一种转台回转对中限位系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及转台控制技术领域，尤其涉及一种转台回转对中限位系统及其控制方法。

背景技术

高空作业车的臂架在进行回转对中限位操作时，操作人员在驾驶室内操作控制面板以控制转台旋转，以带动臂架转动至限位位置，当臂架回转至限位位置时，转台上的限位销与底盘上的限位槽能够进行对中，随后再将限位销插入至限位槽内以完成臂架的对中限位操作。

目前，驾驶室内的操作人员往往凭借直觉与经验操控臂架旋转，直至限位销与限位槽对中以满足限位要求，无法实时观测臂架的实时回转角度，从而给操作带来不便。为解决上述问题，现有技术中也专门发明设计了一些臂架回转对中系统，如授权公告号为CN204705896U的申请文件，其公开了一种工程机械及臂架回转对中控制系统，具体地，其通过设置旋转编码器，能够实时获取臂架旋转的方向和角度信息，进而使工程机械的控制器根据旋转编码器采集的信息控制臂架向中位旋转，有效提升了回转对中过程的操作效率和准确性，节省人力消耗。

但现有技术中也存在一些不足：臂架在回转过程中若稍有不慎，回转中的臂架将会与其周围的外部部件相碰撞，造成意外，影响作业过程的安全性；当臂架转动至限位位置时，还需人工手动将限位销插接至限位槽内，自动化程度差，也影响对准操作的整体效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转台回转对中限位系统及其控制方法，能够有效提升转台回转对中作业过程的自动化程度与安全性。

为达此目的，本发明的第一方面，提供一种转台回转对中限位系统，设置于工程机械上，所述工程机械包括底盘、转台和控制元件，所述转台上设置有臂架，所述控制元件能驱动所述转台相对所述底盘转动，所述转台回转对中限位系统包括：

限位执行组件，包括推动件和限位杆，所述推动件设于所述转台上并与所述控制元件通讯连接，所述限位杆设于所述推动件上，并能够从所述推动件中伸出或者缩回至所述推动件中，所述转台能相对所述底盘转动而具有限位位置，所述底盘上开设有与所述限位位置相对应的限位槽；

距离检测元件，设置在臂架的前端、后端和中部的两侧，与所述控制元件通讯连接，用于检测所述臂架与周围物件之间的距离；

所述控制元件适于在所述转台转动至所述限位位置时控制所述推动件以驱动所述限位杆伸出并插入至所述限位槽内，并在所述距离检测元件检测到所述臂架与周围物件间的距离小于阈值间距时控制所述转台停止转动。

在一些实施例中，还包括回转角度检测元件，所述回转角度检测元件与所述控制元件通讯连接，所述回转角度检测元件能检测所述转台的回转角度并将对应的回转角度数据发送至所述控制元件，所述控制元件能够根据所述回转角度数据来控制所述推动件，以使所述推动件带动所述限位杆伸出或缩回。

在一些实施例中，所述限位位置包括前限位位置和后限位位置，所述限位槽包括前限位槽和后限位槽；其中，

所述前限位槽和所述后限位槽分别开设于所述底盘于前后方向相对的两侧上且分别与所述前限位位置和所述后限位位置相对应；

所述控制元件适于在所述转台转动至所述前限位位置时控制所述推动件以驱动所述限位杆伸出并插入至所述前限位槽内；所述控制元件适于在所述转台转动至所述后限位位置时控制所述推动件以驱动所述限位杆伸出并插入至所述后限位槽内。

在一些实施例中，还包括报警元件，所述报警元件与所述控制元件通讯连接，所述控制元件适于在所述距离检测元件检测到所述臂架与周围物件间的距离小于阈值间距时控制所述报警元件报警。

在一些实施例中，还包括摄录组件，所述摄录组件包括摄录单元和显示单元，所述摄录单元设于所述臂架上，所述显示单元适于在所述距离检测元件检测到所述臂架与周围物件间的距离小于阈值间距时通过所述摄录单元将小于阈值间距的部位进行显示。

