混凝土泵车布料软管状态的检测系统技术方案

本发明专利技术公开一种能准确检测混凝土泵车布料软管状态的检测系统，以便臂架控制系统计算操作所期望的浇灌点的移动方向及移动速度，为臂架控制系统的调节控制提供依据；该系统包括：检测装置、数据采集单元、微处理器计算单元、无线发射模块、电池组件；检测装置周向分布有3-24组应变式传感器，可检测布料管在对应位置的形变；微处理器计算单元依据检测结果可分析计算出布料管弯曲方位及弯曲程度；无线发射模块可将计算结果发送给臂架控制系统的主控制器；布料软管弯曲方位及弯曲程度表征泵车在实施混凝土浇灌作业时，浇灌点的移动方向与移动速度；臂架控制系统的主控制器可依据本发明专利技术所提供的检测结果，计算调节臂架姿态的控制指令。

【技术实现步骤摘要】
混凝土泵车布料软管状态的检测系统
本专利技术涉及一种混凝土泵车布料软管状态的检测系统。
技术介绍
混凝土泵车是采用泵送方式远距离实施混凝土浇注作业的一种工程机械。臂架系统是混凝土泵车在混凝土浇灌作业过程中，用以调节混凝土浇注位置的功能单元。混凝土泥浆在混凝土泵的泵送作用下，通过布置在臂架上的输送管道，由连接在臂架末端的布料软管排出到预定浇灌点，从而实现混凝土浇注作业。实际使用过程中通常要求混凝土泵车能够实现沿预定轨迹实施混凝土浇注。普通的混凝土泵车，需要至少2人配合作业：混凝土泵车操作员甲手持遥控器(臂架系统的每个关节至少对应遥控器的一个控制按钮)，人工调节控制臂架系统的转塔及各节臂架的姿态；操作员乙拖拽布料软管，控制混凝土排出落点，来完成沿预定轨迹实施浇注作业的任务。如若操作员甲不便于观察操作员乙的作业环境，或是在狭小区域内实施浇灌时，这种普通的作业方式实施困难。加载了智能臂架控制系统的混凝土泵车，只需一个操作员沿预定的浇灌轨迹拖拽布料软管，自动检测控制系统根据操作员拖拽布料软管的方向，自动识别和判断操作员所期望的浇灌点的移动方向与移动速度，并将信息上传到智能臂架控制系统的主控制器，经过主控制器计算处理后发出控制指令，自主协调臂架动作，实现预定的浇注作业。工作过程可简略描述为：施工人员沿预定浇注轨迹拖拽布料软管，控制系统根据施工人员的拖拽动作将自动协调转塔及各节臂架动作，使得臂架系统末端跟随施工人员的拖拽方向运动。这一功能也被称为臂架系统末端随动功能，解决了混凝土泵车操作人员和现场施工人员的协调问题，为施工提供了方便，提高了作业效率。混凝土泵车布料软管状态定义为：混凝土泵车布料软管所受外力的大小及方向。可以认为：操作员施加在布料软管上的作用力越大，则所期望的浇灌点的移动速度越快，即布料软管所受外力的大小与期望的浇灌点的移动速度正相关；布料软管所受外力的方向与期望的浇灌点的移动方向相同。因此，在混凝土泵车在沿预定轨迹进行混凝土浇灌作业时，可通过布料软管状态计算出浇灌点的移动期望。混凝土泵车布料软管状态的检测是实现臂架系统末端随动功能的关键检测技术之一。现有技术已提出了多种采用自动控制技术实现混凝土泵车臂架系统末端随动功能的解决方案。如已公开的专利“混凝土泵车位置检测装置和方法及混凝土泵车”(CN101718861)，通过多点超声波测距的方式，获得布料软管上设置的测量点，在测量所用的参考坐标系中的坐标位置。通过分析布料软管测量点坐标位置的变化规律，从而计算出浇灌点的移动期望。该方法采用的多点超声波测距系统结构复杂，且多路超生波之间存在一定的干扰，且需要做复杂的坐标变换。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种能准确检测混凝土泵车布料软管状态的检测系统，以便智能臂架控制系统计算浇灌点的移动方向及移动速度，为臂架系统的调节控制提供依据。