CN112560762B - 车体回转角度数据处理方法、装置、控制器以及介质 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种车体回转角度数据处理方法、装置、控制器以及存储介质，涉及工程机械技术领域，其中的方法包括：获取角度传感器磁感应装置发送的第一电压信号和第二电压信号，根据角度传感器磁感应装置产生的电压信号与角度之间的线性关系，获得对应的第一角度数据和第二角度数据；获得第一回转角度数据并获得正弦数据，对正弦数据进行数据滤波处理，获得滤波数据；基于预设的反正弦函数对滤波数据进行处理，获得第二回转角度数据。本公开的方法、装置、控制器以及存储介质，可以快速灵敏地测量出车体旋转角度数据；采用磁感应角度传感器测量车身旋转角度，安装方便，实施成本投入少，信号反应灵敏，能够提高机械控制精度和操控舒适性。
Description
技术领域
本公开涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种车体回转角度数据处理方法、装置、控制器以及存储介质。
背景技术
随着科技的进步，工程机械领域的发展也进入了加速期，特别是具备自动功能、远程控制功能的智能挖掘机在施工项目中发挥着重要的作用。为了满足智能挖掘机使用要求，需要实时检测挖掘机旋转过程中的角度，并保证整机按预定旋转角度停止，满足整机控制要求。为完成对挖掘机旋转角度的精准控制，需要在挖掘机转台上安装旋转角度测量装置。
在现有技术中，测量挖掘机旋转角度的方法一般采用惯性测量单元(IMU),或者是在车身旋转中心体上安装旋转角度编码器。惯性测量单元用于测量动态状态下的倾角与加速度等诸多信息，具有陀螺仪和加速度仪等融合功能，是一种集成度较高的动态信息测量装置，但是其成本过高，且集成的大部分功能在实际使用中并非硬性需求，没有体现出最优性价比；在车身旋转体上安装旋转角度编码器，需要对挖掘机中心旋转体部分进行结构改制，安装方式复杂；如果安装定位不准确，所检测的编码信号误码率较高。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种车体回转角度数据处理方法、装置、控制器以及存储介质。
根据本公开的第一方面，提供一种车体回转角度数据处理方法，包括：在工程机械的下车转台和上车转台之间产生相对角度位移的过程中，获取角度传感器磁感应装置发送的第一电压信号和第二电压信号；其中，角度传感器组件包括：角度传感器磁芯和所述角度传感器磁感应装置，所述角度传感器磁芯与下车中心轴固定连接，所述角度传感器磁感应装置与上车转台中心轴固定连接；根据所述角度传感器磁感应装置产生的电压信号与角度之间的线性关系，对所述第一电压信号和所述第二电压信号进行转换处理，获得对应的第一角度数据和第二角度数据；基于所述第一角度数据和所述第二角度数据获得第一回转角度数据；根据预设的正弦函数对所述第一回转角度数据进行处理，获得正弦数据；对所述正弦数据进行数据滤波处理，获得滤波数据；基于预设的反正弦函数对所述滤波数据进行处理，获得第二回转角度数据。
可选地，在获得所述第一电压信号和所述第二电压信号之后，所述方法还包括：将所述第一电压信号和所述第二电压信号进行限幅处理，获得第一限幅电压数据和第二限幅电压数据。
可选地，所述第一电压信号为U1(t)，所述第二电压信号为U2(t)，t为采样点；所述将所述第一角度数据和所述第二角度数据进行限幅处理包括：对于所述第一电压信号设置第一有效检测区间；其中，与所述第一有效检测区间相对应的第一电压范围为第一电压值-第二电压值；所述第一电压值为电压信号量程下限，所述第二电压值为电压信号量程上限；对于所述第二电压信号设置有第二有效检测区间；其中，与所述第二有效检测区间相对应的第二电压范围为所述第一电压值-所述第二电压值；当所述U1(t)或所述U2(t)的值小于所述第一电压值时，将所述U1(t)或所述U2(t)的值设置为所述第一电压值；当所述U1(t)或所述U2(t)的值大于所述第二电压值时，则将所述U1(t)或所述U2(t)的值设置为所述第二电压值。
可选地，所述获得对应的第一角度数据和第二角度数据包括：对所述U1(t)进行线性换算处理，获得所述第一角度数据为：
其中，U1Min为所述第一电压值，U1Max为所述第二电压值，A1Max为进行线性换算处理后的数据最大值，A1Min为进行线性换算处理后的数据最小值；t＝1,2,3…N；对所述U2(t)进行线性换算处理，获得所述第二角度数据为：