在一些实施例中，所述推动件设置为推杆，所述推杆的固定端固定设于所述转台上，所述推杆的伸缩端端部通过转接头连接所述限位杆。

在一些实施例中，所述推动件设置为伸缩缸，所述伸缩缸的缸体固定设于所述转台上，所述伸缩缸的活塞杆通过转接头连接所述限位杆。

在一些实施例中，所述距离检测元件设置为距离传感器，所述回转角度检测元件设置为角度传感器。

在本发明的第二方面，提供一种转台回转对中限位控制方法，应用于上述任意一项所述的转台回转对中限位系统，包括：

距离检测元件按照第一预设时间间隔检测臂架与周围物件之间的距离，并将生成的距离检测信息发送至控制元件；

回转角度检测元件按照第二预设时间间隔检测转台的回转角度，并将生成的角度检测信息发送至控制单元；

响应于所述臂架与周围物件之间的距离小于第一预设阈值，和/或，转台的回转角度与预设回转角度的差值大于第二预设阈值，控制单元用于控制转台停止相对底盘的转动。

在一些实施例中，还包括：

控制单元，用于控制报警元件进行报警。

工程机械应用本发明提供的转台回转对中限位系统，当进行转台回转对中工作时，控制元件驱动转台相对底盘转动，过程中距离检测元件对臂架与周围物件间的距离进行实时检测，并将所检测到的距离实时发送至控制元件，若距离检测元件检测到臂架与工程机械自身附件、臂架周围的障碍物等周围物件之间的距离小于阈值间距时，控制元件将及时控制转台停止转动，避免转台发生碰撞，保证转台回转对中过程中的安全性。此外，当转台转动至对中位置时，限位杆也移动至限位位置并与限位槽相对设置，此时控制元件控制推动件，使推动件直接驱动限位杆伸出并插入至限位槽内，从而完成转台的回转对中限位工作，可有效提升操作的自动化程度，节省人力消耗，提升操作效率。

附图说明

图1是本发明转台回转对中限位系统应用于工程机械的结构示意图；

图2是本发明转台、底盘的俯视结构简图；

图3是本发明控制元件的通讯示意图；

图4是本发明转台回转对中方法的流程示意图；

图5是本发明对应照图4的方法的转台回转角度的示意图；

图6是本发明的转台回转对中限位控制方法的流程图。

其中，图中附图标记如下所示：

100、限位执行组件；110、推动件；120、限位杆；130、转接头；140、插接套筒；

200、距离检测元件；

300、回转角度检测元件；

400、报警元件；410、报警灯；420、蜂鸣器；

510、底盘；511、前限位槽；512、后限位槽；520、转台；521、辅具；530、控制元件；540、驾驶室；550、回转支撑；560、驱动组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种工程机械，参照图1所示，工程机械包括底盘510、转台520和控制元件530，所述转台520上设置有臂架，且控制元件530能驱动转台520相对底盘510转动。

进一步地，工程机械还包括驱动组件560，驱动组装包括回转支撑550、回转马达、减速机、多路阀等部件（图中未示出回转马达、减速机、多路阀）。底盘510与转台520之间通过回转支撑550转动连接，回转支撑550上设置有驾驶室540，驾驶室540可在回转支撑550的带动下随转台520一同相对底盘510转动。

回转马达及减速机用于驱动回转支撑550回转，进而使转台520相对底盘510回转。多路阀中的回转联能接收控制元件530的控制信号，调节阀芯开合，从而实现对回转马达的转向控制。

于本实施例中，回转马达、减速机、多路阀的连接关系、动作原理均为现有技术，在此不做过多赘述。

于本实施例中，工程机械可以但不限于高空作业车。

本实施例还提供一种转台回转对中限位系统。参照图1至图3所示，转台回转对中限位系统包括限位执行组件100和距离检测元件200，其中限位执行组件100包括推动件110和限位杆120，推动件110设于转台520上并与控制元件530通讯连接，限位杆120设于推动件110上，转台520能相对底盘510转动而具有限位位置，底盘510上开设有与限位位置相对应的限位槽，距离检测元件200与控制元件530通讯连接并用于检测臂架与周围物件间的距离，控制元件530适于在转台520转动至限位位置时控制推动件110以驱动限位杆120伸出并插入至限位槽内，并在距离检测元件200检测到臂架与周围物件间的距离小于阈值间距时控制转台520停止转动。

