CN108646045A - 一种叉车车轮转角测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种叉车车轮转角测量装置，所述叉车包括桥体、转向轮、转向节和用于驱动转向节转向的活塞杆，转向轮与所述转向节固定连接，活塞杆设在桥体上，桥体的一端与所述转向节枢接连接，活塞杆通过连杆与所述转向节铰接连接；所述测量装置包括拉绳传感器、定位座和安装座，所述拉绳传感器拉绳的末端设有拉头，安装座固定在桥体上，所述定位座固定在活塞杆上，拉绳传感器固定在安装座上，所述拉头将拉绳传感器的拉绳拉伸后与所述定位座固定连接，且所述拉绳传感器的拉绳与所述活塞杆相平行。本发明安装方便、通用性强，可以广泛应用于不同类型的车轮转角测量中；而且本发明结构简便解决了叉车转向轮处空间狭小，无法安装角度传感器直接测量转角的问题。

Description

一种叉车车轮转角测量装置及方法

技术领域

本发明涉及叉车技术领域，具体涉及一种叉车车轮转角测量装置及方法。

背景技术

自动化叉车作为自动化立体仓库的重要组成部分，目前，大多数仓库用的还是小吨位的电动堆垛叉车，不能满足对大吨位货物的运输要求，只有少数企业和研发机构研发出较大吨位的自动化叉车，叉车车轮转角实时数据是自动化叉车一个重要参数，是组成叉车车轮转角闭环控制的反馈量，对自动化叉车准确跟踪规划路径具有重要意义，同时在叉车自动导航控制***中，车轮转角测量精度是影响导航控制精度的重要因素之一。

现有对自动化叉车车轮转角测量的一种方式是直接在转向节位置处安装角度传感器，传感器测得的数据即为自动化叉车车轮转角大小，这种测量方式比较简单，测量准确，但是这种测量方式要求转向节是定制的，制作成本高，安装的精度要求较高，而且通用性不高。

现有对自动化叉车车轮转角测量的另一种方式是将角度编码器与一套连杆机构相配合测量车轮转角，最常用的连杆机构是平行四杆机构。平行四杆机构的作用把车轮转角等量地转换到角度编码器上。主要是将转角度编码器安装在车桥上，并在转角度编码器和轮毂上分别安装摆杆，中间用拉杆连接，形成平行四边形，轮毂转动时带动转角度编码器转动，从而测得车轮转角。但是这种方案的测量装置，其结构复杂，安装不便，且需保证其摆杆和拉杆在同一个水平面上，否则就会造成测量误差。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种安装方便、通用性强的叉车车轮转角测量装置，能准确地测量出叉车车轮转角。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种叉车车轮转角测量装置，所述叉车包括桥体、转向轮、转向节和用于驱动转向节转向的活塞杆，所述转向轮与所述转向节固定连接，所述活塞杆设在桥体上，所述桥体的一端与所述转向节枢接连接，所述活塞杆通过连杆与所述转向节铰接连接；所述测量装置包括拉绳传感器、定位座和安装座，所述拉绳传感器拉绳的末端设有拉头，所述安装座固定在桥体上，所述定位座固定在活塞杆上，拉绳传感器固定在安装座上，所述拉头将拉绳传感器的拉绳拉伸后与所述定位座固定连接，且所述拉绳传感器的拉绳与所述活塞杆相平行。

本发明的车轮转角测量原理如下：通过试验数据获得不同活塞杆的伸缩量a对应不同的叉车转弯半径，叉车转弯半径记为R，叉车轴距记为b,通过几何关系算得车轮的等效转角为γ＝arctan(b/R)，从而可以标定每个γ对应一个伸缩量a。也即是通过所述的拉线传感器测量得到的数据即为所述活塞杆的伸缩量，通过试验和几何方法，得到每个伸缩量a对应的转向角γ。

本发明安装方便、通用性强，可以广泛应用于不同类型的车轮转角测量中；而且本发明结构简便解决了叉车转向轮处空间狭小，无法安装角度传感器直接测量转角的问题，通过测量活塞杆伸缩量，标定伸缩量与转向角大小的关系，可间接测量叉车转向角大小的装置，该装置安装方便，无需破坏叉车整体结构，牢固可靠，测量准确，成本低，对叉车的自动化改造具有实用意义。

