混凝土泵車位置檢測裝置及混凝土泵車的製作方法

2023-04-25 04:10:16 2

專利名稱：混凝土泵車位置檢測裝置及混凝土泵車的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種混凝土泵車檢測控制技術，特別涉及一種混凝土泵車位置檢 測裝置，還涉及到具有該混凝土泵車位置檢測裝置的混凝土泵車。
背景技術：
混凝土泵車是一種常用的工程機械，用於將混凝土泥漿通過輸送管道輸送到預定 的地點，以在遠離攪拌站的位置進行混凝土澆注作業。如圖1所示，該圖是一種混凝土泵車的總體結構圖。混凝土泵車臂架系統8包括 底座10、轉臺11、臂架9。為了施工轉場的方便，底座10—般安裝在一個移動式底盤上。轉 臺11通過迴轉機構安裝在底座10上，並依賴於一個液壓馬達繞一個豎軸18旋轉。臂架9 包括多節順序鉸接的臂段和軟管17。圖中，臂架9包括五個順序通過水平延伸的鉸接軸鉸 接的臂段12至16，五個臂段分別命名為基臂12、二臂13、三臂14、四臂15和末段臂16 ；其 中基臂12下端與轉臺11鉸接，並依賴於一個液壓缸改變與轉臺11之間的夾角，各臂段之 間在一個液壓缸驅動下繞其之間的鉸接軸旋轉；軟管17連接在臂架9的末臂段16的臂架 末端20。在進行混凝土施工作業時，操作人員採用合適的方式對臂架系統8進行控制。通 過調整各液壓缸的伸縮量控制臂架9各臂段的相對位置，通過液壓馬達控制轉臺11的旋轉 角度，使帶有軟管17的臂架末端20到達預定的澆注位置上方。軟管17通過固定在各臂段 上的輸送管道連接到混凝土輸送泵，混凝土泥漿在混凝土輸送泵的作用下，通過臂架9上 的輸送管道到達臂架末端20，從終端軟管17噴出，到達預定的澆注位置。目前，對混泥土泵車臂架系統8進行控制的方式有兩種一是手動控制方式即操作員通過手動控制液壓馬達旋轉角度和各液壓缸伸縮 量，實現對轉臺11及每一節臂段動作的控制，從而最終控制臂架末端20的位置。由於臂架 系統8為一多冗餘度機構，操作人員需要通過分別控制轉臺和每一節臂架的動作，臂架末 端20無法一次到達預定的澆注位置；從而，該辦法存在有效率低，操作難度大的缺陷。二是智能控制方式即根據預定澆注位置與臂架末端20當前位置之間關係，通過 智能方式獲得液壓馬達的需要旋轉的角度及各液壓缸需要伸縮的量，通過計算機控制的方 式使液壓馬達和液壓缸按照預定策略進行協調動作，使臂架末端20到達預定澆注位置。當前，德國的普茨邁斯特與中國的三一重工均開發出了臂架的智能控制系統，在 用智能控制系統對臂架系統8進行控制時，用遙控器發送控制指令，用角度測量單元測量 各個臂段之間角度以及轉臺的旋轉角度；根據上述角度測量值計算獲得臂架末端20的位 置信息，控制單元根據獲得臂架末端20的位置信息及遙控器發送控制指令，調整液壓馬達 和液壓缸的動作使臂架末端20在預設的基礎坐標系內按照控制指令運動(更詳細內容可 參考專利文獻 CN1975070 和 DE-A-4306127)。上述臂架的智能控制系統解決了手動控制的工作強度大的難題，但在進行澆注作 業時，施工現場非常複雜，不僅要滿足澆注作業的需要，還要繞開施工的障礙物。很多實際作業過程證明，智能控制系統很難實現臂架系統8的各部分精確協調動作，從而難以保持 軟管17的混凝土出口與預定澆注位置的一致。針對該問題。申請號為US5823218專利文獻公開了一種改善方案，由操作員控制 軟管17，從而控制其下端的混凝土出口位置；同時，使臂架系統8根據混凝土出口位置的變 化進行動作，最終使臂架系統8在操作人員的引導下動作，以使軟管17的混凝土出口與預 定的澆注位置保持相對應。為了使臂架系統8根據混凝土出口位置的變化進行動作，就需要實時確定臂架運 動的引導信息，對此，公開的US5823218和W02008110397專利文獻分別了公開了通過相應 傾角傳感器或雙軸向傳感器確定臂架運動引導信息的技術方案

實用新型內容本實用新型的目的在於，提供一種混凝土泵車位置檢測裝置，以實時檢測混凝土 出口的位置，為控制臂架系統提供基礎。該裝置與現有技術中公開的技術方案不同。在提供上述混凝土泵車位置檢測裝置的基礎上，還提供了一種包括上述混凝土泵 車位置檢測裝置的混凝土泵車。本實用新型提供的混凝土泵車位置檢測裝置包括處理器、計時器、動態傳感器和 至少兩個定點傳感器；所述定點傳感器與動態傳感器之間距離小於預定值，所述動態傳感 器與混凝土泵車軟管的混凝土出口之間具有預定的位置關係，所述定點傳感器分別與預定 的檢測基點固定，各所述檢測基點在一個參考坐標系中具有不同的坐標參數；所述動態傳 感器和定點傳感器中，有一種傳感器至少具有超聲波發射器和超聲波接收器中的一個，另 一種傳感器至少具有超聲波接收器和超聲波發射器中的一個，且一種傳感器中的所述超聲 波接收器用於接收另一種傳感器中的超聲波發射器發射的超聲波；所述計時器，用於根據 超聲波發射器發射超聲波的時刻與超聲波接收器接收到超聲波的時刻，獲得超聲波在預定 路徑的傳播時間，所述預定路徑根據動態傳感器與定點傳感器之間的位置關係確定；所述 處理器用於根據預置的超聲波傳輸速率和所述計時器獲得的傳播時間，分別獲得各檢測基 點與動態傳感器之間的距離；再根據獲得的距離和所述檢測基點的坐標參數獲得混凝土出 口在所述參考坐標系中的實時坐標參數。可選的，所述動態傳感器具有第一超聲波發射器，所述定點傳感器具有第一超聲 波接收器；所述第一超聲波發射器根據處理器的觸發命令觸發，發射超聲波；所述第一超 聲波接收器在接收到第一超聲波發射器發射的超聲波後，向所述計時器輸出已接收指令； 所述計時器根據處理器的觸發命令和已接收指令獲得超聲波在動態傳感器與定點傳感器 之間的傳播時間。優選的，所述定點傳感器具有第一超聲波發射器，所述動態傳感器具有第一超聲 波接收器；所述第一超聲波發射器根據處理器的觸發命令觸發，發射預定頻率的超聲波，各 所述定點傳感器的第一超聲波發射器發射的超聲波的頻率互不相同；所述第一超聲波接收 器在接收到第一超聲波發射器發射的預定頻率的超聲波後，向所述計時器輸出預定已接收 指令；所述計時器根據處理器的觸發命令和預定已接收指令獲得超聲波在定點傳感器與動 態傳感器之間的傳播時間。可選的，所述定點傳感器具有第一超聲波發射器和第二超聲波接收器；所述動態
