[发明专利]超声波探头式工作平台防碰撞装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高空作业装备上的安全保护装置，用于防止高空作业装备的工作平台与障碍物发生碰撞，避免安全事故和装备损坏。

背景技术

由于高空作业装备操作人员视觉盲区或操作失误等原因，工作平台易与障碍物发生碰撞，对操作人员的安全产生威胁。工作平台防碰撞装置是高空作业装备智能控制系统的重要组成部分，一般具有以下几种方式：

（1）触角式行程开关：如图1、2所示，这种防碰撞装置由触角式行程开关组成。将两个触角式行程开关2固定在工作平台1左右两侧下沿的外端拐角处，当触角与物体相碰时触发开关。由于工作平台1与障碍物相碰的方向是随机的，当发生碰撞时，使全车所有动作停止。此装置的安全保护范围很小，仅限于平台外侧下沿的两端角周围。此外，触角式行程开关寿命短、容易损坏和划伤障碍物表面。

（2）防碰框：如图3、4所示，为了增加防碰撞装置的保护范围，在工作平台1底面增加防碰框3。防碰框3是用圆管焊接而成的矩形平面框架，用钢丝绳4与工作平台1连接。当工作平台与障碍物发生碰撞时，通过防碰框3使触角式行程开关2动作，它们的位置关系如图5所示。行程开关通常用两个，布置在工作平台底面对角线上，如图3、4所示。其保护范围是工作平台底面的四个边缘，对工作平台左右两侧面、底面和前面没有全面保护。并且该装置的使用增大了工作平台的空间和重量，降低了高空作业装备的整机性能。此外，防碰框不便于安装，影响整车美观。

（3）光电开关：如图6所示，将光电开关应用于工作平台防碰撞，在工作平台1下沿外侧和左右两侧面各安装一个光电开关。光电开关2由发射器（发光二极管）发出的调制光落在物体上时被漫反射，一部分返回到接收器，被接收光的强度足够时触发开关。高空作业装备中的可编程控制器（PLC）采集光电开关信号来控制整车动作。这种光电开关结构简单，安装方便，不存在接触碰撞，但光电开关只能检测正前方处障碍物，每个光电开关的最大发散角度是1°，检测范围十分有限，如图7所示。此外，这种光电开关成本较高。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种经济实用、检测范围大的工作平台防碰撞装置。

技术方案：提供一种超声波探头式工作平台防碰撞装置，包括：安装于工作平台的底面、前面、左侧面及右侧面的超声波探头；用于接收超声波探头发送的mV级电压信号，并将该信号转化CAN总线信号的探头信号处理模块；用于接收CAN总线信号并计算出工作平台各表面与障碍物之间距离，并根据自身内部设定值，输出安全信号、临界信号及危险信号，通过该信号控制高空作业装备的正常操作，慢速操作和停止操作的可编程控制器PLC。

其中，所述探头信号处理模块包括信号放大电路、10位的A/D转换电路以及集成CAN控制器的单片机；超声波探头输出的mV级信号，经过信号放大电路，送至A/D转换的输入端，由单片机控制A/D转换的启停，并将A/D转换结果读入存储器，根据存储在电可擦除可编程只读存储器EEPROM中的传感器零点内码、满载内码值，经过运算处理得到实际每个超声波探头与障碍物之间的距离。

其中，所述工作平台的底面、前面、左侧面及右侧面各设有4个超声波探头。

其中，所述可编程控制器PLC的程序分别对16个超声波探头进行定义，底面：1-4，前面：5-8，左侧面：9-12，右侧面：13-16，系统上电后，探头信号处理模块发送4路PDO将探头检测信号发送到CAN总线：第一路PDO传送1-4探头的信号，第二路为5-8，第三路为9-12，第四路为13-16；PLC接收到这4路PDO信号，计算出工作平台各表面与障碍物之间距离，并根据控制器内设定值，输出安全信号、临界信号及危险信号，通过该信号控制高空作业装备的正常操作，慢速操作和停止操作。

具体操作过程：如果1-4中任何一个超声波探头在设定的临界区域内检测到障碍物，PLC将自动减小主臂降和主臂缩电磁阀的电流，从而降低主臂降和主臂缩的速度；如果1-4超声波探头在设定的危险区域内检测到障碍物，PLC则限制主臂降和主臂缩的动作；同样，5-8超声波探头控制主臂伸、主臂降动作，9-12超声波探头控制平台左摆和左回转动作，13-16超声波探头控制平台右摆和右回转动作。

其中，PLC根据接收到的PDO信号同时控制蜂鸣器和防碰撞指示灯的状态，若工作平台某一表面与障碍物距离达到控制器设定的临界值时，蜂鸣器间歇报警，防碰撞指示灯闪烁指示；当达到设定的危险值时，蜂鸣器常鸣报警，指示灯常亮指示。