其中，U2Min为所述第一电压值，U2Max为所述第二电压值；A2Max为进行线性换算处理后的数据最大值，A2Min为进行线性换算处理后的数据最小值。
可选地，在所述第一电压值和所述第二电压值之间设置有中间电压值；当所述第一电压值＜U1(t)≤所述中间电压值时，所述A1(t)的范围为θ1-360°；当所述中间电压值≤U1(t)＜所述第二电压值时，所述A1(t)的范围为0°-θ2；当所述第一电压值≤U2(t)＜所述第二电压值时，所述A2(t)的范围为θ3-θ4；其中，所述θ1与所述θ3之差为180°，所述θ2与所述θ3之和为180°，所述θ3和所述θ4之和为360°。
可选地，获得所述第一回转角度数据为：
其中，U1Min为所述第一电压值，U1Max为所述第二电压值，所述B(t)的范围为0～360°。
可选地，获得所述正弦数据为：S(t)＝Sin(B(t))。
可选地，所述对所述正弦数据进行数据滤波处理，获得滤波数据包括：对N个正弦数据进行数据滤波处理，获得所述滤波数据为：
其中，N个正弦数据为S(t),S(t-1),S(t-2),S(t-3)…S(t-N-1)，此N个正弦数据中的最大值和最小值分别为SMax和SMin；N＝4,5…n。
可选地，获得所述第二回转角度数据为：
其中，基于所述B(t)确定a，C(t)的数据范围为0-360°。
可选地，所述工程机械包括：挖掘机。
根据本公开的第二方面，提供一种车体回转角度数据处理装置，包括：电压信号采集模块，用于在工程机械的下车转台和上车转台之间产生相对角度位移的过程中，获取角度传感器磁感应装置发送的第一电压信号和第二电压信号；其中，角度传感器组件包括：角度传感器磁芯和所述角度传感器磁感应装置，所述角度传感器磁芯与下车中心轴固定连接，所述角度传感器磁感应装置与上车转台中心轴固定连接；电压信号转换模块，用于根据所述角度传感器磁感应装置产生的电压信号与角度之间的线性关系，对所述第一电压信号和所述第二电压信号进行转换处理，获得对应的第一角度数据和第二角度数据；回转角度获取模块，用于基于所述第一角度数据和所述第二角度数据获得第一回转角度数据；第一角度处理模块，用于根据预设的正弦函数对所述第一回转角度数据进行处理，获得正弦数据；数据滤波处理模块，用于对所述正弦数据进行数据滤波处理，获得滤波数据；第二角度处理模块，用于基于预设的反正弦函数对所述滤波数据进行处理，获得第二回转角度数据。
可选地，电压限幅处理模块，用于将所述第一电压信号和所述第二电压信号进行限幅处理，获得第一限幅电压数据和第二限幅电压数据。
可选地，所述第一电压信号为U1(t)，所述第二电压信号为U2(t)，t为采样点；所述电压限幅处理模块，用于对于所述第一电压信号设置第一有效检测区间；其中，与所述第一有效检测区间相对应的第一电压范围为第一电压值-第二电压值；所述第一电压值为电压信号量程下限，所述第二电压值为电压信号量程上限；对于所述第二电压信号设置有第二有效检测区间；其中，与所述第二有效检测区间相对应的第二电压范围为所述第一电压值-所述第二电压值；所述电压限幅处理模块，还用于当所述U1(t)或所述U2(t)的值小于所述第一电压值时，将所述U1(t)或所述U2(t)的值设置为所述第一电压值；当所述U1(t)或所述U2(t)的值大于所述第二电压值时，则将所述U1(t)或所述U2(t)的值设置为所述第二电压值。
可选地，所述电压信号转换模块，具体用于对所述U1(t)进行线性换算处理，获得所述第一角度数据为：
其中，U1Min为所述第一电压值，U1Max为所述第二电压值，A1Max为进行线性换算处理后的数据最大值，A1Min为进行线性换算处理后的数据最小值；t＝1,2,3…N；所述电压信号转换模块，具体用于对所述U2(t)进行线性换算处理，获得所述第二角度数据为：
其中，U2Min为所述第一电压值，U2Max为所述第二电压值；A2Max为进行线性换算处理后的数据最大值，A2Min为进行线性换算处理后的数据最小值。
可选地，在所述第一电压值和所述第二电压值之间设置有中间电压值；当所述第一电压值＜U1(t)≤所述中间电压值时，所述A1(t)的范围为θ1-360°；当所述中间电压值≤U1(t)＜所述第二电压值时，所述A1(t)的范围为0°-θ2；当所述第一电压值≤U2(t)＜所述第二电压值时，所述A2(t)的范围为θ3-θ4；其中，所述θ1与所述θ3之差为180°，所述θ2与所述θ3之和为180°，所述θ3和所述θ4之和为360°。
可选地，所述回转角度获取模块，用于获得所述第一回转角度数据为：
其中，U1Min为所述第一电压值，U1Max为所述第二电压值，所述B(t)的范围为0～360°。