6傳感器具有第一超聲波接收器和兩個以上的、分別與所述定點傳感器相對應的第二超聲波 發射器；所述第一超聲波發射器根據處理器的觸發命令觸發，發射預定頻率的初始超聲波， 各所述定點傳感器的第一超聲波發射器發射的初始超聲波的頻率互不相同；所述第二超聲 波接收器在接收到預定頻率的反饋超聲波後，向所述計時器輸出預定已接收指令；所述第 一超聲波接收器用於在接收到所述第一超聲波發射器發射的預定頻率的初始超聲波後，根 據預定的策略向預定的所述第二超聲波發射器發送觸發信號，使所述第二超聲波發射器發 射預定頻率的反饋超聲波，各所述第二超聲波發射器發射的反饋超聲波的頻率互不相同； 所述計時器根據處理器的觸發命令和預定已接收指令獲得超聲波從定點傳感器到達動態 傳感器之後再返回所經歷的傳播時間。優選的，所述動態傳感器具有第一超聲波發射器和第二超聲波接收器；所述定點 傳感器具有第一超聲波接收器和第二超聲波發射器；所述第一超聲波發射器根據處理器的 觸發命令觸發，發射初始超聲波；所述第二超聲波接收器用於在接收到第二超聲波發射器 發射的預定頻率的反饋超聲波後，輸出預定已接收指令；所述定點傳感器的第一超聲波接 收器用於在接收到所述第一超聲波發射器發射的初始超聲波後，向該定點傳感器的第二超 聲波發射器發送觸發信號，使第二超聲波發射器發射預定頻率的反饋超聲波，各所述定點 傳感器的第二超聲波發射器發射的反饋超聲波的頻率互不相同；所述計時器根據處理器的 觸發命令和預定已接收指令獲得超聲波從動態傳感器到達定點傳感器之後再返回所經歷 的傳播時間。優選的，混凝土泵車位置檢測裝置還包括存儲單元和標定單元；所述存儲單元存 儲有混凝土泵車在預定狀態下，所述動態傳感器在所述參考坐標系中的標定坐標參數；所 述標定單元根據獲得超聲波在預定路徑的傳播時間及預定策略獲得預置的超聲波傳輸速率。優選的，混凝土泵車位置檢測裝置還包括標定觸發單元，用於在預定時間觸發標 定單元。優選的，所述處理器還用於根據獲得的混凝土出口在所述參考坐標系中的實時坐 標參數和預置的初始坐標參數獲得混凝土出口在所述參考坐標系中的實時運動方向和/ 或實時運動速度。優選的，所述檢測基點位於臂架的末臂段上。優選的，所述動態傳感器固定在混凝土泵車的軟管上。本實用新型提供的混凝土泵車包括底座、轉臺、臂架，轉臺通過迴轉機構安裝在底 座上，臂架包括軟管和多節順序鉸接的臂段，臂架的基臂與轉臺相連，軟管連接在臂架的臂 架末端；還包括智能控制系統，所述智能控制系統用於控制臂架末端在預定的基礎坐標系 中的位置，還包括上述任一種混凝土泵車位置檢測裝置，所述智能控制系統根據處理器獲 得的信息控制臂架末端的位置。本實用新型提供的混凝土泵車位置檢測方法包括以下步驟S110，獲得超聲波在預定路徑的傳播時間，所述預定路徑根據動態參考點與至少 兩個預定的檢測基點的位置關係確定，所述動態參考點與所述混凝土出口具有預定的位置 關係，且各所述檢測基點與動態參考點之間的距離均小於預定值，各所述檢測基點在一個 參考坐標系中具有不同的坐標參數；[0027]S120，根據預置的超聲波傳輸速率和超聲波在預定路徑的傳播時間，分別獲得各 所述檢測基點與動態參考點之間的距離；S130，根據獲得的距離和各所述檢測基點的坐標參數獲得混凝土出口在所述參考 坐標系中的實時坐標參數。可選的，所述步驟S110包括以下步驟S111，位於所述動態參考點的第一超聲波發射器發射超聲波；S112，位於檢測基點的第一超聲波接收器接收第一超聲波發射器發射的超聲波；S113，根據第一超聲波發射器發射超聲波的時刻與第一超聲波接收器接收到超聲 波的時刻，獲得超聲波在動態參考點與檢測基點之間的傳播時間。優選的，所述步驟S110包括以下步驟S111，位於所述檢測基點的第一超聲波發射器發射預定頻率的超聲波，且各所述 檢測基點的第一超聲波發射器發射的超聲波的頻率互不相同；S112，位於所述動態參考點的第一超聲波接收器接收第一超聲波發射器發射的預 定頻率的超聲波；S113，根據第一超聲波發射器發射預定頻率的超聲波的時刻與第一超聲波接收器 接收到預定頻率的超聲波的時刻，獲得超聲波在檢測基點與動態參考點之間的傳播時間。可選的，所述步驟S110包括以下步驟S111，所述檢測基點的第一超聲波發射器發射預定頻率的初始超聲波，且各所述 檢測基點的第一超聲波發射器發射的初始超聲波的頻率互不相同；S112，所述動態參考點的第一超聲波接收器接收第一超聲波發射器發射的預定頻 率的初始超聲波，並在接收到預定頻率的初始超聲波後，使動態參考點上預定的第二超聲 波發射器發射預定頻率的反饋超聲波；所述動態參考點具有兩個以上，分別與所述檢測基 點相對應的第二超聲波發射器，各第二超聲波發射器發射的反饋超聲波的頻率互不相同；S113，所述檢測基點的第二超聲波接收器接收所述第二超聲波發射器發射的預定 頻率的反饋超聲波；S114，根據第一超聲波發射器發射預定頻率的初始超聲波的時刻與第二超聲波接 收器接收到預定頻率的反饋超聲波的時刻，獲得超聲波從所述檢測基點到達動態參考點之 後再返回所經歷的傳播時間。優選的，所述步驟S110包括以下步驟S111，所述動態參考點的第一超聲波發射器發射初始超聲波；S112，所述檢測基點的第一超聲波接收器接收第一超聲波發射器發射的初始超聲 波，並在接收到初始超聲波後，使該檢測基點上第二超聲波發射器發射預定頻率的反饋超 聲波；各所述檢測基點的第二超聲波發射器發射的反饋超聲波的頻率互不相同；S113，使所述動態參考點的第二超聲波接收器接收第二超聲波發射器發射的預定 頻率的反饋超聲波；S114，根據第一超聲波發射器發射初始超聲波的時刻與第二超聲波接收器接收到 預定頻率的反饋超聲波的時刻，獲得超聲波從動態參考點到達檢測基點之後再返回所經歷 的傳播時間。優選的，在所述步驟S110之前還包括步驟
8[0048]S100，使混凝土泵車處於預定狀態，在該狀態下，動態參考點在參考坐標系中具有 預定的標定坐標參數；在所述步驟S110之後包括步驟S120a，根據獲得超聲波在預定路徑的傳播時間和所述標定坐標參數，獲得預置的 超聲波傳輸速率；然後使混凝土泵車處於工作狀態，返回步驟S110。優選的，在所述步驟S110之前還包括步驟S109，確定混凝土出口在所述參考坐標系中的初始坐標參數；在所述步驟S130之後，還包括步驟S140，根據獲得的混凝土出口在所述參考坐標系中的實時坐標參數和初始坐標參 數獲得混凝土出口在所述參考坐標系中的實時運動方向和實時運動速度。優選的，在所述步驟S140之後，還包括步驟S150，使所述初始坐標參數與所述實時坐標參數相同，返回步驟S110。本實用新型提供的混凝土泵車位置檢測裝置包括處理器，計時器、動態傳感器和 至少兩個定點傳感器；處理器和計時器組成一個中央處理單元，動態傳感器與混凝土出口 之間具有預定的位置關係，定點傳感器與預定的檢測基點固定；通過超聲波在預定路徑的 傳輸時間可以確定動態傳感器與各檢測基點之間的位置關係，由於檢測基點的位置已經預 先確定，因此，根據各檢測基點在參考坐標系中的參數，處理器可以確定動態傳感器在參考 坐標系中的參數，進而可以獲得混凝土出口在參考坐標系中的實時坐標參數，為控制臂架 系統的動作提供基礎。上述預定路徑可以有多種選擇，在可選技術方案上，可以將定點傳感器與動態傳 感器之間的傳播路徑作為預定路徑。使各所述定點傳感器的第一超聲波發射器根據處理器 的觸發命令發射頻率互不相同的超聲波，動態傳感器的第一超聲波接收器根據不同頻率的 超聲波產生不同的、預定已接收指令；進一步地，計時器根據處理器的觸發命令和預定已接 收指令獲得超聲波在定點傳感器與動態傳感器之間的傳播時間。該技術方案中，需要產生 三個不同頻率的超聲波，還需要動態傳感器和各定點傳感器分別與中央處理單元相連。