作为本发明的一种改进，所述安装座包括安装板和桥体夹具，所述桥体夹具包括第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和第二夹板的一端通过连接板固定连接而形成U型夹板，所述第一夹板或第二夹板上开有螺纹孔，所述桥体夹具通过螺栓连接在螺纹孔上而夹持固定在桥体上，所述第一夹板或第二夹板的外侧固定有悬挂的支撑板，所述安装板为L型板，所述安装板的竖向段固定在支撑板上，所述拉绳传感器固定在安装板的横向段上。

进一步地，所述支撑板上开有长度方向与桥体夹具开口方向相平行的腰型孔，所述安装板的竖向段通过调整螺栓可滑动调节地固定在支撑板的腰型孔上。

作为本发明的一种改进，所述定位座包括一对悬臂，所述一对悬臂的一端通过连臂固定连接，所述一对悬臂的另一端夹持固定在活塞杆上，所述悬臂上固定有定位板，所述定位板为L型板，定位板的竖向段固定在悬臂上，定位板的横向段位于一对悬臂之间、且开有长孔，长孔的长度方向与一对悬臂间隙方向相平行，所述拉头末端面设有螺纹孔，拉头通过螺栓固定在长孔上。

作为本发明的一种改进，所述悬臂上在长度方向开有腰型孔，所述定位板的竖向段通过调整螺栓可滑动调节地固定悬臂的腰型孔上。

本发明还提供一种叉车车轮转角测量方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种叉车车轮转角测量方法，所述叉车包括桥体、转向轮、转向节和用于驱动转向节转向的活塞杆，所述转向轮与所述转向节固定连接，所述活塞杆设在桥体上，所述桥体的一端与所述转向节枢接连接，所述活塞杆通过连杆与所述转向节铰接连接；其包括以下步骤：

通过试验数据获得不同活塞杆的伸缩量对应不同的叉车转弯半径，叉车转弯半径记为R，叉车轴距记为b；

通过几何关系算得车轮转角为：γ＝arctan(b/R)，得到车轮转角值与活塞杆的伸缩量线性关系，也就是每个车轮转角值对应一个活塞杆的伸缩量；

利用拉绳传感器测量得到活塞杆的伸缩量a；

通过车轮转角值与活塞杆的伸缩量线性关系，获得活塞杆的伸缩量a对应的车轮转角值γ。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明安装方便、通用性强，可以广泛应用于不同类型的车轮转角测量中；而且本发明结构简便解决了叉车转向轮处空间狭小，无法安装角度传感器直接测量转角的问题，通过测量活塞杆伸缩量，标定伸缩量与转向角大小的关系，可间接测量叉车转向角大小的装置，该装置安装方便，无需破坏叉车整体结构，牢固可靠，测量准确，成本低，对叉车的自动化改造具有实用意义。

附图说明

图1为现有技术叉车的局部示意图；

图2为本发明叉车车轮转角测量装置的示意图；

图3为本发明叉车车轮转角测量装置定位座的示意图；

图4为车轮转角几何关系示意图；

图5为车轮转角值与活塞杆的伸缩量线性关系示意图；

图6为对车轮转角值与活塞杆的伸缩量线性关系进行二次方拟合后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。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内容。

实施例

本发明利用车轮转角值与活塞杆的伸缩量线性关系，也就是每个车轮转角值对应一个活塞杆的伸缩量，通过拉绳传感器测量得到活塞杆的伸缩量，从而获得车轮转角，下面利用具体实施方法对本发明结构进行详细描述。

请参考图1至图3，一种叉车车轮转角测量装置，所述叉车包括桥体10、转向轮20、转向节30和用于驱动转向节转向的活塞杆40，所述转向轮20与所述转向节30固定连接，所述活塞杆40设在桥体10上，所述桥体10的一端与所述转向节30枢接连接，所述活塞杆40通过连杆50与所述转向节30铰接连接；所述测量装置包括拉绳传感器1、定位座3和安装座2，所述拉绳传感器1拉绳的末端设有拉头11，所述安装座2固定在桥体10上，所述定位座3固定在活塞杆40上，拉绳传感器1固定在安装座2上，所述拉头11将拉绳传感器1的拉绳拉伸后与所述定位座3固定连接，且所述拉绳传感器1的拉绳与所述活塞杆40相平行。

本发明的车轮转角测量原理如下：通过试验数据获得不同活塞杆的伸缩量a对应不同的叉车转弯半径，叉车转弯半径记为R，叉车轴距记为b,通过几何关系算得车轮的等效转角为γ＝arctan(b/R)，从而可以标定每个γ对应一个伸缩量a。也即是通过所述的拉线传感器测量得到的数据即为所述活塞杆的伸缩量，通过试验和几何方法，得到每个伸缩量a对应的转向角γ。

