一種限位保護控制方法、控制器、系統以及工程機械的製作方法
2023-06-15 14:13:26 2
專利名稱：一種限位保護控制方法、控制器、系統以及工程機械的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械安全控制領域，特別是一種限位保護控制方法、控制器、系統以及工程機械。
背景技術：
在機械領域，由於安全操作的需要，需要對ー些特定結構進行限位，以防止安全事故的發生。例如，吊裝設備在吊件提升時，若不對吊件提升高度進行限制，就容易造成吊裝 設備發生傾翻的安全事故。在現有技術中，目前主要採用機械觸碰式限位開關、電磁感應式接近開關、超聲波測距以及紅外、雷射檢測等方式進行限位控制。但是，機械觸碰式限位開關通過物理接觸來完成限位，使用時存在物理磨損，會造成開關失靈等問題；電磁感應式接近開關檢測距離短，感應距離只有幾釐米；超聲波測距在距離較長時精度不夠，且超聲波傳播過程中遇到其它遮擋物時會造成距離檢測不準確；紅外、雷射檢測易受遮擋物影響，エ地現場エ況惡劣，油汙、粉塵、泥漿會影響信號的發射和接收。
發明內容
本發明所解決的技術問題在於提供了一種測距範圍大，且受外界因素小，因而能夠進行準確及時限位保護的控制方法、控制器、系統以及工程機械。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種限位保護控制方法，所述控制方法包括以下步驟接收射頻信號接收器輸出的射頻感應信號，所述射頻感應信號由位於被限位結構處的射頻感應器被所述射頻信號接收器發射的射頻信號電磁場激活後向所述射頻信號接收器發出；根據所述射頻感應信號和預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離對被限位結構進行限位保護。本發明還提供了一種限位保護控制器，包括輸入裝置、存儲裝置、控制裝置以及輸出裝置，所述輸入裝置，用於接收射頻信號接收器輸出的射頻感應信號，所述射頻感應信號由位於被限位結構處的射頻感應器被所述射頻信號接收器發射的射頻信號電磁場激活後向所述射頻信號接收器發出；所述存儲裝置，用於存儲根據經驗預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離；所述控制裝置，用於根據所述輸入裝置接收的射頻信號接收器輸出的射頻感應信號以及所述存儲裝置存儲的預設的位於被限位結構處的射頻感應器與射頻信號接收器之間的警戒距離控制對被限位結構的限位保護，並發送控制指令至輸出裝置；所述輸出裝置，用於將所述控制裝置發送的控制指令輸出至限位保護執行機構。本發明還提供了一種限位保護控制系統，所述控制系統包括射頻感應器、射頻信號接收器、控制器以及限位保護執行機構，所述射頻感應器，位於被限位結構處，用於在被所述射頻信號接收器發射的射頻信號電磁場激活後向所述射頻信號接收器發出射頻感應信號；所述射頻信號接收器，位於限位距離測量起始端，用於向所述射頻感應器的方向發射並形成一個以所述射頻信號接收器為中心射頻信號電磁場，還用於接收所述射頻感應器發出的射頻感應信號，並將所述射頻感應信號發送至所述控制器；所述控制器，用於根據所述射頻信號接收器發出的射頻感應信號和預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離控制限位保護執行機構進行限位保護，並發送控制指令至所述限位保護執行機構；所述限位保護執行機構，用於根據所述控制器輸出的控制指令進行限位保護的執行動作，其中，所述控制器為上述控制器。本發明還提供了ー種吊裝設備，所述吊裝設備包括上述限位保護控制系統。本發明還提供了ー種工程機械，所述工程機械包括上述限位保護控制系統。
本發明的技術效果在於，由於採用穿透能力強的射頻信號，エ地現場的油汙、粉塵、泥漿等遮擋物對射頻信號的傳輸基本沒有影響，且射頻感應器一般為完全封閉，即便在惡劣的工作環境，也能具有良好的防水、防塵、防汙染、防磁、防靜電性能，加之射頻通信數據量小，通信速度快，因而通過射頻信號能夠更準確的檢測被限位結構的位置，進而及時採取措施進行限位保護，避免發生安全事故造成損失。
圖I為本發明實施例的限位保護控制方法流程圖；圖2為本發明實施例的限位保護控制器的結構圖；圖3為本發明實施例的限位保護控制系統的結構圖；圖4為本發明實施例限位保護控制系統運用於吊裝設備的限位保護裝置結構圖。
