一种高精度车轮对中检测系统、转角检测系统及转向方法与流程 专利技术说明

自行车,非机动车装置制造技术1.本技术涉及汽车行驶控制领域，特别涉及一种高精度车轮对中检测系统、转角检测系统及转向方法。背景技术：2.目前，港口无人集卡装载集装箱时，需将集卡准确停在吊塔下方，前后左右的误差不得超出20mm。要将无人集卡准确停到吊塔下方的位置，需在无人集卡行驶至距离吊塔20米时完成无人集卡方位调整，然后无人集卡保持直线行驶至吊塔下方并停住，在此过程中不做任何转向动作。因此，无人集卡能否准确停靠在吊塔下方指定位置取决于直线行驶的精度，从而对车轮的对中精度提出了很高的要求。3.相关技术中，一种自动对中转向系统包括检测装置和与之对应的被检测物，此两者中的一者随转向轮的转向而转动，另一者安装于车桥上。其中，检测装置包括两个检测元件，当转向轮对中时，两个检测元件和被检测物脱离；当转向轮向一侧转向时，被检测物的边缘和其中一个检测元件接触，该检测元件感应被检测物；当转向轮向另一侧转向时，被检测物的边缘和另外一个检测元件接触，该检测元件感应被检测物；通过上述设置，转向轮对中、向一侧转向和向另一侧转向这三种状态，检测装置输出三组不同信号。4.在相同的偏转角度下，被检测物越长，转向时被检测物的边缘对应的弧长越长，检测系统的检测精度越高。但是，因车桥的左、右两边均要连接悬架和车架，导致被检测物的长度受布置结构影响，长度较为有限，严重制约了对中转向系统对车轮对中的检测精度。技术实现要素：5.本技术实施例提供一种高精度车轮对中检测系统、转角检测系统及转向方法，以提高车轮对中检测系统对车轮对中的检测精度。6.第一方面，提供了一种高精度车轮对中检测系统，其包括：光束发射器和光束接收器，两者分别位于车桥的左、右两侧，其中一个固定于其临近的转向节，另外一个固定于车桥或其临近的转向节；当车轮处于对中状态时，所述光束接收器和所述光束发射器对射；当车轮偏离对中状态时，所述光束接收器和所述光束发射器之间偏转，所述光束接收器与所述光束发射器之间的信号断开。7.一些实施例中，所述光束发射器和所述光束接收器的安装位置处均设置有调节机构；当车轮处于对中状态时，所述调节机构用于调节所述光束接收器或所述光束发射器的角度。8.一些实施例中，所述调节机构包括：安装底座，其具有相对设置的第一面和第二面，所述安装底座的第一面贴合于车桥或转向节；多个第一调节件，其设置于所述第二面，用于调节所述安装底座沿其中心转动的角度；安装本体，其固定于所述第二面，所述光束发射器或所述光束接收器安装于所述安装本体；第二调节件，其设置于所述安装本体，用于调节所述光束发射器或所述光束接收器的轴线和所述安装底座之间的夹角。9.一些实施例中，所述第一调节件为第一调节螺钉；所述安装底座开设有多个沿同一圆间隔分布的弧形腰孔，多个所述弧形腰孔和多个所述第一调节螺钉一一对应；所述第一调节螺钉的螺纹端贯穿所述弧形腰孔并螺纹连接于车桥或转向节，所述第一调节螺钉的头部抵紧于所述安装底座。10.一些实施例中，所述第二调节件为第二调节螺钉；所述安装本体具有开口，所述光束发射器或所述光束接收器位于所述开口内；所述第二调节螺钉穿过所述开口的一侧壁，所述第二调节螺钉的螺纹端和所述开口的另一侧壁之间，夹持所述光束发射器或所述光束接收器。11.一些实施例中，所述光束发射器为激光发射器，所述光束接收器为激光接收器。12.第二方面，提供了一种转角检测系统，其包括：车桥的左、右任意一个转向节设置有用于检测车轮转向角度的转角传感器；当所述光束接收器接收到所述光线发射器的信号时，所述转角传感器的角度值为零。13.一些实施例中，所述转角传感器包括转子和定子，所述转子和所述定子两者之中的任意一个固定于转向节，另外一个固定于转向节的销轴。14.