专利名称：一种平地机找平控制系统和控制方法及平地机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平地机找平控制系统。另外，本发明还涉及一种平地机找平控制方法，以及安装有找平控制系统的平地机。
背景技术：
平地机作为一种土地平整和整形作业的多用途连续作业式土方机械，在公路路基平整施工中发挥着无可比拟的作用。为了保证施工平整度，在平地机的运行过程中需要对铲刀的位置进行控制以保证刮出的路槽平整度符合要求，而由于平地机铲刀位置由多个油缸控制，每个油缸由操作员手动操作控制，这就带来两个问题第一对操作员水平要求高， 同时劳动强度大；第二平地精度无法进一步提高，施工效率低。为了解决上述问题，需要开发具有自动找平功能的平地机找平系统。如国家知识产权局于2006. 05. 24授权公告的、专利号为CN200520011494. χ的实用新型专利，公开了一种平地机自动找平系统，该系统主要包括主控制器，监控显示界面， 长坡传感器，横坡传感器，回转传感器以及高程传感器。它通过安装在铲刀上的高程传感器测量当前铲刀高程与预期工作平面的高度差，并将这个高度差传送到主控制器，由主控制器控制相应的比例阀组，进而控制铲刀提升油缸，以消除这个高度差。这种方案的不足之处主要在于通过安装在铲刀上的高程传感器测得铲刀高程与预期工作面的高度差后，只能确定相应提升油缸的伸缩趋势及趋势大小，并不能准确计算得到提升油缸的准确伸缩量，因此对于铲刀高程的控制必然采取“控制——监测——控制”的误差控制策略，这种控制策略的特点是对控制器控制算法设计要求较高，需要比较复杂的调试才能取得合适的控制参数，得到良好的控制效果，并且当控制精度较高时极易出现震荡。平地机调平系统包括铲刀高程控制与横坡控制两个方面。在监测到高程误差后， 需要调整左边或右边的提升油缸来消除这个误差，由于平地机铲刀控制机构的原理，这个过程必然导致铲刀横坡度发生变化，就需要通过调整另一边的提升油缸来消除这个横坡度的误差，而横坡度的调整又会影响到铲刀的高程，如此循环，也就是说铲刀高程控制与横坡度控制是高度耦合的。如单独调整高程时，势必会影响到横坡，如回过头来调整横坡又会影响到高程。对控制器控制算法设计的要求较高，调试复杂。现有技术中的仅做到对单一的高程或斜坡进行调整，但调整又会影响到另一参数的变化。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺陷和不足，本发明的实施例提供一种平地机找平控制系统。另外，本发明的实施例还提供一种平地机找平控制方法，以及具有找平控制系统的平地机。本发明提供的一种平地机找平控制系统，包括
基准面生成装置，用于在平地机工作现场生成基准面；传感器，用于检测平地机工作时的状态参数并生成检测信号；控制器，用于接收传感器输入的检测信号，并进行处理；目标指令输入装置，用于根据铲刀的目标工作位置向所述控制器输入目标位置信号；所述传感器包括高程传感器；所述控制器设有与平地机中的铲刀相间隔的参考点；所述检测信号包括所述参考点距离所述高程传感器与基准面交汇处的高程信号；所述控制器包括信号计算单元，用于根据输入的所述检测信号计算得出所述参考点相对所述基准面的位置，并用于根据所述参考点的位置与输入的所述目标位置信号计算得出铲刀相对于参考点的目标位置，并根据计算得出的铲刀目标位置换算得出平地机中驱动机构的运动量，并向平地机中的驱动机构输出控制信号。本发明提供的一种实施例，所述高程传感器与平地机机架连接的位置为所述参考
