三維空間平面追蹤控制方法、系統及高空作業設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程機械領域，具體涉及一種三維空間平面追蹤控制方法、系統及高空作業設備。
【背景技術】
[0002]當直臂式高空作業設備長期使用于一垂直建筑平面作業時，如進行墻體粉刷工作、建筑物外層玻璃安裝或更換等工作，作業平臺操作者作業過程中需要不斷地準確調整臂架變幅、伸縮、轉臺平臺回轉動作使平臺與作業平面保持相同的距離，如果操作不慎，平臺可能會撞到垂直建筑平面上，會造成平臺的損壞或目標平面物的損壞如玻璃，另外人為手動動作調節也會大大影響工作效率。
【發明內容】
[0003]本發明的其中一個目的是提出一種三維空間平面追蹤控制方法、系統及高空作業設備，用以實現三維空間內平面的追蹤控制。
[0004]為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案:
[0005]本發明提供了一種三維空間平面追蹤控制方法，包括以下步驟:
[0006]檢測作業平臺處于初始作業位置時，作業平臺距離目標平面的初始間距；在調整作業平臺的作業位置過程中，實時調節臂架的長度和/或轉臺的轉角，使得調整位置后作業平臺距離目標平面的距離等于所述初始間距。
[0007]在可選的實施例中，包括以下步驟:
[0008]步驟10、檢測作業平臺處于初始作業位置時的臂架初始長度h、臂架與水平面的初始夾角β:和作業平臺相對于臂架的初始角度Θ i，以確定作業平臺距離目標平面的初始間距；
[0009]步驟20、在調整作業平臺作業位置的過程中保持lpin β:= 12sin β 2以及Θ j =a fa 2，以使得在調整后作業平臺與目標平面之間的距離等于兩者之間的初始間距；其中，12為臂架伸縮后的長度，β 2為臂架與水平面的夾角，a i為作業平臺相對于臂架轉動的角度，<12為轉臺繞自身回轉中心的轉動角度。
[0010]在可選的實施例中，所述步驟20包括:
[0011]α1= 0，在抬升所述作業平臺的過程中，實時伸長所述臂架的長度以保持
12^1102;在降低所述作業平臺的過程中，實時回縮所述臂架的長度以保持l^in β != 1 2sin β 2。
[0012]在可選的實施例中，所述步驟20包括:
[0013]a 0，在轉動所述作業平臺的過程中，實時逆方向轉動所述轉臺，使得Θ i =α ι+α 2；
[0014]實時改變所述臂架的長度以保持Ιρ?ηβ:= l2sinP2。
[0015]本發明又提供一種三維空間平面追蹤控制系統，包括臂架、轉臺、作業平臺和檢測與控制器，所述臂架的一端與所述轉臺連接，另一端與所述作業平臺連接；
[0016]所述檢測與控制器用于檢測所述作業平臺的位置，且能調整所述臂架的長度和/或轉臺的轉角，使得調整位置后作業平臺距離目標平面的距離等于所述初始間距。
[0017]在可選的實施例中，所述檢測與控制器包括第一角度檢測器、第二角度檢測器、第三角度檢測器、臂架長度傳感器和控制器；所述控制器與所述第一角度檢測器、第二角度檢測器、第三角度檢測器和臂架長度傳感器電連接；
[0018]所述第一角度檢測器用于實時檢測所述臂架與水平面的角度β2，所述第二角度檢測器用于實時檢測轉臺繞自身回轉中心轉動的角度α2，所述第三角度檢測器用于實時檢測作業平臺相對于所述臂架轉動的角度a i，所述臂架長度傳感器用于檢測臂架長度12;
[0019]其中，在調整作業平臺作業位置的過程中保持Μ?ηβ, l2sini32以及Θ 1 =a fa 2;1 檢測作業平臺處于初始作業位置時的臂架長度、β i為臂架與水平面的初始夾角，作業平臺相對于臂架的初始角度。
[0020]在可選的實施例中，所述第一角度檢測器為角度傳感器。
[0021 ] 在可選的實施例中，所述第二角度檢測器為編碼器。
[0022]在可選的實施例中，所述第三角度檢測器為編碼器。
[0023]本發明又提供一種高空作業設備，包括本發明任一技術方案所提供的三維空間平面追蹤控制系統。
[0024]基于上述技術方案，本發明實施例至少可以產生如下技術效果:
[0025]上述技術方案，通過對作業平臺距離目標平面的距離進行檢測，當檢測到作業平臺距離目前平面的位置發生改變時，能夠通過調整高空作業設備的臂架的長度和/或轉臺的轉角，來使得作業平臺距離目標平面的距離始終等于兩者之間初始間距，以保證作業的可靠性。
【附圖說明】
[0026]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0027]圖1為本發明實施例一提供的三維空間平面追蹤控制方法流程示意圖；
[0028]圖2為本發明實施例二提供的三維空間平面追蹤控制系統應用于高空作業設備的結構示意圖；
[0029]圖3為圖2中臂架、轉臺和作業平臺處于原始位置示意圖；
[0030]圖4為臂架、轉臺和作業平臺抬高或降低位置后的示意圖；
[0031]圖5為臂架、轉臺和作業平臺左轉或右轉后的俯視示意圖。