第三方面，提供了一种转向方法，其包括：判断车辆是否直行；若直行，则通过高精度车轮对中检测系统检测车轮是否处于对中状态，若车轮处于对中状态，则进行直线行驶，否则，对车轮进行转向，直至检测系统检测到车轮处于对中状态后，再进行直线行驶；若不直行，则通过转角检测系统检测车轮是否达到目标转角，若达到目标转角，则车轮转角不变，否则，对车轮进行转向，直至转弯检测系统检测到车轮转角达到目标转角。15.一些实施例中，所述通过转角检测系统检测车轮是否达到目标转角的具体步骤为：若所述转角传感器反馈的角度值和目标转角的角度值相同，则车轮的转角达到目标转角，若所述转角传感器反馈的角度值和目标转角的角度值不同，则车轮的转角未达到目标转角。16.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：17.第一方面，本技术提供的一种高精度车轮对中检测系统，当车轮处于对中状态时，光束发射器和光束接收器对射；由于光束发射器和光束接收器分别位于车桥的左、右两侧，使得光束发射器和光束接收器相距较远，车轮微小的偏转角度即可使光束发射器和光束接收器之间发生偏转，光束接收器接收不到光束发射器发射的光束，光束接收器与光束发射器之间的信号断开。对中检测系统对于车轮的偏转检测较为敏感，从而提高了对中检测系统对车轮对中的检测精度，进一步的提高了无人集卡直线行驶的精度。18.第二方面，本技术提供的一种转角检测系统，在车桥转向节上安装转角传感器，转角传感器能够实时的测量车轮在任意时刻的偏转角度。除此之外，相对于传统的转角传感器零位标定，当转角传感器使用一段时间存在零位漂移后，车轮对中检测系统能够实时对转角传感器进行标定，使得转角传感器的零位标定较为准确、高效。19.第三方面，本技术提供的一种转向方法，当车辆需要转向时，整车根据目前车辆的方位给出车轮的目标转角，并实现转向动作，在转向过程中将转角传感器的转角值和目标转角实时进行对比，并调整转向直到转角传感器的转角值达到目标转角，由于转角传感器的零位能够被高精度车轮对中检测系统实时标定，使得转角传感器的转角值较为精确，从而实现较高精度的转向；20.当车辆需要直行时，通过转向动作调整车轮直到光束发射器和光束接收器对射，并在行驶过程中保持，从而实现高精度的直线行驶。附图说明21.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。22.图1是本技术实施例中光束发射器和光束接收器的安装示意图；23.图2是本技术实施例中调节机构的结构示意图；24.图3是本技术实施例中转向方法的流程图。25.附图标记：26.1、光束发射器；2、光束接收器；3、调节机构；4、转角传感器；27.31、安装底座；311、长圆孔；32、第一调节件；33、安装本体；34、第二调节件；28.41、转子；42、定子。具体实施方式29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。30.目前，港口无人集卡装载集装箱时，需将集卡准确停在吊塔下方，前后左右的误差不得超出20mm。要将无人集卡准确停到吊塔下方的位置，需在无人集卡行驶至距离吊塔20米时完成无人集卡方位调整，然后无人集卡保持直线行驶至吊塔下方并停住，在此过程中不做任何转向动作。因此，无人集卡能否准确停靠在吊塔下方指定位置取决于直线行驶的精度，从而对车轮的对中精度提出了很高的要求。31.为了使车轮的对中精度能够满足要求，本技术实施例提供了一种高精度车轮对中检测系统，其具有较高的车轮对中检测精度，以满足无人集卡直线行驶的精度。32.参照图1，本技术提供一种高精度车轮对中检测系统的实施例，系统包括光束发射器1和光束接收器2，两者分别位于车桥的左、右两侧，光束发射器1安装于左侧转向节的底部，光束接收器2安装于右侧转向节的底部。