专利名称：一种六点支撑架桥作业平台自动调平系统及方法
技术领域：
本发明属于工程机械领域，涉及一种机电液一体化控制系统，具体的说，是一种自动调平控制系统，用于控制六点支撑架桥作业平台车平台的调平。
背景技术：
随着各种车载平台的大量运用，自动调平系统也越来越受到重视。无论是在军用还是民用领域，都有自动调平系统的应用。对于大型重载平台，受到地理环境以及工作平台载物的影响，为防止发生倾覆以及保证作业平台的水平，就必须采用自动调平系统来使移动载体调平。而针对于像架桥作业车这样的大跨距、长空间的平台来说，为防止平台发生倾覆以及严重变形，就必须采用六点或者更多点来支撑平台，从而实现调平。随着支撑点数的增加，容易产生虚腿，平台的“静不定次数”也随之增加，相应的自动调平系统越复杂。中国专利申请号为200720169787. X，发明名称为“一种架桥作业车自动调平装置”提及一种大跨距、长空间，采用六点支撑平台的架桥作业车自动调平装置，但在实际应用当中，这种自动调平装置存在以下一些不足1、采用四点支撑底盘车加一个两支点的移动架构成六点支撑平台，自动调平过程分成了两部分分别调平，这就增加了调平的复杂性， 延长了整个调平时间。2、环境适应性差，没有考虑到实际使用时会产生虚腿的检测以及地面沉降等不确定因素对整个架桥作业平台工作的影响。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供了一种操作简单、环境适应性强且无安全隐患的六点支撑架桥作业平台的自动调平系统；本发明同时还提供该六点支撑架桥作业平台的自动调平方法，有效控制大跨距、长空间的六点支撑架桥作业平台快速、精确、可靠地自动调平，本发明的六点支撑架桥作业平台自动调平系统采用以下技术方案包括作业底盘车平台、两前向支腿、两中间辅助支腿、两后向支腿这六个支腿分别固设于作业底盘车平台两侧边，作业底盘车平台上设有一个双轴倾角传感器和控制器，每个支腿上各设置一个压力传感器且各连接一个液压装置，每个液压装置各连接一个压力传感器和一个电液伺服阀，控制器分别连接一个报警器、一个双轴倾角传感器、每个压力传感器和每个电液伺服阀。本发明的六点支撑架桥作业平台自动调平方法采用以下技术方案先是粗调后是微调，粗调包括以下步骤，A、启动六个液压装置输出油液经相应的电液压伺服阀，控制器检测到油压达到设定值时，六个液压装置均解锁且推动相应的六个支腿向下运动至着地；B、 控制器控制六个电液压伺服阀接入，六个液压装置同时带动作业底盘车平台上升；C、每个所述支腿上相应的压力传感器将检测到的支腿压力信号输入控制器，若该支腿压力值比控制器中预设的值小，则控制器控制报警器报警，反之，进入微调；微调是保持两中间辅助支腿不动，调节两前向支腿和两后向支腿，包括将双轴倾角传感器检测的作业底盘车平台倾角信号与控制器中已设定的给定调平精度作比较，判断两前向支腿和两后向支腿中的最高支腿；先保持该最高支腿不动，控制器采用常规的调平算法计算出控制变量，电液伺服阀打开相同开度控制液压装置动作，先使与χ方向上相关的相应支腿的调节量一致直到χ方向上达到调平精度，再使与Y方向上相关的相应支腿的调节量一致直到Y方向上达到调平精度。本发明能保证六点支撑架桥作业平台在野外恶劣环境中自动调平，达到良好的调平精度与速度，具有很强的环境适应性以及安全性。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明图1是本发明的六点支撑架桥作业平台自动调平系统的组成图；图2是图1自动调平系统的控制原理图；图3是图1自动调平系统中六个支腿的电气/液压连接简图；图中1.作业底盘车平台；2.双轴倾角传感器；3.控制器0a、4f.前向支腿；4b、 4e.中间辅助支腿；k、4d.后向支腿；5.压力传感器；6.电液伺服阀；7.报警器；8.液压装置。
