车载式绿篱修剪机的无线遥控.pdf

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第42卷20年3月
工机概
lnformation and intelligentization
车载式绿篱修剪机的无线遥控
信息化与智能化
雒晓辉,赵悟,杨力超
(长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室)
摘要:基于公路养护设备的自动化控制要求,根据车载式绿篱修剪机的工作参数及性能指
标,提出一种利用无线遥控技术对其进行智能化控制的技术方案,介绍控制系统的结构原理与硬
件组成。通过对试验样机的实际测试,该遥控系统可通过便携式控制器实现工作装置的动作控制
减轻操作人员的劳动强度。对存在的控制精度不足及可靠性问题进行分析,并提出改进施。系统
结构简单,经过改进也可用于其他设备的控制。
关键词:车载式绿驚修剪;遥控系统;发射单元;接收单元
随着我國高速公路的快速发展以及人类环保
意识的日益提高,高速公路绿篱以及城市绿化面积
不断增加,人们对绿篱修剪的造型、平整度及修剪
速度的要求也越来越高。车载式绿篱修剪机突破传
统的人工修剪模式,大幅度地提高了劳动生产率和
修剪作业质量,成为高速公路及园林养护必不可少
的设备之一。该机控制方式采用无线遥控方式,提
高了操作人员的作业舒适性及安全性,体现了自动
化技术应用于养护机械的优越性。
1车载式绿篱修剪机参数及结构简介
图1车载式绿禽修剪机样机
过伸缩液压缸、伸缩臂变幅液压缸及用于刀盘酬转
整机主要工作参数
的蜗轮蜗杄机构实现整机不同修剪姿态的调整,整
承载车型号
江铃轻卡双排长轴系列机结构示意图如图2所示
修剪绿篱速度(kmh)
修剪幅宽(mm)
1500
修剪高度(mm)
100~3000
刀片切削角速度(r/min)
3000
整机总质量(kg
1350
产品样机如图1所示。
车载式绿篱修剪机整机结构由底盘回转总成、
伸缩臂结构、刀盘翻转总成、刀头总成及附属设备
等组成。其中,底盘回转总成通过液压马达驱动小
齿轮,使其既作自身回转运动,又沿回转支承大齿
L.承载车2.小型发电机3.回转底盆总成4.变幅液
圈周边作回转滚动,实现整个底盘的回转动作;通
压缸5.伸缩液压缸6.刀盘回转机构7.刀盘
图2车载式绿篙修剪机结构示意图
作者简介:锥晓辉(1985-),男,陕西风期人,在读硕士,研究方向:机械设计及理论
amatil. conl
信2无线遥控系统原理及基本要求
系统对实时性有较高的要求,以提高作业效率,减
少操作者因不习惯而产生的误操作;遥控系统的指
1?
车载式绿篱修剪机的电气控制系统是通过对令应具有唯一性,不能因传输或译码等环节出错而
与伸缩臂的伸缩液压缸、变幅液压缸,支承底盘回转产生执行机构的错误动作;
態达,刀盘翻转马达以及刀片驱动电机的工作参数
3)具有良好的安全性、可靠性,发射系统所传
他的改变与调整,实现对高速公路(园林)绿篱及草坪送的连续信号因外界因素中断,接收系统能自动关
不同工位的修剪或简单造型。整机主要控制功能及闭而使执行机构无输出,以避免绿篱修剪机切削刀
相关工作参数如表1所示。
片高速旋转作业时发生安全事故;
表1绿篱修剪机主要控制功能
4)具有良好的操作性及足够的控制范围,遥控
功能类型
控制方式
控制器的有效控制范围应不小于100m,质量轻,并
发电机开/关
电磁开关
符合操作人员的操作习惯叫。
绿篱修剪机的遥控通信系统既要完成对从端
主刀旋转开/关
继电器
作业系统的控制,还要完成对作业环境的实时监
液压泵站启动/停止
继电器
视。根据实地作业情况,将控制指令通过无线遥控
伸缩液压缸伸出/编回
电磁阀
方式实时传送到从端系统,而且还要能够准确地判
变幅液压缸举升/下降
电磁阀
析绿篱修剪机的实时状态,并及时地调整修剪机的
回转底盘回转
电磁阀
姿态,以适应不同的修剪造型要求。
刀盘翻转
电磁阀
3车载式绿篱修剪机无线遥控模块设计
2.?车载式绿篱修剪机无线遥控系统的组成
绿篱修剪机的无线遥控系统是在有线控制系
绿篱修剪机无线遥控系统由主端系统、从端系统(见图4)中加入了信号收发及数据转換处理模
统和通信系统3个子系统组成。主端系统由发射单
发,其中,利用通信串行端口(COM、COM2)对主刀
元构成;从端系统由接收单元构成;通信系统由发电机、各液压马达及液压缸进行指令输人与控制,
射模块和接收模块及监控设备组成。发射单元接收其无线遥控系统主要电路如图5所示。
到操作人员的指令信号后,经数字编码将其转换为31遥控系统发射单元设计
电磁波信号,而被接收单元所接收,经控制系统驱
绿篱修剪机遥控系统发射单元的主要功能是
関动液压、电气系统上相应的电磁铁或繁电器,从而对操作人员的遥控命令进行编码,输人到发射模块
使绿篱修剪机按照指令信号完成相应动作,绿篱修
中,遥控系统过程控制中信息采集有开、关两种状
剪机控制系统总体框图如图3所示。
态,绿篱修剪机的一些开关状态需要经开关量输人
通道输人到单片机系统。将现场控制的各种按钮设
主端系统
通信系统
从端系统
计在遥控器的发射端上,这样远程操作发射端就可
作者ド时无+时小法收越送收单园?以控制面板上的操作按钮,单片机检测到后就启动
相应串口发射程序,由无线数传模块发射数据,供
执行机构
接收端接收,从而控制现场绿篱修剪机的运行状
视频显示图像接收(图像传输鬥视频监控
况,发射端硬件构成图如图6所示?。
图3绿篱修剪机控制系总体框图
根据绿篱修剪机执行动作的要求,其遥控系统
通过对液压系统中各电磁阀及主刀电机、底盘发电
2.2车载式绿驚修剪机无线遥控系统的功能要求
绿篱修剪机无线遥控系统应满足以下功能要求
机开关的控制,实现对绿驚修剪机姿态的调整和作
1)具有良好的抗噪、抗干扰能力,不受其他作业工况的控制,其发射单元电路示意图见图7。
德国HBC公司FSS系列无线遥控器按控制方
业设备或者工业等无线电信号的干抗,因此要采取式可分为按键式、摇杆式和固定式3种;按输出方
差错校验等各种抗千扰措施;
式可分为开关量输出和模拟量输出,产品的核心部
2)具有较快的反应速度及较高的准确性,遥控