装置的控制系统流程图。附图标识1.工作平台；2.行程开关；3.防碰框；4.钢丝绳；5.光电开关；6.光电开关有效检测区域；7.超声波探头；8.电气柜及操作面板；9.电磁阀；10.超声波探头 有效检测区域。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例的超声波探头式工作平台防碰撞装置包括以下几个部分(a)超声波探头采用汽车倒车雷达系统的超声波探头进行信号采集，超声波探头利用 压电效应实现声、电转换。这种超声波探头发散角度大，发散角为50°。探头在工作平台上 的安装如图8所示，在工作平台1的前面、底面和左右两侧面分别安装四个超声波探头。探 头最大检测距离为2m，采用图示的安装方式，有效检测区域为图9阴影部分，在此检测区域 内能够检测到接近平台的任何障碍物。(b)信号处理目前高空作业装备一般是电液控制系统，由可编程控制器(PLC)根 据输入信号控制电磁阀的开度从而实现整车动作控制。但直接从市场上采购的倒车雷达系 统是一个封装的系统，不能与高空作业装备的控制系统进行通讯，不能控制整车动作，因此 倒车雷达无法直接应用于高空作业装备的防碰撞。此超声波探头式工作平台防碰撞装置如图10所示，该装置包括超声波探头16个、 探头信号处理模块、PLC、电磁阀以及显示器和报警装置(包括蜂鸣器和防碰撞指示灯)。探头信号处理模块是本装置的一个重要部分，由于超声波探头输出的是mV级电 压信号，而PLC的模拟量输入口只能接收0-5V本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种超声波探头式工作平台防碰撞装置，其特征在于，所述防碰撞装置包括：安装于工作平台（１）底面、前面、左侧面及右侧面的超声波探头（７）；用于接收超声波探头（７）发送的ｍＶ级电压信号，并将该信号转化为ＣＡＮ总线信号的探头信号处理模块；用于接收ＣＡＮ总线信号并计算出工作平台各表面与障碍物之间距离，并根据自身内部设定值，输出安全信号、临界信号及危险信号，通过该信号控制高空作业装备的正常操作，慢速操作和停止操作的可编程控制器ＰＬＣ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高顺德，滕儒民，王欣，张洪民，申展超，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91
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