用于控制挖掘机的方法和装置、液压控制系统、挖掘机与流程

本发明涉及机械设备领域，具体地涉及一种用于控制挖掘机的方法和装置、用于液压挖掘机的液压控制系统、挖掘机。

背景技术：

目前，采用负流量系统的液压挖掘机使用的操作手柄通过液压阀块直接控制挖掘机各动作先导油路的油压大小，进而控制流进执行装置的流量大小，控制执行装置动作与否和动作速度。液压系统如图1所示，发动机5为系统提供动力源，液压泵6为系统提供液压动力源，先导油泵7为系统提供先导控制油源。当操纵手柄3左侧被压下时，液压滑阀2的阀芯向左侧移动，液压油缸1大腔进油，油缸伸出；当操纵手柄3右侧被压下时，液压滑阀3的阀芯向右侧移动，液压油缸1小腔进油，油缸收回。现有技术的方案存在以下问题：操作手柄为机械液压结构，不利于机电液一体化控制和智能化控制的实现。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种用于控制挖掘机的方法和装置、用于挖掘机的液压控制系统、挖掘机，其实现机电液一体化控制和智能化控制的实现。

为了实现上述目的，本发明实施例的一个方面提供一种用于控制挖掘机的方法，该方法包括：采集与至少一个电控手柄的动作相关联的电信号；根据电信号生成控制信号；以及将控制信号输出至至少相应的电磁阀以控制挖掘机进行相应操作。

可选地，该方法还包括：确定电信号相比于预设电信号的第一百分比；根据第一百分比确定电控手柄的动作的操作角度；以及确定操作角度相比于预设角度的第二百分比；其中，根据电信号生成控制信号包括根据第二百分比生成控制信号。

可选地，根据第二百分比生成控制信号包括：设置电控手柄的灵敏度；根据设置的灵敏度和第二百分比生成第一数据；以及根据第一数据和选择的操作模式生成控制信号。

可选地，根据第一数据和选择的操作模式生成控制信号包括：根据第一数据和操作模式生成第二数据；以及根据第二数据和预设有效电流值生成控制信号。

可选地，根据第二数据和预设有效电流值生成控制信号包括：根据第二数据和预设有效电流值生成第一控制信号；以及根据第一控制信号生成变化平缓的控制信号。

本发明实施例的另一方面提供一种用于控制挖掘机的装置，该装置包括控制器，控制器包括：数据采集模块，用于采集与至少一个电控手柄的动作相关联的电信号；以及数据处理模块，用于根据电信号生成控制信号。

可选地，控制器还包括：输出模块，用于将控制信号输出至至少一个相应的电磁阀以控制挖掘机进行相应操作。

可选地，数据处理模块用于：确定电信号相比于预设电信号的第一百分比；根据第一百分比确定电控手柄的动作的操作角度；确定操作角度相比于预设角度的第二百分比；以及根据第二百分比生成控制信号。

可选地，控制器还包括：比例及曲线选择模块，用于设置比例值和选择预设曲线；操作模式选择模块，用于选择电控手柄的操作模式；以及比例及曲线处理模块，用于根据比例值和预设曲线确定电控手柄的灵敏度；数据处理模块用于：根据灵敏度和第二百分比生成第一数据；控制器还包括数据分配模块，用于根据第一数据和操作模式生成第二数据；和将第二数据分配给至少一个相应的电磁阀；输出模块用于：接收所分配的第二数据；以及根据所分配的第二数据和预设有效电流值生成控制信号。

可选地，输出模块包括：输入信号模块，用于接收所分配的第二数据，根据所分配的第二数据和预设有效电流值生成第一控制信号；斜坡信号处理模块，用于根据第一控制信号生成变化平缓的控制信号；以及输出信号模块，用于输出控制信号至与至少一个相应的电磁阀相关联的电路以调节输出至相应的电磁阀的输出信号。

