专利名称：用于判断挖掘机的工作姿态的系统和方法、挖掘机的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械控制领域，具体而言，涉及ー种用于判断挖掘机的工作姿态的系统和方法、一种挖掘机。
背景技术：
挖掘机在工作过程中会经常发生负载变化，比如为了降低油耗，新一代电控挖掘机所采取的控制策略是实时进行发动机转速与挖掘机负载的精确匹配，使得发动机转速会跟随负载变化而发生较大幅度变化。当负载突然増加吋，发动机转速需求也会陡然升高， 这时会出现动カ响应滞后现象，使挖掘机操作变得不順畅，并在一定程度上影响挖掘效率。研究挖掘机工作过程得知，负载的突变主要发生在铲斗接触工作面开始挖掘的瞬间。为了解决该瞬间由于转速需要突变而导致的动カ响应滞后，可以通过挖掘机姿态的识別，对即将到来的挖掘动作做出预判断，提前给发动机加速，使挖掘开始时的发动机转速达到较高水平。因此，需要ー种新的用于判断挖掘机的工作姿态的技木，可以准确识别出挖掘机是否将进行挖掘动作，从而提前将挖掘机的发动机转速调节至预设转速，避免转速过低导致的动カ滞后等问题。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出了ー种新的用于判断挖掘机的工作姿态的技木， 可以准确识别出挖掘机是否将进行挖掘动作，从而提前将挖掘机的发动机转速调节至预设转速，避免过低导致的动カ滞后等问题。有鉴于此，本发明提出了一种用于判断挖掘机的工作姿态的系统，包括数据获取装置，实时获取挖掘机的铲斗与所述挖掘机履带所处的履带地面之间的测量距离；速度获取装置，根据所述数据获取装置获取的所述测量距离，实时获取所述铲斗的运动速度及运动方向；数据存储装置，在所述挖掘机完成一次挖掘动作的过程中，在所述运动速度为零吋，将所述数据获取装置获取的测量距离作为历史测量距离进行存储；阈值设定装置，根据所述数据存储装置存储的所述历史測量距离，设定所述铲斗与所述履带地面之间的距离阈值；挖掘预判装置，在所述运动方向在竖直方向上为向下、且所述測量距离达到所述距离阈值的情况下，确认所述挖掘机将要进行挖掘动作。在该技术方案中，实现了一个挖掘过程中的自学习策略通过在每次完成一次挖掘动作后，保存此时铲斗与挖掘机行驶时所处的履带地面之间的距离，从而在下一次挖掘动作时，用于实时产生距离阈值。由于每次进行挖掘动作吋，都使用了实时产生的、对应于上一次挖掘动作的结果的距离阈值，从而使得对挖掘机的姿态判断更为准确。在上述技术方案中，优选地，所述数据获取装置具体包括角度传感器，測量动臂与水平面之间的第一夹角以及斗杆与水平面之间的第二夹角；距离计算单元，按照Ii1 = I1Sin θ ^2Sin θ 2+h2进行计算，其中，Ill为所述測量距离，Ii2为所述动臂与所述挖掘机的连接位置与所述履带地面之间的距离，Q1为所述第一夹角，θ 2为所述第二夹角。在该技术方案中，由于在进行挖掘动作时，铲斗需要与挖掘对象进行接触，因此如果直接在铲斗上安装测距仪，则可能由于铲斗与挖掘对象的接触，导致测距仪被损坏。因而此处通过角度传感器对角度的测量，从而获取铲斗与水平面之间的距离数据，进而对挖掘机是否将要进行挖掘动作进行判断。在上述技术方案中，优选地，所述速度获取装置具体包括时间设定单元，设定延
迟时间；速度计算单元，按照
权利要求
1.一种用于判断挖掘机的工作姿态的系统，其特征在干，包括数据获取装置(10 ，实时获取挖掘机的铲斗与所述挖掘机履带所处的履带地面之间的測量距离；速度获取装置(104)，根据所述数据获取装置(10 获取的所述测量距离，实时获取所述铲斗的运动速度及运动方向；数据存储装置(106)，在所述挖掘机完成一次挖掘动作的过程中，在所述运动速度为零吋，将所述数据获取装置(102)获取的测量距离作为历史测量距离进行存储；阈值设定装置(108)，根据所述数据存储装置(106)存储的所述历史測量距离，设定所述铲斗与所述履带地面之间的距离阈值；挖掘预判装置(110)，在所述运动方向在竖直方向上为向下、且所述測量距离达到所述距离阈值的情况下，确认所述挖掘机将要进行挖掘动作。
2.根据权利要求1所述的用于判断挖掘机的工作姿态的系统，其特征在干，所述数据获取装置(10 具体包括角度传感器(1020)，測量动臂与水平面之间的第一夹角以及斗杆与水平面之间的第二夹角；距离计算单元(1022)，按照Ill = I1Sin θ rl2sin θ 2+h2进行计算，其中，Ii1为所述測量距离，h2为所述动臂与所述挖掘机的连接位置与所述履带地面之间的距离，θェ为所述第一夹角，θ 2为所述第二夹角。