優選的，將超聲波從動態傳感器到定點傳感器的傳播路徑作為預定路徑，此時，動 態傳感器的第一超聲波發射器能夠根據處理器的觸發命令發射一個具有預定頻率的超聲 波，各定點傳感器的第一超聲波接收器在接收到第一超聲波發射器發射的超聲波後，分別 產生已接收指令；計時器根據處理器的觸發命令和已接收指令，分別獲得超聲波在動態傳 感器與各定點傳感器之間的傳播時間。該技術方案中，混凝土泵車位置檢測裝置僅需要產 生一個超聲波。在進一步的可選技術方案中，將超聲波從定點傳感器到達動態傳感器，再從動態 傳感器返回定點傳感器之間的傳播路徑作為預定路徑；各定點傳感器的第一超聲波發射器 根據處理器的觸發命令觸發，發射預定頻率的初始超聲波，各所述定點傳感器的第一超聲 波發射器發射的初始超聲波的頻率互不相同，以區分不同定點傳感器的第一超聲波發射器 發射的超聲波；動態傳感器的第一超聲波接收器在接收到所述第一超聲波發射器發射的預 定頻率的初始超聲波後，根據預定的策略向預定的所述第二超聲波發射器發送觸發信號， 使所述第二超聲波發射器發射預定頻率的反饋超聲波，各所述第二超聲波發射器發射的反 饋超聲波的頻率互不相同，以區分反饋超聲波相對的初始超聲波；各定點傳感器上的第二超聲波接收器在接收到預定頻率的反饋超聲波後，向所述計時器輸出預定已接收指令；計 時器根據處理器的觸發命令和預定已接收指令獲得超聲波從定點傳感器到達動態傳感器， 再從動態傳感器返回所經歷的傳播時間。該技術方案中，中央處理單元僅需要分別與各定 點傳感器相連，不需要與動態傳感器通訊，但需要產生6個不同頻率的超聲波。在優選的技術方案中，將超聲波從動態傳感器到達定點傳感器，再從定點傳感器 返回動態傳感器之間的傳播路徑作為預定路徑；動態傳感器的第一超聲波發射器能夠根據 處理器的觸發命令觸發，發射一個預定頻率的初始超聲波；各定點傳感器的第一超聲波接 收器在接收到所述第一超聲波發射器發射的初始超聲波後，向該定點傳感器的第二超聲波 發射器發送觸發信號，使第二超聲波發射器發射預定頻率的反饋超聲波，各定點傳感器的 第二超聲波發射器發射的反饋超聲波的頻率互不相同，以區分不同定點傳感器上第二超聲 波發射器發射的超聲波；動態傳感器的第二超聲波接收器在接收到第二超聲波發射器發射 的預定頻率的反饋超聲波後，根據接收到的反饋超聲波頻率的不同輸出預定已接收指令; 計時器根據處理器的觸發命令和預定已接收指令獲得超聲波從動態傳感器到達定點傳感 器，再從定點傳感器返回所經歷的傳播時間。該技術方案中，通過簡單的硬體電路可以觸發 定點傳感器的第二超聲波發射器；中央處理單元僅需要與動態傳感器相連，不需要與定點 傳感器相連接，定點傳感器不需要具有數據存儲能力；另外，該技術方案也便於將處理器、 計時器與動態傳感器集成，為混凝土泵車位置檢測裝置的整體設計及優化提供便利。在進一步的技術方案中，混凝土泵車位置檢測裝置還包括存儲單元和標定單元， 存儲單元存儲有混凝土泵車在預定狀態下，動態傳感器在參考坐標系中的標定坐標參數， 此時，動態傳感器與各定點傳感器之間的具有預定的標定距離；標定坐標參數可以是臂架 系統的軟管在豎直狀態下，動態傳感器在參考坐標系中的坐標參數；所述標定單元能夠根 據獲得超聲波在預定路徑的傳播時間、動態傳感器的標定坐標參數獲得預置的超聲波傳輸 速率。該技術方案能夠根據實際環境的不同，實時獲得超聲波的傳輸速率，以使實際的超聲 波傳輸率與預置的超聲波傳輸速率之間保持較小的誤差，為準確確定混凝土出口位置奠定 ■石出。在進一步的技術方案中，混凝土泵車位置檢測裝置還包括用於在預定時間觸發標 定單元的標定觸發單元；這樣，混凝土泵車位置檢測裝置以預定的方式觸發標定單元，使預 置的超聲波傳輸速率隨工作環境的改變而隨時調整。在進一步的技術方案中，處理器還能夠根據獲得的混凝土出口在所述參考坐標系 中的實時坐標參數和初始坐標參數獲得混凝土出口在所述參考坐標系中的實時運動方向 和實時運動速度。這樣，該技術方案提供的混凝土泵車位置檢測裝置還能夠為混凝土泵車 的智能控制系統提供混凝土出口的更多信息，使智能控制系統能夠根據混凝土出口的位置 信息，使臂架系統進行預定的動作，提高智能控制系統控制臂架系統的準確性和可靠性。在進一步的技術方案中，所述檢測基點位於臂架的末臂段上，這樣可以減小動態 傳感器與定點傳感器之間的距離，保證超聲波接收器接收的可靠性。在進一步的技術方案中，所述動態傳感器固定在混凝土泵車的軟管上，這樣能夠 更方便地確定混凝土出口與動態傳感器之間的位置關係，進而通過動態傳感器更方便地確 定混凝土出口的位置信息。在提供上述混凝土泵車位置檢測裝置的基礎上，提供的具有該混凝土泵車位置檢測裝置的混凝土泵車也具有相對應的技術效果。
圖1是一種混凝土泵車的總體結構圖；圖2是本實用新型實施例一提供的混凝土泵車位置檢測方法的總體流程圖；圖3是混凝土泵車位置檢測方法的原理圖，該圖中示出了動態參考點D、檢測基點 A、B、C及混凝土出口 E的位置關係；圖4是第一種實施方式提供的混凝土泵車位置檢測方法的流程圖；圖5是第二種實施方式提供的混凝土泵車位置檢測方法的流程圖；圖6是第三種實施方式提供的混凝土泵車位置檢測方法的流程圖；圖7是第四種實施方式提供混凝土泵車位置檢測方法的流程圖；圖8是本實用新型實施例二提供的混凝土泵車位置檢測方法的總體流程圖；圖9是本實用新型實施例三提供的混凝土泵車位置檢測方法的總體流程圖；圖10是本實用新型提供的第一種混凝土泵車位置檢測裝置的結構框圖；圖11是動態傳感器的安裝位置示意圖；圖12是本實用新型提供的第二種混凝土泵車位置檢測裝置的結構框圖；圖13是本實用新型提供的第三種混凝土泵車位置檢測裝置的結構框圖；圖14是本實用新型提供的第四種混凝土泵車位置檢測裝置的結構框圖；圖15是本實用新型提供的第五種混凝土泵車位置檢測裝置的結構框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細描述，本部分的描述僅是示範性和解釋性， 不應對本實用新型的保護範圍有任何的限制作用。為了便於理解，該部分中，首先對本實用 新型提供的混凝土泵車位置檢測方法進行說明，然後再對本實用新型提供的混凝土泵車位 置檢測裝置進行描述。方法部分請參圖2，該圖是本實用新型實施例一提供的混凝土泵車位置檢測方法的總體流 程圖，該方法主要包括以下步驟S110，獲得超聲波在預定路徑的傳播時間。請參考圖3所示的混凝土泵車位置檢測方法的原理圖，該圖中示出了動態參考點 D、檢測基點A、B、C及混凝土出口 E的位置關係。圖中，參考坐標系0為三維直角坐標系，因 此設置有三個檢測基點，以獲得混凝土出口 E在參考坐標系中三維坐標參數。在混凝土出 口 E位置僅在一個二維坐標系中變動時，也可以設置兩個具有預定坐標參數的檢測基點， 進而獲得混凝土出口 E在參考坐標系中二維坐標參數，也可以實現本實用新型的目的。