[0032]附圖標記:
[0033]1、臂架；2、轉臺；3、作業平臺；
[0034]4、檢測與控制器； 41、第一角度檢測器；42、第二角度檢測器；
[0035]43、第三角度檢測器；
[0036]44、臂架長度傳感器。
【具體實施方式】
[0037]下面結合圖1?圖5對本發明提供的技術方案進行更為詳細的闡述。
[0038]本實施例中需要用到的技術術語或名詞解釋。
[0039]高空作業設備三維空間平面追蹤:指高空作業設備作業時，控制系統可保持平臺前端面與三維空間內與其平行的平面保持一定的距離，不管臂架做變幅、伸縮動作還是轉臺平臺做回轉動作，平臺前端面可始終與該平面平行且距離保持一定，這種功能也叫做“刷墻”式功能。
[0040]參見圖1，本發明實施例提供一種用于高空作業設備的三維空間平面追蹤控制方法，其包括以下步驟:
[0041]檢測作業平臺3處于初始作業位置時，作業平臺3距離目標平面的初始間距；在調整作業平臺3的作業位置過程中，實時調節臂架1的長度和/或轉臺2的轉角，使得調整位置后作業平臺3距離目標平面的距離等于初始間距。
[0042]比如可以設定作用平臺上一個固定的、與目標平面平行的面作為計算作業平臺3距離目標平面距離的參考，比如以圖2為例，可以以作業平臺3左側的豎直平面作為計算兩者之間間距的參考平面，在作業平臺3移位的過程中，保持該平面與目標平行且距離相等，就能保證作業平臺3始終處于較為適宜的作業位置。
[0043]上述技術方案，通過對作業平臺3距離目標平面的距離進行檢測，當檢測到作業平臺3距離目前平面的位置發生改變時，能夠通過調整高空作業設備的臂架1的長度和/或轉臺2的轉角，來使得作業平臺3距離目標平面的距離始終等于兩者之間初始間距，以保證作業的可靠性。
[0044]進一步地，該三維空間平面追蹤控制方法包括以下步驟:
[0045]步驟10、檢測作業平臺3處于初始作業位置時的臂架1初始長度h、臂架1與水平面的初始夾角^和作業平臺3相對于臂架1的初始角度Θ i，以確定作業平臺距離目標平面的初始間距，參見圖3。
[0046]步驟20、在調整作業平臺3作業位置的過程中保持l2sin02以及Θ:=α1+α2，以使得在調整后作業平臺與目標平面之間的距離等于兩者之間的初始間距。其中，12為臂架1伸縮后的長度，β 2為臂架1與水平面的夾角，a i為作業平臺3相對于臂架1轉動的角度，α 2為轉臺2繞自身回轉中心的轉動角度。
[0047]具體而言，根據作業平臺3上升、下降、左轉、右轉等不同的動作方式，步驟20具體可包括:
[0048]α 1= 0，在抬升作業平臺3的過程中，實時伸長臂架1的長度以保持1 lSinf3 1 =l2sinP 2;在降低作業平臺3的過程中，實時回縮臂架1的長度以保持1 ρ?ηβ:= 12sinP 2。此情況針對臂架1上升、下降的情況，即圖4示意的情形。
[0049]α ^ 0，在轉動作業平臺3的過程中，實時逆方向轉動轉臺2，使得θ 1= a fa 2;實時改變臂架1的長度以保持llSini3128?ηβ2ο此情況針對臂架1左轉、右轉的情況，即圖5示意的情形。
[0050]下面介紹一個具體實施例。
[0051]如圖2所示，為保證三維空間平面追蹤功能的實現，自行走直臂式高空作業設備裝有第一角度檢測器41 (用于檢測臂架1的變幅角度，即臂架1相對于水平面的夾角)、臂架長度傳感器44、第二角度檢測器42 (用于檢測轉臺2的回轉角度，具體為編碼器)、第三角度檢測器43 (用于檢測作業平臺3的回轉角度，具體為編碼器)。第一角度檢測器41用于實時檢測臂架1變幅的角度，臂架長度傳感器44用于實時檢測臂架1伸縮長度，第二角度檢測器42用于實時檢測轉臺2回轉的角度，第三角度檢測器43用于實時檢測作業平臺3的回轉角度。高空作業設備控制器通過檢測到的臂架1角度、臂架1長度、轉臺2回轉角度、作業平臺3回轉角度的變化來控制臂架1、轉臺2、作業平臺3動作輸出。控制系統可通過一種新型三維空間平面追蹤控制方法保證高空作業設備的平臺前端面保持與目標平面相同的距離，從而實現平面追蹤功能。
[0052]三維空間平面追蹤控制方法:如圖3所示，控制系統需要從三維角度保證平臺前端面始終與目標平面保持在同一距離，即圖3、圖4中的水平、垂直方向和圖5中的角度回轉方向。當操作人員向上或向下動作時，臂架1角度發生變化，因轉臺2、平臺無需旋轉，故只需要調整臂架1伸縮長度來補償由于臂架1變幅造成的平臺前端面與目標平面的距離變化，補償距離的多少通過臂架長度傳感器44計算，臂架1上變幅時，臂架1需要同時外伸；臂架1下變幅時，臂架1需要同時內縮，如圖4所示。當操作人員向左或向右動作時，轉臺2回轉，如圖5所示，平臺前端平面與目標平面形成一定的角度并有一定距離，為保證平臺前端面與目標平面距離不變且平臺高度不發生變化，故需要同時調整作業平臺3旋轉角度、臂架1變幅角度、臂架1伸縮長度來補償形成的角度距離變化，當轉臺2順時針旋轉時，需要作業平臺3逆時針旋轉，旋轉角度的多少通過第二角度檢測器42和第三角度檢測器