專利名稱：混合動力推土機(jī)及其找平系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混合動力推土機(jī)及其找平系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
混合動力推土機(jī)的動力來源于電機(jī)，而非直接來源于發(fā)動機(jī)，該設(shè)計使得混合動力推土機(jī)具備節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸廣泛，比如農(nóng)田基本建設(shè)、水利水電工程、公路鐵路建設(shè)、機(jī)場建設(shè)和市政工程的技術(shù)領(lǐng)域。施工后路面的平整是混合動力推土機(jī)的作業(yè)性能的重要指標(biāo)，因此，混合動力推土機(jī)作業(yè)時需要找平，即鏟刀作業(yè)后的路面保持在同一平面上。目前，主要通過GPS三維高程控制方式實現(xiàn)混合動力推土機(jī)的找平。GPS三維控制系統(tǒng)集成了定位技術(shù)、設(shè)計軟件和強(qiáng)大的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對挖掘、平整的自動化，并具備找平功能。GPS三維控制系統(tǒng)，是基于GPS全球定位系統(tǒng)上的應(yīng)用，硬件是由環(huán)球通訊衛(wèi)星和接收裝置組成，基于衛(wèi)星的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，為用戶提供精密的三維坐標(biāo)、導(dǎo)航與時間信息。然而，通過GPS三維控制系統(tǒng)實現(xiàn)混合動力推土機(jī)的找平存在下述缺陷:第一、由于GPS測量是通過接收衛(wèi)星發(fā)射的信號，再將該信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理而得到點位坐標(biāo)，則任何可能影響信號接收的因素出現(xiàn)干擾時，所測定的點位坐標(biāo)都可能產(chǎn)生誤差。上述原因?qū)е略撜移椒椒ú贿m合點位視野狹窄、視角范圍內(nèi)有障礙物的環(huán)境，尤其不適合在老城區(qū)作業(yè)；而且易受大功率無線電發(fā)射源、高壓輸電線路的干擾，也不適宜大面積水域地區(qū)，影響了混合動力推土機(jī)在此類環(huán)境下的作業(yè)。第一、隨著地球的數(shù)字化進(jìn)程，GPS三維控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。有鑒于此，如何改進(jìn)混合動力推土機(jī)找平系統(tǒng)，以使其避免外界環(huán)境干擾，確保找平效果，同時也降低成本，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

實用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的為提供一種混合動力推土機(jī)及其找平系統(tǒng)。該找平系統(tǒng)可以避免外界環(huán)境干擾，確保找平效果。本實用新型提供一種混合動力推土機(jī)的找平系統(tǒng)，包括:支撐架，設(shè)置于混合動力推土機(jī)的作業(yè)面；激光發(fā)射器，設(shè)置于支撐架上，所述激光發(fā)射器具有能夠旋轉(zhuǎn)并發(fā)出激光信號的激光發(fā)射頭；激光接收器，用于接收所述激光發(fā)射器發(fā)射的激光信號，所述激光接收器相對混合動力推土機(jī)的機(jī)身固定；控制器，所述激光接收器將接收的激光信號發(fā)送至所述控制器，所述控制器根據(jù)接收的激光信號輸出相應(yīng)的控制信號至混合動力推土機(jī)鏟刀的升降控制裝置。[0015]優(yōu)選地，還包括設(shè)置于混合動力推土機(jī)上的立桿，所述接收器設(shè)置于所述立桿上。優(yōu)選地，所述支撐架為三腳架。優(yōu)選地，所述升降控制裝置包括控制混合動力推土機(jī)鏟刀升降的油缸、電磁比例閥、驅(qū)動所述油缸的液壓泵，所述電磁比例閥設(shè)置于所述液壓泵至所述油缸的通路上；所述控制器根據(jù)接收的激光信號輸出控制所述電磁比例閥的信號。