装载机工作装置位置参数数据的获取方法与流程

本发明涉及一种装载机，更具体地说，涉及一种装载机工作装置位置参数数据的获取方法。

背景技术：

随着装载机技术的发展，人们在对装载机操作功能需求不断增加的同时,对操控舒适性要求也越来越高，为实现这些目的，装载机通常配备一些自动控制操作，例如自动铲装，或者在铲装过程中某个位置进行自动限位缓冲等。要进行这些自动控制操作，需要设定装载机工作装置的姿态位置，例如铲装卸料之后的铲斗自动贴地放平动作，需要设定动臂在不同位置铲斗相对动臂的角度，以便在动臂在某位置时将铲斗相对动臂的角度调整到相应的角度，以便在动臂下降到铲斗贴地位置时，铲斗刚好贴地放平。又比如动臂在不同位置时铲斗收斗至极限位置时相对动臂的收斗极限角度和铲斗放斗至极限时相对动臂的放斗极限角度，以便在装载机动臂在不同位置时，用于进行收斗或放斗至极限时进行缓冲。

现有技术中，装载机的这些位置参数是通过传感器来获取的，但传感器检测到的位置参数与工作装置的实际位置参数之间的对应关系却是通过人工测试来进行标定确定的，其方法是通过测试采集参数，然后人工筛选记录一些参考点的数据，再通过编程写入控制代码中来进行控制，这种方法通过人工测试和筛选数据，不仅费时费力，精确度差，不利于减少劳动强度，提高效率。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有装载机工作装置位置参数费时费力，精确度差的问题，而提供一种装载机工作装置位置参数数据的获取方法。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种装载机工作装置位置参数数据的获取方法，

所述工作装置位置参数数据包括铲装起始位置复位位置参数数据、铲斗收斗极限位置参数数据、铲斗放斗极限位置参数数据、动臂举升极限位置参数数据；所述工作装置位置参数数据的获取方法是：通过控制程序自动控制装载机工作装置并完成特定动作组一、特定动作组二、特定动作组三；

所述特定动作组一包括从铲斗贴地放平的第一初始位置将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作；在动臂举升动作过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲装起始位置复位位置参数数据并存储；

所述特定动作组二包括从第一初始位置处收斗至极限的位置处将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作和在动臂举升动作过程中使铲斗保持处于铲斗收斗极限位置的铲斗收斗动作；在动臂举升动作过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗收斗极限位置参数数据并存储；

或者所述特定动作组二包括从动臂举升极限位置且铲斗收斗至极限位置处将动臂下降至第一初始位置的动臂下降动作和在动臂下降动作过程中使铲斗处于铲斗收斗极限位置的铲斗收斗动作；在动臂下降动作过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗收斗极限位置参数数据并存储；

所述特定动作组三包括从铲斗放斗至极限且斗尖着地的第二初始位置将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作和将动臂从动臂举升极限位置下降至第二初始位置的动臂下降动作以及在动臂下降过程中使铲斗保持处于铲斗放斗极限位置的铲斗放斗动作，在动臂下降过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗放斗极限位置参数数据并存储；或者包括从铲斗放斗至极限且斗尖着地的第二初始位置将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作和在动臂举升动作过程中使铲斗保持在铲斗放斗极限位置的铲斗放斗动作，在动臂举升动作过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗放斗极限位置参数数据并存储；

动臂处于动臂举升极限位置时记录动臂角度作为动臂举升极限位置参数数据并存储。

进一步地,上述装载机工作装置位置参数数据的获取方法中，所述特定动作组一还包括动臂举升至动臂举升极限位置后将铲斗收斗至铲斗收斗极限位置的铲斗收斗动作，铲斗收斗动作完成后下降动臂完成所述特定动作组二，此时所述特定动作组二包括从动臂举升极限位置且铲斗收斗至极限位置处将动臂下降至第一初始位置的动臂下降动作和在动臂下降动作过程中使铲斗处于铲斗收斗极限位置的铲斗收斗动作；在动臂下降动作过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗收斗极限位置参数数据并存储。即动臂举升过程中获取铲装起始位置复位位置参数数据，之后收斗至铲斗收斗极限位置，再下降动臂获取铲斗收斗极限位置参数数据。或者所述特定动作组一还包括动臂举升至动臂举升极限位置后将动臂下降至初始位置的动臂下降动作，在动臂下降动作完成后将铲斗收斗至铲斗收斗极限位置，然后举升动臂完成所述特定动作组二，此时所述特定动作组二包括从第一初始位置处收斗至极限的位置处将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作和在动臂举升动作过程中使铲斗保持处于铲斗收斗极限位置的铲斗收斗动作；在动臂举升动作过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗收斗极限位置参数数据并存储，即特定动作组一中，在动臂举升过程中获取铲装起始位置复位位置参数数据，然后下降动臂，动臂下降至第一初始位置后收斗至铲斗收斗极限位置，再举升动臂，在动臂举升过程中获取铲斗收斗极限位置参数数据。