具体实施例方式如图1所示，本发明的六点支撑架桥作业平台自动调平系统包括作业底盘车平台 1、双轴倾角传感器2、控制器3、两前向支腿如与4f、两中间辅助支腿4b与如、两后向支腿 4c与4d、压力传感器5、电液伺服阀6及报警器7等组成。其中，前向支腿如与4f、中间辅助支腿仙与如、后向支腿如与4d这六个支腿分别固定在作业底盘车平台1的两侧边。双轴倾角传感器2以及控制器3都固定在作业底盘车平台1上，双轴倾角传感器2垂直固定在作业底盘车平台1上，用以检测作业底盘车平台1的X方向和Y方向上的倾角。在每个支腿上均设置一个压力传感器5，图1仅示了设置在前向支腿如上。如图2和3所示，两前向支腿如与4f、两中间辅助支腿4b与如、两后向支腿如与4d这六个支腿均是液压支腿，每个支腿分别连接一个液压装置8，即本发明设置了六个液压装置8，六个液压装置8由与其连接的液压泵起动，通过各自的液压装置8分别带动相应的六个支腿升降。六个电液伺服阀6分别连接相应的六个液压装置8，将六个压力传感器 5、一个双轴倾角传感器2、六个电液伺服阀6和一个报警器7分别连接控制器3，每个液压装置8各连接一个压力传感器5和一个电液伺服阀6，即压力传感器5连接在液压装置8和控制器3之间，可检测液压装置8的压力，从而监视各个支腿的压力及运动状况。控制器3 内部具有CPU模块，CPU模块分别连接六个电液伺服阀6，CPU模块根据输出电流的大小分别控制六个电液伺服阀6的开闭。本发明的自动调平系统在具体调平时，分为粗调与微调两个自动调平过程先粗调后微调。当架桥作业平台车开到相应的作业地点停止后，开始粗调平，首先启动液压泵， 产生高压油，六个液压装置8输出油液分别经相应的六个电液压伺服阀6，当控制器3检测到这六个液压回路达到设定的油压时，控制六个液压装置8均解锁，此时，由六个液压装置 8分别向下推动相应的前向支腿如与4f、中间辅助支腿4b与4e、后向支腿如与4d这六个支腿运动，使这个支腿快速着地，当六个支腿全部着地后，液压回路的压力升高，控制器3 给电液伺服阀6 —个信号，使电液压伺服阀6接入，六个液压装置8同时上升，克服作业平台车的平台重量，带动平台上升。由于受地理环境的影响，六个支腿中可能有其中的一个或多个支腿达到极限位置仍不能着地，此时，每个支腿上相应的压力传感器5检测到各自支腿的压力，将压力信号输入控制器3，与预先设定的压力值作比较，如果比预先设定的压力值小，则控制器3控制报警器7进行报警。另外，尽量选择合适的作业点，如果报警器7没有报警，当平台上升到设定高度时，则正常工作，进入到微调平过程。具体的微调平过程只有两前向支腿^、4f和两后向支腿如、4d参与，两中间辅助支腿4b3e只是辅助作用，即保持两两中间辅助支腿4b3e不动，然后调节前后的四条支腿 4a3c、4d、4f从而达到调平。首先根据双轴倾角传感器2检测的平台倾角信号来判断四条支腿^、4c、4d、4f中的最高支腿，然后保持最高支腿不动，通过控制器3采用常规的调平算法来控制其他三条支腿向最高点靠拢，使平台的水平度达到调平精度。例如如果双轴倾角传感器2检测到两个倾角信号处于第三象限，判定前向支腿支腿如为最高点，则需要调节后向支腿4c、4d和另一前向支腿4f的高度，具体的微调平过程如下首先调节水平X方向上的水平度，保持前向支腿如和4f不动，通过控制器3采样双轴倾角传感器2的水平X方向倾角，与控制器3中已设定的给定调平精度进行比较，然后根据常规的调平算法计算出控制变量，这个控制变量即电液压伺服阀6的控制信号，同时驱动后向支腿4c和4d的相应电液伺服阀6打开相同的开度，控制液压装置8动作，使相应的与X方向上相关的后向支腿4c和4d这两支腿的调节量一致，直到X方向上达到调平精度。然后调节垂直Y方向上的水平度，保持前向支腿如与后向支腿4c不动，通过控制器3 采样双轴倾角传感器2的Y方向上的倾角信号，与控制器3中已设定的给定调平精度进行比较，然后再调平Y方向，根据常规的调平算法计算出控制变量，即电液伺服阀6的控制信号，同时驱动与Y方向上相关的后向支腿4d与前向支腿4f上的电液伺服阀6打开相同的开度，使其调节量一致，控制液压装置8动作，直到Y方向上达到调平精度。同理，如果判定除上述前向支腿如之外的另外五个支腿为最高点时，具体的微调平方法同上。采用以上的微调平方法，会出现调平角度误差，即“虚腿”现象，为避免虚腿问题， 都是采用向最高支撑靠拢的方法，最高点保持不动，其他支腿保持只上升，向最高点靠拢。 通过压力传感器5来检测各个支腿的虚实，通过与平衡状态下的压力值进行比较，从而使虚腿变实。当工作环境比较恶劣，着地点地面情况也不可预知，架桥作业平台上载荷随着其作业工况而不停改变时，这些方法都无法彻底解决虚腿现象，为此，本发明还采用了在微调平结束后的逐个伸展检测法，由控制器3和双轴倾角传感器2逐个测试各个支腿的虚实，根据双轴倾角传感器2的压力测试结果，由控制器3控制液压装置8向下推动该测试的支腿， 将要测试的支腿往下伸展，直到双轴倾角传感器2检测到平台的X方向和Y方向任意一个方向的变化到设定的范围后，再由控制器3控制液压装置8使该支腿收缩，直到双轴倾角传感器2恢复原状。