動態參考點D與所述混凝土出口 E具有預定的位置關係；動態參考點D可以與混 凝土出口 E固定，也可以與混凝土出口相對固定，還可以由操作人員攜帶；優選的是使動態 參考點D與混凝土泵的軟管17固定；設在參考坐標系0中，動態參考點D的坐標參數為(XD， Yd，Zd)，混凝土出口 E的坐標參數為(XE，Ye，Ze)，二者在參考坐標系0的各坐標軸上分別相 差AX，AY，A Z，這樣，在獲得動態參考點D坐標參數的情況下，通過公式(1)[0089]XE = XD- A X ；YE = YD- A Y ；ZE = ZD- A Z ；就可以獲得混凝土出口 E的坐標參數；在A X，A Y和A Z分別為零，動態參考點D 與混凝土出口 E重合。為了確定動態參考點D的位置，即在參考坐標系0中的坐標參數，還需要預先確定 了檢測基點A、B、C的位置，使檢測基點A、B、C在參考坐標系中具有預定的坐標參數。如圖 所示，檢測基點A、B、C在參考坐標系0的坐標參數為分別為(XA，\，ZA)、(XB，Yb，Zb)、(Xc， Yc, Ze)，且三個檢測基點坐標參數互不相同，使三個檢測基點互不重合。超聲波在傳輸過程中，會存在相應的能量消耗，為了減少由於能量消耗而導致的 誤差，還可以使動態參考點D與各檢測基點之間的距離小於預定值，雖然動態參考點D在工 作時為動態的、不固定的點；由於其移動的距離受到限制，特別是與軟管17固定時，其移動 的距離受到軟管17的限制；因此，通過適當的方式可以使動態參考點D與各檢測基點之間 距離不大於預定值，優選的預定值為6. 2米。同時，為了減小動態參考點D與檢測基點A、B、 C之間障礙物對超聲波傳輸的影響，還應當使動態參考點D與各檢測基點之間沒有障礙物， 或不存在對超聲波傳遞造成影響的障礙物。優選的是，將檢測基點A、B、C設置在臂架9的 末臂段16上，並使動態參考點D與檢測基點A、B、C相對。預定路徑根據動態參考點D與預定的檢測基點A、B、C之間的位置關係確定；預定 路徑有多種選擇，在後述的實施方式中，將以相應路徑為例，對獲得超聲波在預定路徑的傳 播時間的具體方式進行詳細描述。S120，根據預置的超聲波的傳輸速率c和超聲波在預定路徑的傳播時間，分別獲 得檢測基點A、B、C與動態參考點D之間的距離。根據公式(2)L = c A t其中，L為超聲波在時間At內傳播的距離；(為超聲波的傳輸速率；At為超聲波 在預定路徑的傳播時間。再根據動態參考點D與檢測基點A、B、C之間的位置關係確定檢測基點A、B、C分 別與動態參考點D之間的距離La、Lb和Lc。S130，根據獲得的距離和檢測基點A、B、C的坐標參數獲得混凝土出口 E在所述參 考坐標系中的實時坐標參數。具體方式是求解方程(3)
'(xD-xA)2 + (yd-ya)2+(zd-za)2 =L/(XD—Xs)2 +(YD—YB)2+(ZD—ZB)2 二LB2
(xd-xc)2 + (yd-yc)2+(zd-zc)2 =Lc2獲得D的坐標參數為(XD，Yd，Zd)，再根據公式(1)獲得混凝土出口 E在參考坐標 系0中的實時坐標參數，確定混凝土出口 E在參考坐標系0中的位置。以下通過四種實施方式對步驟S110的具體內容分別進行詳細描述。
12[0106]請參考圖4所示的第一種實施方式提供的混凝土泵車位置檢測方法的流程圖。該實施方式提供的混凝土泵車位置檢測方法包括以下步驟S111，使位於所述檢測基點A、B、C的第一超聲波發射器分別發射預定頻率的超聲 波。優選的技術方案是，使第一超聲波發射器根據一個適當的中央處理單元的觸發命令同 時發射超聲波。將第一超聲波發射器發射超聲波的時刻記為L。為了便於動態參考點D的第一超聲波接收器能夠分辨各所述檢測基點的第一超 聲波發射器發射的超聲波，使各檢測基點的第一超聲波發射器發射頻率互不相同的超聲 波。S112，使位於動態參考點D的第一超聲波接收器接收第一超聲波發射器發射的預 定頻率的超聲波。動態參考點D的第一超聲波接收器能夠接收到三個不同頻率的超聲波信 號。由於檢測基點在參考坐標系中具有不同的坐標參數，檢測基點A、B、C與動態參考點D 之間分別具有不同的距離，各檢測基點上第一超聲波發射器發射的超聲波到達動態參考點 D所用的時間也不相同，因此，第一超聲波接收器接收到各檢測基點的第一超聲波發射器時 刻也會存在相應的差別，因此，根據超聲波頻率的不同，第一超聲波接收器接收三個不同頻 率超聲波的時刻分別記為Ta、Tb和Te。Ta為檢測基點A的第一超聲波發射器發射的超聲波 到達第一超聲波接收器時的時刻，Tb為檢測基點B的第一超聲波發射器發射的超聲波到達 第一超聲波接收器時的時刻，Tc為檢測基點C的第一超聲波發射器發射的超聲波到達第一 超聲波接收器時的時刻。S113，根據第一超聲波發射器發射預定頻率的超聲波的時刻與第一超聲波接收器 接收到預定頻率的超聲波的時刻，分別獲得超聲波在各檢測基點與動態參考點D之間的傳 播時間。其中超聲波從檢測基點A與動態參考點E的傳播時間A tA = Ta-T0 ；超聲波從檢測基點B與動態參考點E的傳播時間A tB = Tb-T0 ；超聲波從檢測基點C與動態參考點E的傳播時間Atc = Tf!；。S120，根據預置的超聲波的傳輸速率c和超聲波在預定路徑的傳播時間AtA、AtB 和A te，分別獲得檢測基點A、B、C與動態參考點D之間的距離。其中檢測基點A與動態參考點D之間的距離La = c* A tA ；檢測基點B與動態參考點D之間的距離:Lb = c* A tB ；檢測基點C與動態參考點D之間的距離:LC = c氺A tc ；其中，c為超聲波的傳輸速率。然後再根據上述步驟S130獲得混凝土出口 E在參 考坐標系0中的實時坐標參數。為了減少超聲波之間的相互幹擾，在第二種實施方式中還提供了另一種混凝土泵 車位置檢測方法，該方法中僅產生一個超聲波。請參考圖5所示的第二種實施方式提供的混凝土泵車位置檢測方法的流程圖。該 方式包括以下步驟S111，使位於所述動態參考點D的第一超聲波發射器發射超聲波。發射時刻記為 T0S112，使位於各檢測基點的第一超聲波接收器接收第一超聲波發射器發射的超聲 波。同樣，由於檢測基點A、B、C與動態參考點D之間的距離互不相同，根據接收到超聲波時刻的不同，獲得三個接收到超聲波的時刻Ta、Tb和Te。S113，根據第一超聲波發射器發射超聲波的時刻與第一超聲波接收器接收到超聲 波的時刻，獲得超聲波在檢測基點與動態參考點D之間的傳播時間，即分別獲得AtA、AtB 和Atc。AtA、AtB和A te獲得方式與第一種實施方式相同。S120，根據預置的超聲波的傳輸速率c和超聲波在預定路徑的傳播時間AtA、AtB 和A tc,分別獲得檢測基點A、B和C與動態參考點D之間的距離La、Lb和Lc。然後再根據上述步驟S130獲得混凝土出口 E在參考坐標系0中的實時坐標參數。上述兩種實施方式中，相應的中央處理單元需要分別與動態參考點D和各檢測基 點上的超聲波傳感器相連，需要動態參考點D和各檢測基點上的超聲波傳感器具有相應的 通信功能，以使中央處理單元能夠觸發超聲波發射器發射超聲波和根據超聲波接收器接收 到預定超聲波的時刻進行預定處理。為了簡化硬體電路，方便系統線路布置，本實用新型還提供了以下兩種實施方式。請參考圖6，該圖是第三種實施方式提供的混凝土泵車位置檢測方法的流程圖。