可选地，所述第一角度处理模块，用于获得所述正弦数据为：S(t)＝Sin(B(t))。
可选地，所述数据滤波处理模块，具体用于对N个正弦数据进行数据滤波处理，获得所述滤波数据为：
其中，N个正弦数据为S(t),S(t-1),S(t-2),S(t-3)…S(t-N-1)，此N个正弦数据中的最大值和最小值分别为SMax和SMin；N＝4,5…n。
可选地，所述第二角度处理模块，具体用于获得所述第二回转角度数据为：
其中，基于所述B(t)确定a，C(t)的数据范围为0-360°。
根据本公开的第三方面，提供一种车体回转角度数据处理装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的方法。
根据本公开的第四方面，提供一种控制器，包括：如上所述的车体回转角度数据处理装置。
根据本公开的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如上的方法。
本公开的车体回转角度数据处理方法、装置、控制器以及存储介质，可以标定角度传感器电磁感应电压信号和车体旋转角度之间的线性关系，能够快速灵敏地测量出车体旋转角度数据；采用磁感应角度传感器测量车身旋转角度，安装方便，实施成本投入少，信号反应灵敏；可以完成旋转角度的检测和调试工作，成本投入降低显著，大幅缩短整车生产和调试周期，有效提升了工程机械的智能化控制水平；通过实时检测挖掘机旋转过程中的角度，保证了整机按预定旋转角度停止，可以有效提高机械控制精度和操控舒适性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为根据本公开的车体回转角度数据处理方法的一个实施例的流程示意图；
图2为角度传感器组件的安装示意图；
图3为角度传感器组件检测的电压信号对应的角度曲线图；
图4为根据本公开的车体回转角度数据处理方法的一个实施例的流程示意图；
图5为对电压信号进行限幅处理的曲线示意图；
图6为进行解析换算处理的曲线示意图；
图7为进行正弦函数处理的曲线示意图；
图8为进行中位值平均滤波处理的曲线示意图；
图9为对电压信号有/无正弦函数处理的对比曲线示意图；
图10为根据本公开的车体回转角度数据处理装置的一个实施例的模块示意图；
图11为根据本公开的车体回转角度数据处理装置的另一个实施例的模块示意图；
图12为根据本公开的车体回转角度数据处理装置的又一个实施例的模块示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本公开进行更全面的描述，其中说明本公开的示例性实施例。下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。下面结合各个图和实施例对本公开的技术方案进行多方面的描述。
下文中的“第一”、“第二”等仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。
图1为根据本公开的车体回转角度数据处理方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示：
步骤101，在工程机械的下车转台和上车转台之间产生相对角度位移的过程中，获取角度传感器磁感应装置发送的第一电压信号和第二电压信号。
在一个实施例中，角度传感器组件包括角度传感器磁芯和角度传感器磁感应装置，角度传感器磁芯与下车中心轴固定连接，角度传感器磁感应装置与上车转台中心轴固定连接。工程机械可以为多种，例如为挖掘机等。
如图2所示，角度传感器组件包括角度传感器磁芯02和角度传感器磁感应装置04。控制器05与角度传感器组件采用信号线相连接。角度传感器磁芯02与挖掘机下车转台01的中心轴采用机械螺纹连接，角度传感器磁感应装置04与挖掘机上车转台03的中心轴采用机械螺纹连接。
通过在挖掘机旋转中心轴上安装磁感应式角度传感器，角度传感器磁芯固定安装在挖掘机下车中心轴上，角度传感器磁感应装置固定安装在挖掘机上车转台中心体上；当挖掘机旋转时，下车和上车转台之间产生相对角度位移，连带着角度传感器旋转，角度传感器磁感应装置产生两路磁感应电压信号并发送给车载控制器；车载控制器经过运算，完成电压信号处理，即可得出挖掘机实时旋转角度信息。采用磁感应角度传感器测量车身旋转角度，安装方便，信号反应灵敏，角度换算方法简单。
步骤102，根据角度传感器磁感应装置产生的电压信号与角度之间的线性关系，对第一电压信号和第二电压信号进行转换处理，获得对应的第一角度数据和第二角度数据。
步骤103，基于第一角度数据和第二角度数据获得第一回转角度数据。