于本实施例中，当进行转台520回转对中工作时，控制元件530驱动转台520相对底盘510转动，过程中距离检测元件200对臂架与周围物件间的距离进行实时检测，并将所检测到的距离实时发送至控制元件530，若距离检测元件200检测到臂架与工程机械自身附件、臂架周围的障碍物等周围物件之间的距离小于阈值间距时，控制元件530将及时控制转台520停止转动，避免臂架发生碰撞，保证转台520回转对中过程中的安全性。此外，当转台520转动至对中位置时，限位杆120也移动至限位位置并与限位槽相对设置，此时控制元件530控制推动件110，使推动件110直接驱动限位杆120伸出并插入至限位槽内，从而完成转台520的回转对中限位工作，可有效提升操作的自动化程度，节省人力消耗，提升操作效率。

于本实施例中，距离检测元件200设置为距离传感器。

距离检测元件200可以设置在臂架的前端、后端和中部的两侧，与所述控制元件通讯连接，用于检测所述臂架与周围物件之间的距离。例如图1所示的辅具521的两侧，臂架体的两侧，以及臂架后端部的两侧，即距离周围物件之间的距离最短的位置处。在实际应用中，可以根据实际需要，按照预设的间隔在臂架的每一次等间隔设置多个距离检测元件200。

值得一提的是，距离检测元件200除了能够检测臂架与周围物件之间的距离外，还能够在转台520回转过程中同时检测转台520端部设置的辅具521与周围物件之间的距离，当转台520在转动过程中，辅具521与周围物件之间的距离小于阈值间距时，控制元件530也将控制转台520停止转动，避免辅具521发生碰撞。

具体地，底盘510上设置有插接套筒140，限位槽开设于插接套筒140内以供转台520在转动至对中位置后与限位杆120插接。

于本实施例中，辅具521可以是置物台、也可以是货叉，在此不做过多限定。

于本实施例中，转台回转对中限位系统还包括回转角度检测元件300，回转角度检测元件300与控制元件530通讯连接，回转角度检测元件300能检测转台520的回转角度并将对应的回转角度数据发送至控制元件530，控制元件530能够根据回转角度数据来控制推动件110，以使推动件110带动限位杆120伸出。

具体地，控制元件530中可以预设转台520转动至限位位置的阈值角度，在转台520回转对位的过程中，回转角度检测元件300实时检测转台520的回转角度，当转台520回转角度转动至阈值角度时，表示此时转台520已转动至限位杆120与限位槽相对应的位置，控制元件530自动控制推动件110，以驱动限位杆120伸出并插入至限位槽内，进而完成转台520的对中限位工作，省去了操作人员反复多次的角度调节操作，进而能进一步提升操作效率。

于本实施例中，回转角度检测元件300设置为角度传感器。

进一步地，转台回转对中限位系统还包括报警元件400，报警元件400与控制元件530通讯连接，控制元件530适于在距离检测元件200检测到臂架与周围物件间的距离小于阈值间距时控制报警元件400报警。于本实施例中，报警元件400的设置，能够在臂架与周围物件间间距小于阈值距离时及时报警，以提醒操作人员，及时对转台520的位置进行调整，待转台520调整至安全位置后再进行对中限位工作。

可选地，报警元件400设置为报警灯410和/或蜂鸣器420。可选地，报警灯410与蜂鸣器420可以根据实际使用场景选择性的进行使用，当工程机械在白天工作时，可以优先使蜂鸣器420工作；当工程机械在夜晚工作时，可以优先使报警灯410进行工作。

进一步地，转台回转对中限位系统还包括摄录组件，摄录组件包括摄录单元和显示单元（图中未示出摄录单元和显示单元），摄录单元设于转台520上，显示单元适于在距离检测元件200检测到臂架与周围物件间的距离小于阈值间距时通过摄录单元将小于阈值间距的部位进行显示。具体地，摄录单元可以设置为摄像头，摄像头设有多个并分布于臂架上的不同位置，显示单元设置为显示屏，多个摄像头均能够向显示屏反馈对应位置处臂架的画面，当距离检测元件200检测到臂架与周围物件间的距离小于阈值间距时，操作人员通过观察显示屏，能够对臂架与周围物件间的距离小于阈值间距的部位进行观测，进而对转台520位置进行及时有效的调整。

作为一种可选的实施例，推动件110设置为推杆，推杆的固定端固定设于转台520上，推杆的伸缩端端部通过转接头130连接限位杆120。于本实施例中，推杆可以是电动推杆，也可以是电磁推杆，在此不做过多限定。