点ο本发明提供的一种实施例，所述控制器还包括信号处理单元、和比较单元所述信号处理单元用于接收所述检测信号并进行信号处理；所述信号计算单元还用于根据平地机驱动机构反馈的动作量信号进行计算得出平地机铲刀的实际位置信号；所述比较单元用于根据计算得出的所述实际位置信号与输入的所述目标位置信号进行比较，并根据比较结果换算得出平地机驱动机构的运动量并输出所述控制信号。本发明提供的一种实施例，所述比较单元设有一位置敏感区间，所述比较单元判断所述比较结果是否落入该所述位置敏感区间，如判断结果为“否”则向平地机中的驱动机构输出所述控制信号，如判断结果为“是”则不输出所述控制信号。本发明提供的一种实施例，所述位置敏感区间为所述实际位置信号所反映的铲刀实际位置与所述目标位置信号所反映的铲刀目标位置之间的距离区间。本发明提供的一种实施例，所述实际位置信号为平地机铲刀的实际高程信号和实际横坡信号，所述目标位置信号为平地机铲刀完成工作要求所需的目标位置的目标高程信号和目标横坡信号。本发明提供的一种实施例，所述传感器还包括长坡传感器，用于检测平地机前进方向上相对水平面夹角的长坡信号；斜坡传感器，用于检测平地机左右两侧方向上相对于水平面夹角的斜坡信号；回转传感器，用于检测平地机中回转架的回转角度信号。本发明提供的一种平地机，包括机架、铲刀、驱动所述铲刀的驱动机构，还包括上述任一实施例所述的找平控制系统，所述高程传感器安装于所述机架上，所述控制器向所述驱动机构输出所述控制信号。本发明提供的一种实施例，所述驱动机构包括驱动油缸和驱动马达，所述驱动油缸为具有油缸控制器的数字油缸，所述油缸控制器用于接收所述控制信号并控制所述油缸的动作量，或所述油缸控制器用于反馈所述动作量信号。本发明提供的一种实施例，所述驱动油缸包括左提升油缸、摆动油缸、铲土角变换油缸、铲刀引申油缸、和右提升油缸，所述驱动马达包括回转马达。本发明提供的一种平地机找平控制方法，包括如下步骤步骤a 在平地机工作现场生成基准面；步骤b 与平地机中的铲刀相间隔的设一参考点，检测所述参考点距离所述高程传感器与所述基准面交汇处的高程信号；步骤c 根据铲刀的目标工作位置输入目标位置信号；步骤d:根据检测的信号计算得出所述参考点所处的位置，并根据所述参考点的位置与输入的所述目标位置信号计算得出铲刀相对于参考点的目标位置，并根据计算得出的铲刀目标位置换算得出平地机中驱动机构的运动量，并向平地机中的驱动机构输出控制信号。本发明提供的一种实施例，步骤b中将高程传感器与平地机机架安装的位置设为所述参考点。本发明提供的一种实施例，所述步骤d中包括根据平地机中的驱动机构反馈的动作量信号进行计算得出平地机铲刀的实际位
置信号；根据计算得出的所述实际位置信号与输入的所述目标位置信号进行比较，并根据比较结果换算得出平地机驱动机构的运动量并输出所述控制信号。本发明提供的一种实施例，所述步骤d中还包括判断所述比较结果是否落入一位置敏感区间，如判断结果为“否”则向平地机中的驱动机构输出所述控制信号，如判断结果为“是”则不输出所述控制信号。本发明提供的一种实施例，所述位置敏感区间为所述实际位置信号所反映的铲刀实际位置与所述目标位置信号所反映的铲刀目标位置之间的距离区间。采用本发明提供的一种平地机找平控制系统带来的有益效果为(1)控制系统相对于平地机中的铲刀相间隔的设有一参考点，在具体实施例中，在平地机的机架上设置一个参考点，与铲刀相间隔。优选的方案，该参考点为高程传感器与机架安装的位置。设置该参考点、并结合基准面，使本发明提供的控制系统在对铲刀位置进行控制时可以通过相对参考点、基准面以及检测信号和用户输入的铲刀目标位置信号进行计算，且在计算时可同时将铲刀的高程信息及横坡信息一同参考进去，计算出对应的油缸及马达的运动量并输出控制信号，使计算输出的控制信号同时控制油缸和马达按照各自的控制量运动，达到精确的位置控制。正相换算和反相换算都可实现，正相换算是根据平地机中各个油缸和马达反馈的伸缩动作量和转动角度量，基于参考点的位置换算出铲刀实际的位置；反相换算则是根据铲刀的目标位置信息，相对参考点的位置换算出平地机中各个油缸和马达的工作量。 本发明的实施例在平地机中设置一个参考点，为控制系统的计算提供一个参照基准，相比现有技术中高程传感器直接设置在铲刀上，只能单独控制和调整高程或斜坡而言，实现了空间混合联动的控制，根据基准面、参考点、检测信号和目标位置信息计算出铲刀在空间中各个油缸及马达的运动量，使各个油缸及马达按照控制的运动量动作即可实现对铲刀的精确位置控制，不会出现现有技术中的控制-检测-再控制的反复、震荡情况。