可选地，所述输出信号模块还用于采集输出至至少一个相应的电磁阀的输出信号；以及根据采集到的输出信号与输出的控制信号对电路输出至至少一个相应的电磁阀的输出信号进行反馈控制。

本发明实施例的另一方面提供一种用于挖掘机的液压控制系统，该液压控制系统包括上述的装置。

本发明实施例的另一方面提供一种挖掘机，该挖掘机包括上述的液压控制系统。

通过上述技术方案，通过使用电控手柄将操作者的操作抓转为电信号并根据电信号生成控制信号以及将该控制信号输出至电磁阀以控制挖掘机，实现了机电液一体化控制和智能控制。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是现有技术中的一液压系统的原理图；

图2是根据本发明的一实施方式提供的用于控制挖掘机的方法的流程图；

图3是根据本发明的另一实施方式提供的用于控制挖掘机的方法的流程图；

图4是根据本发明的另一实施方式提供的用于控制挖掘机的方法的流程图；

图5是根据本发明的一实施方式提供的用于控制挖掘机的装置的结构框图；

图6是根据本发明的另一实施方式提供的用于控制挖掘机的装置的结构框图；

图7是根据本发明的另一实施方式提供的用于控制挖掘机的装置的结构框图；

图8是根据本发明的另一实施方式提供的用于控制挖掘机的装置的结构框图；

图9是根据本发明的一实施方式提供的液压系统原理图；

图10是根据本发明的一实施方式提供的电气系统原理图；

图11是根据本发明的一实施方式提供的电控手柄曲线图；

图12是根据本发明的一实施方式提供的数据处理程序模块框图；以及

图13是根据本发明的一实施方式提供的比例电磁阀输出程序模块框图。

附图标记说明

1液压油缸2液压滑阀

3操纵手柄4回油过滤器

5发动机6液压泵

7先导油泵8吸油过滤器

9电磁阀10控制器

11数据采集模块12数据处理模块

13输出模块14比例及曲线选择模块

15操作模式选择模块16数据分配模块

17斜坡信号处理模块18输出信号模块

19显示器20比例及曲线处理模块

21左侧电控手柄22右侧电控手柄

23数据采集处理模块24输入信号模块

31左侧手柄左右方向32左侧手柄前后方向

33右侧手柄左右方向34右侧手柄前后方向

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“前、后、左、右”通常是指挖掘机操作人员在操作电控手柄时电控手柄相对于操作人员的动作方向，即前、后、左、右。

本发明实施例的一个方面提供一种用于控制挖掘机的方法。例如，如图2所示。图2是根据本发明的一实施方式提供的用于控制挖掘机的方法的流程图。如图2所示，该方法包括：

步骤s20：采集电信号，即采集与至少一个电控手柄的动作相关联的电信号；

步骤s21：生成控制信号，即根据电信号生成控制信号；以及

步骤s22：输出电信号，即将控制信号输出至至少一个相应的电磁阀以控制挖掘机进行相应操作。

如此，实现了机电液一体化控制和智能控制。其中，电信号可以是电压值。另外，电控手柄的使用克服了操作手柄配置的液压性能固定使得其缺乏适应性的缺陷。

图3是根据本发明的另一实施方式提供的用于控制挖掘机的方法的流程图。如图3所示，图3所示的方法与图2所示的方法相比，其不同之处在于，图3所示的方法还包括：

步骤s31：确定第一百分比，即确定电信号相比于预设电信号的第一百分比，该预设电信号为一参考电信号，例如参考电压；

步骤s32：确定操作角度，即根据第一百分比确定电控手柄的动作的操作角度；其中，该操作角度包括了操作方向和角度的大小；例如，如图11，电信号为电压值，将电压值相比于预设电压得到第一百分比为40％，则可从图11中确定出方向为左方向，角度为5°；