进一步地,上述装载机工作装置位置参数数据的获取方法中，所述特定动作组一还包括在动臂举升动作完成后将动臂从动臂举升极限位置下降至初始位置的动臂下降动作，在动臂举升动作和动臂下降动作过程中动臂每转动固定角度均记录一次动臂角度和铲斗角度；将动臂举升动作过程和动臂下降动作过程中动臂处于同一位置处两次记录的动臂角度和铲斗角度计算动臂角度平均值和铲斗角度平均值并将动臂角度平均值和铲斗角度平均值作为作为一组铲装起始位置复位位置参数数据并存储。同样，所述特定动作组二包括从第一初始位置处收斗至极限的位置处将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作和从动臂举升极限位置将动臂下降至第一初始位置的动臂下降动作以及动臂举升动作过程和动臂下降动作过程中使铲斗保持处于铲斗收斗极限位置的铲斗收斗动作；动臂举升动作和动臂下降动作过程中动臂每转动固定角度均记录一次动臂角度和铲斗角度；将动臂举升动作过程和动臂下降动作过程中动臂处于同一位置处两次记录的动臂角度和铲斗角度各自计算动臂角度平均值和铲斗角度平均值并将动臂角度平均值和铲斗角度平均值作为一组铲斗收斗极限位置参数数据并存储。

进一步地,上述装载机工作装置位置参数数据的获取方法中，所述特定动作组三包括从铲斗放斗极限位置且斗尖着地的第二初始位置将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作、将动臂从动臂举升极限位置下降至第二初始位置的动臂下降动作和在动臂举升动作之前将铲斗收斗一固定角度的铲斗收斗动作；在动臂下降动作之前将铲斗重新放斗至放斗极限位置，在动臂下降过程中保持使铲斗处于放斗极限位置的铲斗放斗动作，在动臂下降过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗放斗极限位置参数数据并存储。

进一步地,上述装载机工作装置位置参数数据的获取方法中，所述特定动作组一和所述特定动作组三的动作由手动触发控制程序控制装载机工作装置自动完成，所述特定动作组二由控制程序在完成所述特定动作组一之后自动控制完成。

进一步地,上述装载机工作装置位置参数数据的获取方法中，动臂举升动作过程和动臂下降动作过程中动臂匀速动作。

进一步地,上述装载机工作装置位置参数数据的获取方法中，动臂举升至动臂举升极限位置的判别方法是在动臂举升动作过程中在固定时间间隔T1内动臂角度的变化值位于预定范围内；铲斗收斗至铲斗收斗极限位置和铲斗放斗至铲斗放斗极限位置的判别方法是在铲斗收斗动作过程或铲斗放斗动作过程中在固定时间间隔t1内铲斗角度的变化值位于预定范围内。

进一步地,上述装载机工作装置位置参数数据的获取方法中，

动臂举升动作过程中，当固定时间间隔T2内动臂角度变化值位于预定范围内，则将动臂举升动作对应阀动作的原控制电流值增加K1；当固定时间间隔T3内动臂角度变化值位于预定范围内，则将动臂举升动作对应的阀动作的原控制电流值增加K2，其中T1>T3>T2，K2>K1；

铲斗收斗动作和铲斗放斗动作过程中，当固定时间间隔t2内铲斗角度变化值位于预定范围内，则将铲斗收斗动作或铲斗放斗动作对应阀动作的原控制电流值增加k1；当固定时间间隔t3内铲斗角度变化值位于预定范围内，则将铲斗收斗动作或铲斗放斗动作对应的阀动作的原控制电流值增加k2，其中t1>t3>t2，k2>k1。