作为一种可选的实施例，推动件110设置为伸缩缸，伸缩缸的缸体固定设于转台520上，伸缩缸的活塞杆通过转接头130连接限位杆120。于本实施例中，伸缩缸可以是气缸，也可以是油缸，在此不做过多限定。

于本实施例中，转接头130可以设置为联轴器。

作为一种可选的实施例，继续参照图2所示，限位位置包括前限位位置和后限位位置，限位槽包括前限位槽511和后限位槽512，其中前限位槽511和后限位槽512分别开设于底盘510于前后方向相对的两侧上且分别与前限位位置和后限位位置相对应，控制元件530适于在转台520转动至前限位位置时控制推动件110以驱动限位杆120伸出并插入至前限位槽511内，控制元件530适于在转台520转动至后限位位置时控制推动件110以驱动限位杆120伸出并插入至后限位槽512内。于本实施例中，两个限位位置的设置，给了转台520更多的回转对中的限位点提供更多选择，转台520可以选择朝工程机械的前方进行对中限位，也可以朝工程机械的后方进行对中限位，一定程度上能够简化操作人员的操作，进一步提升实用性。

具体地，插接套筒140的数量设置有两个，两个插接套筒140分别设置于底盘510上的前限位位置和后限位位置处。位于前限位位置处的插接套筒140上开设有前限位槽511，位于后限位位置处的插接套筒140上开设有后限位槽512。

进一步地，前限位槽511与限位杆120以及后限位槽512与限位杆120之间的配合关系均设置为间隙配合，即前限位槽511、后限位槽512的槽口直径大于限位杆120的直径。如此设置，一方面能够使限位杆120更加顺畅可靠地插入至前限位槽511或后限位槽512；另一方面，可以是前限位位置和后限位位置设置为一个范围值。具体地，以前对中限位操作为例，转台520即便没有回转至限位杆120完全与前限位槽511共轴的位置，但通过设置前限位槽511的槽口直径大于限位杆120的直径，使得限位杆120的轴线与前限位槽511的轴线在存在一个小偏差时也可以将限位杆120伸入至前限位槽511内，在实现对转台520的回转对中限位操作的同时，降低对中限位操作的难度，进一步提升操作效率。

值得一提的是，将前限位位置和后限位位置设置为一个范围值并不代表转台520在回转过程中会相对前限位槽511或后限位槽512过冲，一般认为当转台520向前转动至限位杆120可插入至前限位槽511的前限位范围，或者转台520向后转动至限位杆120可插入至后限位槽512的后限位范围，均可认为转台520回转至限位位置。

可选地，前限位位置的范围设置为以底盘510中轴线前方为基准，左右各1°的范围；后限位位置的范围设置为以底盘510中轴线后方为基准，左右各1°的范围。

参照图2、图4至图5所示，本实施例还提供一种应用该转台回转对中限位系统的转台回转对中方法。该转台回转对中方法应用于设置有前限位位置和后限位位置的工程机械，其具体包括以下步骤：

首先，操作人员在驾驶室中将转台520转动至一方位后启动回转对中限位操作，随后通过控制元件530来判断转台520当前的回转角度α。

具体参照图4所示，以底盘510中轴线前方方向为0°基准，以转台520的转动中心为旋转中心，转台520的回转角度α值为转台520从0°以顺时针方向旋转的角度值，且0°与360°重合。

具体地，判断转台520当前的回转角度α，当回转角度α满足：0°＜α＜90°且270°＜α＜360°时，此时转台520的方位总体位于靠近底盘510前端前限位位置的一侧，在此基础上，控制元件530进一步判断回转角度α的值是否满足：359°≤α≤360°且0°≤α≤1°，若是，认为转台520已经位于前限位位置的范围内，此时控制元件530控制推动件110，使推动件110驱动限位杆120伸出并插入至前限位槽511内，从而完成转台520的前对中限位操作；若否，则控制元件530控制转台520继续朝底盘510前方转动，过程中回转角度检测元件300向控制元件530实时反馈转台520的回转角度α，直至转台520的回转角度α转动至359°≤α≤360°且0°≤α≤1°的角度范围内，再进行前述的前对中限位操作。

值得一提的是，当回转角度α的值满足270°＜α＜359°时，控制元件530控制转台520顺时针方向转动；当回转角度α的值满足1°＜α＜90°时，控制元件530控制转台520逆时针方向转动。

