專利名稱：用于判斷挖掘機的工作姿態的系統和方法、挖掘機的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械控制領域，具體而言，涉及ー種用于判斷挖掘機的工作姿態的系統和方法、一種挖掘機。
背景技術：
挖掘機在工作過程中會經常發生負載變化，比如為了降低油耗，新一代電控挖掘機所采取的控制策略是實時進行發動機轉速與挖掘機負載的精確匹配，使得發動機轉速會跟隨負載變化而發生較大幅度變化。當負載突然増加吋，發動機轉速需求也會陡然升高， 這時會出現動カ響應滯后現象，使挖掘機操作變得不順暢，并在一定程度上影響挖掘效率。研究挖掘機工作過程得知，負載的突變主要發生在鏟斗接觸工作面開始挖掘的瞬間。為了解決該瞬間由于轉速需要突變而導致的動カ響應滯后，可以通過挖掘機姿態的識別，對即將到來的挖掘動作做出預判斷，提前給發動機加速，使挖掘開始時的發動機轉速達到較高水平。因此，需要ー種新的用于判斷挖掘機的工作姿態的技木，可以準確識別出挖掘機是否將進行挖掘動作，從而提前將挖掘機的發動機轉速調節至預設轉速，避免轉速過低導致的動カ滯后等問題。

發明內容
本發明正是基于上述問題，提出了ー種新的用于判斷挖掘機的工作姿態的技木， 可以準確識別出挖掘機是否將進行挖掘動作，從而提前將挖掘機的發動機轉速調節至預設轉速，避免過低導致的動カ滯后等問題。有鑒于此，本發明提出了一種用于判斷挖掘機的工作姿態的系統，包括數據獲取裝置，實時獲取挖掘機的鏟斗與所述挖掘機履帶所處的履帶地面之間的測量距離；速度獲取裝置，根據所述數據獲取裝置獲取的所述測量距離，實時獲取所述鏟斗的運動速度及運動方向；數據存儲裝置，在所述挖掘機完成一次挖掘動作的過程中，在所述運動速度為零吋，將所述數據獲取裝置獲取的測量距離作為歷史測量距離進行存儲；閾值設定裝置，根據所述數據存儲裝置存儲的所述歷史測量距離，設定所述鏟斗與所述履帶地面之間的距離閾值；挖掘預判裝置，在所述運動方向在豎直方向上為向下、且所述測量距離達到所述距離閾值的情況下，確認所述挖掘機將要進行挖掘動作。在該技術方案中，實現了一個挖掘過程中的自學習策略通過在每次完成一次挖掘動作后，保存此時鏟斗與挖掘機行駛時所處的履帶地面之間的距離，從而在下一次挖掘動作時，用于實時產生距離閾值。由于每次進行挖掘動作吋，都使用了實時產生的、對應于上一次挖掘動作的結果的距離閾值，從而使得對挖掘機的姿態判斷更為準確。在上述技術方案中，優選地，所述數據獲取裝置具體包括角度傳感器，測量動臂與水平面之間的第一夾角以及斗桿與水平面之間的第二夾角；距離計算單元，按照Ii1 = I1Sin θ ^2Sin θ 2+h2進行計算，其中，Ill為所述測量距離，Ii2為所述動臂與所述挖掘機的連接位置與所述履帶地面之間的距離，Q1為所述第一夾角，θ 2為所述第二夾角。在該技術方案中，由于在進行挖掘動作時，鏟斗需要與挖掘對象進行接觸，因此如果直接在鏟斗上安裝測距儀，則可能由于鏟斗與挖掘對象的接觸，導致測距儀被損壞。因而此處通過角度傳感器對角度的測量，從而獲取鏟斗與水平面之間的距離數據，進而對挖掘機是否將要進行挖掘動作進行判斷。在上述技術方案中，優選地，所述速度獲取裝置具體包括時間設定單元，設定延
遲時間；速度計算單元，按照
權利要求
1.一種用于判斷挖掘機的工作姿態的系統，其特征在干，包括數據獲取裝置(10 ，實時獲取挖掘機的鏟斗與所述挖掘機履帶所處的履帶地面之間的測量距離；速度獲取裝置(104)，根據所述數據獲取裝置(10 獲取的所述測量距離，實時獲取所述鏟斗的運動速度及運動方向；數據存儲裝置(106)，在所述挖掘機完成一次挖掘動作的過程中，在所述運動速度為零吋，將所述數據獲取裝置(102)獲取的測量距離作為歷史測量距離進行存儲；閾值設定裝置(108)，根據所述數據存儲裝置(106)存儲的所述歷史測量距離，設定所述鏟斗與所述履帶地面之間的距離閾值；挖掘預判裝置(110)，在所述運動方向在豎直方向上為向下、且所述測量距離達到所述距離閾值的情況下，確認所述挖掘機將要進行挖掘動作。
2.根據權利要求1所述的用于判斷挖掘機的工作姿態的系統，其特征在干，所述數據獲取裝置(10 具體包括角度傳感器(1020)，測量動臂與水平面之間的第一夾角以及斗桿與水平面之間的第二夾角；距離計算單元(1022)，按照Ill = I1Sin θ rl2sin θ 2+h2進行計算，其中，Ii1為所述測量距離，h2為所述動臂與所述挖掘機的連接位置與所述履帶地面之間的距離，θェ為所述第一夾角，θ 2為所述第二夾角。