步骤104，根据预设的正弦函数对第一回转角度数据进行处理，获得正弦数据。
步骤105，对正弦数据进行数据滤波处理，获得滤波数据。
步骤106，基于预设的反正弦函数对滤波数据进行处理，获得第二回转角度数据。
在一个实施例中，在获得第一电压信号和第二电压信号之后，将第一电压信号和第二电压信号进行限幅处理，获得第一限幅电压数据和第二限幅电压数据。
如图3所示，角度传感器磁感应装置发送的第一电压信号和第二电压信号分别为中的电压信号1和电压信号2。电压信号1有效取值范围在500mV～2500mV区间时,对应的有效角度范围为225.0°～360°；电压信号1有效取值范围在2500mV～4500mV区间时,对应的有效角度范围为0.0°～135.0°。电压信号1有效值低于500mV的信号存在死区数据，电压信号1有效值高于4500mV的信号存在死区数据。
在同一个回转周期内，电压信号2有效取值范围为500mV～4500mV,对应的有效角度范围为45.0°～315.0°。电压信号2有效值低于500mV的信号存在死区数据，电压信号2有效值高于4500mV的信号存在死区数据。通过对电压信号1和电压信号2的及时切换，可以有效避免两路死区信号对输出角度数据的影响，从而得到连续完整的回转角度数据。
电压信号1有效取值范围为0.5V～4.5V,电压信号2有效取值范围也为0.5V～4.5V，电压信号1与电压信号2对应的有效角度存在180°的相位差。可以对于第一电压信号设置第一有效检测区间，与第一有效检测区间相对应的第一电压范围为第一电压值-第二电压值，第一电压值为电压信号量程下限，第二电压值为电压信号量程上限。例如，第一电压值可以为0.5V，第二电压值可以为4.5V。
对于第二电压信号设置有第二有效检测区间，与第二有效检测区间相对应的第二电压范围为第一电压值-第二电压值。当U1(t)或U2(t)的值小于第一电压值时，将U1(t)或U2(t)的值设置为第一电压值。当U1(t)或U2(t)的值大于第二电压值时，则将U1(t)或U2(t)的值设置为第二电压值。
在一个实施例中，对U1(t)进行线性换算处理，获得第一角度数据为：
其中，U1Min为第一电压值，U1Max为第二电压值，A1Max为进行线性换算处理后的数据最大值，A1Min为进行线性换算处理后的数据最小值；t＝1,2,3…N。
对U2(t)进行线性换算处理，获得第二角度数据为：
其中，U2Min为第一电压值，U2Max为第二电压值；A2Max为进行线性换算处理后的数据最大值，A2Min为进行线性换算处理后的数据最小值。
在一个实施例中，在第一电压值和第二电压值之间设置有中间电压值；当第一电压值＜U1(t)≤中间电压值时，A1(t)的范围为θ1-360°；当中间电压值≤U1(t)＜第二电压值时，A1(t)的范围为0°-θ2；当第一电压值≤U2(t)＜第二电压值时，A2(t)的范围为θ3-θ4；其中，θ1与θ3之差为180°，θ2与θ3之和为180°，θ3和θ4之和为360°。例如，中间电压值可以为2500mv,θ1可以为225°,θ2可以为135°，θ3可以为45°，θ4可以为315°。
获得第一回转角度数据为：
其中，U1Min为第一电压值，U1Max为第二电压值，B(t)的范围为0～360°。第一电压值可以为500mv，第二电压值可以为4500mv。
计算S(t)＝Sin(B(t))，获取正弦数据。对N个正弦数据进行数据滤波处理，获得滤波数据为：
其中，N个正弦数据为S(t),S(t-1),S(t-2),S(t-3)…S(t-N-1)，数据范围为-1～+1，此N个正弦数据中的最大值和最小值分别为SMax和SMin；N＝4,5…n。
获得第二回转角度数据为：
其中，基于B(t)确定a，C(t)的数据范围为0-360°。
本公开的车体回转角度数据处理方法，通过使用信号限幅、分段线性标定、回转角度数据解析、正弦函数运算、中位值平均滤波以及实时数据反正弦函数运算相结合的信号处理方案，对第一电压信号和第二电压信号进行处理，能够精确地计算实时连续、完整、稳定的回转角度数据。
图4为根据本公开的车体回转角度数据处理方法的一个实施例的流程示意图，如图4所示：
步骤401，上车转台与下车转台产生相对角度。
步骤402：控制器分别采集两路电压信号数据。例如，控制器通过角度传感器磁感应装置采集第一电压信号和第二电压信号。
步骤403，控制器对两路电压信号进行限幅方法处理。
例如，采集的第一电压信号和第二电压信号分别为U1(t)和U2(t)，t为采样点；U1(t)和U2(t)分别对应于图3中的电压信号1和电压信号2。以采集的电压信号1为例，对电压信号1进行号限幅处理：