反过来，可以根据平地机各个油缸和马达反馈的动作量信息，即可以参考点位置换算出铲刀的实际位置， 而现有技术则没有根据反馈的动作量进行换算铲刀位置的功能。(2)在本发明提供的实施例中，为了减小控制器中计算单元的计算量，控制器中的信号计算单元根据平地机各个油缸和马达反馈的动作量信号计算得出铲刀所处的实际位置信息，再由比较单元对实际位置信息和目标位置信息进行比较，根据比较的结果再进行换算，得出各个油缸和马达的运动量并输出控制信号。由于比较单元对目标位置信号和实际位置信号首先进行了差值比较再换算，换算任务量相对直接计算而言减少很多，效率得到提高。(3)为了进一步提高效率，避免不必要的计算，在比较单元中设一个位置敏感区间，该位置敏感区间是铲刀实际位置与铲刀目标位置之间的距离差，如比较结果落入位置敏感区间，铲刀的目标位置与实际位置相差很小，在工程作业中可以忽略时，则不再由计算单元进行计算得出各个油缸和马达的运动量，不输出控制信号，铲刀的实际位置即为目标位置，减少计算单元的计算工作。如比较结果没有落入位置敏感区间，则说明铲刀的目标位置与实际位置相差较大，则需要由计算单元进行计算得出各个油缸和马达的运动量，并输出控制信号。该方案可以大大减少计算单元不必要的计算工作，进一步提高效率。采用本发明提供的一种平地机找平控制方法带来了与上述控制系统相应的技术效果。采用本发明提供的平地机因安装找平控制系统，使其铲刀的目标位置控制更为精确，且控制过程中不会出现反复、震荡情况。铲刀位置控制精确，提高了平地机的工作效率。
图1为本发明控制系统的硬件框图。图2为本发明控制系统中控制器的工作原理框图。图3为本发明在空间上基准面、参考点以及铲刀位置的三维示意图。图4为本发明安装控制系统的平地机的结构图，重点示出平地机中各个传感器的安装位置。图5为本发明控制方法实施例的流程图。图6为本发明控制方法另一实施例的流程图。图7为本发明控制方法另一实施例的流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1至图3所示，为本发明提供的一种平地机找平控制系统，包括基准面生成装置101，用于在平地机工作现场生成基准面b。传感器，用于检测平地机工作时的状态参数并生成检测信号。控制器102，用于接收传感器输入的检测信号，并进行处理。目标指令输入装置103，用于根据铲刀的目标工作位置向所述控制器输入目标位置信号；所述传感器包括高程传感器104，所述控制器102设有与平地机中的铲刀相间隔的参考点a，所谓相间隔是指参考点a与平地机中的铲刀间隔开。参考点可以设于平地机的机架上或驾驶室等能够与铲刀相间隔开的其他位置。在本实施中，所述高程传感器104与平地机机架连接的位置为所述的参考点a，在图3所示的坐标系中，02坐标系的原点即为参考点a。高程传感器104检测参考点a与高程传感器104与基准面b交汇处之间的距离，高程传感器104与基准面b交汇处如图3中P点所示的位置，高程传感器104的前端伸入基准面b的交汇点。 所述检测信号包括所述参考点a距离所述高程传感器104与基准面b交汇处的高程信号。如图2所示，所述控制器102包括信号计算单元1021，用于根据输入的所述检测信号计算得出所述参考点a所处的位置，并用于根据所述参考点a的位置与输入的所述目标位置信号计算得出铲刀相对于参考点a的目标位置，并根据计算得出的铲刀目标位置换算得出平地机中驱动机构的运动量，并向平地机中的驱动机构输出控制信号。对于平地机找平系统，从根本上来说就是检测相关传感器数值，并控制铲刀的空间位置与姿态。首先分析平地机铲刀控制装置机械结构机架——摆架——铲刀提升与摆动油缸——牵引架——回转马达——回转盘——铲土角变换油缸——铲刀支架——铲刀引伸油紅——伊刀。