本发明与现有技术相比，本发明可以由操纵者根据工况调整装载机的初始位置，然后触发控制程序获取装载机工作装置位置参数数据，进而使装载机控制过程中使用这些数据进行如铲斗铲装姿态自动复位动作、铲斗收斗限位缓冲、动臂举升限位缓冲等自动控制动作。本发明工作装置位置参数数据的获取方法，操作简单，标定过程自动完成，能大大提高工作效率，降低劳动成本。

附图说明

图1是本发明装载机工作装置位置参数数据获取方法的标定动作流程图。

图2是本发明方法中特定动作组一和特定动作组二的动作流程图。

图3是本发明方法中特定动作组三的动作流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

装载机的工作装置由液压驱动，在装载机工作装置液压驱动控制系统中，液压泵输出液压油通过工作装置控制多路阀驱动工作装置，多路阀为电磁阀，其与控制器连接，控制器通过输出控制电流控制多路阀控制工作装置的驱动油路，让工作装置显现所期望的动作与动作速度。操控手柄为电控手柄，其与控制器连接，用于输入操作者的操作意图。

在装载机上还安装有用于检测工作装置姿态并且与控制器相连的传感器，这些传感器包括用于检测动臂姿态的动臂位置传感器和用于检测铲斗姿态的铲斗位置传感器，这些位置传感器可以是角度传感器、也可以是测量距离的传感器，如利用红外线、超声波、激光等进行测距的测距仪。

在本发明中，需要标定动臂的位置和铲斗的位置，其中动臂的位置用动臂角度来表示，动臂角度可以是动臂与装载机前车架之间的角度，也可以是举升动臂的动臂油缸的长度，或者动臂油缸与装载机前车架之间的角度，这些参数可以通过装载机的几何参数相互换算转化。铲斗的位置用铲斗角度来表示，铲斗角度可以是铲斗与动臂之间的角度，也可以是铲斗翻转机构中铰接部件如摇臂与动臂横梁之间的角度，或者是转斗油缸的长度。同样，这些参数之间也可以通过装载机的几何尺寸参数进行相互转化。

本发明中，要获取的装载机工作装置位置参数数据包括铲装起始位置复位位置参数数据、铲斗收斗极限位置参数数据、铲斗放斗极限位置参数数据、动臂举升极限位置参数数据；位置参数数据的获取方法是：通过控制程序自动控制装载机工作装置并完成特定动作组一、特定动作组二、特定动作组三。

在本发明中，控制工作装置完成特定动作组的控制程序由人工触发，在触发前，操作人员先通过电控手柄操控，使装载机工作装置处于第一初始位置，在该位置，动臂下降至铲斗贴地，铲斗处于放平状态。

控制程序的触发由操作人员触发控制程序获取工作装置位置参数数据的流程如图1所示。操作员通过与控制连接的标定按钮和动臂操控手柄组合动作触发控制程序，即在按下标定按钮后的固定时间内有操作动臂操作手柄，控制程序被触发，控制器运行控制程序输出控制多路阀的控制电流，使工作装置完成设定的特定动作。若在控制器运行控制程序控制工作装置完成特定动作组的过程中，需要退出控制程序的自动控制时，操作员可通过操纵电控手柄向控制器输入控制信号，控制器收到电控手柄的控制信号后退出控制程序的运行。工作装置改由控制器根据电控手柄的输出信号输出电流控制。

若控制程序由控制器运行完毕，控制工作装置完成相应的特定动作组并采集到相应的位置参数数据，并成功对数据进行了存储，则通过蜂鸣声或灯光表示数据记录成功，否则通过异样的蜂鸣声或灯光表示数据获取失败。

控制程序触发后，控制程序首先控制工作装置完成特定动作组一。

特定动作组一包括从第一初始位置将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作；在动臂举升动作过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲装起始位置复位位置参数数据并存储；在动臂举升的过程中，不进行铲斗的收斗或放斗动作。动臂开始举升时，将此时控制器记录动臂位置传感器和铲斗位置传感器的输出值，将其作为铲装起始位置(工作装置铲斗贴地放平)的动臂角度和铲斗角度，并作为第一组铲装起始位置复位位置参数数据并存储。动臂举升一定角度后，再记录当前动臂位置传感器和铲斗位置传感器的输出值，作为当前的动臂角度和铲斗角度并作为第二组铲装起始位置复位位置参数数据并存储，以此类推，直到动臂举升到动臂举升极限位置。动臂举升角度的变化由动臂位置传感器的输出值的变化进行判定。

