专利名称：一种推耙机防倾翻控制系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及工程机械技术领域，特别是推耙机的防倾翻控制系统。本发明还涉及所述防倾翻控制系统的控制方法。
背景技术：
推耙机作为一种小巧、灵活的履带式工程机械，广泛应用于港口散装货物的平整、清理等作业，以及电厂、码头松散物料的推扒作业。
传统推耙机车辆设计规定，工作时允许的爬坡角度不大于30度，由于其特殊的工况和用途，在作业过程中需要经常爬坡以扒落较高的物料，上下坡角度变换频繁，在货物较高的情况下，若操作人员一味的爬坡，则推耙机会超出额定的爬坡角度。然而，现有的推耙机对于超限并没有采取限制措施，既没有车辆相对于水平面的角度提示，也没有配置防倾翻保护装置，完全依靠驾驶员经验判断控制车辆，在对较高物料进行平整和清理过程中，由于没有相应人性化的提醒和当前角度的提示，操作人员不能得到实际的车辆和水平地面的角度，稍有疏忽或不当操作，便会造成倾翻等事故。因此，如何使推耙机操作人员及时获知车辆的爬坡状态，从而避免超出额定爬坡角度而发生事故，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种推耙机防倾翻控制系统。该系统能在推耙机达到设定报警角度时发出报警讯号，及时有效的提醒驾驶员小心驾驶、不能超过额定的爬坡角度，从而保证驾驶员及车辆的安全。本发明的第二目的是提供一种推耙机防倾翻控制方法。为了实现上述第一目的，本发明提供一种推耙机防倾翻控制系统，包括控制器、倾角传感器、以及报警装置；所述倾角传感器的输出端连接于所述控制器的输入端；所述控制器的控制输出端连接于所述报警装置，当推耙机整体倾斜达到预设报警角度时，所述控制器控制所述报警装置发出报警信号。优选地，所述控制器的控制输出端包括第一控制输出端和第二控制输出端，所述第一控制输出端通过第一继电器控制一级报警装置，所述第二控制输出端通过第二继电器控制二级报警装置。优选地，所述一级报警装置为黄色报警灯和蜂鸣器，所述二级报警装置为红色报警灯和蜂鸣器。优选地，所述控制器还包括第三控制输出端；所述第三控制输出端通过继电器控制推耙机的行走换向电磁阀。优选地，进一步包括用于滤除瞬间角度峰值、峰谷的滤波模块，所述滤波模块集成或外接于所述控制器。优选地，还包括控制显示仪表，所述控制器的显示输出端连接于所述控制显示仪表，所述控制显示仪表显示推耙机作业过程中与水平面的全方位角度。优选地，所述倾角传感器为双轴双冗余倾角传感器。优选地，所述倾角传感器水平安装于所述控制显示仪表的箱体内；所述一级报警装置和二级报警装置的报警灯安装于所述控制显示仪表的箱体上，所述一级报警装置和二级报警装置的蜂鸣器安装于推耙机的车体后方。为实现上述第二目的，本发明提供一种推耙机防倾翻控制方法，包括以下步骤步骤11 :由倾角传感器实时采集推耙机相对于水平面的角度，并将采集的角度量值传递至滤波模块； 步骤12 由所述滤波模块对采集到的角度量值进行滤波处理；步骤13 :由控制器判断经过步骤12后的数据是否为延迟后的数据；若是，则进入下一步，若否，则转入步骤11;步骤14 :所述控制器对经过滤波的数据进行处理后，将处理后的数据与设定的角度范围进行对比；步骤15 :若所述数据大于等于0°且小于等于20°，报警装置不做报警输出；若所述数据大于20°且小于等于25°，所述控制器做出响应，控制一级报警装置发出报警信号，提示驾驶员及时矫正爬坡角度，矫正完毕后，报警解除；若所述数据大于25°且小于等于30°，所述控制器做出响应，控制二级报警装置发出报警信号，提示驾驶员及时矫正爬坡角度；若矫正完毕，则报警解除，若未进行矫正，则所述控制器控制推耙机的行走电磁阀作出响应，在极限位置，切断行走动力。