本发明安装方便、通用性强，可以广泛应用于不同类型的车轮转角测量中；而且本发明结构简便解决了叉车转向轮处空间狭小，无法安装角度传感器直接测量转角的问题，通过测量活塞杆伸缩量，标定伸缩量与转向角大小的关系，可间接测量叉车转向角大小的装置，该装置安装方便，无需破坏叉车整体结构，牢固可靠，测量准确，成本低，对叉车的自动化改造具有实用意义。

在本实施例中，所述安装座2包括安装板21和桥体夹具，所述桥体夹具包括第一夹板22和第二夹板23，所述第一夹板22和第二夹板23的一端通过连接板固定连接而形成U型夹板，所述第二夹板23上开有螺纹孔，所述桥体夹具通过螺栓24连接在螺纹孔上而夹持固定在桥体10上，所述第一夹板22的外侧固定有悬挂的支撑板25，所述安装板21为L型板，所述安装板21的竖向段固定在支撑板25上，所述拉绳传感器1固定在安装板21的横向段上。本发明安装座采用桥体夹具的方式夹紧固定在桥体上，一方面能降低安装座体积，适应叉车转向轮处空间狭小的情况；另一方面桥体夹具安装方便，无需专门匹配的安装结构，提高了通用性。在上述基础进一步地，所述支撑板25上开有长度方向与桥体夹具开口方向相平行的腰型孔251，所述安装板21的竖向段通过调整螺栓可滑动调节地固定在支撑板25的腰型孔251上，通过调节安装板在支撑板腰型孔的位置，即可改变拉绳传感器在桥体夹具开口方向的位置，从而更加方便地调节拉绳传感器的拉绳方向并与所述活塞杆相平行。

在本实施例中，所述定位座3包括一对悬臂31，所述一对悬臂31的一端通过连臂32固定连接，所述一对悬臂31的另一端夹持固定在活塞杆40上，所述悬臂31上固定有定位板33，所述定位板33为L型板，定位板33的竖向段固定在悬臂31上，定位板33的横向段位于一对悬臂31之间、且开有长孔331，长孔331的长度方向与一对悬臂31间隙方向相平行，所述拉头11末端面设有螺纹孔，拉头11通过螺栓固定在长孔331上。通过调节拉头在长孔上的位置，可以改变拉绳传感器拉绳的方向，从而保证拉绳传感器的拉绳与所述活塞杆相平行。在上述基础进一步地，所述悬臂31上在长度方向开有腰型孔311，所述定位板33的竖向段通过调整螺栓可滑动调节地固定悬臂31的腰型孔311上，在可以调节拉头在长孔上的位置基础上，进一步地可以调节定位板在悬臂长度方向的位置，从而可以在第二个维度改变拉绳传感器拉绳的方向，大大方便地调节拉绳传感器的拉绳方向并与所述活塞杆相平行。

一种叉车车轮转角测量方法，所述叉车包括桥体、转向轮、转向节和用于驱动转向节转向的活塞杆，所述转向轮与所述转向节固定连接，所述活塞杆设在桥体上，所述桥体的一端与所述转向节枢接连接，所述活塞杆通过连杆与所述转向节铰接连接；其包括以下步骤：

通过试验数据获得不同活塞杆的伸缩量对应不同的叉车转弯半径，叉车转弯半径记为R，叉车轴距记为b；

通过几何关系算得车轮转角为：γ＝arctan(b/R)，得到车轮转角值与活塞杆的伸缩量线性关系，也就是每个车轮转角值对应一个活塞杆的伸缩量；

利用拉绳传感器测量得到活塞杆的伸缩量a；

通过车轮转角值与活塞杆的伸缩量线性关系，获得活塞杆的伸缩量a对应的车轮转角值γ。

本发明解决了叉车转向轮处空间狭小，无法安装角度传感器直接测量转角的问题，通过测量活塞杆伸缩量，标定伸缩量与转向角大小的关系，可间接测量叉车转向角大小的装置，该装置安装方便，无需破坏叉车整体结构，牢固可靠，测量准确，成本低，对叉车的自动化改造具有实用意义。