3.根據權利要求1或2所述的用于判斷挖掘機的工作姿態的系統，其特征在干，所述速度獲取裝置(104)具體包括時間設定單元(1040)，設定延遲時間；速度計算單元(1042)，按照レ=^!~進行計算，其中，ν為所述鏟斗的運動速度，h/為所述數據獲取裝置(10 在所述延遲時間之前獲取的第一測量距離，h^At為所述數據獲取裝置(10 在經過所述延遲時間之后獲取的第二測量距離，At為所述延遲時間，其中， 在所述運動速度ν為正數的情況下，所述運動方向在豎直方向上為向下，在所述運動速度ν為負數的情況下，所述運動方向在豎直方向上為向上。
4.根據權利要求1或2所述的用于判斷挖掘機的工作姿態的系統，其特征在干，所述閾值設定裝置(10 按照ぜ=聞+ズ設置所述距離閾值，其中，V為所述距離閾值，礦為所述歷史測量距離，X為對應于所述挖掘機的發動機的調速速度和所述鏟斗的下降速度的校正值。
5.根據權利要求4所述的用于判斷挖掘機的工作姿態的系統，其特征在干，在所述數據存儲裝置(106)中不存在所述歷史測量距離や吋，所述歷史測量距離ゲ1為預設距離。
6.根據權利要求1或2所述的用于判斷挖掘機的工作姿態的系統，其特征在于，還包括命令發送裝置(112)，在所述挖掘預判裝置(110)確認所述挖掘機將要進行挖掘動作的情況下，向所述挖掘機的發動機的控制裝置發送調速命令，使所述發動機的轉速被調節至預設轉速。
7.一種挖掘機，其特征在干，包括如權利要求1至6中任一項所述的用于判斷挖掘機的工作姿態的系統。
8.一種用于判斷挖掘機的工作姿態的方法，其特征在于，包括步驟302，實時獲取挖掘機的鏟斗與所述挖掘機履帶所處的履帶地面之間的測量距1 ；步驟304，根據所述測量距離，實時獲取所述鏟斗的運動速度及運動方向； 步驟306，利用存儲的歷史測量距離，設定所述鏟斗與所述履帶地面之間的距離閾值， 其中，所述歷史測量距離為所述挖掘機最近一次完成挖掘動作的過程中，在所述運動速度為零時獲取的測量距離；步驟308，若所述運動方向在豎直方向上為向下、且所述測量距離達到所述距離閾值， 則確認所述挖掘機將要進行挖掘動作。
9.根據權利要求8所述的用于判斷挖掘機的工作姿態的方法，其特征在于，所述步驟 302具體包括利用角度傳感器測量動臂與水平面之間的第一夾角、及斗桿與水平面之間的第二夾角；按照
10.根據權利要求8或9所述的用于判斷挖掘機的工作姿態的方法，其特征在于，所述步驟304具體包括設定延遲時間；按照ν =進行計算，其中，ν為所述鏟斗的運動速度，h/為在所述延遲時間之前At獲取的第一測量距離，11廣〃為在經過所述延遲時間之后獲取的第二測量距離，At為所述延遲時間，其中，若所述運動速度ν為正數，則所述運動方向在豎直方向上為向下，若所述運動速度ν為負數，則所述運動方向在豎直方向上為向上。
11.根據權利要求10所述的用于判斷挖掘機的工作姿態的方法，其特征在于，還包括 所述延遲時間為對所述第一夾角和所述第二夾角進行采集時的采集周期的整數倍。
12.根據權利要求8或9所述的用于判斷挖掘機的工作姿態的方法，其特征在于，步驟 306具體包括按照W =^+ζ設置所述距離閾值，其中，V1為所述距離閾值，V為所述歷史測量距離，χ為對應于所述挖掘機的發動機的調速速度和所述鏟斗的下降速度的校正值。
13.根據權利要求8或9所述的用于判斷挖掘機的工作姿態的方法，其特征在于，在所述步驟308之后，還包括向所述挖掘機的發動機的控制裝置發送調速命令，使所述發動機的轉速被調節至預設轉速。
全文摘要
本發明提供了一種用于判斷挖掘機的工作姿態的系統，包括數據獲取裝置，實時獲取挖掘機的鏟斗與履帶地面間的測量距離；速度獲取裝置，根據測量距離獲取鏟斗的運動速度及運動方向；數據存儲裝置，在挖掘機完成一次挖掘動作的過程中，若運動速度為零，存儲歷史測量距離；閾值設定裝置，根據歷史測量距離，設定距離閾值；挖掘預判裝置，在運動方向在豎直方向上為向下、且測量距離達到距離閾值時，確認挖掘機將要進行挖掘動作。相應地，本發明還提供了一種挖掘機和一種用于判斷挖掘機的工作姿態的方法。通過本發明的技術方案，可以準確識別出挖掘機是否將進行挖掘動作，從而提前將挖掘機的發動機轉速調節至預設轉速，避免轉速過低導致的動力滯后等問題。
文檔編號E02F3/43GK102561445SQ20121000424
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者孫普, 閻智慧 申請人:三一重工股份有限公司