該 方式與上述兩種實施方式的主要區別在於步驟S110中，因此，以下主要就步驟S110進行詳 細說明。步驟S110包括步驟S111，使各檢測基點的第一超聲波發射器發射預定頻率的初始超聲波。同樣，為了 使動態參考點D的第一超聲波接收器能夠區分來自於不同檢測基點第一超聲波發射器發 射的超聲波，使各所述檢測基點的第一超聲波發射器發射的初始超聲波的頻率互不相同； 優選的技術方案是，使各檢測基點的第一超聲波發射器同時發射初始超聲波，發射時刻記 為TO。S112，使動態參考點D的第一超聲波接收器接收第一超聲波發射器發射的預定頻 率的初始超聲波，並在接收到預定頻率的初始超聲波後，使動態參考點D的預定的第二超 聲波發射器發射預定頻率的反饋超聲波。為了使各檢測基點的第二超聲波接收器能夠根據 頻率確定反饋超聲波對應的初始超聲波，動態參考點D設置三個分別與檢測基點A、B、C相 對應的第二超聲波發射器，並使第二超聲波發射器發射的反饋超聲波的頻率互不相同。S113，使檢測基點的第二超聲波接收器接收第二超聲波發射器發射的預定頻率的 反饋超聲波。同樣，由於檢測基點A、B、C與動態參考點D之間的距離互不相同，檢測基點 A、B、C分別在三個時刻接收到反饋超聲波，三個時刻記為Ta、Tb和Te，與第一、第二種實施方 式不同，此時，Ta為預定頻率的反饋超聲波到達檢測基點A的時刻，Tb為預定頻率的反饋超 聲波到達檢測基點B的時刻，Tc為預定頻率的反饋超聲波到達檢測基點C的時刻。S114，根據第一超聲波發射器發射預定頻率的超聲波的時刻I；與各檢測基點的第 二超聲波接收器接收到預定頻率的超聲波的時刻，分別獲得超聲波從各檢測基點到達動態 參考點之後再返回所經歷的傳播時間；即分別獲得AtA、八、和A te;此時，與第一、第二實 施方式不同之處在於，△ tA為超聲波從檢測基點A到達動態參考點D之後再返回到檢測基 點A所經歷的傳播時間；同樣，A tB為超聲波從檢測基點B到達動態參考點D之後再返回 到檢測基點B所經歷的傳播時間，A tc為超聲波從檢測基點C到達動態參考點D之後再返 回到檢測基點C所經歷的傳播時間。然後，在步驟S120中，根據預置的超聲波的傳輸速率c和超聲波在預定路徑的傳 播時間AtA、A tc，分別獲得檢測基點A、B、C與動態參考點D之間的距離。此時[0135]檢測基點A與動態參考點D之間的距離La = c* A tA/2 ；檢測基點B與動態參考點D之間的距離Lb = c* A tB/2 ；檢測基點C與動態參考點D之間的距離LC = c* A tc/2 ；然後再根據上述步驟S130獲得混凝土出口 E在參考坐標系0中的實時坐標參數。在第三種實施方式中，動態參考點D的超聲波傳感器不需要與相應的中央處理單 元相連，其接收超聲波後，發射反饋超聲波可用簡單的硬體電路實現；相應的中央處理單元 僅需要與檢測基點相連，這樣，可以在一定程度上簡化硬體及系統線路的布置。為了更進一步的簡化系統線路布置，本實用新型還提供了第四種實施方式。請參 考圖7，該圖是本實用新型第四種實施方式提供混凝土泵車位置檢測方法的流程圖。該實施 方式包括以下步驟S111，使動態參考點D的第一超聲波發射器發射初始超聲波。發射時刻記為！；。S112，使各所述檢測基點的第一超聲波接收器接收第一超聲波發射器發射的初始 超聲波，並在接收到初始超聲波後，使該檢測基點上第二超聲波發射器發射預定頻率的反 饋超聲波，為了使動態參考點D的第二超聲波接收器能夠區別來自於不同檢測基點的反饋 超聲波，各檢測基點上第二超聲波發射器發射的反饋超聲波的頻率互不相同。S113，使所述動態參考點D的第二超聲波接收器接收第二超聲波發射器發射的預 定頻率的反饋超聲波；S114，根據第一超聲波發射器發射預定頻率的超聲波的時刻I；與第二超聲波接收 器接收到預定頻率的反饋超聲波的時刻，分別獲得超聲波從動態參考點到達各檢測基點之 後再返回所經歷的傳播時間；即分別獲得AtA、八、和Atc。然後按照第三種實施方式進行步驟S120和S130，實現本實用新型的目的。超聲波在空氣中的傳輸速度c與實際工作環境相關，一般來講，可以根據下述公 式c = cO(l+T/273) 1/2 (m/s)獲得。其中T為絕對溫度，c0 = 331. 4m/s，在測速要求不是 很高的情況下，也可以使c為常數340m/s。在要求精度較高時，可以設置一個溫度傳感器， 以根據作業環境的溫度變化調整預置的超聲波傳輸速度，以獲得更精確的檢測結果。為了 提高檢測結果，本實用新型實施例二提供了另一種混凝土泵車位置檢測方法。請參考圖8，該圖是本實用新型實施例二提供的混凝土泵車位置檢測方法的總體 流程圖。與實施例一提供的混凝土泵車位置檢測裝置的總體流程圖相比，具有以下區別在所述步驟S110之前還包括步驟S100，使混凝土泵車處於預定狀態，在該狀態下，動態參考點D位於標定位置，在 參考坐標系中具有標定坐標參數。啟動、觸發步驟S100的具體方式可以是人工選擇觸發，也可以在混凝土泵車處於 預定狀態時，用適當的中央處理單元自動觸發，或根據其他具體策略觸發。此時，動態參考 點D的標定坐標參數記為(Xd，ZJ，標定位置可以是預定的位置，可以是混凝土泵的軟管 17在豎直狀態下，動態參考點D所在的位置。由於動態參考點D位置確定，標定坐標參數也 確定，各檢測基點與動態參考點D之間的距離也就可以確定；此時，檢測基點A與動態參考 點D之間的距離可以記為LA(I，檢測基點B與動態參考點D之間的距離可以記為LB(I，檢測基 點C與動態參考點D之間的距離可以記為Lro。在所述步驟S110中獲得超聲波在預定路徑的傳播時間，然後進入以下步驟[0152]S120a，根據獲得的超聲波在預定路徑的傳播時間和所述標定坐標參數，獲得預置 的超聲波傳輸速率。在步驟S110根據上述第一、第二種實施方式獲得傳播時間AtA、八、和八、時， 通過以下方式獲得預置的傳輸速率formula see original document page 16[0155]或，formula see original document page 16[0157]+ ^(X0-Xc)2+(Y0~Yc)2(Z0-Zc)2) / Atr )/3。在步驟S110根據上述第三、第四種實施方式獲得傳播時間AtA、八、和Atc時， 通過以下方式獲得預置的傳輸速率formula see original document page 16[0161]