优选地，在所述步骤15中，若需要车辆在报警范围内的爬坡角度下作业，则手动解除报警。本发明提供的推耙机防倾翻控制系统利用倾角传感器检测车体相对于水平面的角度，并通过控制器进行判断和控制，当车体角度大于额定的范围时，能有效地通过报警装置提示驾驶人员不能超过额定的爬坡角度，从而增强驾驶员安全操作的意识，更好的保护驾驶人员和设备的安全。在一种具体实施方式
中，所述控制器还包括第三控制输出端；所述第三控制输出端通过继电器控制推耙机的行走换向电磁阀。这样，车体一旦超过极限爬坡角度，便可切断行进动力，限制车辆继续超额行驶和工作，避免超额爬坡，从根本上限定了车辆的安全爬坡范围，确保只有在合理的爬坡范围内，车辆才可以安全作业，进一步提高了车辆的安全保护性能。在另一种具体实施方式
中，进一步包括用于滤除瞬间角度峰值、峰谷的滤波模块。这样可以将车辆由于颠簸而产生的瞬间角度峰值、峰谷滤除，从而真实的反应出车辆作业过程中的实际状况，避免由于瞬间倾斜而发出报警，使整个系统更加稳定、可靠。本发明提供的控制方法适用于所述控制系统，由于所述控制系统具有上述技术效果，该控制方法也应具备相应的技术效果。
图I为本发明所提供推耙机防倾翻控制系统的一种具体实施方式
的结构示意图；图2为本发明所提供推耙机防倾翻控制系统的一种具体实施方式
的控制原理图3为本发明所提供推耙机防倾翻控制方法的一种具体实施方式
的流程框图。图中I.倾角传感器 2.控制器 3-1.第一继电器 3-2.第二继电器3-3.第三继电器 4.黄色报警灯 5.红色报警灯 6.蜂鸣器
7.控制显示仪 表8. CAN总线9.行走电磁阀10.滤波模块
具体实施例方式本发明的核心是提供一种推耙机防倾翻控制系统。该系统能在推耙机达到设定报警角度时发出报警讯号，及时有效的提醒驾驶员小心驾驶、不能超过额定的爬坡角度，从而保证驾驶员及车辆的安全。本发明的另一核心是提供一种推耙机防倾翻控制方法。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。请参考图I、图2，图I为本发明所提供推耙机防倾翻控制系统的一种具体实施方式
的结构示意图；图2为本发明所提供推耙机防倾翻控制系统的一种具体实施方式
的控制
原理图。在一种具体实施方式
中，本发明所提供推耙机防倾翻控制系统主要由双轴双冗余倾角传感器I、控制器2、三个继电器、黄色报警灯4、红色报警灯5、两个蜂鸣器6、控制显示仪表7、CAN总线8以及行走电磁阀9等部件构成，黄色报警灯4和红色报警灯5安装于控制显不仪表7的箱体上,蜂鸣器安装于推祀机的车体后方。双轴双冗余倾角传感器I安装在车体水平位置(如控制显示仪表内)，其采集的数据通过导线连接至控制器2的输入端，滤波模块10可集成在控制器芯片中，也可单独外接，控制器2通过CAN总线8将处理完毕的数据发送给控制显示仪表7，仪表界面实时的显示车辆作业过程中的全方位角度，并可进行人性化的语音提示，让驾驶人员感受车辆目前的作业状况。控制器2另外两路输出经过第一继电器3-1和第二继电器3-2分别驱动黄色报警灯4、红色报警灯5和蜂鸣器6，给驾驶人员以感官提醒，黄色报警灯4和一个蜂鸣器6组成一级报警装置，红色报警灯5和另一个蜂鸣器6组成二级报警装置，控制器2的PWM输出端连接车辆行走电磁阀9，以便在极限位置时控制车辆行走。请参考图3，图3为本发明所提供推耙机防倾翻控制方法的一种具体实施方式