優(yōu)選地，所述升降控制裝置還包括機(jī)械控制閥，所述機(jī)械控制閥與所述電磁比例閥并聯(lián)，且設(shè)置于所述液壓泵至所述油缸的通路上。優(yōu)選地，所述升降控制裝置還包括主控閥，所述主控閥控制所述液壓泵的出口連通所述機(jī)械控制閥或所述電磁比例閥。本實用新型還提供一種混合動力推土機(jī)，包括相對其機(jī)身固定的激光接收器，用于接收設(shè)置于作業(yè)面上的激光發(fā)射器發(fā)射的激光信號，激光發(fā)射器具有能夠旋轉(zhuǎn)并發(fā)出激光信號的激光發(fā)射頭；還包括控制器，所述激光接收器將接收的激光信號發(fā)送至所述控制器，所述控制器根據(jù)接收的激光信號輸出相應(yīng)的控制信號至混合動力推土機(jī)鏟刀的升降控制裝置。優(yōu)選地，所述控制器設(shè)置于所述混合動力推土機(jī)的駕駛室內(nèi)。上述混合動力推土機(jī)及其找平系統(tǒng)能夠利用激光的集中性好、散射小、能量集中的特點，使激光通過透鏡并進(jìn)一步聚集和旋轉(zhuǎn)，形成一個光度純、抗干擾、脈沖能量強(qiáng)的光平面，該光平面與預(yù)定作業(yè)平面平行，并將該光平面作為基準(zhǔn)參照面，由于該基準(zhǔn)參照面是處于一定空間高度的穩(wěn)定平面，因而不受機(jī)群作業(yè)和其它因素的干擾，從而確保找平效果。而且，基于激光的特性，該找平方法可以精確、動態(tài)地對混合動力推土機(jī)與激光發(fā)射器之間的距離進(jìn)行測量，響應(yīng)速度高、可調(diào)性強(qiáng)、精度高，也具有分辨率高、功耗穩(wěn)定、耗電量小等優(yōu)點。平整作業(yè)時采用該混合動力推土機(jī)及其找平系統(tǒng)，能夠顯著提高工作效率、降低勞動強(qiáng)度、改善平整質(zhì)量，尤其在進(jìn)行大面積場地作業(yè)時該類優(yōu)勢尤為明顯。

圖1為本實用新型所提供混合動力推土機(jī)找平系統(tǒng)一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中找平系統(tǒng)工作的流程圖；圖3為圖1中找平系統(tǒng)的液壓原理圖；圖4為本實用新型中激光接收器和激光發(fā)射器的工作原理示意圖。圖1、3_4 中:10混合動力推土機(jī)、101控制器、102鏟刀、103立桿、20支撐架、30激光發(fā)射器、40激光接收器、501鏟刀提升控制裝置、502鏟刀下降控制裝置、61電磁比例閥、62主控閥、63機(jī)械控制閥、64鏟刀提升油缸、Pl基準(zhǔn)參照面、P2待作業(yè)的工況地面、P3已平整地面
具體實施方式
為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參考圖1，圖1為本實用新型所提供混合動力推土機(jī)找平系統(tǒng)一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型所提供混合動力推土機(jī)找平方法一種具體實施方式
的流程圖。如圖1所示，該找平系統(tǒng)包括支撐架20、激光發(fā)射器30、激光接收器40以及控制器 101。支撐架20設(shè)置于混合動力推土機(jī)10的作業(yè)面，作業(yè)面即混合動力推土機(jī)10作業(yè)的地面，圖1中將支撐架20置于推土機(jī)的前方。激光發(fā)射器30設(shè)置于支撐架20上，激光發(fā)射器30具有能夠旋轉(zhuǎn)的激光發(fā)射頭，激光發(fā)射頭在作業(yè)時可以高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度可達(dá)360度。支撐架20可以是三腳架，三腳架具有穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、易于攜帶和擺放等優(yōu)勢。當(dāng)然，也可以在作業(yè)面上豎立桿件等作為支撐架20，以安裝激光發(fā)射器30。激光接收器40用于接收激光發(fā)射器30發(fā)射的激光信號，即激光接收器40與激光發(fā)射器30配套設(shè)置，其中，激光接收器40相對混合動力推土機(jī)10的機(jī)身固定，則激光發(fā)射器30的激光信號射向混合動力推土機(jī)10的機(jī)身處時,該信號能夠被激光接收器40接收，進(jìn)而獲取激光信號到達(dá)機(jī)身處的時間。