步骤s33：确定第二百分比，即确定操作角度相比于预设角度的第二百分比；其中，该预设角度可以与操作方向相关，例如在步骤s32中确定的操作方向为左方向，则该预设角度可以为左方向上的预设角度；以及

步骤s34：生成控制信号，即根据第二百分比生成控制信号。

进一步地，在根据本发明的实施方式中，根据第二百分比生成控制信号可以包括：设置电控手柄的灵敏度；根据设置的灵敏度和第二百分比生成第一数据；以及根据第一数据和选择的操作模式生成控制信号。其中，设置灵敏度可通过设置与灵敏度相关的比例值和选择与灵敏度相关的曲线来实现。如此，实现了根据操作人员的熟练程度不同设置不同的灵敏度以便于操作人员的操作。另外地，操作人员可以选择曲线，这改善了挖掘机系统的性能和可操控性。此外，可以选择操作模式，使得操作人员可根据自己的操作习惯调整操作模式，方便操作人员的操作，提高工作效率。其中，操作模式的种类很多，例如iso标准操作模式、日本挖掘机操作模式等。其中，日本挖掘机操作操作模式和iso标准操作模式的区别在于操作手柄与挖掘机动作的对应不同，例如在日本挖掘机操作模式中，左手柄的左右动作对应挖掘机斗杆的伸出和收入，前后动作对应整车的右旋转和左旋转。

进一步地，在根据本发明的实施方式中，根据第一数据和选择的操作模式生成控制信号可以包括：根据第一数据和操作模式生成第二数据；以及根据第二数据和预设有效电流值生成控制信号。

进一步地，在根据本发明的实施方式中，根据所述第二数据和预设有效电流值生成所述控制信号可以包括：根据第二数据和预设有效电流值生成第一控制信号；以及根据第一控制信号生成变化平缓的控制信号。其中，该预设有效电流值与电磁阀相关。

图4是根据本发明的另一实施方式提供的用于控制挖掘机的方法的流程图。如图4所示，图4所示的方法与图3所示的方法的不同之处在于，图4所示的方法还包括：

步骤s44：设置灵敏度，即设置电控手柄的灵敏度；

步骤s45：生成第一数据，即根据设置的灵敏度和第二百分比生成第一数据；

步骤s46：生成第二数据，即根据第一数据和选择的操作模式生成第二数据；

步骤s47：生成第一控制信号，即根据第二数据和预设有效电流值生成第一控制信号；以及

步骤s48：生成变化平缓的控制信号，即根据第一控制信号生成变化平缓的控制信号。

如此，可通过设置不同的灵敏度方便操作熟练程度不同的操作人员操作挖掘机。另外，操作人员还可根据自己的操作习惯选择操作模式。将控制信号处理成变化平缓的控制信号使得操作人员在操作挖掘机时，挖掘机在不同的动作之间有适应的过程，便于保护挖掘机，延长使用寿命。

另外，本发明的实施例的另一方面还提供了一种用于控制挖掘机的装置。图5是根据本发明的一实施方式提供的用于控制挖掘机的装置的结构框图。如图5所示，该装置包括控制器10。控制器10包括数据采集模块11和数据处理模块12。其中，数据采集模块11用于采集与至少一个电控手柄的动作相关联的电信号，数据处理模块12用于根据电信号生成控制信号。如此，实现了机电液一体化控制和智能控制。其中，电信号可以是电压值。另外，电控手柄的使用克服了操作手柄配置的液压性能固定使得其缺乏适应性的缺陷。

图6是根据本发明的另一实施方式提供的用于控制挖掘机的装置的结构框图。图6所示的装置与图5所示的装置不同之处在于，图6所示的控制器10还包括输出模块13，用于将控制信号输出至至少一个相应的电磁阀以控制挖掘机进行相应操作。如图9所示，使用电磁阀9代替传统的液压滑阀3(如图1所示)，通过控制电磁阀9控制挖掘机进行相应操作。其中，在该实施方式中，电磁阀可以是比例电磁阀。比例电磁阀的作用是调节先导控制油路的压力和流量。

