一種挖掘機引導(dǎo)系統(tǒng)及引導(dǎo)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種挖掘機工作引導(dǎo)系統(tǒng)，包括：大臂角度傳感器，其用于采集大臂及車身間的相對角度，小臂角度傳感器，其用于采集大臂及小臂間的相對角度，鏟斗角度傳感器，其用于采集小臂及鏟斗間的相對角度，激光掃平儀，用于投射激光水平基準面，激光傳感器，設(shè)于大臂，小臂，鏟斗上的任意位置，用于接收激光掃平儀發(fā)出的投射激光，并發(fā)出一水平位置信號，無線接收模塊，其通過無線通信，獲得相關(guān)角度位置信號以及水平位置信號，計算模塊，與無線接收模塊連接，獲取第一，第二，第三角度位置信號及水平位置信號，計算出挖掘機挖掘時的工作參數(shù)，顯示模塊，與計算模塊連接，向操作者顯示挖掘機挖掘時的工作參數(shù)。
【專利說明】一種挖掘機弓I導(dǎo)系統(tǒng)及弓I導(dǎo)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種挖掘機引導(dǎo)系統(tǒng)及引導(dǎo)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]挖掘機輔助引導(dǎo)系統(tǒng)具有提高反應(yīng)、節(jié)約能源、操作方便，安全舒適、省工省本等特點，可廣泛應(yīng)用于水利及工程建設(shè)工程中。在工程機械應(yīng)用中本系統(tǒng)具有明顯的提高施工精度和省工省料的優(yōu)點，適應(yīng)我國工程機械向著精準化的方向發(fā)展，智能化工程機械已被國家列為重點支持的領(lǐng)域。
[0003]該系統(tǒng)主要針對以挖掘機為主要對象的水利、建設(shè)用工程機械，開發(fā)出高精度精S傳感弓I導(dǎo)系統(tǒng)。
[0004]在技術(shù)研究水平上，歐美國家一直走在前列，歐美國家從20世紀70年代后開始，隨著液壓技術(shù)的應(yīng)用，拓展工程機械的電子化，機電液一體化，等到20世紀80年代后至今一直致力于微電子液壓一體化的工程機械，采用了微機、微處理器和傳感器技術(shù)，除了對自動怠速油門控制、功率優(yōu)化等方面研發(fā)外，特別重視工作模式控制、監(jiān)控系統(tǒng)建立等，旨在提高效率、操作輕便、安全舒適，省工省本。其中之一是微機控制激光導(dǎo)向接收和角度傳感器形成操作自動化系統(tǒng)。
[0005]國外尤其是歐美如(德、法)已有雄厚的研究基礎(chǔ)和成果，主要在傳感器技術(shù)，軟件技術(shù)，遙控技術(shù)方面，國內(nèi)與之比較還有相當差距。
[0006]現(xiàn)代工程機械的智能化趨勢使得各種傳感器的應(yīng)用和激光檢測和控制系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)拓展到平地機、挖掘機、銑刨機、攤鋪機甚至大規(guī)模的施工機群，激光傳感器、角度傳感器及其系統(tǒng)產(chǎn)品在工程機械智能化控制中所占的地位越來越顯著。
[0007]因此，亟待一種結(jié)構(gòu)更為簡單，精度更高的挖掘機引導(dǎo)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以實現(xiàn)挖掘機自動操縱和控制的全新的方法和裝置。
[0009]本發(fā)明的另一個目的是通過增加人工輸入指令程序功能，來實現(xiàn)引導(dǎo)駕駛員駕駛挖掘機保持基準精度始終恒定地在所需要的某一數(shù)值上。
[0010]本發(fā)明一方面在于提供一種挖掘機，其包括:設(shè)于挖掘機小臂上的小臂角度傳感器，其用于采集大臂及小臂間的相對角度，并發(fā)出第二角度位置信號，
[0011]設(shè)于挖掘機鏟斗上的鏟斗角度傳感器，其用于采集小臂及鏟斗間的相對角度，并發(fā)出第三角度位置信號，
[0012]激光掃平儀，用于投射激光水平基準面，
[0013]激光傳感器，設(shè)于所述小臂上的任意位置，用于接收所述激光掃平儀發(fā)出的投射激光，并發(fā)出一水平位置信號，
[0014]無線接收模塊，其通過與所述大臂，小臂，鏟斗角度傳感器的無線通信，獲得所述第一，第二及第三角度位置信號，通過與所述激光傳感器的無線通訊，獲得水平位置信號，