為了便于設(shè)置激光接收器40，可以設(shè)置立桿103，并將激光接收器40設(shè)置于立桿103上，立桿103可以直接安裝在混合動力推土機(jī)10的機(jī)身上，如圖1所示。控制器101與激光接收器40連接，可以無線或是有線連接，激光接收器40將接收到的激光信號發(fā)送至控制器101?？刂破?01可以根據(jù)激光接收器40發(fā)送的激光信號輸出相應(yīng)的控制信號至混合動力推土機(jī)10鏟刀102的升降控制裝置，控制器101可以對激光接收器40發(fā)送的信號進(jìn)行信號技術(shù)處理，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理后得到輸出至升降控制裝置的控制信號。圖1中，控制器101設(shè)置于混合動力推土機(jī)10的駕駛室內(nèi)，易于布置和操控，操作人員可以直接在控制器101內(nèi)輸入相關(guān)參數(shù)以確定預(yù)定作業(yè)平面。升降控制裝置的控制原理可以參考圖3理解，圖3為圖1中找平系統(tǒng)的液壓原理圖。升降控制裝置包括圖1中所示的鏟刀提升控制裝置501和鏟刀下降控制裝置502，以及設(shè)置于該液壓系統(tǒng)中的電磁比例閥61、作為執(zhí)行元件的鏟刀提升油缸64?？刂破?01輸出信號至鏟刀提升控制裝置501和鏟刀下降控制裝置502，二者再控制電磁比例閥61導(dǎo)通的方向和開度，以控制鏟刀提升油缸64或鏟刀下降油缸活塞桿的伸出長度，進(jìn)而調(diào)節(jié)鏟刀102提升或下降的高度，最終達(dá)到控制作業(yè)面平整高度的目的，即實現(xiàn)找平。圖3的液壓系統(tǒng)中還設(shè)置了機(jī)械控制閥63，具有操控手柄，該機(jī)械控制閥63也可以控制鏟刀提升油缸64以及鏟刀下降油缸。當(dāng)電磁比例閥61出現(xiàn)故障時，或是根據(jù)特殊工況預(yù)先的控制策略無法滿足平整需求時，操作人員可以通過機(jī)械控制閥63手動控制鏟刀102的升降，即該機(jī)械控制閥63具有備用功能。圖3中，液壓系統(tǒng)還設(shè)置了主控閥62，該主控閥62可以根據(jù)具體工況，控制油液進(jìn)入電磁比例閥61或機(jī)械控制閥63，或是泄壓回流，具有分配功能。上述找平系統(tǒng)工作時的具體步驟如下:S1、通過激光束形成與預(yù)定作業(yè)平面平行的光平面，將該光平面作為基準(zhǔn)參照面P1，并預(yù)存混合動力推土機(jī)10處于預(yù)定作業(yè)平面各位置時，激光信號達(dá)到混合動力推土機(jī)10機(jī)身處的各對應(yīng)時間；預(yù)定作業(yè)平面即預(yù)期的經(jīng)平整后的地面所處的平面，圖1中，已平整地面P3與預(yù)定作業(yè)平面相符。作業(yè)之前，將支撐架20支撐于作業(yè)面上，圖1中，將支撐架20支撐于待作業(yè)的工況地面P2上，激光發(fā)射器30用于確定基準(zhǔn)參照面Pl，故支撐架20在整個作業(yè)過程中，需要處于穩(wěn)定狀態(tài)。支撐架20定位后，再將激光發(fā)射器30安裝于支撐架20上，激光發(fā)射器30的激光發(fā)射頭射出的激光束可以在施工場地上方形成光平面，光平面與預(yù)定作業(yè)平面平行，則光平面可以按照預(yù)定作業(yè)平面需求，形成水平面或斜坡面，此時，光平面可以作為基準(zhǔn)參照面Pl。激光接收器40相對機(jī)身固定，安裝激光接收器40時，使激光接收器40的接收端口的中心高度與基準(zhǔn)參照面Pl同位，激光接收器40恰好能夠接收到激光信號，此時，混合動力推土機(jī)10所處的位置即屬于預(yù)定作業(yè)平面上。假設(shè)混合動力推土機(jī)10始終在預(yù)定作業(yè)平面上運行，則激光接收器40始終能夠接收到沿基準(zhǔn)參照面Pl射出的激光信號，當(dāng)混合動力推土機(jī)10處于預(yù)定作業(yè)平面上不同位置時，激光接收器40接收激光信號的時間會發(fā)生相應(yīng)的改變，混合動力推土機(jī)10越靠近激光發(fā)射器30，接收信號的時間越短?？