如图4所示，11-1和11-2是转向轮，11-3和11-4是驱动轮，11-5和11-6分别是等效转向轮和等效驱动轮，当叉车车轮11转向轮转角为γ值时,此时，活塞杆7的伸缩量记为a，叉车会围绕着一个固定的圆圈进行运动，通过人工多次测量人和多次平均求值的方式，测得这个固定的圆圈的半径为R，已知叉车的轴距为b，则通过图4的几何关系，可得γ＝arctan(b/R)，求得叉车车轮转角γ的值，通过车轮转角值与活塞杆的伸缩量线性关系表，得到活塞杆的伸缩量为a时，对应叉车车轮转角为γ，即a∝γ。

图5中，横坐标表示的是拉绳传感器的电流值，因为拉绳传感器的拉绳伸长量(即活塞杆的伸缩量)和电流值大小成正比例关系，拉绳传感器的电流值等价于活塞杆的伸缩量。从图5中可以看出，车轮转角值与活塞杆的伸缩量呈线性关系。

图6是将图5曲线进行二次方拟合后，得到直线关系图，可得结论：测量装置中拉绳传感器的拉绳伸长量(即活塞杆的伸缩量)与叉车车轮转角成正比例关系，即γ＝k·a，将比例(即斜率)系数k求出，在使用时，只需测量活塞杆伸缩量的值a，即可求得转向角γ的值。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种叉车车轮转角测量装置，所述叉车包括桥体、转向轮、转向节和用于驱动转向节转向的活塞杆，所述转向轮与所述转向节固定连接，所述活塞杆设在桥体上，所述桥体的一端与所述转向节枢接连接，所述活塞杆通过连杆与所述转向节铰接连接；其特征在于：所述测量装置包括拉绳传感器、定位座和安装座，所述拉绳传感器拉绳的末端设有拉头，所述安装座固定在桥体上，所述定位座固定在活塞杆上，拉绳传感器固定在安装座上，所述拉头将拉绳传感器的拉绳拉伸后与所述定位座固定连接，且所述拉绳传感器的拉绳与所述活塞杆相平行。

2.根据权利要求1所述的叉车车轮转角测量装置，其特征在于：所述安装座包括安装板和桥体夹具，所述桥体夹具包括第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和第二夹板的一端通过连接板固定连接而形成U型夹板，所述第一夹板或第二夹板上开有螺纹孔，所述桥体夹具通过螺栓连接在螺纹孔上而夹持固定在桥体上，所述第一夹板或第二夹板的外侧固定有悬挂的支撑板，所述安装板为L型板，所述安装板的竖向段固定在支撑板上，所述拉绳传感器固定在安装板的横向段上。

3.根据权利要求2所述的叉车车轮转角测量装置，其特征在于：所述支撑板上开有长度方向与桥体夹具开口方向相平行的腰型孔，所述安装板的竖向段通过调整螺栓可滑动调节地固定在支撑板的腰型孔上。

4.根据权利要求1所述的叉车车轮转角测量装置，其特征在于：所述定位座包括一对悬臂，所述一对悬臂的一端通过连臂固定连接，所述一对悬臂的另一端夹持固定在活塞杆上，所述悬臂上固定有定位板，所述定位板为L型板，定位板的竖向段固定在悬臂上，定位板的横向段位于一对悬臂之间、且开有长孔，长孔的长度方向与一对悬臂间隙方向相平行，所述拉头末端面设有螺纹孔，拉头通过螺栓固定在长孔上。

5.根据权利要求4所述的叉车车轮转角测量装置，其特征在于：所述悬臂上在长度方向开有腰型孔，所述定位板的竖向段通过调整螺栓可滑动调节地固定悬臂的腰型孔上。

6.一种叉车车轮转角测量方法，所述叉车包括桥体、转向轮、转向节和用于驱动转向节转向的活塞杆，所述转向轮与所述转向节固定连接，所述活塞杆设在桥体上，所述桥体的一端与所述转向节枢接连接，所述活塞杆通过连杆与所述转向节铰接连接；其特征在于包括以下步骤：

通过试验数据获得不同活塞杆的伸缩量对应不同的叉车转弯半径，叉车转弯半径记为R，叉车轴距记为b；

通过几何关系算得车轮转角为：γ＝arctan(b/R)，得到车轮转角值与活塞杆的伸缩量线性关系，也就是每个车轮转角值对应一个活塞杆的伸缩量；

利用拉绳传感器测量得到活塞杆的伸缩量a；

通过车轮转角值与活塞杆的伸缩量线性关系，获得活塞杆的伸缩量a对应的车轮转角值γ。