[0015]計算模塊，與所述無線接收裝置連接，獲取所述第一，第二，第三角度位置信號及水平位置信號，計算出所述挖掘機挖掘時的工作參數(shù)，
[0016]顯示模塊，與所述控制裝置連接，向操作者顯示所述挖掘機挖掘時的工作參數(shù)。
[0017]優(yōu)選地，激光傳感器被整合于所述小臂傳感器中。
[0018]優(yōu)選地，顯示模塊被整合于無線接收模塊中。
[0019]優(yōu)選地,控制模塊整合有一輸入模塊，通過輸入模塊，用戶可輸入初始工作參數(shù)。
[0020]上述工作參數(shù)為鏟斗的挖掘深度，角度及距離中的一種或多種。
[0021 ] 優(yōu)選地，上述大臂，小臂，鏟斗傳感器及激光傳感器使用太陽能電池。
[0022]本發(fā)明的另一方面，在于提供一種引導(dǎo)系統(tǒng)實現(xiàn)引導(dǎo)的方法，包括:
[0023]通過設(shè)于挖掘機大臂上的大臂角度傳感器，采集大臂及車身間的相對角度，并發(fā)出第一角度位置信號，
[0024]通過設(shè)于挖掘機小臂上的小臂角度傳感器，采集大臂及小臂間的相對角度，并發(fā)出第二角度位置信號，
[0025]通過設(shè)于挖掘機鏟斗上的鏟斗角度傳感器，采集小臂及鏟斗間的相對角度，發(fā)出第三角度位置信號，
[0026]通過激光掃平儀，投射激光水平基準面，
[0027]操作人員通過設(shè)于所述小臂上的任意位置上的激光傳感器，手動尋找所述激光掃平儀發(fā)出的投射激光，并發(fā)出一水平位置信號，
[0028]所述無線接收模塊，與所述大臂，小臂，鏟斗角度傳感器無線通信，獲得所述第一，第二及第三角度位置信號，與所述激光傳感器的無線通訊，獲得水平位置信號，
[0029]計算模塊，通過所述無線接收裝置，獲取所述第一，第二，第三角度位置信號及水平位置信號，計算出所述挖掘機挖掘時的工作參數(shù)，
[0030]顯示模塊，通過所述控制裝置連接，向操作者顯示所述挖掘機挖掘時的工作參數(shù)。[0031 ] 上述方法中，優(yōu)選地，激光傳感器被整合于所述小臂傳感器中。
[0032]優(yōu)選地，顯示模塊被整合于所述無線接收模塊中。上述工作參數(shù)，優(yōu)選地可為鏟斗的挖掘深度，角度及距離中的一種或多種。
[0033]本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:具體優(yōu)點如下:
[0034]1.在挖掘施工作業(yè)時，采用激光掃平系統(tǒng)能夠迅速地進行一次性施工基準自動精確定位，方便準確、省時省力、工作效率極高，而且挖掘的平整精度都有了保障。
[0035]2.在挖掘施工作業(yè)中，采用角度傳感器收集各抓臂的角度數(shù)據(jù)，并采用特殊的算法能夠自動進行精度控制，施工的進度和質(zhì)量都有了可靠的保證。
[0036]3.采用自動檢測確定與人工設(shè)定指令程序相結(jié)合，既能滿足挖掘質(zhì)量要求，又能實現(xiàn)最大限度地節(jié)約用材的目標。
[0037]4.自動檢測、自動定位、引導(dǎo)操縱挖掘機作業(yè)，既節(jié)省大量人工、減輕勞動強度，又極大提高工效和施工質(zhì)量精度。
[0038]5.本發(fā)明易于擴展激光掃平儀、激光&角度傳感器、控制系統(tǒng)、無線接收&顯示裝置等多項功能，來實現(xiàn)各系統(tǒng)相應(yīng)的多種功能。
[0039]6.本發(fā)明自動化程度高，其裝置體積小、結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)固可靠、無振動和噪音、安全性高、操作簡便實用，制造和維護成本較低。
[0040]7.激光&角度傳感器采用太陽能電池，節(jié)省能源，為清潔能源。傳感器采用無線通訊方式，減少了對線纜的依賴，大大提高了產(chǎn)品的適用性。
[0041]8.本發(fā)明適應(yīng)范圍較寬，對目前已有的絕大部分的挖掘機均適用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明挖掘機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2為本發(fā)明引導(dǎo)系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0044]以下結(jié)合附圖與具體實施例進一步闡述本發(fā)明的優(yōu)點。