当车轮处于对中状态时，光束接收器2和光束发射器1对射，光束接收器2接收到光束发射器1的光束信号。当车轮偏离对中状态时，光束接收器2和光束发射器1之间偏转，光束接收器2与光束发射器1之间的信号断开。33.在其他实施例中，光束发射器1和光束接收器2左右位置还可以互换，光束发射器1或者光束接收器2还可以固定在转向节的其它位置，只要光束发射器1和光束接收器2之间没有障碍物，两者能够产生对射即可。34.在其他实施例中，光束发射器1和光束接收器2两者之中有一个能够随着转向节的转动而转动即可，对应的，光束发射器1和光束接收器2两者之中的一个安装在转向节上，另外一个安装在车桥上。当车轮转动时，光束发射器1和光束接收器2两者之中的其中一个不动，另外一个跟随转向节的转动而转动，光束发射器1发射的光束和光束接收器2的感应中心发生偏转，光束接收器2接收不到光束发射器1的光束信号。和该实施方式对比，在本技术实施例中的安装方式有较大优势，当转向节转动时，光束发射器1和其发射的光束朝同一个方向转动，光束接收器2相对于光束发射器1发射的光束朝反方向转动，光束发射器1和光束接收器2的配合，放大了转向节的偏转，从而使车轮对中检测系统能够感应较小的车轮偏转。35.当光束发射器1和光束接收器2安装到转向节的底部后，为了使车轮处于对中状态时，光束发射器1和光束接收器2能够对射，结合图1和图2，光束发射器1和光束接收器2的安装位置处均设置有调节机构3，调节机构3用于调节光束接收器2或光束发射器1的角度。36.具体的，结合图1和图2，调节机构3包括安装底座31、安装本体33、第二调节件34和多个第一调节件32。安装底座31整体呈板状，优选为圆板，具有相对设置的第一面和第二面，采用q235b、不锈钢、铝等材料制成。安装底座31的第一面贴合于转向节的底部。多个第一调节件32均设置于安装底座31的第二面，用于调节安装底座31沿水平面转动的角度。安装本体33采用q235b、不锈钢、铝等材料制成，其焊接或者一体成型于安装底座31的第二面，且位于安装底座31的中心，光束发射器1或光束接收器2安装于安装本体33上。第二调节件34设置于安装本体33的一侧，用于调节光束发射器1或光束接收器2的俯仰角度。37.进一步的，参照图2，第一调节件32为第一调节螺钉。安装底座31开设有多个沿同一圆均匀间隔分布的弧形腰孔311，多个弧形腰孔311和多个第一调节螺钉一一对应。本技术实施例中优选4个弧形腰孔311，在其他实施例中，弧形腰孔311的数量还可以为2个、3个、5个等其他数量。为了使安装底座31能够较为牢靠的安装在转向节上，第一调节螺钉和安装底座31之间设置有平垫圈，第一调节螺钉的螺纹端依次贯穿平垫圈和弧形腰孔311后螺纹连接于转向节的底部，第一调节螺钉的头部抵紧于平垫圈上。为了减少第一调节螺钉的松动，在平垫圈和第一调节螺钉的头部之间还可以设置弹簧垫圈。38.进一步的，参照图2，第二调节件34为第二调节螺钉。安装本体33的截面呈“u”型，开口朝下，开口的宽度大于光束发射器1或光束接收器2的直径。光束发射器1或光束接收器2位于开口内，第二调节螺钉穿过开口的一侧壁，第二调节螺钉的螺纹端和开口的另一侧壁之间夹持光束发射器1或光束接收器2。39.当工作人员将车轮调整到对中状态后，先将光束发射器1和光束接收器2分别初步安装在左、右两侧的转向节上，此时，所有第一调节螺钉和第二调节螺钉均处于松动状态，但是转动安装底座31或光束发射器1或光束接收器2后，三者均能够保持位置。工作人员调节光束发射器1和光束接收器2时，先完成光束接收器2位置的固定，然后再调节光束发射器1的角度。40.实际调节时，工作人员先转动光束接收器2安装处的安装底座31至合适的位置，转动光束接收器2至合适的俯仰姿态，然后拧紧光束接收器2安装处的所有第一调节螺钉和第二调节螺钉，接下来调节光束发射器1在水平面的角度和俯仰角度。