本专利技术提供的混凝土泵车布料软管状态的检测系统包括：检测装置(101)、数据采集单元(201)、微处理器计算单元(301)、无线发射模块(401)、电池组件(501)。所述检测装置(101)，输出一组(3-24个)检测信号，用以检测混凝土泵车布料软管弯曲的形变；所述检测装置(101)的输出端口连接到所述数据采集单元的模拟量输入端口；检测装置(101)包括：上固定块1，固定在混凝土泵车布料软管上，距离布料软管顶部200-300mm范围内；保护罩2，与所述上固定块1紧固连接；用以限定所述检测装置(101)的测量范围，并对所述检测装置(101)中的其他元件加以防护；弹性薄片3，在所述检测装置(101)内部周向分布有3-24个弹性薄片3，弹性薄片3的顶部与所述上固定块1紧固连接，弹性薄片3的底部贴紧所述下固定块5；应变片4，在所述弹性薄片3的表面粘贴有1-4片应变片4，用以检测弹性薄片3的形变量；下固定块5，固定在混凝土泵车布料软管上，位于所述上固定块1下方100-400mm范围内；下固定块5与所述保护罩2四周存在2-10mm的间隙；保护螺钉6，所述保护罩2与所述下固定块5之间设置有1-3粒保护螺钉6；锁紧保护螺钉6，所述检测装置(101)不工作；松开保护螺钉6，所述检测装置(101)能正常工作；零位指示孔7，设置在所述保护罩2上，用以表征软管弯曲方向的零位基准位置；桥式检测电路，每块弹性薄片3上粘贴的应变片组成一个桥式检测电路；桥式检测电路将弹性薄片3的形变量转化为电压信号输出；辅助功能盒8，用以安装所述数据采集单元(102)、微处理器计算单元(103)、无线发射模块(104)、电池组件(501)。所述数据采集单元(201)，用以将所述检测装置(101)的输出信号进行信号调理，并转换为数值信号，提供给所述微处理器计算单元(301)；所述数据采集单元(201)采用总线的方式连接到微处理器计算单元(301)；所述微处理器计算单元(301)，依据从所述数据采集单元(201)获得的数据，计算混凝土泵车布料软管的弯曲程度与弯曲方向；所述无线发射模块(401)，用于发射所述微处理器计算单元(301)计算得到的混凝土泵车布料软管的弯曲程度与弯曲方向；所述微处理器计算单元(301)与无线发射模块(401)之间通过串口方式通讯；所述电池组件(501)，给所述数据采集单元(201)、微处理器计算单元(301)、无线发射模块(401)提供电源；电池组件(501)为所述数据采集单元(201)中所有桥式检测电路(102～104)提供电源。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：1.本检测系统在安装固定在布料软管上，通过检测分布在布料软管四周的弹性薄片的弯曲变形量，从而计算出混凝土泵车布料软管的弯曲状态，以便智能臂架控制系统计算浇灌点的移动方向及移动速度。2.用分布在布料软管四周的弹性薄片检测布料软管的弯曲变形，用应变片组成测量电桥检测弹性薄片的变形。可有效去除混凝土浇注作业所致的臂架振动和振荡干扰。3.本专利技术装置采用微处理器分析应变片的输出信号，计算混凝土泵车布料软管的弯曲状态。4.检测装置的外部设计有保护罩，可减少外界环境对检测装置的干扰，同时可避免弹性薄片因变形量过大而产生塑性变形。因此，本专利技术结构简单、易于实现，抗干扰能力强。说明书附图图1为本系统的结构图。图2为本专利技术的具体实施方式结构图图3为本专利技术系统中检测装置的结构示意图。图4为图3的A-A剖视图。图5为全桥检测电路的电路图。图6为本系统工作时的安装图。图7为微处理器计算单元程序的主流程图。具体实施方式下面以在检测装置内部设置四个矩形弹性薄片，每个弹性薄片上设置四个应变片的实施方式对本专利技术作进一步描述。本系统的具体实施方式如图2所示，本系统由检测装置、数据采集单元、微处理器计算单元、无线发射模块、电池组件构成。