(機-XA)2 +(70 -Ya)2(Z0-ZA)2)/AtA + ^(X0-XB)2+(Y0-YB)2(Z0-ZB)2)/AtB+ V(X0 -xc)2+ (Y0 一rc)2(Z。-z,.)2)/At,.)2/3。為了提高標定精度，本例為優選技術方案，以平均值的方式獲得超聲波傳輸速率， 在特定情況下，也可以通過一個檢測基點獲得超聲波傳輸速率。通過上述方式，可以獲得與實際工作環境相符的超聲波傳輸速度，並將獲得的傳 輸速率作為預置的傳輸速率進行混凝土出口位置的檢測。SllOa，使混凝土泵車處於工作狀態，然後，返回步驟S110，按照實施例一提供的方 法對混凝土出口E進行檢測。使混凝土泵車從標定狀態轉換處於工作狀態，可以通過人工操作完成，也可以用 適當的中央處理單元根據預定策略自動完成。為了獲得更多的關於混凝土出口 E信息，實施例三還提供了另一種混凝土泵車位 置檢測方法。請參考圖9，該圖是本實用新型實施例三提供的混凝土泵車位置檢測方法的總 體流程圖。在所述步驟S110之前還包括步驟S109，確定混凝土出口 E在參考坐標系0中的初始坐標參數。初始坐標參數為確 定混凝土出口 E實時坐標參數的參照。然後，進行步驟S110、S120和S130。在所述步驟S 130之後，還包括步驟S140，根據獲得的混凝土出口 E的在參考坐標系0中的實時坐標參數和初始坐標 參數獲得混凝土出口 E在所述參考坐標系中的實時運動方向和實時運動速度。初始坐標參 數與實時坐標參數的比較，可以獲得混凝土出口 E在預定周期內的運動方向和運動速度。 通過適當的中央處理單元進行處理時，根據初始坐標參數和實時坐標參數可以獲得在預定 周期dt內混凝土出口的運動距離ds，再根據公式V = ds/dt，獲得混凝土出口 E的實時運 動速度。S150，使所述初始坐標參數與所述實時坐標參數相同，返回步驟S110。通過實時更新混凝土出口 E的初始坐標參數，進入下一周期的處理，獲得混凝土出口 E的實時運動方 向、實時運動速度等信息。裝置部分以上對本實用新型提供的混凝土泵車位置檢測方法進行了描述，在描述上述方法 的基礎上，以下對本實用新型提供的混凝土泵車位置檢測裝置進行描述，為了節省篇幅，以 下對應上述實施例及具體實施方式
對提供的混凝土泵車位置檢測裝置進行描述。應當說明 的是，實施上述本實用新型提供的方法並不限於下述的混凝土泵車位置檢測裝置。請參考圖10，該圖是本實用新型提供的第一種混凝土泵車位置檢測裝置的結構框 圖，該混凝土泵車位置檢測裝置能夠以上述第一種實施方式實施實施例一提供的混凝土泵 車位置檢測方法。本實用新型提供的第一種混凝土泵車位置檢測裝置包括處理器910、計時器920、 動態傳感器930和三個定點傳感器940。定點傳感器940與動態傳感器930之間距離小於預定值，動態傳感器930與上述 方法中的動態參考點D相對應；如圖11所示的動態傳感器的安裝位置示意圖，動態傳感器 930安裝在混凝土泵的軟管17上，動態傳感器930與臂架末端20在豎直方向上距離為h， 這樣能夠為動態傳感器930的位置標定提供方便；由於操作人員與混凝土出口 E總是保持 在一定的範圍內，根據操作人員的位置，也能夠確定混凝土泵出口 E在參考坐標系0中的坐 標參數，因此，動態傳感器930也可以由操作人員攜帶。三個定點傳感器940分別與預定的檢測基點A、B、C固定，各檢測基點在參考坐標 系0中具有不同的坐標參數。三個定點傳感器940分別具有第一超聲波發射器，動態傳感器930具有第一超聲 波接收器。第一超聲波發射器能夠根據處理器910的觸發命令觸發，發射預定頻率的超聲 波，各定點傳感器940的第一超聲波發射器發射的超聲波的頻率互不相同；動態傳感器930 的第一超聲波接收器能夠在接收到第一超聲波發射器發射的預定頻率的超聲波後，向計時 器920輸出預定已接收指令。計時器920能夠根據處理器910的觸發命令和預定已接收指令獲得超聲波在各定 點傳感器940與動態傳感器930之間的傳播時間。處理器910能夠根據預置的超聲波傳輸 速率和計時器920獲得的傳播時間，分別獲得各檢測基點與動態傳感器930之間的距離；再 根據獲得的距離和所述檢測基點的坐標參數獲得混凝土出口 E在所述參考坐標系0中的實 時坐標參數。處理器910可以通過計時器920向定點傳感器940的第一超聲波發射器發送觸發 命令，也可以在向第一超聲波發射器發送觸發命令的同時，向計時器920發送相關指令，以 使計時器920能夠確定超聲波發射的時刻；動態傳感器930和定點傳感器940可以根據處 理器910指令完成處理周期的同步，以為計時器920獲得超聲波在預定路徑的傳播時間提 供前提。其具體的工作過程參考方法部分實施例一提供的混凝土泵車位置檢測方法的第 一種實施方式，在此不再贅述。請參考圖12，該圖是本實用新型提供的第二種混凝土泵車位置檢測裝置的結構框 圖，該混凝土泵車位置檢測裝置能夠以方法部分的第二種實施方式實施實施例一提供的混凝土泵車位置檢測方法。與第一種混凝土泵車位置檢測裝置的區別在於，該混凝土泵車位置檢測裝置中， 動態傳感器930具有第一超聲波發射器，各定點傳感器940具有第一超聲波接收器；第一超 聲波發射器能夠根據處理器910的觸發命令觸發，發射超聲波；定點傳感器940的第一超 聲波接收器能夠在接收到第一超聲波發射器發射的超聲波後，向計時器920輸出已接收指 令，其他與實施例一相同。本混凝土泵車位置檢測裝置中，動態傳感器930的第一超聲波發 射器根據處理器910的觸發命令發射一個具有預定頻率的超聲波，就可以實現本實用新型 的目的，不需要發送多個不同頻率的超聲波。請參考圖13，該圖是本實用新型提供的第三種混凝土泵車位置檢測裝置的結構框 圖，該混凝土泵車位置檢測裝置能夠以第三種實施方式實施方法部分實施例一提供的混凝 土泵車位置檢測方法。與上述第一種混凝土泵車位置檢測裝置相比，該混凝土泵車位置檢測裝置的定點 傳感器940具有第一超聲波發射器和第二超聲波接收器；動態傳感器930具有第一超聲 波接收器和三個第二超聲波發射器，三個第二超聲波發射器與三個定點傳感器940 —一對 應。各定點傳感器940的第一超聲波發射器分別能夠根據處理器910的觸發命令觸 發，發射預定頻率的初始超聲波，各定點傳感器940的第一超聲波發射器發射的初始超聲 波頻率互不相同；第二超聲波接收器能夠在接收到預定頻率的反饋超聲波後，向計時器 920輸出預定已接收指令。動態傳感器930的第一超聲波接收器能夠在接收到第一超聲波發射器發射的預 定頻率的初始超聲波後，根據預定的策略向預定的第二超聲波發射器發送觸發信號，根據 頻率的不同，選擇相應的第二超聲波發射器，使所述第二超聲波發射器發射預定頻率的反 饋超聲波，動態傳感器930的各第二超聲波發射器發射的反饋超聲波頻率互不相同。計時器920能夠根據處理器910的觸發命令和預定已接收指令獲得超聲波從定點 傳感器940到達動態傳感器930之後再返回所經歷的傳播時間。其他部分與上述第一種混凝土泵車位置檢測裝置相同，只是由於計時器920獲得 的傳播時間為超聲波從定點傳感器940到達動態傳感器930之後再返回所經歷的傳播時 間，因此，處理器110應當根據該傳播時間的變化在處理策略上進行調整，具體的處理策略 與方法部分實施例一中第三種實施方式相同，在此不再贅述。本例中，計時器920和處理器910形成的中央處理單元僅需要分別與各定點傳感 器940相連，不需要同動態傳感器930相連，因此，可以簡化系統線路。請參考圖14，該圖是本實用新型提供的第四種混凝土泵車位置檢測裝置的結構框 圖，該混凝土泵車位置檢測裝置能夠以方法部分第四種實施方式實施實施例一提供的混凝 土泵車位置檢測方法。與第三種混凝土泵車位置檢測裝置相比，該混凝土泵車位置檢測裝置中，動態傳 感器930具有第一超聲波發射器和第二超聲波接收器；定點傳感器940具有第一超聲波接 收器和第二超聲波發射器。