刂破?01內(nèi)可以預(yù)存混合動力推土機(jī)10處于預(yù)定作業(yè)平面各位置時，激光信號達(dá)到激光接收器40的各對應(yīng)時間，即達(dá)到混合動力推土機(jī)10機(jī)身處的預(yù)定時間。該實施例中設(shè)置立桿103安裝激光接收器40，預(yù)調(diào)節(jié)時，可以調(diào)節(jié)激光接收器40在立桿103上的位置，以使激光接收器40的接收端口能夠與基準(zhǔn)參照面Pl同位，該調(diào)節(jié)易于實現(xiàn)；而且，混合動力推土機(jī)10的高度有限，設(shè)置立桿103和支撐架20可以保證激光接收器40和激光發(fā)射器30處于推土機(jī)的上方，以降低外界環(huán)境的干擾。當(dāng)然，不設(shè)置立桿103而直接安裝激光接收器40至混合動力推土機(jī)10的機(jī)身上也是可以的，只是此時基準(zhǔn)參照面Pl的建立、后續(xù)的計算等步驟實施的簡易度次于設(shè)置立桿103、支撐架20的實施例。S2、實時接收激光信號；激光發(fā)射頭不斷旋轉(zhuǎn)，激光沿激光發(fā)射器30和激光接收器40之間的連線方向發(fā)射時，激光接收器40能夠接收到該激光信號。S3、根據(jù)接收的激光信號獲取當(dāng)前狀態(tài)下激光信號達(dá)到混合動力推土機(jī)10機(jī)身處的實際時間；S4、根據(jù)實際時間和對應(yīng)位置處的預(yù)存時間的差值，輸出控制信號至混合動力推土機(jī)10鏟刀102的升降控制裝置。如圖4所示，圖4為本實用新型中激光接收器和激光發(fā)射器的工作原理示意圖。隨著混合動力推土機(jī)10的作業(yè)，推土機(jī)機(jī)身的位置不斷發(fā)生變化，激光接收器40的位置也產(chǎn)生相應(yīng)變化。當(dāng)作業(yè)面具有起伏時，混合動力推土機(jī)10機(jī)身的高度改變，激光接收器40的高度隨之改變，激光接收器40無法接收到沿基準(zhǔn)參照面Pl射出的激光信號，如圖4所示，若激光接收器40處于基準(zhǔn)參照面P1，激光路程為LI ;實際上，激光接收器40處于基準(zhǔn)參照面Pl之上，激光路程為L2，顯然L2大于LI，則接收到激光信號的實際時間與預(yù)設(shè)時間將發(fā)生偏差。根據(jù)該偏差可以計算出當(dāng)前待作業(yè)的工況地面P2與預(yù)定作業(yè)平面的差值，從而輸出相應(yīng)的控制信號至鏟刀升降控制裝置，以使鏟刀102將當(dāng)前待作業(yè)的工況地面P2平整至與預(yù)定作業(yè)平面平行。該找平系統(tǒng)和找平方法利用激光的集中性好、散射小、能量集中的特點，使激光通過透鏡并進(jìn)一步聚集和旋轉(zhuǎn)，形成一個光度純、抗干擾、脈沖能量強(qiáng)的光平面，該光平面與預(yù)定作業(yè)平面平行，并將該光平面作為基準(zhǔn)參照面P1，由于該基準(zhǔn)參照面Pi是處于一定空間高度的穩(wěn)定平面，因而不受機(jī)群作業(yè)和其它因素的干擾，從而確保找平效果。而且，基于激光的特性，該找平系統(tǒng)可以精確、動態(tài)地對混合動力推土機(jī)10與激光發(fā)射器30之間的距離進(jìn)行測量(根據(jù)接收到激光信號的時間獲得距離)，響應(yīng)速度高、可調(diào)性強(qiáng)、精度高，也具有分辨率高、功耗穩(wěn)定、耗電量小等優(yōu)點。平整作業(yè)時采用該找平系統(tǒng)，能夠顯著提高工作效率、降低勞動強(qiáng)度、改善平整質(zhì)量，尤其在進(jìn)行大面積場地作業(yè)時該類優(yōu)勢尤為明顯。另夕卜，上述找平系統(tǒng)僅設(shè)置激光發(fā)射器30和激光接收器40等部件，相較于背景技術(shù)中的GPS系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計成本也較低。需要說明的是，為了便于理解和簡潔描述，上文結(jié)合找平系統(tǒng)、和混合動力推土機(jī)描述，有益效果不再重復(fù)論述。