在根据本发明的实施方式中，数据处理模块12用于确定电信号相比于预设电信号的第一百分比；根据第一百分比确定电控手柄的动作的操作角度；确定操作角度相比于预设角度的第二百分比；以及根据第二百分比生成控制信号。以电信号为电压为例。例如，数据处理模块12将电压值相比于预设电压得到第一百分比为40％，从图11中可确定出方向为左方向，角度为5°。将角度值5与左方向的预设角度相比得到第二百分比，数据处理模块12根据第二百分比生成控制信号。

图7是根据本发明的另一实施方式提供的用于控制挖掘机的装置的结构框图。如图7所示，在该实施方式中，该装置包括控制器10。控制器10包括数据采集模块11、数据处理模块12、输出模块13、比例及曲线选择模块14、操作模式选择模块15、数据分配模块16和比例及曲线处理模块20。其中，比例及曲线选择模块14用于设置比例值和选择预设曲线，该比例值和预设曲线与灵敏度相关。操作模式选择模块15用于选择电控手柄的操作模式。比例及曲线处理模块20用于根据比例值和预设曲线确定电控手柄的灵敏度。数据采集模块11用于采集与至少一个电控手柄的动作相关联的电信号。数据处理模块12用于确定电信号相比于预设电信号的第一百分比；根据第一百分比确定电控手柄的动作的操作角度；确定操作角度相比于预设角度的第二百分比；根据灵敏度和第二百分比生成第一数据。数据分配模块16用于根据第一数据和操作模式生成第二数据以及将第二数据分配给至少一个相应的电磁阀。例如，操作人员的某一操作需要操作多个电磁阀(例如电磁阀a、b、c、d、e、f、g、h)，数据分配模块16根据操作人员选择的操作模式将第一数据处理成第二数据并将第二数据分配给该多个电磁阀，即根据操作模式将第一数据处理成与多个电磁阀对应的第二数据。在该实施方式中，输出模块13用于接收所分配的第二数据以及根据所分配的第二数据和预设有效电流值生成控制信号。其中，预设有效电流值与电磁阀有关。如此，实现了根据操作人员的熟练程度不同设置不同的灵敏度以便于操作人员的操作。此外，可以选择操作模式，使得操作人员可根据自己的操作习惯调整操作模式，方便操作人员的操作，提高工作效率。其中，预设操作模式中所包含的操作模式的种类很多，例如iso标准操作模式、日本挖掘机操作模式等。另外，在该实施方式中，操作人员可通过操作人机交互界面，例如显示屏，设置比例值、选择预设曲线以及选择预设操作模式。

在根据本发明的实施方式中，输出模块13可包括输入信号模块24，用于接收所分配的第二数据，根据所分配的第二数据和预设有效电流值生成第一控制信号。输出模块13还可包括斜坡信号处理模块17，用于根据第一控制信号生成变化平缓的控制信号。输出模块13还可包括输出信号模块18，用于输出控制信号至与至少一个相应的电磁阀相关联的电路以调节输出至相应的电磁阀的输出信号。

在根据本发明的实施方式中，输出信号模块18还可用于采集输出至至少一个相应的电磁阀的输出信号；以及根据采集到的输出信号与输出的控制信号对电路输出至至少一个相应的电磁阀的输出信号进行反馈控制。如此，使得液压系统控制挖掘机更加智能化。

