[发明专利]一种泵车的防倾覆安全控制方法、装置及系统

说明书

本发明公开一种泵车的防倾覆安全控制方法、装置及系统，属于工程机械控制技术领域，方法包括：获取泵车各支腿的开度、各支腿末端点至回转中心的距离和各支腿重心至回转中心的距离，计算各支腿的末端点坐标及支腿重心坐标；确定泵车作业的安全区域；获取各臂节的运动角度和各臂节重心至回转中心的距离，计算臂架重心坐标；获取底盘重心坐标，根据底盘重心坐标、支腿重心坐标和臂架重心坐标计算泵车重心坐标；确定安全系数、绝对安全区域和临界安全区域；判断泵车重心所在的区域，若在临界安全区域，按照限制模式控制规则控制臂架作业；其中装置和系统配套适应前述方法。本发明能根据泵车实时工作状态控制臂节动作，保证泵车始终在安全区域工作。

技术领域

本发明涉及一种泵车的防倾覆安全控制方法、装置及系统，属于工程机械控制技术领域。

背景技术

混凝土泵车具有多个维持整车稳定的支腿，泵车通过张开支腿以将车身支撑起来完成作业，如图1所示。近年来，随着混凝土泵车吨位的提高，泵车作业支撑面积越来越大，但实际工作过程中，往往存在空间不够、地势不平、有障碍物等问题，致使操作人员不能把泵车的支腿打开到最大位置作业；尤其是遇到极限工况或是相对极限工况时，泵车的作业操作完全依靠操作人员经验，同时，支腿的支撑能力严重受损，极易发生泵车倾翻事故。

由于施工场地有限，导致泵车支腿不能完全打开，或者由于操作人员的误判，导致操作失误等原因，引起的整车稳定性异常而发生泵车倾翻的事故，频频发生。因此，目前混凝土泵车常用的支腿全支撑模式和半边作业模式已经不能满足实际生产需求；急需研究一种在泵车支腿全行程范围内作业的臂架安全控制技术，确保支腿在任意伸出长度时，均能实现自动判断车辆的安全施工边界，实现自动控制臂架的回转及变幅范围，保证使车辆始终在安全范围内工作，最终实现在泵车安全施工的前提下，场地适应性大幅提升。

发明内容

本发明为了解决泵车在狭小空间作业的安全性问题，提供一种泵车的防倾覆安全控制方法、装置及系统，通过获取泵车作业时各支腿的开度信号和各节臂节的运动角度信号，判断整机重心在临界安全区域或绝对安全区域，实时监控泵车的安全状态，并对车辆进行安全控制。

为达到上述目的，一方面，本发明提供一种泵车的防倾覆安全控制方法，包括：

获取泵车各支腿的开度、各支腿末端点至回转中心的距离和各支腿重心至回转中心的距离，根据获取到的各支腿的开度、各支腿末端点至回转中心的距离和各支腿重心至回转中心的距离，计算各支腿的末端点坐标以及支腿重心坐标；

根据各个支腿的末端点坐标，确定泵车作业的安全区域；

获取臂架各臂节的运动角度和各臂节重心至回转中心的距离，根据各臂节的运动角度和各臂节重心至回转中心的距离，计算臂架重心坐标；

获取底盘重心坐标，根据底盘重心坐标、支腿重心坐标和臂架重心坐标计算泵车重心坐标；

确定安全系数，根据安全系数和安全区域，确定绝对安全区域和临界安全区域；

判断泵车重心所在的区域：若泵车重心在绝对安全区域，控制泵车继续作业；若泵车重心在临界安全区域，按照预设的限制模式控制规则控制臂架作业。

进一步地，所述支腿包括第一支腿、第二支腿、第三支腿和第四支腿，其四个末端点的坐标A（Xa，Ya，Za）、B（Xb，Yb，Zb）、C（Xc，Yc，Zc）和D（Xd，Yd，Zd）通过下式计算：

Xa=La*cosθ₁，Ya=La*cosλ₁，Za=La*cosη₁；

Xb=Lb*cosθ₂，Yb=Lb*cosλ₂，Zb=Lb*cosη₂；