[发明专利]用于行程传感缸的绝对位置检测方法

说明书

本发明涉及一种用于行程传感缸的位置检测方法，尤其涉及一种改进的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，该方法可以在重型建筑机械的自动操作过程中所使用的液压/气动缸(以下简称缸)中，根据具有不同周期的磁标尺的处理方法，通过确定一个绝对位置检测准确的绝对位置，并辨别方向，和修正因多种原因引起的缸位移错误，以及通过使用磁标尺和磁传感器检测一个行程的位移。

通常，建筑机械，如挖掘机装有一个缸，以驱动某个作业设备，如起重杆、起重臂和铲斗。当接收到操作人员的一个控制命令后，某种作业油注入到该缸中，或排放至贮存罐，据此该缸进行一次行程作业，从而驱动该作业设备。

因此，对于象挖掘机这样的重型建筑机械而言，随着电气-液压伺服控制技术的发展，不依赖于操作人员的技能，而让作业设备进行准确的和重复性的特定作业的需要便变得日益强烈。此外，考虑到象挖掘机这样的作业设备的自动操作，检测为某个控制系统所需的、有关该作业设备的位置信息，即准确的位移，便不可避免地提上议事日程。

作为用于检测上述作业设备的准确位移的手段，在现有技术中，已经开发出一种如附图1所示的缸和附图2所示的缸行程的位移检测电路。

附图1是一个现有技术中的行程传感缸的示意图。如图所示，有一个可以上下或左右移动的活塞120安装在缸110的内壁上。在该活塞120的一侧整体形成有一个活塞杆130，用以支持该活塞120的运动。在该杆130的一侧，该活塞120的上死点和下死点之间，存在一组磁标尺140，每一个都进行预定的同等间隔进行的凹凸形处理。一个磁传感器150与该组磁标尺140隔开一定距离放置，用以检测在该活塞杆130上、该磁标尺140已经被处理的部分和该磁标尺尚未被处理的部分的磁场变化，从而将其转换为特定大小的电信号。

在具有上述结构的现有缸中，当活塞120在缸110内的上死点和下死点之间上下运动时，与该活塞120整体连接的活塞杆130也运动，形成在活塞杆130上的凹凸形磁标尺140的运动状态由磁传感器150检测，并作为一个正弦波形输出。这个正弦波形被转化为一个方波形，以便于计算，从而根据缸110的行程传感来检测位移。

也就是说，当活塞120离开由磁传感器150测定的、活塞120处于停止时的初始状态下的、该磁标尺140的位置而运动时，由该磁传感器150检测并被转换成方形波形的一个脉冲或脉冲边缘数目能被识别，据此该活塞120的运动距离可以被计算出来，然后便可识别出该缸110的行程位移。

附图2是一个方块图，显示了使用磁传感器和微处理器检测缸行程的位移的线路。如图所示，当缸驱动信号输入到缸驱动器210时，该缸驱动器210的输出信号驱动带有已处理的磁标尺的缸220，安装在该缸220中的磁传感器230的输出信号被提供给微处理器240。该微处理器240从一个内存储器或附加存储器250接收必要的信息，或者存储它本身所处理的信息。

现在描述以上所述的、用于检测该行程传感缸的行程位移的线路的操作。

首先，缸驱动器210响应操作人员施加的缸驱动输入信号，驱动该缸220。该磁传感器单元230内的一对磁传感器231，如霍尔传感器，检测在该缸220的活塞杆中已被处理过的磁标尺(参看附图1中的标号140)的磁场变化，并将其提供给信号处理器232。

该信号处理器232放大并过滤由该磁传感器231提供的正弦波形的检测信号，将其转换为可被该微处理器240识别的信号，并输出给该微处理器240。

该微处理器240把从该磁传感器单元230中的信号处理器232输入的正弦波形信号转换成方波形，算出脉冲或边缘的数量，计算该行程传感缸的位移和运动方向，并将数值存储到存储器250，然后将其输出到预定的显示器(未示出)。

在上述的现有技术中，如果利用该磁传感器231，根据在该磁标尺的凹凸槽处的磁场变化而输出的正弦波形被转换成用于位移检测的方波形，通常要采用两个设置成彼此呈90度相位差的传感器，从而利用它们进行方向辨别和位移检测。

但是，由于装配误差的问题，要将这两个磁传感器以精确的90度相位差放置不是一件容易的事情。而且，由于波形会因外部的某些变化，如震动或干扰而被分割，所检测到的该传感器的正弦波形的输出很难保持同样的波形，从而使所输出的波形很难具有精确的90度相位差。

所以说，一个较为理想的情况就是，使用如附图3所示的一对磁传感器，在检测该磁标尺的过程中，使某个传感器的输出和转换过来的方波形保持一个恒定周期。