動態傳感器930的第一超聲波發射器能夠根據處理器910的觸發命令觸發，發射 初始超聲波；第二超聲波接收器能夠在接收到第二超聲波發射器發射的預定頻率的反饋超聲波後，輸出預定已接收指令。各定點傳感器940的第一超聲波接收器能夠在接收到所述第一超聲波發射器發 射的初始超聲波後，向該定點傳感器940的第二超聲波發射器發送觸發信號，使該第二超 聲波發射器發射預定頻率的反饋超聲波，各定點傳感器940的第二超聲波發射器發射的反 饋超聲波的頻率互不相同。計時器920能夠根據處理器910的觸發命令和預定已接收指令獲得超聲波從動態 點傳感器930到達定點傳感器940之後再返回所經歷的傳播時間。其他部分與上述第三種混凝土泵車位置檢測裝置相同，在此不再贅述。由圖中可以看出，第四種混凝土泵車位置檢測裝置中，定點傳感器940比較簡單， 觸發第二超聲波發射器可以通過簡單的硬體電路實現，不需要與處理器910之間進行通信 連接，也不需要具有數據存儲能力；因此，可以將數據處理與通信功能集成到動態傳感器 930上，這樣就可以為動態傳感器930的整體設計及優化提供便利，以方便地建立混凝土泵 車位置檢測裝置與智能控制系統之間的聯繫。另外，第三種混凝土泵車位置檢測裝置中，在 一個檢測周期內，需要產生6個超聲波，而第四種混凝土泵車位置檢測裝置僅需要產生4個 超聲波就可以實現檢測目的，可以減小超聲波之間的幹擾，提高檢測結果的準確性。根據上述描述，可以確定只要在動態傳感器930和定點傳感器940中，有一種傳 感器至少具有超聲波發射器和超聲波接收器中的一個，另一種傳感器至少具有超聲波接收 器和超聲波發射器中的一個，且一種傳感器中的所述超聲波接收器用於接收另一種傳感器 中的超聲波發射器發射的超聲波；就可以實現本實用新型的目的；同時，計時器920能夠根 據超聲波發射器發射超聲波的時刻與超聲波接收器接收到超聲波的時刻，獲得超聲波在預 定路徑的傳播時間，所述預定路徑根據動態傳感器與定點傳感器之間的位置關係確定，就 可以實現本實用新型的目的。請參考圖15，該圖是本實用新型提供的第五種混凝土泵車位置檢測裝置的結構框 圖，該混凝土泵車位置檢測裝置與上述方法部分實施例二提供的混凝土泵車位置檢測方法 相對應。與上述第四種混凝土泵車位置檢測裝置相比，第五種混凝土泵車位置檢測裝置還 包括存儲單元950和標定單元960。存儲單元950存儲有混凝土泵車在預定狀態下，動態傳感器930在參考坐標系0 中的標定坐標參數；標定單元960根據計時器920獲得超聲波在預定路徑的傳播時間及預 定策略獲得超聲波傳輸速率，並將獲得的超聲波傳輸速率存儲在存儲單元950中作為預置 的超聲波傳輸速率，以為處理器910按照預定策略進行處理提供基礎。其具體的工作過程 參考方法部分實施例二提供的混凝土泵車位置檢測方法。應當說明的是，上述存儲單元950和標定單元960不僅能夠與上述第四種混凝土 泵車位置檢測裝置相結合，也可以與本實用新型提供的其他混凝土泵車位置檢測裝置相結 合，實現對超聲波傳輸速率的標定。為了方便對超聲波傳輸速率的標定，混凝土泵車位置檢測裝置還可以包括標定觸 發單元，用於在預定時間觸發標定單元960。標定觸發單元可以是一個輸入裝置，以使混凝 土泵車位置檢測裝置根據輸入裝置的輸入進行對超聲波傳輸速率的標定；也可以將標定觸 發單元與處理器910相連，以根據預定的策略，在預定的狀態下觸發標定單元960，對超聲
19波傳輸速率的標定。為了使混凝土泵車位置檢測裝置能夠產生更多的信息，為臂架的智能控制系統提 供更多參考信息，更準確地獲得臂架運動的引導信息，還可以使處理器910能夠根據獲得 的混凝土出口 E在所述參考坐標系中的實時坐標參數和初始坐標參數獲得混凝土出口 E 在所述參考坐標系中的實時運動方向和實時運動速度，初始坐標參數可以存儲在存儲單元 950中，也可以存儲在處理器910中；初始坐標參數還可以根據處理器910獲得的混凝土出 口 E實時坐標參數進行更新，以在下一處理周期中，以更新過的坐標參數作為初始坐標參 數，獲得混凝土出口 E在所述參考坐標系中的實時運動方向和實時運動速度。其具體處理 過程參考方法部分實施例三提供的混凝土泵車位置檢測方法，在此不再贅述。在提供上述混凝土泵車位置檢測裝置的基礎上，本實用新型還提供了一種混凝土 泵車，包括底座10、轉臺11、臂架9，轉臺11通過迴轉機構安裝在底座10上，臂架9包括軟 管17和多節順序鉸接的臂段，臂架9的基臂12與轉臺11相連，軟管17連接在臂架9末臂 段16的臂架末端20 ；還包括智能控制系統，所述智能控制系統用於控制臂架末端20在基 礎坐標系中的位置，可以是背景技術中的描述的智能控制系統；與現有技術的區別在於，還 包括上述任一種混凝土泵車位置檢測裝置，所述智能控制系統根據處理器910獲得的信息 獲得臂架運動的引導信息，以控制臂架末端20運動方向及運動速度，使臂架末端20隨混凝 土出口 E移動，使臂架末端20到達或保持在預定的位置。混凝土泵車的智能控制系統對臂架系統8以基礎坐標係為基礎控制臂架末端20 的動作；只要是混凝土泵車位置檢測裝置的參考坐標系0與基礎坐標系之間存在確定的關 系，就可以將混凝土出口 E在參考坐標系中的實時坐標參數、運動方向或運動速度等相關 信息轉換為在基礎坐標系中的相關信息；在檢測基點位於臂架9上時，根據臂架9與轉臺 11之間角度及各臂段之間的夾角，就可以獲得檢測基點的坐標參考參數；這樣，智能控制 系統就可以根據混凝土出口 E在基礎坐標系上的相關信息，確定臂架末端20的運動方向 及速度，按照預定的方式通過控制液壓馬達、液壓缸的協調動作控制臂架末端20的運動路 徑、運動速度，實現臂架末端20與混凝土出口 E的隨動。優選的技術方案是，使參考坐標系 0與基礎坐標系相重合，以為智能控制系統控制臂架末端20的運動路徑提供方便。在臂架末端20隨混凝土出口位置移動時，就可以實現臂架系統8在操作人員的引 導操作下動作，到達預定的澆注位置，保證混凝土澆注作業的質量。請再參考圖11，為了方便操作人員的引導操作，可以在軟管17上設置一個操作手 柄1010，以方法操作人員的操作，同時，操作手柄1010上可以設置相應的控制裝置1011，以 在特定工況下進行操作模式的選擇，如在選擇隨動模式時，使臂架末端20隨混凝土出口 E 位置而調整，在緊急情況下，可以通過應急模式，使臂架系統8停止動作，等等。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和 潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