具体地，当回转角度α的值满足：90°＜α＜270°时，此时转台520的方位总体位于靠近底盘510后端后限位位置的一侧，

在此基础上，控制元件530进一步判断回转角度α的值是否满足：179°≤α≤181°，若是，认为转台520已经位于后限位位置的范围内，此时控制元件530控制推动件110，使推动件110驱动限位杆120伸出并插入至后限位槽512内，从而完成转台520的后对中限位操作；若否，则控制元件530控制转台520继续朝底盘510后方转动，过程中回转角度检测元件300向控制元件530实时反馈转台520的回转角度α，直至转台520的回转角度α转动至179°≤α≤181°的角度范围内，再进行前述的后对中限位操作。

值得一提的是，当回转角度α的值满足90°＜α＜179°时，控制元件530控制转台520顺时针方向转动；当回转角度α的值满足181°＜α＜270°时，控制元件530控制转台520逆时针方向转动。

进一步地，在上述操作过程中，距离检测元件200对臂架与周围物件间的距离进行实时检测，并将所检测到的距离实时发送至控制元件530，若距离检测元件200检测到臂架与臂架端部的辅具521与工程机械自身附件、臂架周围的障碍物等周围物件之间的距离小于阈值间距时，控制元件530将及时控制转台520停止转动，并控制报警元件400报警，同时显示单元能够通过摄录单元将小于阈值间距的臂架部位进行显示，使操作人员及时对转台520的位置进行调整，或及时清除障碍物，待转台520处于安全环境后再进行对中限位工作。

于本实施例中，阈值间距可通过控制元件530进行设置，其优选设置为100mm。

值得一提的是，控制元件530控制推动件110，需使推动件110在一时间限制t内驱动限位杆120伸出并插入至限位槽内，从而完成转台520的回转对中限位工作，若推动件110未在时间限制t内驱动限位杆120伸出并插入至限位槽，则暂停转台520回转对中限位操作，控制元件530控制报警元件400报警，操作人员进一步检查部件故障原因，待故障排除后继续回转对中限位操作。时间限制t优选设置为3-5秒。

可选地，驾驶室540内设置有与控制元件530通讯连接的紧急停止按钮（未示出），当遇到突发情况，需要对中限位紧急停止时，操作人员可通过按下紧急停止按钮，紧急停止上述转台520的对中限位过程。

此外，本发明还提供一种转台回转对中限位控制方法，应用于上述实施例中的转台回转对中限位系统，本实施例的转台回转对中限位控制方法，可以包括以下步骤：

S601：距离检测元件按照第一预设时间间隔检测臂架与周围物件之间的距离，并将生成的距离检测信息发送至控制元件。

具体地，距离检测元件可以为距离传感器，通过按照第一预设时间间隔检测臂架与周围物件之间的距离，例如每2秒检测一次，并回传检测到的距离数据，即生成距离检测信息发送至控制元件。

S602：回转角度检测元件按照第二预设时间间隔检测转台的回转角度，并将生成的角度检测信息发送至控制单元。

同时，回转角度检测元件可以为角度传感器，回转角度检测元件也可以按照第二预设时间间隔检测转台的回转角度，并将生成的角度检测信息发送至控制单元。例如，每3秒检测一次，并回传检测到的角度数据，即生成距离检测信息发送至控制元件。

S603：响应于所述臂架与周围物件之间的距离小于第一预设阈值，和/或，转台的回转角度与预设回转角度的差值大于第二预设阈值，控制单元用于控制转台停止相对底盘的转动。

当检测到臂架与周围物件之间的距离预设的距离时，例如10厘米，或者，当检测到转台的回转角度与预设回转角度的差值大于预设的角度时，例如2°，则控制单元用于控制转台停止相对底盘的转动。同时，还可以控制报警元件进行报警，以提示工作人员。

并且，在本实施例中，当发生报警时，还可以通过摄录组件，将臂架与周围物件之间的相对位置状况反馈给驾驶员。具体地，可以通过摄录单元（例如摄像头）将臂架与周围物件之间的相对位置状况反馈给设置在驾驶室内的显示单元，这样，操作人员不需要走出驾驶室就可以对臂架与周围物件间的距离小于阈值间距的部位进行观测，进而对转台位置进行及时有效的调整。

本发明实施例的方法，能够实现与上述系统相类似的技术效果，这里不再重读赘述。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。