[0045]如附圖1所示，本發(fā)明的一方面在于提供一種挖掘機，該挖掘機包括:
[0046]設(shè)于挖掘機大臂106上的大臂角度傳感器，其用于采集大臂106及車身101間的相對角度，并發(fā)出第一角度位置信號，
[0047]設(shè)于挖掘機小臂105上的小臂角度傳感器，其用于采集大臂106及小臂105間的相對角度，并發(fā)出第二角度位置信號，
[0048]設(shè)于挖掘機鏟斗104上的鏟斗角度傳感器，其用于采集小臂105及鏟斗104間的相對角度，并發(fā)出第三角度位置信號，
[0049]激光掃平儀，用于投射激光水平基準面103，優(yōu)選地，為了固定該激光掃平儀，設(shè)置有一可伸縮的固定架，
[0050]激光傳感器，設(shè)于小臂上的任意位置，用于接收所述激光掃平儀發(fā)出的投射激光，并發(fā)出一水平位置信號，
[0051]無線接收模塊，其通過與所述大臂，小臂，鏟斗角度傳感器的無線通信，獲得所述第一，第二及第三角度位置信號，通過與所述激光傳感器的無線通訊，獲得水平位置信號，
[0052]計算模塊，與無線接收裝置連接，獲取第一，第二，第三角度位置信號及水平位置信號，計算出挖掘機挖掘時的工作參數(shù)，
[0053]顯示模塊，與計算模塊連接，向操作者顯示所述挖掘機挖掘時的工作參數(shù)。
[0054]優(yōu)選地，激光傳感器被整合于所述小臂傳感器中。
[0055]優(yōu)選地，顯示模塊被整合于無線接收模塊中。
[0056]優(yōu)選地，計算模塊整合有一輸入模塊，通過輸入模塊，用戶可輸入初始工作參數(shù)。
[0057]上述工作參數(shù)為鏟斗的挖掘深度，角度及距離中的一種或多種。
[0058]優(yōu)選地，上述大臂，小臂，鏟斗傳感器及激光傳感器使用太陽能電池，且其被設(shè)置為實時收集上述角度信息。
[0059]優(yōu)選地，上述顯示模塊，無線接收模塊，輸入模塊以及計算模塊被置于車身101的操作室102內(nèi)。
[0060]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕易理解的是，由于上述大臂，小臂，鏟斗傳感器可分別被置于大臂，小臂及鏟斗的任意位置上，通過后續(xù)數(shù)據(jù)處理，即可獲得準確的角度信息。
[0061]如附圖2所示，本發(fā)明的另一方面，在于提供一種引導(dǎo)系統(tǒng)實現(xiàn)引導(dǎo)的方法，包括:[0062]通過設(shè)于挖掘機大臂上的角度傳感器1，采集大臂及車身間的相對角度，并發(fā)出第一角度位置信號，
[0063]通過設(shè)于挖掘機小臂上的角度傳感器3，采集大臂及小臂間的相對角度，并發(fā)出第二角度位置信號，
[0064]通過設(shè)于挖掘機鏟斗上的角度傳感器2，采集小臂及鏟斗間的相對角度，發(fā)出第三角度位置信號，
[0065]通過激光掃平儀，投射激光水平基準面，
[0066]操作人員通過與角度傳感器2整合在一起的激光傳感器，手動尋找所述激光掃平儀發(fā)出的投射激光，并發(fā)出一水平位置信號，在此，需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕易理解的，該激光傳感器可被整合在角度傳感器2上，或不與角度傳感器2整合，單獨設(shè)置在挖掘機上。
[0067]無線接收模塊，與角度傳感器1，2，3無線通信，獲得第一，第二及第三角度位置信號，與激光傳感器的無線通訊，獲得水平位置信號，
[0068]計算模塊，通過無線接收裝置，獲取第一，第二，第三角度位置信號及水平位置信號，計算出所述挖掘機挖掘時的工作參數(shù)，優(yōu)選地，在計算模塊上，整合有一輸入模塊，用于使操作者輸入初始工作參數(shù)。
[0069]顯示模塊，通過所述控制計算模塊連接，向操作者顯示所述挖掘機挖掘時的工作參數(shù)。優(yōu)選地，顯示模塊被整合于所述無線接收模塊中。上述工作參數(shù)，優(yōu)選地可為鏟斗的挖掘深度，角度及距離中的一種或多種。