其中，4500mV为电压信号量程幅值上限(第二电压值)，500mV为电压信号量程幅值下限(第一电压值),t＝1,2…N。针对第一电压信号进行限幅处理后，获得的第一电压信号如图5所示，在采集到的电压信号1中，超出幅值上限和下限的数据均不予采用。对于电压信号2采用与对电压信号1进行号限幅处理的相同方法进行处理。
步骤404，控制器完成线性换算输出两路角度数据。
在一个实施例中，控制器将滤波后的数据按照角度传感器磁感应装置产生的电压信号与相应角度之间的相关线性关系进行换算处理，得到两路角度数据，两路信号可以采用相同的线性换算处理方法：
其中，A(t)为线性换算后的角度数据(可以分别得到第一角度数据和第二角度数据)，U(t)为角度传感器输出的电压信号数据(可以分别为U1(t)和U2(t))，UMin为电压信号数据最小值，UMax为电压信号最大值；AMin为线性换算后角度数据最小值，AMax为线性换算后角度数据最大值；t＝1,2,3…N。
当500mV＜U1(t)≤2500mV时，换算得出的角度数据A1(t)范围为225.0°～360°；当2500mV≤U1(t)＜4500mV时，换算得出的角度数据A1(t)范围为0.0°～135.0°；当500mV≤U2(t)＜4500mV时，换算得出的角度数据A2(t)范围为45.0°～315.0°。
步骤405，控制器解析输出连续的旋转角度数据。
在一个实施例中，控制器对两路角度数据进行解析，得到相对连续的回转角度数据：
其中，A1(t)为线性换算后的电压信号1的有效角度数据，A2(t)为线性换算后的电压信号2的有效角度数据；B(t)为解析换算后的连续完整的回转角度数据，回转角度数据范围为0～360°；
针对采样信号进行解析换算处理后，电压采样数据与角度输出变化关系如图6所示，电压信号1数据范围为500mV～4500mV，电压信号2数据范围为500mV～4500mV，换算后的连续完整的回转角度数据范围为0～3600，数据处理运算精度为0.1°.
步骤406：控制器对角度数据进行正弦函数运算处理。
在一个实施例中，控制器对回转角度数据进行正弦函数运算，正弦函数输出数据，如图6可知，回转角度数据存在360°→0°和0°→360°的数据跳变的问题，对于滤波处理极为不便，会出现明显的数据滞后及失真。
基于正弦函数的连续可偏导特性，对应的Sin(359.9°)到Sin(0.1°)，以及Sin(0.1°)到Sin(359.9°)，是连续无突变的；通过计算回转角度数据的正弦Sin值，避免了角度值得跳变引起的滤波不平滑的问题，计算方法如下：
S(a)＝Sin(a),[a＝0-360°]；
其中，a＝B(t)为解析换算后的连续完整的回转角度数据实时值，数据范围为0～360°；S(a)为参与正弦运算后的实时数据，数据范围为-1～+1。对回转角度数据进行正弦运算，输出的变化关系如图7所示。
步骤407，控制器对正弦结果进行中位值平均滤波处理。
在一个实施例中，对上一步骤中获得的正弦结果进行中位值平均滤波处理：
连续采集N个正弦数据，记录为S(t),S(t-1),S(t-2),S(t-3)…S(t-N-1)；对N个数据进行排序筛选，取出并记录其中一个最大值SMax和一个最小值SMin，然后把余下的数进行求和后再计算平均值，即得到所需的滤波数据F(t)；
其中，F(t)为滤波后的数据，数据范围为-1～+1；t为采样点；N＝4,5…n为需要连续采集的数据量。对正弦数据的采样信号进行中位值平均滤波处理后，采样数据变化关系如图8所示，滤波前正弦信号幅值存在较大的波动，经过中位值平均滤波处理后得到了稳定且平滑的正弦数据。
步骤408：对滤波后信号进行反正弦运算处理。
在一个实施例中，控制器将滤波后数据进行反正弦函数运算，得到连续稳定的实时回转角度。由于对数据范围为-1～+1的数据进行反正弦运算后，得出的结果为-90°～+90°区域内的角度值，无法得到0°～360°区域内的角度值，需要根据原始角度条件对反正弦结果进行修正，得出实时的回转角度数据，如下所示：
其中，C(t)为对反正弦运算结果进行修正后的、连续完整的回转角度数据，F(t)为滤波后数据，数据范围为-1～+1；t为采样点；a为未滤波的回转角度数据实时值(可以通过B(t)获取)，数据范围为0～360°。