以上對本實用新型所提供的一種混合動力推土機(jī)及其找平系統(tǒng)、找平方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種混合動力推土機(jī)的找平系統(tǒng),其特征在于,包括: 支撐架(20)，設(shè)置于混合動力推土機(jī)(10)的作業(yè)面； 激光發(fā)射器(30)，設(shè)置于所述支撐架(20)上，所述激光發(fā)射器(30)具有能夠旋轉(zhuǎn)并發(fā)出激光信號的激光發(fā)射頭； 激光接收器(40)，用于接收所述激光發(fā)射器(30)發(fā)射的激光信號，所述激光接收器(40)相對混合動力推土機(jī)(10)的機(jī)身固定； 控制器(101)，所述激光接收器(40)將接收的激光信號發(fā)送至所述控制器(101)，所述控制器(101)根據(jù)接收的激光信號輸出相應(yīng)的控制信號至混合動力推土機(jī)(10)鏟刀(102)的升降控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動力推土機(jī)的找平系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置于混合動力推土機(jī)(10)上的立桿(103)，所述接收器設(shè)置于所述立桿(103)上。
3.如權(quán)利要求1所述的混合動力推土機(jī)的找平系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐架(20)為三腳架。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的混合動力推土機(jī)的找平系統(tǒng)，其特征在于，所述升降控制裝置包括控制混合動力推土機(jī)(10)鏟刀(102)升降的油缸、電磁比例閥(61)、驅(qū)動所述油缸的液壓泵，所述電磁比例閥￠1)設(shè)置于所述液壓泵至所述油缸的通路上；所述控制器(101)根據(jù)接收的激光信號輸出控制所述電磁比例閥(61)的信號。
5.如權(quán)利要求4所述的混合動力推土機(jī)的找平系統(tǒng)，其特征在于，所述升降控制裝置還包括機(jī)械控制閥(63)，所述機(jī)械控制閥￠3)與所述電磁比例閥￠1)并聯(lián)，且設(shè)置于所述液壓泵至所述油缸的通路上。
6.如權(quán)利要求5所述的混合動力推土機(jī)的找平系統(tǒng)，其特征在于，所述升降控制裝置還包括主控閥(62)，所述主控閥￠2)控制所述液壓泵的出口連通所述機(jī)械控制閥￠3)或所述電磁比例閥(61)。
7.一種混合動力推土機(jī)，其特征在于，包括相對其機(jī)身固定的激光接收器(40)，用于接收設(shè)置于作業(yè)面上的激光發(fā)射器(30)發(fā)射的激光信號，激光發(fā)射器(30)具有能夠旋轉(zhuǎn)并發(fā)出激光信號的激光發(fā)射頭；還包括控制器(101)，所述激光接收器(40)將接收的激光信號發(fā)送至所述控制器(101)，所述控制器(101)根據(jù)接收的激光信號輸出相應(yīng)的控制信號至混合動力推土機(jī)(10)鏟刀(102)的升降控制裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的混合動力推土機(jī)，其特征在于，所述控制器(101)設(shè)置于所述混合動力推土機(jī)(10)的駕駛室內(nèi)。
專利摘要本實用新型公開一種混合動力推土機(jī)及其找平系統(tǒng)，找平系統(tǒng)包括支撐架，設(shè)置于混合動力推土機(jī)的作業(yè)面；激光發(fā)射器，設(shè)置于支撐架上，激光發(fā)射器具有能夠旋轉(zhuǎn)并發(fā)出激光信號的激光發(fā)射頭；激光接收器，用于接收激光發(fā)射器發(fā)射的激光信號，激光接收器相對混合動力推土機(jī)的機(jī)身固定；控制器，激光接收器將接收的激光信號發(fā)送至控制器，控制器根據(jù)接收的激光信號輸出相應(yīng)的控制信號至混合動力推土機(jī)鏟刀的升降控制裝置。該混合動力推土機(jī)及其找平系統(tǒng)、找平方法將激光形成的光平面作為基準(zhǔn)參照面，由于該基準(zhǔn)參照面是處于一定空間高度的穩(wěn)定平面，因而不受機(jī)群作業(yè)和其它因素的干擾，從而確保找平效果。
文檔編號E02F3/85GK203034504SQ20132003058
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者韓爾樑, 陳松濤 申請人:濰柴動力股份有限公司