[0070]應(yīng)當注意的是，本發(fā)明的實施例有較佳的實施性，且并非對本發(fā)明作任何形式的限制，任何熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容變更或修飾為等同的有效實施例，但凡未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改或等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種挖掘機工作引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 設(shè)于挖掘機大臂上的大臂角度傳感器，其用于采集大臂及車身間的相對角度，并發(fā)出第一角度位置信號， 設(shè)于挖掘機小臂上的小臂角度傳感器，其用于采集大臂及小臂間的相對角度，并發(fā)出第二角度位置信號， 設(shè)于挖掘機鏟斗上的鏟斗角度傳感器，其用于采集小臂及鏟斗間的相對角度，并發(fā)出第三角度位置信號， 激光掃平儀，用于投射激光水平基準面， 激光傳感器，設(shè)于所述小臂上的任意位置，用于接收所述激光掃平儀發(fā)出的投射激光，并發(fā)出一水平位置信號， 接收模塊，其通過與所述大臂，小臂，鏟斗角度傳感器的通信，獲得所述第一，第二及第三角度位置信號，通過與所述激光傳感器的通訊，獲得所述水平位置信號， 計算模塊，與所述無線接收模塊連接，獲取所述第一，第二，第三角度位置信號及水平位置信號，計算出所述挖掘機挖掘時的工作參數(shù)， 顯示模塊，與所述計算模塊連接，向操作者顯示所述挖掘機挖掘時的工作參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述激光傳感器被整合于所述小臂角度傳感器中。
3.如權(quán)利要求1-2任一項所述的引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示模塊被整合于所述無線接收模塊中。
4.如權(quán)利要求1-2任一項所述的引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述計算模塊整合有一輸入模塊，通過所述輸入模塊，操作者可輸入初始工作參數(shù)。
5.如權(quán)利要求1-2任一項所述的引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述工作參數(shù)為鏟斗的挖掘深度，角度及距離中的一種或多種。
6.如權(quán)利要求1-2任一項所述的引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述大臂，小臂，鏟斗傳感器及激光傳感器與所述接收模塊之間為無線通信。
7.—種如權(quán)利要求1所述的引導(dǎo)系統(tǒng)實現(xiàn)引導(dǎo)的方法，其特征在于，包括: 通過設(shè)于挖掘機大臂上的大臂角度傳感器，采集大臂及車身間的相對角度，并發(fā)出第一角度位置信號， 通過設(shè)于挖掘機小臂上的小臂角度傳感器，采集大臂及小臂間的相對角度，并發(fā)出第二角度位置信號， 通過設(shè)于挖掘機鏟斗上的鏟斗角度傳感器，采集小臂及鏟斗間的相對角度，發(fā)出第三角度位置信號， 通過激光掃平儀，投射激光水平基準面， 操作人員通過設(shè)于所述小臂上的任意位置上的激光傳感器，手動尋找所述激光掃平儀發(fā)出的投射激光，并發(fā)出一水平位置信號， 所述無線接收模塊，與所述大臂，小臂，鏟斗角度傳感器無線通信，獲得所述第一，第二及第三角度位置信號，與所述激光傳感器的無線通訊，獲得水平位置信號， 計算模塊，通過所述無線接收裝置，獲取所述第一，第二，第三角度位置信號及水平位置信號，計算出所述挖掘機挖掘時的工作參數(shù)，顯示模塊，通過所述控制裝置連接，向操作者顯示所述挖掘機挖掘時的工作參數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述激光傳感器被整合于所述小臂傳感器中。
9.如權(quán)利要求7-8任一項所述的方法，其特征在于，所述顯示模塊被整合于所述無線接收模塊中。
10.如權(quán)利要求7-8任一項所述的方法，其特征在于，所述工作參數(shù)為鏟斗的挖掘深度，角度及距離中的一種或多種。
【文檔編號】E02F9/20GK103938671SQ201310124294
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月10日
【發(fā)明者】張甌, 宗曉明 申請人:常州華達科捷光電儀器有限公司