整个系统从机构运动学理论上来说是一个复杂的空间混联机构(所谓空间混联指的是传统的空间并联机构与空间串联机构的复合体)机架——摆架部分是空间串联机构；摆架——提升油缸与摆动油缸——牵引架部分是空间并联机构；牵引架——回转马达——回转盘——铲土角变换油缸——铲刀支架——铲刀引伸油缸——铲刀部分是空间串联机构。整个平地机铲刀控制机构是复杂的“串联——并联——串联”的空间混联机构。对于空间机构来讲，一方面其空间机械结构复杂，使用传统的运动分析方法难以求得运动的解析表达式；另一方面通过空间机构特别是机器人学相关理论分析，能够得到机构末端点的空间位姿与系统各运动副运动量的对应关系。通过以上分析可以得到如下结论，如果以平地机机架上某一点，即安装高程传感器104的点为参考的参考点，通过对系统中各个油缸的伸缩控制及回转机构的回转控制可以达到控制铲刀空间位姿的功能。这就好比人的胳膊，胳膊与躯干连接的关节处即为该参考点，手即为平地机的铲刀，大臂和小臂即为平地机中的油缸，铲刀在空间中的位姿调整可通过大臂、小臂相对关节的动作量进行调整。但事实上，在实际工作中控制铲刀的时候，上面所述的平地机上的参考点不是固定的，不能用作铲刀控制的参考。实际需要控制的是铲刀相对于上述的激光平面，也就是基准面的空间位姿，这个基准面在平地机工作过程中是不变的。只要能够使得铲刀相对基准面保持一定的空间位姿，那么就能够保证铲刀刮铲出的工作面满足相应的要求。而由上所述，我们只能直接控制铲刀相对于机架上参考点的相对空间位姿，那么在实际控制中就需要把铲刀相对于基准面的空间位姿转化为相对于机架上参考点的空间位姿。要实现这种转换就需要知道机架上参考点相对于基准面的空间位姿，而这个空间位姿可以通过高程传感器，长坡传感器和斜坡传感器检测的检测信号得到。本发明的思路即为首先确定要使铲刀工作面满足实际要求，铲刀需要相对基准面具有什么样的参考位姿，然后检测高程，长坡和斜坡传感器数据，把铲刀相对基准面的位姿要求转换为相对于机架参考点的位姿要求，也就是说，铲刀相对机架上的参考点需要什么样的空间位姿才能保证最终的工作面满足设定要求。得到铲刀相对机架参考点的空间位姿后，即可通过机器人学相关理论计算各个油缸和回转马达的预期运动量在该实施例中，高程传感器104与平地机机架安装的位置即为参考点a，图3中02 坐标系的原点为所述参考点a。高程传感器104测量其与基准面b交汇处P位置到参考点 a位置之间的高程，图3中01坐标系中的平面即为基准面b。当用户通过目标指令输入装置103输入需要铲刀工作的目标位置信号后，控制器102的计算单元1021根据高程传感器104以及长坡传感器105、横坡传感器106、回转传感器107输入的检测信号计算得出参考点的位置信息，结合用户输入的铲刀目标位置信息换算出铲刀的目标位置，再根据铲刀的目标位置计算各个油缸及马达的运动量，并输出控制信号。在进行目标位置控制的过程中，高程传感器104不再安装于铲刀上，而是脱离出来安装于机架上，这样高程传感器与机架安装的位置即可视为一个单独的参考点a，该参考点a起到的作用是在空间中设置一个相对参考的对象，当对铲刀进行位置调整时，可将参考点a作为参考对象，其位置控制就可实现精确量的控制，计算单元可同时对铲刀的高程信息以及横坡信息进行计算，这样得出的控制信号是精确的，给各个油缸和马达，其控制量可同时解决铲刀的高程以及铲刀的横坡误差。而现有技术中，高程传感器直接安装在铲刀上，铲刀的位置与参考点重合，实际在空间中不存在所谓的参考点，没有参照对象。当需要调整铲刀工作的目标位置时，由于没有参考点，无法进行精确的计算控制，只能采用控制-检测-控制的模式，且只能单一的对高程或横坡进行调整控制，一旦调整高程，就会影响横坡。再调整横坡，又会影响高程，如此反复的调整会形成震荡，调整精度也较差。在本发明提供的另一实施例中，如图2所示，为了减少控制器102中计算单元1021 的计算任务量，提高控制效率。