的流程框图。如图所示，首先，将车辆放在水平误差在允许范围内的地面上，打开电源开关，此时倾角传感器I的±x和土Y采集的车体水平角度值传至控制器2，经控制器2处理后，通过CAN总线8将数据传给控制显示仪表7，控制显示仪表7可以通过特定的密码进入设置界面，对此时车辆所在的±X和土Y数值进行标定和微小调整，标定确认后，退出设置界面，此时车辆所在的状态即默认为水平零值。标定完成后，车辆工作的时候，装在车体水平位置的倾角传感器I实时采集车辆相对于水平面的360度范围内的角度，双冗余传感器的优点就是可以两路同时采集角度，并将采集的量值实时的传递给控制器2，控制器2对两路输入的角度量值进行对比和处理，并记忆，若一路数据出现故障或异常时，另外一路可正常工作，整个系统也能流畅运行。倾角传感器I采集到的数据经过滤波模块10的滤波后，控制器2对采集到的数据进行延迟判定处理，如果是延迟后的数据，则控制器2执行处理后的数据与系统设定的角度范围对比，将相应的数据通过CAN总线8，发送给控制显示仪表7，仪表内部可设置和让其显示出车辆与水平面的全方位角度，并可设置车辆在20度、25度、30度等时刻的语音提示，提醒驾驶人员时刻注意车辆的爬坡角度。设车辆爬坡角度为Θ，当车辆在0° ^ I Θ I ≤20°时，仪表提示车体目前的角度值，不做报警输出。当车体在20° < |θ|≤25°时，控制器2做出响应，输出给由第一继电器3-1驱动的黄色报警灯4和蜂鸣器6，蜂鸣器6低频率鸣叫，此时控制显示仪表7进行人性化的语音提示，提示驾驶员及时矫正车体角度，矫正完毕后，报警解除。当车体在25° < |θ|≤30°时，控制器2做出响应，输出给由第二继电器3-2驱动的红色报警灯5和蜂鸣器6，蜂鸣器6高频率鸣叫，控制显示仪表7进行人性化的语音提示，提示驾驶员及时矫正车体角度，矫正完毕后，报警解除，如果驾驶人员没有矫正，而是继续进行高角度爬坡作业，此时控制器2可通过第三继电器3-3使行走电磁阀9作出响应，在极限位置，控制行走输出，切断行走动力。当然，某些作业区域内，车辆确实需要在报警范围内的角度作业，此时若仪表和报警灯一直输出和鸣叫，这是驾驶人员不愿意看到的，此时可通过对控制显示仪表的设置，手动解除报警。考虑到车辆在路面不平的地面上行走时，会由于凹凸不平的地面而摇晃，产生瞬间的倾斜报警，这显然是误警。对此，可通过在整个系统中加入相应的滤波控制模块10，设置合适的系统响应时间(例如5s)，可以将车辆由于颠簸而产生的瞬间角度峰值、峰谷滤除，从而使整个系统更加稳定、可靠，真实的反应出车辆作业过程中的实际状况、最佳状态。此种控制方法不仅操作简单、控制可靠，而且驾驶人员很容易掌握车辆的实时工况，将更好的感知车辆，从而从源头上和安全上更好地控制车辆，避免了危险状况的发生。上述推耙机防倾翻控制系统仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，CAN总线8数据传输可更改为直接的信号传输或者其他不同于CAN总线的方式传输；或者将控制器2与控制显示仪表7集成为一体化的控制仪表等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。该系统使用简单、性能稳定，性价比高，可广泛应用在各型号需要对车辆倾斜作业范围进行控制的履带式牵弓I机械机上。以上对本发明所提供的推耙机防倾翻控制系统及控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种推耙机防倾翻控制系统，其特征在于，包括控制器、倾角传感器、以及报警装置；所述倾角传感器的输出端连接于所述控制器的输入端；所述控制器的控制输出端连接于所述报警装置，当推耙机整体倾斜达到预设报警角度时，所述控制器控制所述报警装置发出报警信号。