具體實施例方式本發明實施例提供了一種限位保護控制方法，利用射頻信號的特性進行限位保護。實施該限位保護控制方法的設備包括射頻感應器、射頻信號接收器、控制器以及限位保護執行機構，如圖I所示，其具體步驟如下S101.接收射頻信號接收器輸出的射頻感應信號，所述射頻感應信號由位於被限位結構處的射頻感應器被所述射頻信號接收器發射的射頻信號電磁場激活後向射頻信號接收器發出；具體而言，射頻感應器安裝於被限位結構處，射頻信號接收器位於限位區域內所述被限位結構相對ー側，一般可將射頻接收器安裝於限位距離測量起始端，所述射頻信號接收器發射並在其周圍的空間形成一個射頻信號電磁場，且發射方向朝向所述被限位結構，該射頻信號電磁場以所述射頻信號接收器為中心，且射頻信號電磁場強度從中心往外由強變弱。當所述被限位結構進入所述射頻信號電磁場，位於被限位結構處的射頻感應器即被激活並實時向射頻信號接收器發送射頻感應信號。所述射頻信號接收器接收到射頻感應信號後，通過射頻信號輸出接ロ實時輸出射頻感應信號給控制器。S103.根據所述射頻感應信號和預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離對被限位結構進行限位保護。具體而言，所述射頻信號接收器實時輸出的射頻感應信號包括位於被限位結構處的射頻感應器的身份信息(全球唯一 ID號)和該射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度值(RSSI)0 一方面，控制器根據射頻感應器的身份信息(全球唯一 ID號)即可以判斷是何物體進入射頻信號電磁場監測範圍內，從而防止其他物體的幹擾造成錯誤判斷。另ー方面，由於位於被限位結構處的射頻感應器被射頻信號電磁場激活後，便可感應到該射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度，並通過射頻感應信號發送給射頻信號接收器，因而限位結構處的射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度值與射頻感應器與射頻信號接收器的距離存在一定的對應關係，故控制器根據位於被限位結構處的射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度值(RSSI)，可以通過換算從而得知該射頻感應器與射頻信號接收器的距離，即被限位結構距離限位距離起始端的位置。當控制器判斷是被限位結構進入射頻信號電磁場監測範圍，且處於警戒位置，SP位於被限位結構處的射頻感應器進入射頻信號電磁場監測範圍，且與射頻信號接收器的實時距離小於或等於根據經驗預置於控制器內的位於被限位結構處的射頻感應器與射頻信號接收器之間的警戒距離時，則發出控制指令使限位保護執行機構進行限位保護。具體來說，可以採取通過繼電器或開關等裝置切斷被限位結構動力源控制被所述限位結構停止運動，或者發出報警信號指令控制報警裝置進行報警以提示操作人員等保護措施。當然，具體的保護措施比較靈活，可以根據具體需要進行設計，例如可以根據不同的警戒距離進行分級保護從而使限位保護有一段緩衝的時間等。
該限位保護控制方法由於採用穿透能力強的射頻信號，エ地現場的油汙、粉塵、泥漿等遮擋物對射頻信號的傳輸基本沒有影響，且射頻感應器一般為完全封閉，即便在惡劣的工作環境，也能具有良好的防水、防塵、防汙染、防磁、防靜電性能，加之射頻通信數據量小，通信速度快，因而通過射頻信號能夠更準確的檢測被限位結構的位置，進而及時採取措施進行限位保護，避免發生安全事故造成損失。本發明實施例還提供一種限位保護控制器，如圖2所示，包括輸入裝置201、存儲裝置203、控制裝置205以及輸出裝置207。其中，所述輸入裝置201，用於接收射頻信號接收器輸出的射頻感應信號，所述射頻感應信號由位於被限位結構處的射頻感應器被所述射頻信號接收器發射的射頻信號電磁場激活後向所述射頻信號接收器發出；所述存儲裝置203，用於存儲根據經驗預先設定的預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離；所述控制裝置205，用於根據所述輸入裝置201接收的射頻感應信號以及所述存儲裝置203存儲的預先設定的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離控制對被限位結構的限位保護，並發送控制指令至所述輸出裝置207。所述輸入裝置201接收射頻信號接收器輸出的射頻感應信號包括位於被限位結構處的射頻感應器的身份信息(全球唯一 ID號)和該射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度值(RSSI)0故所述控制裝置205具體包括身份識別設備2051、距離計算設備2053以及邏輯判斷設備2055。