41.在对光束发射器1的角度进行调节时，一边转动安装底座31来调节光束发射器1在水平面的角度，一边转动光束发射器1调节其俯仰角度，当光束接收器2接收到光束发射器1的光束信号后，拧紧光束发射器1安装处的所有第一调节螺钉和第二调节螺钉即可。42.除了上述的调整步骤外，在实际的操作过程中，还可以有其他操作方式，例如，对光束发射器1和光束接收器2的角度同时进行调节，最终使光束发射器1和光束接收器2对射即可。43.在其他实施例中，第一调节件32还可以为螺柱和螺母。螺柱垂直焊接在转向节的底部，安装底座31同样开设有多个沿同一圆均匀间隔分布的弧形腰孔311，多个第一调节件32和多个弧形腰孔311一一对应，即多个螺柱和多个弧形腰孔311一一对应，螺柱贯穿弧形腰孔311伸出安装底座31，螺母和螺柱的伸出端螺纹连接。当工作人员需要调节光束发射器1或光束接收器2在水平面上的角度时，松动所有螺母，然后转动安装底座31，螺柱能够在弧形腰孔311内相对安装底座31转动，当光束发射器1或光束接收器2在水平面上的角度调节完毕后，再重新拧紧所有螺母，使其压紧安装底座31即可。44.在其他实施例中，第二调节件34还可以为螺柱和转杆，转杆焊接在螺柱的一端，转杆的轴线和螺柱的轴线垂直。螺柱的自由端螺纹连接在安装本体33上并贯穿开口的一侧壁，螺柱的自由端和开口的另一侧壁之间夹持光束发射器1或光束接收器2。当工作人员需要调整光束发射器1或光束接收器2的俯仰角度时，通过转杆直接拧松螺柱，当光束发射器1或光束接收器2调整到位后，再通过转杆拧紧螺柱即可，无需使用扳手等其他工具，操作较为方便快捷。45.进一步的，在本技术实施例中光束发射器1可以为红外激光发射器，对应的，光束接收器2可以为红外激光接收器，由于光束发射器1发出的光束肉眼可见，因此，工作人员调节光束发射器1的角度时，能够清晰的看到光束发射器1发射的光束和光束接收器2感应中心的相对位置，提高了调节效率。在其他实施例中，光束发射器1还可以为红外线发射器等其他发射光线的发射器，光束接收器2还可以为红外线接收器等与光束发射器1匹配的光束接收器。46.本实施例提供的一种高精度车轮对中检测系统，当车轮处于对中状态时，光束发射器和光束接收器对射，光束接收器的感应中心接收到光束发射器的光束信号；当车轮偏离对中状态时，由于光束发射器和光束接收器分别位于车桥的左、右两侧，使得光束发射器和光束接收器相距较远，车轮微小的偏转角度即可使光束发射器和光束接收器之间发生偏转，光束接收器的感应中心接收不到光束发射器发射的光束，光束接收器与光束发射器之间的信号断开。对中检测系统对于车轮的偏转检测较为敏感，从而提高了车轮对中检测系统对车轮对中的检测精度，提高了无人集卡直线行驶的精度。47.除此之外，随着车桥宽度的增加，光束发射器和光束接收器之间的距离增大，车轮转动相同角度时，光束偏离光束接收器感应中心的距离也会相应增大，从而进一步提高车轮对中检测系统对车轮对中的检测精度。因此，对于车桥宽度较大的无人集卡，本技术所提供的车轮对中检测系统能够为其提供较高精度的对中检测。48.基于上述的高精度车轮对中检测系统，参照图1，本技术还提供了一种转角检测系统的实施例，其包括转角传感器4，转角传感器4设置于车桥的左、右任意一个转向节上，用于检测车轮的转向角度。当光束接收器2接收到光线发射器1的信号时，转角传感器4的角度值为零。49.具体的，参照图1，转角传感器4包括转子41和定子42，转子41固定于转向节上，定子42固定于转向节的销轴上。当转向节转动时，转向节绕销轴转动，转子41跟随转向节一起转动，定子42和销轴一起保持静止，转子41和定子42之间形成相对转动，转子41相对定子42转动的角度即为转向节相对销轴转动的角度，即车轮偏转的角度。