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權利要求一種混凝土泵車位置檢測裝置，其特徵在於，包括處理器(910)、計時器(920)、動態傳感器(930)和至少兩個定點傳感器(940)；所述定點傳感器(940)與動態傳感器(930)之間距離小於預定值，所述動態傳感器(930)與混凝土泵車軟管的混凝土出口(E)之間具有預定的位置關係，所述定點傳感器(940)分別與預定的檢測基點固定，各所述檢測基點在一個參考坐標系(O)中具有不同的坐標參數；所述動態傳感器(930)和定點傳感器(940)中，有一種傳感器至少具有超聲波發射器和超聲波接收器中的一個，另一種傳感器至少具有超聲波接收器和超聲波發射器中的一個，且一種傳感器中的所述超聲波接收器用於接收另一種傳感器中的超聲波發射器發射的超聲波；所述計時器(920)，用於根據超聲波發射器發射超聲波的時刻與超聲波接收器接收到超聲波的時刻，獲得超聲波在預定路徑的傳播時間，所述預定路徑根據動態傳感器(930)與定點傳感器(940)之間的位置關係確定；所述處理器(910)，用於根據預置的超聲波傳輸速率和所述計時器(920)獲得的傳播時間，分別獲得各檢測基點與動態傳感器(930)之間的距離；再根據獲得的距離和所述檢測基點的坐標參數獲得混凝土出口(E)在所述參考坐標系(O)中的實時坐標參數。
2.根據權利要求1所述的混凝土泵車位置檢測裝置，其特徵在於，所述動態傳感器(930)具有第一超聲波發射器，所述定點傳感器(940)具有第一超聲 波接收器；所述第一超聲波發射器根據處理器(910)的觸發命令觸發，發射超聲波； 所述第一超聲波接收器在接收到第一超聲波發射器發射的超聲波後，向所述計時器 (920)輸出已接收指令；所述計時器(920)根據處理器(910)的觸發命令和已接收指令獲得超聲波在動態傳感 器(930)與定點傳感器(940)之間的傳播時間。
3.根據權利要求1所述的混凝土泵車位置檢測裝置，其特徵在於，所述定點傳感器(940)具有第一超聲波發射器，所述動態傳感器(930)具有第一超聲 波接收器；所述第一超聲波發射器根據處理器(910)的觸發命令觸發，發射預定頻率的超聲波， 各所述定點傳感器(940)的第一超聲波發射器發射的超聲波的頻率互不相同；所述第一超聲波接收器在接收到第一超聲波發射器發射的預定頻率的超聲波後，向所 述計時器(920)輸出預定已接收指令；所述計時器(920)根據處理器(910)的觸發命令和預定已接收指令獲得超聲波在定點 傳感器(940)與動態傳感器(930)之間的傳播時間。
4.根據權利要求1所述的混凝土泵車位置檢測裝置，其特徵在於，所述定點傳感器(940)具有第一超聲波發射器和第二超聲波接收器； 所述動態傳感器(930)具有第一超聲波接收器和兩個以上的、分別與所述定點傳感器 (940)相對應的第二超聲波發射器；所述第一超聲波發射器根據處理器(910)的觸發命令觸發，發射預定頻率的初始超聲 波，各所述定點傳感器(940)的第一超聲波發射器發射的初始超聲波的頻率互不相同；所 述第二超聲波接收器在接收到預定頻率的反饋超聲波後，向所述計時器(920)輸出預定已接收指令；所述第一超聲波接收器用於在接收到所述第一超聲波發射器發射的預定頻率的初始 超聲波後，根據預定的策略向預定的所述第二超聲波發射器發送觸發信號，使所述第二超 聲波發射器發射預定頻率的反饋超聲波，各所述第二超聲波發射器發射的反饋超聲波的頻 率互不相同；所述計時器(920)根據處理器(910)的觸發命令和預定已接收指令獲得超聲波從定點 傳感器(940)到達動態傳感器(930)之後再返回所經歷的傳播時間。
5.根據權利要求1所述的混凝土泵車位置檢測裝置，其特徵在於，所述動態傳感器(930)具有第一超聲波發射器和第二超聲波接收器；所述定點傳感器 (940)具有第一超聲波接收器和第二超聲波發射器；所述第一超聲波發射器根據處理器(910)的觸發命令觸發，發射初始超聲波；所述第 二超聲波接收器用於在接收到第二超聲波發射器發射的預定頻率的反饋超聲波後，輸出預 定已接收指令；所述定點傳感器(940)的第一超聲波接收器用於在接收到所述第一超聲波發射器發 射的初始超聲波後，向該定點傳感器(940)的第二超聲波發射器發送觸發信號，使第二超 聲波發射器發射預定頻率的反饋超聲波，各所述定點傳感器(940)的第二超聲波發射器發 射的反饋超聲波的頻率互不相同；所述計時器(920)根據處理器(910)的觸發命令和預定已接收指令獲得超聲波從動態 傳感器(930)到達定點傳感器(940)之後再返回所經歷的傳播時間。
6.根據權利要求1-5任一項所述的混凝土泵車位置檢測裝置，其特徵在於，還包括存儲單元(950)和標定單元(960)；所述存儲單元(950)存儲有混凝土泵車在預定狀態下，所述動態傳感器(930)在所述 參考坐標系(0)中的標定坐標參數；所述標定單元(960)根據獲得超聲波在預定路徑的傳播時間及預定策略獲得預置的 超聲波傳輸速率。
7.根據權利要求6所述的混凝土泵車位置檢測裝置，其特徵在於，還包括標定觸發單元，用於在預定時間觸發標定單元(960)。
8.根據權利要求1-5任一項所述的混凝土泵車位置檢測裝置，其特徵在於，所述處理器(910)還用於根據獲得的混凝土出口(E)在所述參考坐標系(0)中的實時 坐標參數和預置的初始坐標參數獲得混凝土出口(E)在所述參考坐標系(0)中的實時運動 方向和/或實時運動速度。
9.根據權利要求1-5任一項所述的混凝土泵車位置檢測裝置，其特徵在於，所述檢測 基點位於臂架(9)的末臂段(16)上。
10.根據權利要求1-5任一項所述的混凝土泵車位置檢測裝置，其特徵在於，所述動態 傳感器(930)固定在混凝土泵車的軟管(17)上。
11.一種混凝土泵車，包括底座(10)、轉臺(11)、臂架(9)，轉臺(11)通過迴轉機構安 裝在底座(10)上，臂架(9)包括軟管(17)和多節順序鉸接的臂段，臂架(9)的基臂(12) 與轉臺(11)相連，軟管(17)連接在臂架(9)的臂架末端(20)；還包括智能控制系統，所述 智能控制系統用於控制臂架末端(20)在預定的基礎坐標系中的位置，其特徵在於，還包括上述權利要求l-io中任一項所述的混凝土泵車位置檢測裝置，所述智能控制系統根據處 理器(910)獲得的信息控制臂架末端(20)的位置。
專利摘要本實用新型公開一種混凝土泵車位置檢測裝置及混凝土泵車。公開的混凝土泵車位置檢測裝置包括處理器、計時器、動態傳感器和定點傳感器；動態傳感器和定點傳感器之間能夠進行超聲波的發送與接收；計時器能夠根據發射超聲波的時刻與接收到超聲波的時刻，獲得超聲波在預定路徑的傳播時間，且預定路徑根據動態傳感器與定點傳感器之間的位置關係確定；處理器根據預定策略獲得混凝土出口在所述參考坐標系中的實時坐標參數、實時運動方向或實時運動速度。公開的混凝土泵車中，智能控制系統能夠根據處理器獲得的信息控制臂架末端的運動方向及運動速度，使臂架末端位於預定的位置，保證澆注作業的順利進行。
文檔編號E04G21/04GK201581642SQ20092027615
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月9日 優先權日2009年12月9日
發明者周繼輝, 周翔, 鄧秋連, 陳安濤 申請人:三一重工股份有限公司