本实施方式中桥式测量电路为全桥测量电路，电池组件由干电池及必要的稳压电路构成，微处理器计算单元采用单片机系统。检测装置中的第1全桥测量电路的输出端口UO1与数据采集单元中第1放大电路的输入端口i1连接；检测装置中的第2全桥测量电路的输出端口UO2与数据采集单元中第2放大电路的输入端口i2连接；检测装置中的第3全桥测量电路的输出端口UO3与数据采集单元中第3放大电路的输入端口i3连接；检测装置中的第4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土泵车布料软管状态的检测系统，其特征在于包括：检测装置[101]、数据采集单元[201]、微处理器计算单元[301]、无线发射模块[401]、电池组件[501]；所述检测装置[101]，用以检测混凝土泵车布料软管弯曲的形变；所述检测装置[101]包含3‑24个桥式检测电路[102～104]；桥式检测电路的输出信号采用电气连接的方式与所述数据采集单元[201]连接；所述数据采集单元[201]，用以将所述检测装置[101]的输出信号进行信号调理，并转换为数值信号，提供给所述微处理器计算单元[301]；所述数据采集单元[201]采用总线的方式连接到微处理器计算单元[301]；所述微处理器计算单元[301]，依据从所述数据采集单元[201]获得的数据，计算混凝土泵车布料软管的弯曲程度与弯曲方向；所述无线发射模块[401]，用于发射所述微处理器计算单元[301]计算得到的混凝土泵车布料软管的弯曲程度与弯曲方向；所述微处理器计算单元[301]与无线发射模块[401]之间通过串口方式通讯；所述电池组件[501]，给所述数据采集单元[201]、微处理器计算单元[301]、无线发射模块[401]提供电源；电池组件[501]为所述数据采集单元[201]中所有桥式检测电路[102～104]提供电源。...

【技术特征摘要】
1.一种混凝土泵车布料软管状态的检测系统，其特征在于包括：检测装置(101)、数据采集单元(201)、微处理器计算单元(301)、无线发射模块(401)、电池组件(501)；所述检测装置(101)，用以检测混凝土泵车布料软管弯曲的形变；所述检测装置(101)包含3-24个桥式检测电路(102～104)；桥式检测电路的输出信号采用电气连接的方式与所述数据采集单元(201)连接；所述数据采集单元(201)，用以将所述检测装置(101)的输出信号进行信号调理，并转换为数值信号，提供给所述微处理器计算单元(301)；所述数据采集单元(201)采用总线的方式连接到微处理器计算单元(301)；所述微处理器计算单元(301)，依据从所述数据采集单元(201)获得的数据，计算混凝土泵车布料软管的弯曲程度与弯曲方向；所述无线发射模块(401)，用于发射所述微处理器计算单元(301)计算得到的混凝土泵车布料软管的弯曲程度与弯曲方向；所述微处理器计算单元(301)与无线发射模块(401)之间通过串口方式通讯；所述电池组件(501)，给所述数据采集单元(201)、微处理器计算单元(301)、无线发射模块(401)提供电源；电池组件(501)为所述数据采集单元(201)中所有桥式检测电路(102～104)提供电源；所述检测装置(101)包括：上固定块(1)，固定在混凝土...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾镛，徐刚，刘白雁，张如伟，杨海清，李勇，陈新元，黄大伟，李业林，余金华，
申请(专利权)人：武汉科技大学，山推工程机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42