所述身份識別設備2051，用於根據所述輸入裝置201接收的位於被限位結構處的射頻感應器身份信息(全球唯一 ID號)進行匹配以識別進入射頻信號電磁場監視範圍的物體身份；所述距離計算設備2053，用於根據所述輸入裝置201接收的位於被限位結構處的射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度值(RSSI)，並利用該射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度值(RSSI)與所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器的距離存在一定的對應關係，計算得出所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的實時距離；所述邏輯判斷設備2055，用於當所述身份識別設備2051識別進入射頻信號電磁場監視範圍的射頻感應器為位於所述被限位結構處的射頻感應器，且所述距離計算設備2053計算的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的實時距離小於或等於所述存儲裝置203預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離時，判斷進行限位保護。所述輸出裝置207，用於將所述控制裝置發送的控制指令輸出至限位保護執行機構。該限位保護控制器由於採用穿透能力強的射頻信號，エ地現場的油汙、粉塵、泥漿等遮擋物對射頻信號的傳輸基本沒有影響，且射頻感應器一般為完全封閉，即便在惡劣的工作環境，也能具有良好的防水、防塵、防汙染、防磁、防靜電性能，加之射頻通信數據量小，通信速度快，因而通過射頻信號能夠更準確的檢測被限位結構的位置，進而及時採取措施進行限位保護，避免發生安全事故造成損失。 本發明實施例還提供一種限位保護控制系統，如圖3所示，包括射頻感應器301、射頻信號接收器303、控制器305以及限位保護執行機構307。其中，所述射頻感應器301，安裝於被限位結構處，用於在被限位結構進入所述射頻信號接收器303發射的射頻信號電磁場監測範圍時，激活並向所述射頻感應接收器303發送所述射頻感應信號，包括所述射頻感應器301的身份信息(全球唯一 ID號)和所處射頻信號電磁場中的射頻信號電磁場強度值(RSSI)；所述射頻信號接收器303，位於限位距離測量起始端，用於向所述射頻感應器301的方向發射並形成一個以所述射頻信號接收器為中心射頻信號電磁場，還用於接收所述射頻感應器301進入射頻信號電磁場監測範圍被激活後發出的射頻感應信號，包括所述射頻感應器301的身份信息(全球卩隹ー ID號)和所處射頻信號電磁場中的射頻信號電磁場強度值(RSSI)，並將所述射頻感應信號發送至控制器305 ；所述限位保護執行機構307，用於根據控制器305輸出的控制指令進行限位保護的執行動作。可以理解地，所述限位保護執行機構307可以採取通過繼電器或開關等裝置切斷被限位結構動力源控制所述被限位結構停止運動，或者發出報警信號指令控制報警裝置進行報警以提示操作人員等保護措施，井根據保護方法的不同採用相應的結構。所述控制器305，用於根據所述射頻信號接收器303輸出的射頻感應信號和預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離控制限位保護執行機構307進行限位保護，並發送控制指令至限位保護執行機構307，其具體結構和工作流程在上述說明中進行了較為詳細的闡述，此處不再贅述。該限位保護控制系統由於採用穿透能力強的射頻信號，エ地現場的油汙、粉塵、泥漿等遮擋物對射頻信號的傳輸基本沒有影響，且射頻感應器一般為完全封閉，即便在惡劣的工作環境，也能具有良好的防水、防塵、防汙染、防磁、防靜電性能，加之射頻通信數據量小，通信速度快，因而通過射頻信號能夠更準確的檢測被限位結構的位置，進而及時採取措施進行限位保護，避免發生安全事故造成損失。下面的吊裝設備限位保護裝置是ー種將所述限位保護控制系統運用於吊裝設備的具體實施方式