3.根据权利要求1或2所述的用于判断挖掘机的工作姿态的系统，其特征在干，所述速度获取装置(104)具体包括时间设定单元(1040)，设定延迟时间；速度计算单元(1042)，按照レ=^!~进行计算，其中，ν为所述铲斗的运动速度，h/为所述数据获取装置(10 在所述延迟时间之前获取的第一測量距离，h^At为所述数据获取装置(10 在经过所述延迟时间之后获取的第二測量距离，At为所述延迟时间，其中， 在所述运动速度ν为正数的情况下，所述运动方向在竖直方向上为向下，在所述运动速度ν为负数的情况下，所述运动方向在竖直方向上为向上。
4.根据权利要求1或2所述的用于判断挖掘机的工作姿态的系统，其特征在干，所述阈值设定装置(10 按照ぜ=聞+ズ设置所述距离阈值，其中，V为所述距离阈值，矿为所述历史测量距离，X为对应于所述挖掘机的发动机的调速速度和所述铲斗的下降速度的校正值。
5.根据权利要求4所述的用于判断挖掘机的工作姿态的系统，其特征在干，在所述数据存储装置(106)中不存在所述历史測量距离や吋，所述历史測量距离ゲ1为预设距离。
6.根据权利要求1或2所述的用于判断挖掘机的工作姿态的系统，其特征在于，还包括命令发送装置(112)，在所述挖掘预判装置(110)确认所述挖掘机将要进行挖掘动作的情况下，向所述挖掘机的发动机的控制装置发送调速命令，使所述发动机的转速被调节至预设转速。
7.一种挖掘机，其特征在干，包括如权利要求1至6中任一项所述的用于判断挖掘机的工作姿态的系统。
8.一种用于判断挖掘机的工作姿态的方法，其特征在于，包括步骤302，实时获取挖掘机的铲斗与所述挖掘机履带所处的履带地面之间的测量距1 ；步骤304，根据所述测量距离，实时获取所述铲斗的运动速度及运动方向； 步骤306，利用存储的历史测量距离，设定所述铲斗与所述履带地面之间的距离阈值， 其中，所述历史测量距离为所述挖掘机最近一次完成挖掘动作的过程中，在所述运动速度为零时获取的测量距离；步骤308，若所述运动方向在竖直方向上为向下、且所述测量距离达到所述距离阈值， 则确认所述挖掘机将要进行挖掘动作。
9.根据权利要求8所述的用于判断挖掘机的工作姿态的方法，其特征在于，所述步骤 302具体包括利用角度传感器测量动臂与水平面之间的第一夹角、及斗杆与水平面之间的第二夹角；按照
10.根据权利要求8或9所述的用于判断挖掘机的工作姿态的方法，其特征在于，所述步骤304具体包括设定延迟时间；按照ν =进行计算，其中，ν为所述铲斗的运动速度，h/为在所述延迟时间之前At获取的第一测量距离，11广〃为在经过所述延迟时间之后获取的第二测量距离，At为所述延迟时间，其中，若所述运动速度ν为正数，则所述运动方向在竖直方向上为向下，若所述运动速度ν为负数，则所述运动方向在竖直方向上为向上。
11.根据权利要求10所述的用于判断挖掘机的工作姿态的方法，其特征在于，还包括 所述延迟时间为对所述第一夹角和所述第二夹角进行采集时的采集周期的整数倍。
12.根据权利要求8或9所述的用于判断挖掘机的工作姿态的方法，其特征在于，步骤 306具体包括按照W =^+ζ设置所述距离阈值，其中，V1为所述距离阈值，V为所述历史测量距离，χ为对应于所述挖掘机的发动机的调速速度和所述铲斗的下降速度的校正值。
13.根据权利要求8或9所述的用于判断挖掘机的工作姿态的方法，其特征在于，在所述步骤308之后，还包括向所述挖掘机的发动机的控制装置发送调速命令，使所述发动机的转速被调节至预设转速。
全文摘要
本发明提供了一种用于判断挖掘机的工作姿态的系统，包括数据获取装置，实时获取挖掘机的铲斗与履带地面间的测量距离；速度获取装置，根据测量距离获取铲斗的运动速度及运动方向；数据存储装置，在挖掘机完成一次挖掘动作的过程中，若运动速度为零，存储历史测量距离；阈值设定装置，根据历史测量距离，设定距离阈值；挖掘预判装置，在运动方向在竖直方向上为向下、且测量距离达到距离阈值时，确认挖掘机将要进行挖掘动作。相应地，本发明还提供了一种挖掘机和一种用于判断挖掘机的工作姿态的方法。通过本发明的技术方案，可以准确识别出挖掘机是否将进行挖掘动作，从而提前将挖掘机的发动机转速调节至预设转速，避免转速过低导致的动力滞后等问题。
文档编号E02F3/43GK102561445SQ20121000424
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者孙普, 阎智慧 申请人:三一重工股份有限公司