由于中间辅助支腿4b与如作为辅助支撑，未能参与到上述的自动微调平过程中，通过这一支腿检测方法使其结实着地。虚腿检测完毕后，六个支腿自锁定，则整个调平过程结束，平台上载物开始在平台上作业。此后，平台水平度不可避免会产生波动，如果超差，报警器7报警，调平支腿解锁， 然后重复启动上述的微调平程序，这样，可以实时控制水平度，保障平台的水平精度。同时在作业过程中，为防止发生地面沉降，设置控制器3在每隔30分钟检测一次双轴倾角传感器2的水平和垂直状态，即检测支腿着地结实状况，在支撑允许的行程范围的沉降可通过自动控制解决，如果超过支撑的行程范围则给出报警。当需要将支腿收上时，只要控制器3 输入液压装置8向上运动的控制信号，电液伺服阀6反向开启，使支腿回收即可。由于架桥作业车一般工作环境比较恶劣，随时可能出现断电、爆管等特殊情况，当出现特殊状况时， 六个支腿会及时自锁，保障设备与工作人员的安全，同时可设置手动控制使液压装置8解锁，将支腿回收，以便作业车安全转移。
权利要求
1.一种六点支撑架桥作业平台自动调平系统，包括作业底盘车平台(1)、两前向支腿 Ga、4f)、两中间辅助支腿Gbde)、两后向支腿(k、4d)这六个支腿分别固设于作业底盘车平台(1)两侧边，其特征是作业底盘车平台(1)上设有一个双轴倾角传感器( 和控制器(3)，每个所述支腿上各设置一个压力传感器( 且各连接一个液压装置(8)，每个液压装置(8)各连接一个压力传感器( 和一个电液伺服阀(6)，控制器( 分别连接一个报警器(7)、一个双轴倾角传感器O)、每个压力传感器( 和每个电液伺服阀(6)。
2.一种六点支撑架桥作业平台自动调平方法，其特征是先粗调后微调，所述粗调包括以下步骤A、启动六个液压装置(8)输出油液经相应的电液压伺服阀(6)，控制器C3)检测到油压达到设定值时，六个液压装置(8)均解锁且推动相应的六个支腿向下运动至着地；B、控制器C3)控制六个电液压伺服阀(6)接入，六个液压装置(8)同时带动作业底盘车平台⑴上升；C、每个所述支腿上相应的压力传感器( 将检测到的支腿压力信号输入控制器(3)， 若该支腿压力值比控制器(3)中预设的值小，则控制器(3)控制报警器(7)报警，反之，进入微调；所述微调是保持两中间辅助支腿(4b、4e)不动，调节两前向支腿Ga、4f)和两后向支腿(如、4(1)，包括以下步骤:A、将双轴倾角传感器( 检测的作业底盘车平台(1)倾角信号与控制器C3)中已设定的给定调平精度作比较，判断两前向支腿(如、4f)和两后向支腿Gc、4d)中的最高支腿，B、先保持该最高支腿不动，控制器C3)采用常规的调平算法计算出控制变量，电液伺服阀(6)打开相同开度控制液压装置(8)动作，先使与X方向上相关的相应支腿的调节量一致直到X方向上达到调平精度，再使与Y方向上相关的相应支腿的调节量一致直到Y方向上达到调平精度。
3.根据权利要求2所述的一种六点支撑架桥作业平台自动调平方法，其特征是在微调过程之后由控制器( 和双轴倾角传感器( 逐个测试各个支腿的压力，直到双轴倾角传感器( 检测到X和Y方向的变化值到设定范围后，再由控制器(3)控制液压装置(8) 带动该测试支腿收缩到双轴倾角传感器( 恢复原状。
4.根据权利要求2所述的一种六点支撑架桥作业平台自动调平方法，其特征是控制器( 每隔30分钟检测一次双轴倾角传感器(2)。
全文摘要
本发明公开一种六点支撑架桥作业平台自动调平系统及方法，六个支腿上各设置一个压力传感器且各连接一个液压装置，每个液压装置各连接一个压力传感器和一个电液伺服阀，控制器分别连接一个报警器、一个双轴倾角传感器、每个压力传感器和每个电液伺服阀。先粗调后再微调，粗调包括每个支腿上相应的压力传感器将检测到的支腿压力信号输入控制器，若该支腿压力值比控制器中预设的值小则控制器控制报警器报警，反之进入微调；微调是保持两中间辅助支腿不动，调节两前向支腿和两后向支腿；保持最高支腿不动，先调平X方向再调平Y方向。本发明能保证平台在野外恶劣环境中自动调平，达到良好的调平精度与速度，具有很强的环境适应性和安全性。
文档编号E01D21/00GK102174794SQ20111005405
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者刘维亭, 刘荣华, 朱志宇, 马继先, 魏海峰, 黄巧亮 申请人:江苏科技大学