控制器102中还包括信号处理单元1022和比较单元1023， 信号处理单元1022将传感器输入的信号进行处理。信号由计算单元1021根据平地机各个油缸和马达反馈的动作量信息，根据参考点的位置计算出铲刀目前所述的实际位置，然后由比较单元1023对铲刀的实际位置与用户输入的目标位置进行比较，根据比较的结果再进行计算，得出平地机中各个油缸及马达的运动量并输出所述控制信号。该实施例的改进之处是通过平地机各个油缸和马达反馈的动作量信息，根据参考点的位置计算出铲刀的实际位置，再将铲刀的目标位置与实际位置进行比较，根据比较的结果进行计算，计算任务量大大降低，提高了控制器102的控制效率。图3中03坐标系的原点即为铲刀实际所处的位置，知道参考点a距离基准面的高程、铲刀实际位置距离参考点a的高程，就可由控制器中的计算单元1021算出铲刀距离基准面的高程，铲刀横坡信息的计算与此相同。据此就可算出铲刀的实际位置。在上述实施例的基础上，本发明提供的另一个实施例中，所述比较单元1023设有一位置敏感区间，所述比较单元1023判断所述比较结果是否落入该所述位置敏感区间，如判断结果为“否”则向平地机中的各个油缸和马达输出所述控制信号，如判断结果为“是”则不输出所述控制信号。该所述的位置敏感区间为所述实际位置信号所反映的铲刀实际位置与所述目标位置信号所反映的铲刀目标位置之间的距离区间。就是铲刀的实际位置与用户设定的目标位置基本吻合，或是差别十分微小，在实际工程作业中可以忽略不计时，为了提高控制效率，减小控制器的计算量，不再对其进行计算输出。直接由铲刀的实际位置开始作业。
在上述的实施例中，所述实际位置信号为平地机铲刀的实际高程信号和实际横坡信号，所述目标位置信号为平地机铲刀完成工作要求所需的目标位置的目标高程信号和目标横坡信号。铲刀在作业中的位置控制根据这两个信号进行控制。其中高程为铲刀工作时距离基准面的高度，横坡则为铲刀工作时前进方向相对水平面的夹角以及左右方向相对水平面的夹角和回转角度的信息换算出的参数信息，其反映了铲刀在三维空间中相对坐标原点的位置姿态。其中长坡传感器105，用于检测平地机前进方向上相对水平面夹角的长坡信号。斜坡传感器106，用于检测平地机左右两侧方向上相对于水平面夹角的斜坡信号。回转传感器107，用于检测平地机中回转架的回转角度信号。横坡信息是由所述信号计算单元1021根据所述长坡信号、斜坡信号和回转信号计算得出的。本发明除了提供上述的找平控制系统的实施例外，还提供一种平地机，如图4所示，重点示出平地机中铲刀及机架部分的结构，平地机主体部分及驾驶室部分为公知技术， 图中未示出，但并不影响本领域技术人员在本说明书公开内容的基础上实现。包括平地机机架1、摆架2、左提升数字油缸3、右提升数字油缸4、摆动数字油缸5、牵引架6、回转马达 7、回转盘8、铲土角变换数字油缸10、铲刀支架11、铲刀引伸油缸12、铲刀13。还包括上述实施例中所述的找平控制系统，图4中，104为激光高程传感器，105为长坡传感器，106为斜坡传感器，107为回转传感器。所述高程传感器104安装于所述机架1上，所述控制器102 向所述驱动机构输出所述控制信号。所述驱动机构包括驱动油缸和驱动马达，所述驱动油缸为具有内部控制器的数字油缸，所述控制器用于接收所述控制信号并控制所述油缸的动作量，这种数字油缸在通过标准通讯接口(如CAN 口)接收到主控制器发送来的油缸伸缩量以后立即通过闭环控制使油缸精确定位，也可不使用这种数字油缸，而在普通油缸外增加油缸长度检测传感器也能达到同样的目的。如图4所示，所述驱动油缸包括左提升油缸3、摆动油缸5、铲土角变换油缸10、铲刀引申油缸12、和右提升油缸4，所述驱动马达包括回转马达7。安装找平控制系统的平地机在工作时，找平控制系统根据各个传感器输入的检测信号以及用户输入的铲刀目标位置信号进行计算后，向各个油缸控制器和回转机构发送控制信号，各油缸控制器具体完成对油缸的内部闭环控制，由回转执行器完成回转机构的运动；最终实现对铲刀的空间位姿精确定位。