当动臂处于动臂举升极限位置时记录动臂角度作为动臂举升极限位置参数数据并存储。动臂举升动作动作完成后，控制动臂下降，使工作装置回到第一初始位置，然后进行特定动作组二。

特定动作组二包括在第一初始位置收斗至铲斗收斗极限位置后将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作，和在动臂举升动作过程中使铲斗保持处于铲斗收斗极限位置的铲斗收斗动作。在动臂举升动作过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗收斗极限位置参数数据并存储。动臂举升动作动作完成后，控制动臂下降，使工作装置回到第一初始位置，为进行特定动作组三做准备。以上动作流程如图2所示。

为了获得更准确的铲装起始位置复位位置参数数据，特定动作组一中，在动臂下降过程中也记录位置参数，即特定动作组一包括：从第一初始位置将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作和在动臂举升动作完成后将动臂从动臂举升极限位置下降至的第一初始位置的动臂下降动作，在动臂举升动作和动臂下降动作的过程中都不进行铲斗的收斗或放斗动作。在动臂举升动作和动臂下降动作过程中动臂每转动固定角度均记录一次动臂角度和铲斗角度。将动臂举升动作过程和动臂下降动作过程中动臂处于同一位置处两次记录的动臂角度和铲斗角度计算动臂角度平均值和铲斗角度平均值并将动臂角度平均值和铲斗角度平均值作为作为一组铲装起始位置复位位置参数数据并存储。

同样，为了获得更准确的铲斗收斗极限位置参数数据，特定动作组二包括在第一初始位置铲斗收斗至铲斗收斗极限位置后将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作和从动臂举升极限位置将动臂下降至第一初始位置(动臂角度恢复到第一初始位置的动臂角度)的动臂下降动作，动臂举升动作过程和动臂下降动作过程中均保持铲斗收斗动作使铲斗处于铲斗收斗极限位置；动臂举升动作和动臂下降动作过程中动臂每转动固定角度均记录一次动臂角度和铲斗角度；将动臂举升动作过程和动臂下降动作过程中动臂处于同一位置处两次记录的动臂角度和铲斗角度各自计算动臂角度平均值和铲斗角度平均值并将动臂角度平均值和铲斗角度平均值作为作为一组铲斗收斗极限位置参数数据并存储。

在本发明中，特定动作组一和特定动作组二也可以简化，即特定动作组一包括从第一初始位置将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作；在动臂举升动作过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲装起始位置复位位置参数数据并存储；当动臂处于动臂举升极限位置时记录动臂角度作为动臂举升极限位置参数数据并存储。动臂举升到动臂举升极限位置后，开始进行特定动作组二。特定动作组二包括在动臂举升极限位置处将铲斗收斗至铲斗收斗极限位置的铲斗收斗动作、将动臂下降至第一起始位置的动臂下降动作、在动臂下降动作过程中使铲斗始终处于铲斗收斗极限位置的铲斗收斗动作；在动臂下降动作过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗收斗极限位置参数数据并存储。这样工作装置在动臂的一升一降过程就完成了特定动作组一和特定动作组二。

特定动作组二是由控制程序在完成特定动作组一之后自动控制完成，无需另外触发。在具体实施时，还可以将特定动作组一和特定动作组二通过编程设置成为各自触发进行的两个独立特定动作组，特定动作组一和特定动作组二由不同的组合动作触发，特定动作组一和特定动作组二不具有先后顺序要求。

在进行特定动作组三之前需要将工作装置手动调整到第二初始位置，第二初始位置时铲斗处于铲斗放斗极限位置且斗尖着地。工作装置调整到第二初始位置后，操作员通过与控制连接的标定按钮和动臂操控手柄组合动作触发控制程序。控制程序被触发后，控制器根据控制程序的输出结果输出控制电流控制工作装置完成特定动作组三。