将经过正弦函数运算后的数据再滤波得出的实时角度曲线与未进行正弦函数运算直接滤波得出的实时角度曲线进行比对，对比结果如图9所示；根据比对结果可以确定，如果针对角度数据不采用正弦函数运算处理，而是对回转角度直接滤波得到的实时角度数据，在360°→0°和0°→360°的数据切换过程中，则会存在较大的数据滞后及失真现象；针对角度数据采用正弦数据处理后再进行滤波，然后再进行反函数运算得出的实时角度数据，在360°→0°和0°→360°的数据切换过程中，无数据滞后及失真现象出现；
上述实施例中的车体回转角度数据处理方法，通过对回转角度两路电压信号经过限幅、线性换算、解析处理、正弦函数运算、滤波、以及反正弦函数运算后，得出的连续完整的回转角度数据与两路原始电压信号时序同步，实际波形与理论波形吻合，处理后的车身回转信号稳定，维持了回转角度连续性。
在一个实施例中，如图10所示，本公开提供一种车体回转角度数据处理装置1000，包括：电压信号采集模块1001、电压信号转换模块1002、回转角度获取模块1003、第一角度处理模块1004、数据滤波处理模块1005和第二角度处理模块1006。
电压信号采集模块1001在工程机械的下车转台和上车转台之间产生相对角度位移的过程中，获取角度传感器磁感应装置发送的第一电压信号和第二电压信号。角度传感器组件包括：角度传感器磁芯和角度传感器磁感应装置，角度传感器磁芯与下车中心轴固定连接，角度传感器磁感应装置与上车转台中心轴固定连接。
电压信号转换模块1002根据角度传感器磁感应装置产生的电压信号与角度之间的线性关系，对第一电压信号和第二电压信号进行转换处理，获得对应的第一角度数据和第二角度数据。回转角度获取模块1003基于第一角度数据和第二角度数据获得第一回转角度数据。
第一角度处理模块1004根据预设的正弦函数对第一回转角度数据进行处理，获得正弦数据。数据滤波处理模块1005对正弦数据进行数据滤波处理，获得滤波数据。第二角度处理模块1006基于预设的反正弦函数对滤波数据进行处理，获得第二回转角度数据。
在一个实施例中，如图11所示，车体回转角度数据处理装置1000还包括电压限幅处理模块1007。电压限幅处理模块1007将第一电压信号和第二电压信号进行限幅处理，获得第一限幅电压数据和第二限幅电压数据。
在一个实施例中，第一电压信号为U1(t)，第二电压信号为U2(t)，t为采样点。电压限幅处理模块1007对于第一电压信号设置第一有效检测区间；其中，与第一有效检测区间相对应的第一电压范围为第一电压值-第二电压值，第一电压值为电压信号量程下限，第二电压值为电压信号量程上限。电压限幅处理模块1007对于第二电压信号设置有第二有效检测区间，其中，与第二有效检测区间相对应的第二电压范围为第一电压值-第二电压值。
当U1(t)或U2(t)的值小于第一电压值时，电压限幅处理模块1007将U1(t)或U2(t)的值设置为第一电压值。当U1(t)或U2(t)的值大于第二电压值时，则电压限幅处理模块1007将U1(t)或U2(t)的值设置为第二电压值。
在一个实施例中，图12为根据本公开的车体回转角度数据处理装置的又一个实施例的模块示意图。如图12所示，该装置可包括存储器1201、处理器1202、通信接口1203以及总线1204。存储器1201用于存储指令，处理器1202耦合到存储器1201，处理器1202被配置为基于存储器1201存储的指令执行实现上述的车体回转角度数据处理方法。
存储器1201可以为高速RAM存储器、非易失性存储器(non-volatile memory)等，存储器1201也可以是存储器阵列。存储器1201还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器1202可以为中央处理器CPU，或专用集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本公开的车体回转角度数据处理方法的一个或多个集成电路。
在一个实施例中，本公开提供一种控制器，包括如上任一实施例中的车体回转角度数据处理装置。
在一个实施例中，本公开提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上任一个实施例中的车体回转角度数据处理方法。
上述实施例提供的车体回转角度数据处理方法、装置、控制器以及存储介质，在维持工程机械原有中心回转体结构方式不变的情况下，通过在回转中心体上增加相应的电磁角度传感器，再进行简单的电气回路连接，构成了车体回转角度信号检测***；可以标定角度传感器电磁感应电压信号和车体旋转角度之间的线性关系，能够快速灵敏地测量出车体旋转角度数据；采用磁感应角度传感器测量车身旋转角度，无需对中心旋转体做结构性改变，机械安装方便，实施成本投入少，信号反应灵敏，角度换算方法简单；可以完成旋转角度的检测和调试工作，成本投入降低显著，大幅缩短整车生产和调试周期，有效提升了工程机械的智能化控制水平；通过实时检测挖掘机旋转过程中的角度，保证了整机按预定旋转角度停止，可有效提高机械控制精度和操控舒适性，为挖掘机智能化开发创造了基础条件。