本发明还提供一种平地机找平控制方法的实施例，如图5所示，包括如下步骤步骤a 在平地机工作现场生成基准面；步骤b 将高程传感器与平地机机架安装的位置设为参考点，检测所述参考点距离所述高程传感器与所述基准面交汇处的高程信号，并检测参考点的长坡信号、斜坡信号；步骤c 根据铲刀的目标工作位置输入目标位置信号；步骤d:根据检测的信号计算得出所述参考点所处的位置，并根据所述参考点的位置与输入的所述目标位置信号计算得出铲刀的目标位置，并根据计算得出的铲刀目标位置换算得出平地机中驱动机构的运动量，并向平地机中的驱动机构输出控制信号。如图6所示，所述步骤d中包括根据平地机中的驱动机构反馈的动作量信号进行计算得出平地机铲刀的实际位置信号；根据计算得出的所述实际位置信号与输入的所述目标位置信号进行比较，并根据比较结果换算得出平地机驱动机构的运动量并输出所述控制信号。如图7所示，所述步骤d中还包括判断所述比较结果是否落入一位置敏感区间， 如判断结果为“否”则向平地机中的驱动机构输出所述控制信号，如判断结果为“是”则不输出所述控制信号。所述位置敏感区间为所述实际位置信号所反映的铲刀实际位置与所述目标位置信号所反映的铲刀目标位置之间的距离区间。所述实际位置信号为平地机铲刀的实际高程信号和实际横坡信号，所述目标位置信号为平地机铲刀完成工作要求所需的目标位置的高程信号和目标横坡信号。本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中， 该程序在执行时，包括如上述方法实施例的步骤，所述的存储介质，如磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory, RAM)等。 在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种平地机找平控制系统，包括基准面生成装置(101)，用于在平地机工作现场生成基准面(b)； 传感器，用于检测平地机工作时的状态参数并生成检测信号； 控制器(102)，用于接收传感器输入的检测信号，并进行处理； 目标指令输入装置(10 ，用于根据铲刀的目标工作位置向所述控制器输入目标位置信号；其特征在于所述传感器包括高程传感器(104)；所述控制器(102)设有与平地机中的铲刀相间隔的参考点(a)； 所述检测信号包括所述参考点(a)距离所述高程传感器(104)与基准面(b)交汇处的高程信号；所述控制器(10 包括信号计算单元(1021)，用于根据输入的所述检测信号计算得出所述参考点(a)相对所述基准面(b)的位置，并用于根据所述参考点(a)的位置与输入的所述目标位置信号计算得出铲刀相对于参考点(a)的目标位置，并根据计算得出的铲刀目标位置换算得出平地机中驱动机构的运动量，并向平地机中的驱动机构输出控制信号。
2.根据权利要求1所述的找平控制系统，其特征在于所述高程传感器(104)与平地机机架连接的位置为所述参考点(a)。
3.根据权利要求1或2所述的找平控制系统，其特征在于所述控制器(10 还包括信号处理单元(1022)、和比较单元(1023)所述信号处理单元(1022)用于接收所述检测信号并进行信号处理； 所述信号计算单元(1021)还用于根据平地机驱动机构反馈的动作量信号进行计算得出平地机铲刀的实际位置信号；所述比较单元(102 用于根据计算得出的所述实际位置信号与输入的所述目标位置信号进行比较，并根据比较结果换算得出平地机驱动机构的运动量并输出所述控制信号。
4.根据权利要求3所述的找平控制系统，其特征在于所述比较单元(102 设有一位置敏感区间，所述比较单元判断所述比较结果是否落入该所述位置敏感区间，如判断结果为“否”则向平地机中的驱动机构输出所述控制信号，如判断结果为“是”则不输出所述控制信号。
5.根据权利要求4所述的找平控制系统，其特征在于所述位置敏感区间为所述实际位置信号所反映的铲刀实际位置与所述目标位置信号所反映的铲刀目标位置之间的距离区间。