特定动作组三包括从第二初始位置将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作和将动臂从动臂举升极限位置下降至第二初始位置的动臂下降动作，在动臂下降过程中保持铲斗放斗动作使铲斗始终处于铲斗放斗极限位置，在动臂下降过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗放斗极限位置参数数据并存储。对于某些装载机，当铲斗放斗至铲斗放斗极限位置时，动臂从靠近最低位置举升时，动臂举升动作可能会与铲斗放斗动作可能发生干涉，动臂举升动作可能受阻。此时需要在控制程序触发后、动臂举升动作之前先控制工作装置进行一个固定角度的铲斗收斗动作，使铲斗离开铲斗放斗极限位置，以便其后能够顺利进行动臂举升动作，铲斗收斗动作之前，记录第二初始位置的动臂角度和铲斗角度。动臂举升到动臂举升极限位置后，在动臂下降动作之前将铲斗重新放斗至放斗极限位置，在动臂下降过程中保持铲斗放斗动作使铲斗处于放斗极限位置，在动臂下降过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗放斗极限位置参数数据并存储。上述特定动作组三的进行流程如图3所示。

对于动臂举升动作与铲斗放斗动作不会发生干涉的装载机，特定动作组三还可以是包括从第二初始位置将动臂举升至动臂举升极限位置的动臂举升动作，在动臂举升动作过程中保持铲斗放斗动作使铲斗保持在铲斗放斗极限位置且在动臂举升动作过程中动臂每转动固定角度记录一次动臂角度和铲斗角度作为一组铲斗放斗极限位置参数数据并存储。

动臂举升至动臂举升极限位置的判别方法是在动臂举升动作过程中，在固定时间间隔T1内动臂角度的变化值位于预定范围内；铲斗收斗至铲斗收斗极限位置和铲斗放斗至铲斗放斗极限位置的判别方法是在铲斗收斗动作或铲斗放斗动作过程中，在固定时间间隔t1内铲斗角度的变化值位于于预定范围内。动臂角度变化值或铲斗角度变化值位于预定范围内表示动臂基本上不能在进行举升或铲斗不能转动，也即动臂举升到了极限位置，或者铲斗收斗或放斗至极限位置。为了防止工作装置铰接处由于生锈或润滑不足导致运动不畅，造成极限位置的误判断，当固定时间间隔T2内动臂角度变化值位于预定范围内，则将动臂举升动作对应阀动作的原控制电流值增加K1；当固定时间间隔T3内动臂角度变化值位于预定范围内，则将动臂举升动作对应的阀动作的原控制电流值增加K2，其中T1>T3>T2，K2>K1。

同样在铲斗收斗动作过程中，当固定时间间隔t2内铲斗角度变化值位于预定范围内，则将铲斗收斗动作对应阀动作的原控制电流值增加k1；当固定时间间隔t3内铲斗角度变化值位于预定范围内，则将铲斗收斗动作对应的阀动作的原控制电流值增加k2，其中t1>t3>t2，k2>k1。在铲斗放斗动作过程中，当固定时间间隔t2内铲斗角度变化值位于预定范围内，则将铲斗放斗动作对应阀动作的原控制电流值增加k1；当固定时间间隔t3内铲斗角度变化值位于预定范围内，则铲斗放斗动作对应的阀动作的原控制电流值增加k2，其中t1>t3>t2，k2>k1。

在上述实施方式中，特定动作组一和特定动作组二具有先后顺序，控制程序触发后依次完成。在具体实施时，也可以通过编程，使得特定动作组一、特定动作组二以及特定动作组三相互独立，特定动作的进行不分先后。

操作员可以通过不同的标定按钮和动臂操控手柄构成的不同组合动作来触发控制程序，使控制程序跟进对应的组合动作控制工作装置完成对应的特定动作。在每个特定动作组进行之前，操作员通过动臂操控手柄将工作装置调整到各特定动作组所要求的起始位置。

在本发明中，铲装起始位置复位位置参数数据可用于任意动臂位置控制铲斗运动到对应角度位置后，下降动臂至第一初始位置使铲斗实现放平贴地的姿态；铲斗收斗极限位置参数数据可用于任意动臂角度位置控制铲斗收斗到极限位置前进行缓冲，铲斗放斗极限位置参数数据可用于任意动臂角度位置控制铲斗放斗到极限位置前进行缓冲，动臂举升极限位置参数数据可用于控制动臂提升到极限位置前进行缓冲，减小工作装置的动作冲击，提高整机操作舒适性。