可能以许多方式来实现本公开的方法和***。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和***。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (18)
1.一种车体回转角度数据处理方法，包括：
在工程机械的下车转台和上车转台之间产生相对角度位移的过程中，获取角度传感器磁感应装置发送的第一电压信号和第二电压信号；
其中，角度传感器组件包括：角度传感器磁芯和所述角度传感器磁感应装置，所述角度传感器磁芯与下车中心轴固定连接，所述角度传感器磁感应装置与上车转台中心轴固定连接；
根据所述角度传感器磁感应装置产生的电压信号与角度之间的线性关系，对所述第一电压信号和所述第二电压信号进行转换处理，获得对应的第一角度数据和第二角度数据；
基于所述第一角度数据和所述第二角度数据获得第一回转角度数据；
根据预设的正弦函数对所述第一回转角度数据进行处理，获得正弦数据；
对所述正弦数据进行数据滤波处理，获得滤波数据；
基于预设的反正弦函数对所述滤波数据进行处理，获得第二回转角度数据；
其中，所述第一电压信号为U1(t)，所述第二电压信号为U2(t)，t为采样点；所述将所述第一角度数据和所述第二角度数据进行限幅处理包括：
对于所述第一电压信号设置第一有效检测区间；与所述第一有效检测区间相对应的第一电压范围为第一电压值-第二电压值；所述第一电压值为电压信号量程下限，所述第二电压值为电压信号量程上限；
对于所述第二电压信号设置有第二有效检测区间；与所述第二有效检测区间相对应的第二电压范围为所述第一电压值-所述第二电压值；当所述U1(t)或所述U2(t)的值小于所述第一电压值时，将所述U1(t)或所述U2(t)的值设置为所述第一电压值；当所述U1(t)或所述U2(t)的值大于所述第二电压值时，则将所述U1(t)或所述U2(t)的值设置为所述第二电压值；
所述获得对应的第一角度数据和第二角度数据包括：
对所述U1(t)进行线性换算处理，获得所述第一角度数据为：
其中，U1Min为所述第一电压值，U1Max为所述第二电压值，A1Max为进行线性换算处理后的数据最大值，A1Min为进行线性换算处理后的数据最小值；t＝1,2,3…N；
对所述U2(t)进行线性换算处理，获得所述第二角度数据为：
其中，U2Min为所述第一电压值，U2Max为所述第二电压值；A2Max为进行线性换算处理后的数据最大值，A2Min为进行线性换算处理后的数据最小值。
2.如权利要求1所述的方法，在获得所述第一电压信号和所述第二电压信号之后，所述方法还包括：
将所述第一电压信号和所述第二电压信号进行限幅处理，获得第一限幅电压数据和第二限幅电压数据。
3.如权利要求2所述的方法，其中，
在所述第一电压值和所述第二电压值之间设置有中间电压值；
当所述第一电压值＜U1(t)≤所述中间电压值时，所述A1(t)的范围为θ1-360°；
当所述中间电压值≤U1(t)＜所述第二电压值时，所述A1(t)的范围为0°-θ2；
当所述第一电压值≤U2(t)＜所述第二电压值时，所述A2(t)的范围为θ3-θ4；
其中，所述θ1与所述θ3之差为180°，所述θ2与所述θ3之和为180°，所述θ3和所述θ4之和为360°。
4.如权利要求2所述的方法，其中，获得所述第一回转角度数据为：
其中，U1Min为所述第一电压值，U1Max为所述第二电压值，所述B(t)的范围为0～360°。
5.如权利要求4所述的方法，其中，获得所述正弦数据为：
S(t)＝Sin(B(t))。
6.如权利要求5所述的方法，所述对所述正弦数据进行数据滤波处理，获得滤波数据包括：
对N个正弦数据进行数据滤波处理，获得所述滤波数据为：
其中，N个正弦数据为S(t),S(t-1),S(t-2),S(t-3)…S(t-N-1)，此N个正弦数据中的最大值和最小值分别为SMax和SMin；N＝4,5…n。
7.如权利要求6所述的方法，其中，获得所述第二回转角度数据为：
其中，基于所述B(t)确定a，C(t)的数据范围为0-360°。
8.如权利要求1至7任一项所述的方法，其中，
所述工程机械包括：挖掘机。
9.一种车体回转角度数据处理装置，包括：
