[发明专利]一种臂结构动作限位控制方法及限位控制系统

说明书

本发明提供了一种臂结构动作限位控制方法及限位控制系统，涉及铁路、轨道交通和工程机械技术领域，解决了设备限位方式适用范围窄，且无法监测设备所处位置的技术问题。该臂结构动作限位控制方法包括如下步骤：基准面选择、基本数据录入、动态参数获取、高度计算、臂结构总高计算、臂结构运动到指定位置、左右旋转区域限位；限位控制系统包括底座、主臂、伸缩臂、辅助臂、旋转头、主臂倾角传感器、伸缩臂测距传感器、辅助臂倾角传感器和底座旋转角度传感器。本发明通过各类传感器组合，实现实时数据监控，对机械设备进行动作范围限制和实现自动控制。

技术领域

本发明涉及铁路、轨道交通和工程机械技术领域，尤其是涉及一种臂结构动作限位控制方法及限位控制系统。

背景技术

在铁路和轨道交通技术领域，在使用机械设备进行施工时，往往需要对其作业幅度、范围进行限制，在规定的作业限界内进行施工作业(如限高，限宽等)，避免因为误操作等原因使机械设备与其他设施或车辆发生碰撞，如触碰到接触网或侵入临线与其他车辆发生碰撞，造成设备和人员伤亡。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

现有的铁路设备限高、限位方式比较单一，基本以单一方向运动为主，利用拉线的测量方式测量高度进行限位，利用限位开关进行左右区域限位。对于多关节的臂结构来说，由于工作用具的多样性不同工作用具的大小和限制范围不同，由于各个机构组合动作，多方向动作，导致拉线方式和限位开关方式不适用于多关节的臂结构，不能做到准确的限高或者左右限位以及实时监测各机构位置，适用范围窄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种臂结构动作限位控制方法及限位控制系统，以解决现有技术中存在的设备限位方式适用范围窄，且无法监测设备所处位置的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种臂结构动作限位控制方法，包括如下步骤：

步骤100、基准面选择：选择臂结构的底座顶部为基准面，作为高度测量的一个基准，以底座中心为起点向外朝任意方向设为底座角度0基准，并在系统中建立坐标系原点；

步骤200、基本数据录入：基本数据包括主臂长度、伸缩臂长度、辅助臂长度L3、限位高度H9；

步骤300、动态参数获取：启动臂结构，并实时采集设置在主臂上的主臂倾角传感器测得的主臂倾角a数据、设置在主臂末端的伸缩臂测距传感器测得的辅助臂伸出长度、设置在辅助臂上的辅助臂倾角传感器测得的辅助臂倾角b；

步骤400、高度计算：根据主臂长度与伸缩臂伸出长度计算第一臂总长L1，并根据主臂倾角a，根据数学三角函数计算第一臂末端与基准面之间的垂直高度L2，L2＝L1*COS(a)；根据辅助臂长度L3、辅助臂倾角b，根据数学三角函数计算辅助臂在竖直方向的垂直高度L4，L4＝L3*COS(180-b)；

步骤500、臂结构总高计算：当辅助臂倾角b小于90度时，辅助臂在竖直方向的垂直高度L4为负高度；当辅助臂倾角b大于90度时，辅助臂在竖直方向的垂直高度L4为正高度；当辅助臂在竖直方向的垂直高度L4为负高度时，臂结构总高L5以第一臂末端与基准面之间的垂直高度L2为准，并进行判断是否超过限位位置H9；当辅助臂在竖直方向的垂直高度L4为正高度时，臂结构总高L5＝L2+L4；当臂结构总高L5小于限高位置H9时，臂结构可自由运动；当臂结构总高L5大于或者等于限高高度H9时，臂结构只能向降低高度的方向运动；

步骤600、臂结构运动到指定位置：根据基本数据以及臂结构指定位置坐标测算主臂倾角a、辅助臂倾角b、第一臂总长L1，并根据测算数据通过PLC 模块控制臂结构运动，当主臂倾角传感器、伸缩臂测距传感器、辅助臂倾角传感器测得的数值达到测算数值时，PLC模块控制对应的主臂、伸缩臂或辅助臂停止动作，并最终实现臂结构上的旋转头抵达指定位置，实现精准动作；