。如圖4所示，具體來說，所述限位裝置包括臂架401、吊繩403和吊件405，所述吊繩403連接臂架頂端407和吊件405，吊件405在吊繩403的牽引下以臂架頂端407為固定點上下提升，所述限位裝置還包括射頻感應器409、射頻信號接收器411、控制器413以及限位保護執行機構415，所述射頻感應器409安裝於吊件405處，最好是吊件405頂端；所述射頻信號接收器411安裝於臂架頂端407，其發射射頻信號電磁場417的方向朝向吊件405 ;控制器413分別與所述射頻信號接收器411以及限位保護執行機構415線路連接。所述吊裝設備提升限位裝置工作時，首先由操作人員根據經驗在控制器413內預設吊裝設備傾翻警戒距離，然後根據上述限位保護控制方法由控制器413根據射頻信號接收器411輸出的射頻感應信號控制限位保護執行機構415進行限位保護，以防止吊裝設備發生傾翻。可以理解地，所述限位保護系統可以用於任何需要限位的結構，特別是工程機械對於這種限位的準確控制，對安全操作有較 大的影響，能夠防止安全事故的發生。所述吊裝設備由於採用穿透能力強的射頻信號，エ地現場的油汙、粉塵、泥漿等遮擋物對射頻信號的傳輸基本沒有影響，且射頻感應器一般為完全封閉，即便在惡劣的工作環境，也能具有良好的防水、防塵、防汙染、防磁、防靜電性能，加之射頻通信數據量小，通信速度快，因而通過射頻信號能夠更準確的檢測被限位結構的位置，進而及時採取措施進行限位保護，避免發生安全事故造成損失。本發明實施例還提供了 ー種工程機械，包括上述限位保護控制系統。所述工程機械由於採用穿透能力強的射頻信號，エ地現場的油汙、粉塵、泥漿等遮擋物對射頻信號的傳輸基本沒有影響，且射頻感應器一般為完全封閉，即便在惡劣的工作環境，也能具有良好的防水、防塵、防汙染、防磁、防靜電性能，加之射頻通信數據量小，通信速度快，因而通過射頻信號能夠更準確的檢測被限位結構的位置，進而及時採取措施進行限位保護，避免發生安全事故造成損失。上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但本發明並不限於上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以對其作出種種變化，均屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種限位保護控制方法，其特徵在於，所述控制方法包括以下步驟 接收射頻信號接收器輸出的射頻感應信號，所述射頻感應信號由位於被限位結構處的射頻感應器被所述射頻信號接收器發射的射頻信號電磁場激活後向所述射頻信號接收器發出； 根據所述射頻感應信號和預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離對被限位結構進行限位保護。
2.根據權利要求I所述的控制方法，其特徵在於，所述射頻感應信號包括所述位於被限位結構處的射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度值。
3.根據權利要求2所述的控制方法，其特徵在幹，所述根據所述射頻感應信號和所述預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離對被限位結構進行限位保護的步驟包括， 根據所述位於被限位結構處的射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度值計算所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的實時距離； 當判斷所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的實時距離小於或等於所述預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離時，進行限位保護。
4.根據權利要求3所述的控制方法，其特徵在於，所述射頻感應信號還包括所述位於被限位結構處的射頻感應器的身份信息。
5.根據權利要求4所述的控制方法，其特徵在於，所述根據所述位於被限位結構處的射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度值計算所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的實時距離的步驟之前還包括， 根據所述位於被限位結構處的射頻感應器的身份信息判斷進入射頻信號電磁場監測範圍的射頻感應器為所述位於被限位結構處的射頻感應器。
6.根據權利要求I至5任一所述的控制方法，其特徵在於，所述根據所述射頻感應信號和預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離對被限位結構進行限位保護的步驟具體包括，根據所述射頻感應信號和預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離控制所述被限位結構停止運動，或者控制報警裝置進行報警。