2.根据权利要求I所述的推耙机防倾翻控制系统，其特征在于，所述控制器的控制输出端包括第一控制输出端和第二控制输出端，所述第一控制输出端通过第一继电器控制一级报警装置，所述第二控制输出端通过第二继电器控制二级报警装置。
3.根据权利要求2所述的推耙机防倾翻控制系统，其特征在于，所述一级报警装置为黄色报警灯和蜂鸣器，所述二级报警装置为红色报警灯和蜂鸣器。
4.根据权利要求2所述的推耙机防倾翻控制系统，其特征在于，所述控制器还包括第三控制输出端；所述第三控制输出端通过继电器控制推耙机的行走换向电磁阀。
5.根据权利要求I至4任一项所述的推耙机防倾翻控制系统，其特征在于，进一步包括用于滤除瞬间角度峰值、峰谷的滤波模块，所述滤波模块集成或外接于所述控制器。
6.根据权利要求I至4任一项所述的推耙机防倾翻控制系统，其特征在于，还包括控制显示仪表，所述控制器的显示输出端连接于所述控制显示仪表，所述控制显示仪表显示推耙机作业过程中与水平面的全方位角度。
7.根据权利要求I至4任一项所述的推耙机防倾翻控制系统，其特征在于，所述倾角传感器为双轴双冗余倾角传感器。
8.根据权利要求7所述的推耙机防倾翻控制系统，其特征在于，所述倾角传感器水平安装于所述控制显示仪表的箱体内；所述一级报警装置和二级报警装置的报警灯安装于所述控制显示仪表的箱体上，所述一级报警装置和二级报警装置的蜂鸣器安装于推耙机的车体后方。
9.一种推耙机防倾翻控制方法，包括以下步骤 步骤11 :由倾角传感器实时采集推耙机相对于水平面的角度，并将采集的角度量值传递至滤波模块； 步骤12 :由所述滤波模块对采集到的角度量值进行滤波处理； 步骤13 :由控制器判断经过步骤12后的数据是否为延迟后的数据；若是，则进入下一步，若否，则转入步骤11 ; 步骤14 :所述控制器对经过滤波的数据进行处理后，将处理后的数据与设定的角度范围进行对比； 步骤15 :若所述数据大于等于0°且小于等于20°，报警装置不做报警输出； 若所述数据大于20°且小于等于25°，所述控制器做出响应，控制一级报警装置发出报警信号，提示驾驶员及时矫正爬坡角度，矫正完毕后，报警解除； 若所述数据大于25°且小于等于30°，所述控制器做出响应，控制二级报警装置发出报警信号，提示驾驶员及时矫正爬坡角度；若矫正完毕，则报警解除，若未进行矫正，则所述控制器控制推耙机的行走电磁阀作出响应，在极限位置，切断行走动力。
10.根据权利要求9所述的推耙机防倾翻控制方法，其特征在于，在所述步骤15中，若需要车辆在报警范围内的爬坡角度下作业，则手动解除报警。
全文摘要
本发明公开了一种推耙机防倾翻控制系统，包括控制器、倾角传感器、以及报警装置；所述倾角传感器的输出端连接于所述控制器的输入端；所述控制器的控制输出端连接于所述报警装置，当推耙机整体倾斜达到预设报警角度时，所述控制器控制所述报警装置发出报警信号。该系统能在推耙机达到设定报警角度时发出报警讯号，及时有效的提醒驾驶员小心驾驶、不能超过额定的爬坡角度，从而保证驾驶员及车辆的安全。本发明还公开了一种推耙机防倾翻控制方法。
文档编号E02F9/24GK102635145SQ20121013916
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者于喆, 侯文军, 徐卓, 杨淑燕, 王涛卫, 续鲁宁, 褚涛, 黄晓婷 申请人:山推工程机械股份有限公司