CN107435349B - 一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于电传挖掘机智能控制技术,涉及一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法。
背景技术
挖掘机扫平作业在修筑公路、整平沟渠等工程施工作业中较为常见,其目的是控制挖掘机铲斗齿尖保持期望高度的直线水平运动,对作业面进行整平。挖掘机扫平作业的精度和效率直接关系到施工的质量和经济效益。
传统的挖掘机扫平作业主要依靠机手的技能和经验进行操作,机手的双手分别控制一个十字手柄,对铲斗、斗杆和动臂三个工作装置进行复合操作,控制铲斗齿尖按照期望高度的直线水平运动,对作业面进行整平。这种挖掘机扫平作业方法需要凭借机手的视觉、感觉和测量人员配合工作,操作复杂且难度较大,对机手的操作技能要求很高,精度无法得到保证,综合效率较低。
发明内容
发明目的:提供一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法,能够简化挖掘机扫平作业的操作方式,提高精度和效率。
技术方案:一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法,包括:
步骤1:定义动臂、斗杆和铲斗所在平面为工作平面XOY,原点O为动臂与机身铰接点在水平地面的投影,X轴为水平方向,指向铲斗方向为正,Y轴为竖直方向,向上为正。
步骤2:通过获取的挖掘机当前时刻在工作平面内的三个姿态角,计算该时刻铲斗齿尖位置坐标。
计算方法为:机身与水平面夹角θ1、动臂与机身夹角θ2和斗杆与动臂夹角θ3,以及动臂与机身铰接点O1的坐标(0,y1),动臂长度a2,斗杆长度a3,铲斗长度a4,根据公式(1)计算该时刻铲斗齿尖位置坐标,所述公式(1)如下:
步骤3:设定理论扫平高度h,操纵挖掘机动臂、斗杆和铲斗运动,使铲斗与斗杆保持一条直线,即铲斗与斗杆夹角为180度,使得扫平范围最大,且铲斗齿尖接触待修整平面,即铲斗齿尖高度达到理论扫平高度h;
步骤5:设定扫平时铲斗与斗杆始终保持静止,假定扫平过程中机身与水平面夹角θ1保持不变,根据公式(1)~(2),计算扫平过程中理论的动臂与机身夹角θ2c;
步骤6:扫平过程中,操作斗杆手柄产生扫平指令。分别将测量到的实际的工作装置姿态角θ2d、θ3d与期望的理论工作装置姿态角θ2c、θ3c作差,产生相应工作装置控制指令如下:
1)θ2d>θ2c,动臂下降,θ2d<θ2c,动臂上升;
2)θ3d>θ3c,斗杆回收,θ3d<θ3c,斗杆外扬。
有益效果
本发明能够简化挖掘机扫平作业的操作方式,减轻机手工作负担,提高作业精度和效率。
附图说明
图1为电传挖掘机的辅助扫平作业功能的实现原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法,如图1所示,包括:
步骤1:定义动臂、斗杆和铲斗所在平面为工作平面XOY,原点O为动臂与机身铰接点在水平地面的投影,X轴为水平方向,指向铲斗方向为正,Y轴为竖直方向,向上为正
步骤2:通过获取的挖掘机当前时刻在工作平面内的三个姿态角:机身与水平面夹角θ1、动臂与机身夹角θ2和斗杆与动臂夹角θ3,以及动臂与机身铰接点O1的坐标(0,y1),动臂长度a2,斗杆长度a3,铲斗长度a4,根据公式(1)计算该时刻铲斗齿尖位置坐标,所述公式(1)如下:
步骤3:设定理论扫平高度h,操纵挖掘机动臂、斗杆和铲斗运动,使铲斗与斗杆保持一条直线,即铲斗与斗杆夹角为180度,使得扫平范围最大,且铲斗齿尖接触待修整平面,即铲斗齿尖高度达到理论扫平高度h;
步骤5:设定扫平时铲斗与斗杆始终保持静止,假定扫平过程中机身与水平面夹角θ1保持不变,根据公式(1)~(2),计算扫平过程中理论的动臂与机身夹角θ2c;
步骤6:扫平过程中,操作斗杆手柄产生扫平指令。分别将测量到的实际的工作装置姿态角θ2d、θ3d与期望的理论工作装置姿态角θ2c、θ3c作差,产生相应工作装置控制指令如下:
1)θ2d>θ2c,动臂下降,θ2d<θ2c,动臂上升;
θ3d>θ3c,斗杆回收,θ3d<θ3c,斗杆外扬。
Claims (5)
1.一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:定义动臂、斗杆和铲斗所在平面为工作平面XOY,原点O为动臂与机身铰接点在水平地面的投影,X轴为水平方向,指向铲斗方向为正,Y轴为竖直方向,向上为正;
步骤2:通过获取的挖掘机当前时刻在工作平面内的三个姿态角,计算该时刻铲斗齿尖位置坐标(x4,y4);
步骤3:设定理论扫平高度h,操纵挖掘机动臂、斗杆和铲斗运动,使铲斗与斗杆保持一条直线,即铲斗与斗杆夹角为180度,使得扫平范围最大,且铲斗齿尖接触待修整平面,即铲斗齿尖高度达到理论扫平高度h;
步骤5:设定扫平时铲斗与斗杆始终保持静止,假定扫平过程中机身与水平面夹角θ1保持不变,计算扫平过程中理论的动臂与机身夹角θ2c;
步骤6:扫平过程中,操作斗杆手柄产生扫平指令。
2.根据权利要求1所述的一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法,其特征在于,步骤2中所述计算方法为:机身与水平面夹角θ1、动臂与机身夹角θ2和斗杆与动臂夹角θ3,以及动臂与机身铰接点O1的坐标(0,y1),动臂长度a2,斗杆长度a3,铲斗长度a4,计算该时刻铲斗齿尖位置坐标(x4,y4)。
5.根据权利要求1所述的一种电传挖掘机的辅助扫平作业功能实现方法,其特征在于,步骤6所述的扫平指令为:将测量到的实际的工作装置姿态角θ2d、θ3d与期望的理论工作装置姿态角θ2c、θ3c作差,产生相应工作装置控制指令如下:
θ2d>θ2c,动臂下降,θ2d<θ2c,动臂上升;θ3d>θ3c,斗杆回收,θ3d<θ3c,斗杆外扬。
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