7.—種限位保護控制器，包括輸入裝置、存儲裝置、控制裝置以及輸出裝置，其特徵在於， 所述輸入裝置，用於接收射頻信號接收器輸出的射頻感應信號，所述射頻感應信號由位於被限位結構處的射頻感應器被所述射頻信號接收器發射的射頻信號電磁場激活後向 所述射頻信號接收器發出； 所述存儲裝置，用於存儲根據經驗預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離； 所述控制裝置，用於根據所述輸入裝置接收的射頻信號接收器輸出的射頻感應信號以及所述存儲裝置存儲的預設的位於被限位結構處的射頻感應器與射頻信號接收器之間的警戒距離控制對被限位結構的限位保護，並發送控制指令至輸出裝置；所述輸出裝置，用於將所述控制裝置發送的控制指令輸出至限位保護執行機構。
8.根據權利要求7所述的控制器，其特徵在幹， 所述輸入裝置接收射頻信號接收器輸出的射頻感應信號包括所述射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度值， 所述控制裝置包括距離計算設備和邏輯判斷設備， 所述距離計算設備，用於根據所述輸入裝置接收的所述射頻感應器所處射頻信號電磁場的強度值計算所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的實時距離； 所述邏輯判斷設備，用於當所述距離計算設備計算所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的實時距離小於或等於所述預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離時，判斷進行限位保護。
9.根據權利要求8所述控制器，其特徵在幹， 所述輸入裝置接收射頻信號接收器輸出的射頻感應信號還包括所述位於被限位結構處的射頻感應器的身份信息。
所述控制裝置還包括身份識別設備，用於根據所述輸入裝置接收的所述位於被限位結構處的射頻感應器身份信息識別進入射頻信號電磁場監視範圍的物體身份； 所述邏輯判斷設備，還用於當所述身份識別設備識別進入射頻信號電磁場監視範圍的射頻感應器為位於所述被限位結構處的射頻感應器，且所述距離計算設備計算的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的實時距離小於或等於所述存儲裝置預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離時，判斷進行限位保護。
10.一種限位保護控制系統，其特徵在於，所述控制系統包括射頻感應器、射頻信號接收器、控制器以及限位保護執行機構， 所述射頻感應器，位於被限位結構處，用於在被所述射頻信號接收器發射的射頻信號電磁場激活後向所述射頻信號接收器發出射頻感應信號； 所述射頻信號接收器，位於限位距離測量起始端，用於向所述射頻感應器的方向發射並形成一個以所述射頻信號接收器為中心射頻信號電磁場，還用於接收所述射頻感應器發出的射頻感應信號，並將所述射頻感應信號發送至所述控制器； 所述控制器，用於根據所述射頻信號接收器發出的射頻感應信號和預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離控制限位保護執行機構進行限位保護，並發送控制指令至所述限位保護執行機構； 所述限位保護執行機構，用於根據所述控制器輸出的控制指令進行限位保護的執行動作， 其中，所述控制器為權利要求7至9所述任ー控制器。
11.根據權利要求10所述的限位保護控制系統，其特徵在於，所述限位保護執行機構包括切斷所述被限位結構動力源的裝置，或者報警裝置。
12.—種吊裝設備，其特徵在於，所述吊裝設備包括權利要求10或11所述的限位保護控制系統。
13.—種工程機械，其特徵在於，所述工程機械包括權利要求10或11所述的限位保護控制系統。
全文摘要
本發明提供了一種限位保護控制方法，所述控制方法包括以下步驟接收射頻信號接收器輸出的射頻感應信號，所述射頻感應信號由位於被限位結構處的射頻感應器被所述射頻信號接收器發射的射頻信號電磁場激活後向所述射頻信號接收器發出；根據所述射頻感應信號和預設的所述位於被限位結構處的射頻感應器與所述射頻信號接收器之間的警戒距離對被限位結構進行限位保護。另外，本發明還提供了一種限位保護控制器、系統、以及工程機械。本發明提供的技術方案能夠準確的檢測被限位結構的位置，進而及時採取措施進行限位保護，避免發生安全事故造成損失。
文檔編號G01S11/02GK102736534SQ201210220629
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者吳利清, 毛彥淇, 羅建利, 胡杰, 陳華川 申請人:中聯重科股份有限公司