图8是根据本发明的另一实施方式提供的用于控制挖掘机的装置的结构框图。如图8所示，与图7所示的装置的不同之处在于，在图8所示的装置中，输出模块13包括输入信号模块24、斜坡信号处理模块17和输出模块18。在该实施方式中，使用两电控手柄操作挖掘机，左侧电控手柄21和右侧电控手柄22，以电信号为电压为例。此外，操作人员可在人机交互界面，如显示器19(如图12所示)设置与灵敏度相关的比例值和选择与灵敏度相关的预设曲线以及操作模式。数据采集模块11采集与电控手柄的相关联的电压，并将其存储起来。可根据该电信号判断操作人员操作的是左手柄还是右手柄以及电控手柄的操作方向。如图10所示，31表示左侧电控手柄左右方向，32表示左侧电控手柄前后方向，33表示右侧电控手柄左右方向，34表示右侧电控手柄前后方向，根据电控手柄与控制器的连接线路，可根据采集到的电信号得出操作人员操作的哪个手柄以及其操作方向是前后还是左右。数据处理模块12将该电压值与预设电压值相比得到第一百分比。根据第一百分比确定电控手柄的操作角度，该操作角度包括了电控手柄的具体操作方向以及操作角度，例如根据电信号确定操作人员操作的是左侧电控手柄的左右方向则在图11中可根据角度与百分比值的关系确定出操作人员操作的左侧电控手柄的左方向还是右方向以及具体的操作角度。本领域技术人员可以理解的是，还可作出前后方向与百分比值的关系以当操作人员操作电控手柄的前后方向时确定出具体方向和角度。数据处理模块12确定操作角度后将角度值与相应方向的预设角度相比以得到第二百分比。操作人员在显示器19上设置比例值和选择的预设曲线，比例及曲线处理模块20根据比例值和预设曲线的乘积确定电控手柄的灵敏度。数据处理模块12将第二百分比与灵敏度相乘得到第一数据，其中，该第一数据是一百分比值。根据操作人员在显示器19上选择的操作模式，数据分配模块16将第一数据处理成第二数据，并将第二数据分配给相对应的电磁阀，例如如图12所示，与电磁阀a、b、c、d、e、f、g、h相对应，将第二数据分配给输出a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1，其中，该第二数据是一百分比值。输入信号模块24通过与电磁阀a、b、c、d、e、f、g、h相对应的入口a2、b2、c2、d2、e2、f2、g2、h2接收分配的第二数据并将分配的第二数据与预设有效电流值相乘得到第一控制信号(如图13所示)，该预设有效电流值与电磁阀相关。斜坡信号处理模块17将第一控制信号处理成变化平缓的控制信号。输出信号模块18将变化平缓的控制信号通过其与电磁阀a、b、c、d、e、f、g、h相对应的输出口a3、b3、c3、d3、e3、f3、g3、h3输出至与电磁阀a、b、c、d、e、f、g、h相关联的电路以调节输出至电磁阀a、b、c、d、e、f、g、h的输出信号。另外地，输出信号模块18还具有闭环控制功能保证输出信号与目标值相同。例如，采集输出至电磁阀a、b、c、d、e、f、g、h输出信号；以及根据采集到的输出信号与其输出的控制信号对与电磁阀a、b、c、d、e、f、g、h相关联的电路输出至电磁阀a、b、c、d、e、f、g、h的输出信号进行反馈控制。此外，在根据本发明的实施方式中，可将数据采集模块11和数据处理模块集成为数据采集处理模块23，如图12所示。

另外地，本发明实施例的另一方面提供一种用于挖掘机的液压控制系统。该液压控制系统包括上述的装置。

另外地，本发明实施例的另一方面提供一种挖掘机，该挖掘机包括上述的液压控制系统。

综上所述，通过电控手柄将操作人员的操作转换成电信号，根据该电信号生成控制信号，将该控制信号输出至相应的电磁阀以控制挖掘机进行相应的操作，实现了机电液一体化控制和智能控制。而且，使用电控手柄克服了操作手柄配置的液压阀性能固定、缺乏适应性的缺点。此外，可通过设置不同的灵敏度实现很好的适应于操作熟练程度不同的操作人员。另外，操作人员还可根据自己的操作习惯调整操作模式以更方便的操作挖掘机，提高工作效率。

以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域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，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。