50.在其他实施方式中，转子41还可以固定在销轴上，定子42固定在转向节上，当转向节进行转动时，转子41和定子42之间的相对转动角度同样为转向节转动的角度。51.由于转角传感器4安装在转向节上之后，需要对其零位进行标定。传统技术中，零位的标定需要使用标定仪，操作非常繁琐，效率较为低下，而且存在较大的角度误差，从而影响零位标定的精度。在本技术实施例中，由于高精度车轮对中检测系统对中检测的精度较高，当转角传感器4初次安装或者使用一端时间之后零位出现漂移后，可以直接使用高精度车轮对中检测系统进行标定，当光束发射器1和光束接收器2对射时，转角传感器4即为零位。高精度车轮对中检测系统能够实时对转角传感器4进行标定，使得转角传感器4的零位标定较为准确、高效，从而提高了转角传感器4对车轮转角的检测精度。52.当转角传感器4进行使用时，转角传感器4还可以和高精度车轮对中检测系统之间进行互相检测。例如，当光束发射器1和光束接收器2对射，光束接收器2接收到光束发射器1的光束信号时，如果转角传感器4的角度值为零，则说明转角传感器4正常，否则，要么转角传感器4损坏，要么转角传感器4出现了零位漂移，需要重新进行零位标定。反之则亦然，当转角传感器4的转角值为零时，如果光束接收器2接收到光束发射器1的信号，则说明光束发射器1和光束接收器2均正常工作，否则，则需要判定光束发射器1和光束接收器2是否存在一定的异常。53.第三方面，参照图3，本技术实施例提供了一种基于转角检测系统的转向方法的实施例，具体步骤为：54.s1.判断车辆是否直行，如果是，进入s2；如果否，进入s5。55.s2.通过高精度车轮对中检测系统检测车轮是否处于对中状态，如果是，进入s3；如果否，进入s4。56.s3.车轮处于对中状态，直线行驶，结束。57.s4.对车轮进行转向，进入s2。58.s5.通过转角检测系统检测车轮是否达到目标转角，如果是，进入s6；如果否，进入s7。59.s6.车轮达到目标转角，车轮转角不变，进行转弯，结束。60.s7.对车轮进行转向，进入s5。61.具体来讲，在步骤s2中，通过车辆的转向控制系统来判断车辆是否需要直行。在步骤s2中，结合图1和图2，通过高精度车轮对中检测系统检测车轮是否处于对中状态具体步骤为：s21.若光束发射器1和光束接收器2对射，则车轮处于对中状态，若光束接收器2接收不到光束发射器1的信号，则车轮偏离对中状态。62.在步骤s5中，通过转角检测系统检测车轮是否达到目标转角的具体步骤为：s51.若转角传感器4反馈的角度值和目标转角的角度值相同，则车轮的转角达到目标转角，若转角传感器4反馈的角度值和目标转角的角度值不同，则车轮的转角未达到目标转角。63.通过本实施例的转向方法，当车辆需要进行直行时，调节车轮的状态直到光束发射器1和光束接收器2对射，并在行驶过程中保持光束发射器1和光束接收器2对射，从而实现高精度的直线行驶。当车辆需要转向时，整车根据目前车辆的方位给出车轮的目标转角，并实现转向动作，在转向过程中将转角传感器4的转角值和目标转角实时进行对比，并调整转向直到转角传感器4的转角值达到目标转角，由于转角传感器4的零位能够被高精度车轮对中检测系统实时标定，使得转角传感器4的转角值较为精确，从而实现较高精度的转向。64.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。65.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。66.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。









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