电压信号采集模块，用于在工程机械的下车转台和上车转台之间产生相对角度位移的过程中，获取角度传感器磁感应装置发送的第一电压信号和第二电压信号；其中，角度传感器组件包括：角度传感器磁芯和所述角度传感器磁感应装置，所述角度传感器磁芯与下车中心轴固定连接，所述角度传感器磁感应装置与上车转台中心轴固定连接；
电压信号转换模块，用于根据所述角度传感器磁感应装置产生的电压信号与角度之间的线性关系，对所述第一电压信号和所述第二电压信号进行转换处理，获得对应的第一角度数据和第二角度数据；
回转角度获取模块，用于基于所述第一角度数据和所述第二角度数据获得第一回转角度数据；
第一角度处理模块，用于根据预设的正弦函数对所述第一回转角度数据进行处理，获得正弦数据；
数据滤波处理模块，用于对所述正弦数据进行数据滤波处理，获得滤波数据；
第二角度处理模块，用于基于预设的反正弦函数对所述滤波数据进行处理，获得第二回转角度数据；
其中，所述第一电压信号为U1(t)，所述第二电压信号为U2(t)，t为采样点；
所述电压限幅处理模块，用于对于所述第一电压信号设置第一有效检测区间；其中，与所述第一有效检测区间相对应的第一电压范围为第一电压值-第二电压值；所述第一电压值为电压信号量程下限，所述第二电压值为电压信号量程上限；对于所述第二电压信号设置有第二有效检测区间；其中，与所述第二有效检测区间相对应的第二电压范围为所述第一电压值-所述第二电压值；
所述电压限幅处理模块，还用于当所述U1(t)或所述U2(t)的值小于所述第一电压值时，将所述U1(t)或所述U2(t)的值设置为所述第一电压值；当所述U1(t)或所述U2(t)的值大于所述第二电压值时，则将所述U1(t)或所述U2(t)的值设置为所述第二电压值；
所述电压信号转换模块，具体用于对所述U1(t)进行线性换算处理，获得所述第一角度数据为：
其中，U1Min为所述第一电压值，U1Max为所述第二电压值，A1Max为进行线性换算处理后的数据最大值，A1Min为进行线性换算处理后的数据最小值；t＝1,2,3…N；
所述电压信号转换模块，具体用于对所述U2(t)进行线性换算处理，获得所述第二角度数据为：
其中，U2Min为所述第一电压值，U2Max为所述第二电压值；A2Max为进行线性换算处理后的数据最大值，A2Min为进行线性换算处理后的数据最小值。
10.如权利要求9所述的装置，还包括：
电压限幅处理模块，用于将所述第一电压信号和所述第二电压信号进行限幅处理，获得第一限幅电压数据和第二限幅电压数据。
11.如权利要求10所述的装置，其中，
在所述第一电压值和所述第二电压值之间设置有中间电压值；
当所述第一电压值＜U1(t)≤所述中间电压值时，所述A1(t)的范围为θ1-360°；
当所述中间电压值≤U1(t)＜所述第二电压值时，所述A1(t)的范围为0°-θ2；
当所述第一电压值≤U2(t)＜所述第二电压值时，所述A2(t)的范围为θ3-θ4；
其中，所述θ1与所述θ3之差为180°，所述θ2与所述θ3之和为180°，所述θ3和所述θ4之和为360°。
12.如权利要求10所述的装置，其中，
所述回转角度获取模块，用于获得所述第一回转角度数据为：
其中，U1Min为所述第一电压值，U1Max为所述第二电压值，所述B(t)的范围为0～360°。
13.如权利要求12所述的装置，其中，
所述第一角度处理模块，用于获得所述正弦数据为：S(t)＝Sin(B(t))。
14.如权利要求13所述的装置，其中，
所述数据滤波处理模块，具体用于对N个正弦数据进行数据滤波处理，获得所述滤波数据为：
其中，N个正弦数据为S(t),S(t-1),S(t-2),S(t-3)…S(t-N-1)，此N个正弦数据中的最大值和最小值分别为SMax和SMin；N＝4,5…n。
15.如权利要求14所述的装置，其中，
所述第二角度处理模块，具体用于获得所述第二回转角度数据为：
其中，基于所述B(t)确定a，C(t)的数据范围为0-360°。
16.一种车体回转角度数据处理装置，包括：
存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。
17.一种控制器，包括：
如权利要求9至16任一项所述的车体回转角度数据处理装置。
18.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质非暂时性地存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。
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