一种回转角度监测装置及方法与流程

1.本发明涉及一种回转角度监测装置及方法，属于工程机械技术领域。


背景技术：

2.对于很多工程机械来说，作业过程中上下车常需要进行相对转动，对于部分工程机械，在远程驾驶或整机较大时，整机回转姿态需要实时监控，防止因驾驶员误判整机当前回转姿态而造成驾驶方向错误，从而发生安全风险。
3.传统的编码器通常需要固定在回转结构固定轴和回转轴上，中间通过挠性联轴器连接，安装较为复杂，且回转体需具备结构条件。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种回转角度监测装置及方法，不受回转体结构限制，精度可以满足大型工程机械的实际使用需求，且在回转过程中对回转角度值实时校准，可靠性高；在驾驶较大型工程机械或者远程驾驶时，可直观了解该工程机械目前所回转的角度，以防车辆因回转位置未摆正，行走或作业时发生安全风险。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种回转角度监测装置，包括陀螺仪、安装支架、中央回转体、接近开关、拨叉、拨叉挡板、调节弯板和挡板支架；所述的陀螺仪通过螺栓固定在安装支架上；所述的中央回转体上半部分固定在安装支架上，所述的接近开关按圆周分布固定在安装支架上；所述的拨叉一端通过螺栓与中央回转体下半部分连接；所述的拨叉另一端插入拨叉挡板上的槽口内；所述的中央回转体下半部分设置有弯板；所述的调节弯板通过螺栓固定在弯板上；所述的挡板支架通过螺栓固定在调节弯板上。
6.进一步地，所述的接近开关有若干个。
7.进一步地，每个所述的接近开关对应不同的回转角度。
8.进一步地，所述的安装支架可以随工程机械的回转平台（上车）进行回转。
9.进一步地，所述的拨叉挡板固定在某工程机械下车上，拨叉挡板上开有一定宽度的槽口。
10.进一步地，所述的挡板支架上的挡板与接近开关之间间距应控制在接近开关有效作用范围内。
11.进一步地，所述的陀螺仪输出电信号至控制器，控制器可读取回转角速率。
12.一种回转角度监测装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：设备通电，控制器检测是否开始回转动作；s2：未回转时，控制器读取仪表存储回转角度值“δ”，如因设备大修或首次装车导致累计值为“空”，则继续输出“空”，仪表不显示角度值直到检测到接近开关信号，如果角度值“δ”存在，则输出角度值“δ”；s3：开始回转时，控制器读取陀螺仪回转角速度信号计算回转角度值，并判断回转角速度方向；
s4：控制器根据陀螺仪回转角速度开始叠加计算角度增量“γ”；s5：判断控制器是否接收到接近开关信号；s6：当控制器未接收到接近开关信号时，读取仪表储存角度值“δ”信息，如为“空”则继续输出“空”，仪表不显示角度值直到检测到接近开关信号，如果角度值“δ”存在，则根据“δ”值判断回转区域位置【c，d】，同时提取角度信息α=δ；s7：计算“α+γ”，判断“α+γ”是否在区间【c，d】内，如果在区间内，则输出角度值δ=α+γ，如果不在区间内，则输出“δ=c”或者“δ=d”，（此处可由差值比较判断结果）；s8：当控制器接收到接近开关信号时，控制器判断当前回转角度位置a及沿回转方向的目标位置b，判断回转区域位置【a，b】s9：控制器根据位置a判断设定角度值“α”，根据陀螺仪回转角速度和接近开关a信号结束时间点开始叠加计算角度增量“β”，计算“α+β”s10：判断“α+β”是否在区间【a，b】内，如果在区间内，则输出角度值δ=α+γ，如果不在区间内，则输出“δ=a”或者“δ=b”，（此处同样可由差值比较判断结果）；s11：仪表接收并刷新显示“δ”，如果数据为“空”，则不显示回转角度；s12：设备继续工作，重复以上过程；s13：监测过程中，回转方向、角度值“δ”均在显示器上实时刷新显示；s14：设备断电，仪表接收到断电信号后记录存储当前回转角度“δ”或“空”数据，直到再次通电重复以上过程；上述过程所述“a、b、c、d、