6.根据权利要求5所述的找平控制系统，其特征在于所述实际位置信号为平地机铲刀的实际高程信号和实际横坡信号，所述目标位置信号为平地机铲刀完成工作要求所需的目标位置的目标高程信号和目标横坡信号。
7.根据权利要求3所述的找平控制系统，其特征在于所述传感器还包括 长坡传感器(105)，用于检测平地机前进方向上相对水平面夹角的长坡信号；斜坡传感器(106)，用于检测平地机左右两侧方向上相对于水平面夹角的斜坡信号； 回转传感器(107)，用于检测平地机中回转架的回转角度信号。
8.—种平地机，包括机架、铲刀、驱动所述铲刀的驱动机构，其特征在于还包括上述权利要求1至7任一所述的找平控制系统，所述高程传感器(14)安装于所述机架(1)上， 所述控制器(102)向所述驱动机构输出所述控制信号。
9.根据权利要求8所述的平地机，其特征在于所述驱动机构包括驱动油缸和驱动马达，所述驱动油缸为具有油缸控制器的数字油缸，所述油缸控制器用于接收所述控制信号并控制所述油缸的动作量，或所述油缸控制器用于反馈所述动作量信号。
10.根据权利要求9所述平地机，其特征在于所述驱动油缸包括左提升油缸(3)、摆动油缸(5)、铲土角变换油缸(10)、铲刀引申油缸(12)、和右提升油缸G)，所述驱动马达包括回转马达(7)。
11.一种平地机找平控制方法，其特征在于包括如下步骤 步骤a 在平地机工作现场生成基准面；步骤b:与平地机中的铲刀相间隔的设一参考点(a)，检测所述参考点(a)距离所述高程传感器与所述基准面交汇处的高程信号；步骤c 根据铲刀的目标工作位置输入目标位置信号；步骤d 根据检测的信号计算得出所述参考点所处的位置，并根据所述参考点的位置与输入的所述目标位置信号计算得出铲刀相对于参考点的目标位置，并根据计算得出的铲刀目标位置换算得出平地机中驱动机构的运动量，并向平地机中的驱动机构输出控制信号。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于步骤b中将高程传感器与平地机机架安装的位置设为所述参考点。
13.根据权利要求11或12所述的控制方法，其特征在于 所述步骤d中包括根据平地机中的驱动机构反馈的动作量信号进行计算得出平地机铲刀的实际位置信号；根据计算得出的所述实际位置信号与输入的所述目标位置信号进行比较，并根据比较结果换算得出平地机驱动机构的运动量并输出所述控制信号。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于所述步骤d中还包括判断所述比较结果是否落入一位置敏感区间，如判断结果为“否”则向平地机中的驱动机构输出所述控制信号，如判断结果为“是”则不输出所述控制信号。15、根据权利要求14所述的控制方法， 其特征在于所述位置敏感区间为所述实际位置信号所反映的铲刀实际位置与所述目标位置信号所反映的铲刀目标位置之间的距离区间。
全文摘要
本发明涉及一种平地机找平控制系统和控制方法及平地机，找平控制系统包括基准面生成装置、传感器、控制器、和目标指令输入装置，并设有与平地机相间隔的参考点，通过传感器检测的信号并通过控制器计算出参考点的空间位置，再结合输入的目标位置信息计算出铲刀目标位置，并算出对应运动量的控制信号发至平地机中的驱动机构。整个控制过程由于参考点的设置，使铲刀的位置控制在空间有了相对参考对象。使平地机中各个油缸和马达的运动量控制精确，实现铲刀位置的精确控制。安装找平控制系统的平地机也由此带来铲刀控制精确、平地效率提高的效果。找平控制方法则给出了平地机如何有效控制找平、提高平地机作业效率的方法。
文档编号E02F3/85GK102304932SQ20111021181
公开日2012年1月4日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者周翔, 王军, 邓侃 申请人:三一重工股份有限公司