…”
为接近开关对应位置，回转位置角度δ必然在其中两处位置之间。
13.本发明的有益效果是：本发明不受回转体结构限制，精度可以满足大型工程机械的实际使用需求，且在回转过程中对回转角度值实时校准，可靠性高；在驾驶较大型工程机械或者远程驾驶时，可直观了解该工程机械目前所回转的角度，以防车辆因回转位置未摆正，行走或作业时发生安全风险。
附图说明
14.图1是整体结构示意图；图2是整体结构爆炸图；图3是电气架构示意图；图4是工作逻辑框图；图5是接近开关分布示意图；图6是拨叉结构示意图；图7是弯板结构示意图；图8是调节弯板结构示意图；图9是挡板支架结构示意图；图中：1、拨叉挡板，2、拨叉，3、安装支架，4、陀螺仪（角度传感器），5、中央回转体，6、接近开关，7、弯板，8、调节弯板，9、挡板支架。
具体实施方式
15.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
16.如图1-9所示，一种回转角度监测装置，陀螺仪4通过螺栓固定在安装支架3上；中央回转体5上半部分固定在安装支架3上，接近开关6按圆周分布固定在安装支架3上；拨叉2一端通过螺栓与中央回转体5下半部分连接；拨叉2另一端插入拨叉挡板1上的槽口内；中央回转体5下半部分设置有弯板7；调节弯板8通过螺栓固定在弯板7上；挡板支架9通过螺栓固定在调节弯板8上。
17.进一步地，接近开关6有若干个。
18.进一步地，每个接近开关6对应不同的回转角度。
19.进一步地，安装支架3可以随工程机械的回转平台上车进行回转。
20.进一步地，拨叉挡板1固定在某工程机械下车上，拨叉挡板1上开有一定宽度的槽口。
21.进一步地，挡板支架9上的挡板与接近开关6之间间距应控制在接近开关有效作用范围内。
22.进一步地，陀螺仪4输出电信号至控制器，控制器可读取回转角速率。
23.进一步的，若干接近开关6在被挡板支架9挡住信号时，将对控制器10输出电信号，控制器10可根据不同位置的接近开关6信号确定当前的回转角度值并将其显示在显示器11上，同时，控制器以此信号为基准开始叠加计算陀螺仪回转角速度对应的角度增量，与基准位置角度叠加后实时刷新显示器11上角度值。
24.进一步的，所述回转结构再次遮挡某一位置接近开关6信号时，重复上一步所述工作方法，从而消除回转过程中陀螺仪4产生的累积误差。
25.一种回转角度监测装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：设备通电，控制器检测是否开始回转动作；s2：未回转时，控制器读取仪表存储回转角度值“δ”，如因设备大修或首次装车导致累计值为“空”，则继续输出“空”，仪表不显示角度值直到检测到接近开关信号，如果角度值“δ”存在，则输出角度值“δ”；s3：开始回转时，控制器读取陀螺仪回转角速度信号计算回转角度值，并判断回转角速度方向；s4：控制器根据陀螺仪回转角速度开始叠加计算角度增量“γ”；s5：判断控制器是否接收到接近开关信号；s6：当控制器未接收到接近开关信号时，读取仪表储存角度值“δ”信息，如为“空”则继续输出“空”，仪表不显示角度值直到检测到接近开关信号，如果角度值“δ”存在，则根据“δ”值判断回转区域位置【c，d】，同时提取角度信息α=δ；s7：计算“α+γ”，判断“α+γ”是否在区间【c，d】内，如果在区间内，则输出角度值δ=α+γ，如果不在区间内，则输出“δ=c”或者“δ=d”，（此处可由差值比较判断结果）；s8：当控制器接收到接近开关信号时，控制器判断当前回转角度位置a及沿回转方向的目标位置b，判断回转区域位置【a，b】
s9：控制器根据位置a判断设定角度值“α”，根据陀螺仪回转角速度和接近开关a信号结束时间点开始叠加计算角度增量“β”，计算“α+β”s10：判断“α+β”是否在区间【a，b】内，如果在区间内，则输出角度值δ=α+γ，如果不在区间内，则输出“δ=a”或者“δ=b”，（此处同样可由差值比较判断结果）；s11：仪表接收并刷新显示“δ”，如果数据为“空”，则不显示回转角度；s12：设备继续工作，重复以上过程；s13：监测过程中，回转方向、角度值“δ”均在显示器上实时刷新显示；s14：设备断电，仪表接收到断电信号后记录存储当前回转角度“δ”或“空”数据，直到再次通电重复以上过程；上述过程所述“a、b、c、d、
…”
为接近开关对应位置，回转位置角度δ必然在其中两处位置之间。
26.如图1-9所示，本发明专利的整体结构示意图见图1、图2，该机构由拨叉挡板1、拨叉2、安装支架3、陀螺仪4（角度传感器）、中央回转体5、接近开关6、弯板7、调节弯板8、挡板支架9构成。
27.中央回转体5下半部分开有用于固定拨叉的安装孔；中央回转体5下半部分还开有用于固定弯板7的安装孔；调节弯板8上开有长圆孔，用于实现接近开关的前后调节；挡板支架9上开有长圆孔，用于实现接近开关的上下调节。
28.将拨叉1挡板使用螺栓垫圈安装在工程机械下车上，同时将安装支架3使用螺栓垫圈固定在回转平台上，将中央回转体5上半部分使用螺栓垫圈安装在安装支架3上，拨叉2带孔的一端则使用螺栓垫圈固定在中央回转体5的下半部分，拨叉2另一端则插入拨叉1挡板上的槽口里。此时，当回转平台在回转时，中央回转体5的下半部分可以与上半部分实现相对转动。陀螺仪4也使用螺栓垫圈固定在安装支架3或回转平台上其他合适部位。
29.如图1、图2、图5所示，将若干个接近开关6安装在安装支架3上，根据实际需要以及精度需求，适量放置接近开关6，接近开关6的分布呈圆周分布，高度一致。
30.如图6、7、8、9所示，弯板7固定在中央回转体5下半部分，调节弯板8固定在弯板7上，挡板支架9固定在调节弯板8上，安装之后需保证接近开关6与挡板支架9之间间距以满足接近开关6有效作用范围，为保证安装精度，调节弯板8上安装孔为长圆孔，可前后方向调节；挡板支架9上的安装孔也为长圆孔，可上下调节。
31.如图3所示，陀螺仪4（角速度传感器）将电信号传送至控制器，控制器可读取回转角速度信号，由于陀螺仪4（角速度传感器）在作业过程中，会出现累积误差，故设定在回转中心周圈的接近开关6可直接作为校准点和角度基准。控制器通过接近开关信号输出当前角度值，并根据陀螺仪信号计算角度增量，叠加角度基准后显示在显示器上。用户可直观从显示器上了解此时回转平台回转姿态。实例应用如下：以4个接近开关传感器a1、a2、a3、a4分别布置在0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置，挡板支架9位置对应回转方向，当挡板支架9回转经过a2即90
°
位置时，控制器接收到a2信号，输出当前位置信息并刷新显示器上回转角度值变更为90
°
，控制器同时以a2信号为基准，开始叠加通过陀螺仪传感器角速度换算的角度增量。当回转至175
°
时，控制器所输出角度即为a2角度值加上以a2位置开始累积陀螺仪角速度的角度值，因误差原因，该数值在175
°
上下浮动，如果因温度或者长时间在a2~a3之间回转工作的原因造成回转计算值过大超过180
°
，控制器实际输出值为180
°
，同理回转计算值小于
90
°
时，控制器实际输出值为90
°
，如果再次触发接近开关信号a3，则回转角度值输出刷新为90
°
，并重复以上过程。
32.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。