RU2469151C1 - Способ палеева по определению положения режущей кромки отвала автогрейдера - Google Patents
Способ палеева по определению положения режущей кромки отвала автогрейдера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2469151C1 RU2469151C1 RU2011123823/03A RU2011123823A RU2469151C1 RU 2469151 C1 RU2469151 C1 RU 2469151C1 RU 2011123823/03 A RU2011123823/03 A RU 2011123823/03A RU 2011123823 A RU2011123823 A RU 2011123823A RU 2469151 C1 RU2469151 C1 RU 2469151C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grader
- cutting edge
- coordinates
- blade
- coordinate system
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к землеройно-транспортной и дорожно-строительной технике, в частности к способу контроля положения отвала автогрейдера. Способ определения положения режущей кромки отвала автогрейдера осуществляют с использованием систем спутниковой навигации. При этом с помощью датчиков перемещения постоянно определяют величину выдвижения штоков гидроцилиндров устройства подвеса тяговой рамы. Информация от датчиков перемещения поступает в счетно-решающее устройство, в котором по заданному алгоритму определяют координаты точек режущей кромки отвала автогрейдера в системе координат, связанной с автогрейдером. Одновременно с помощью системы спутниковой навигации и антенн, жестко установленных на основной раме автогрейдера, определяют положение автогрейдера и координаты начала связанной с ним системы координат в системе координат, связанной с местностью. Затем с помощью счетно-решающего устройства определяют координаты точек на режущей кромке отвала автогрейдера в системе координат, связанной с местностью. Предложенный способ обеспечивает в любой произвольный момент времени точное определение положения режущей кромки отвала автогрейдера и текущее значение высотных отметок и углов наклона обрабатываемой поверхности в системе координат, связанной с окружающей местностью. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области землеройно-транспортных и дорожно-строительных машин и предназначено для систем контроля и управления положением отвала автогрейдера
Известен способ определения положения режущей кромки отвала автогрейдера, согласно которому положение режущей кромки отвала однозначно определяется по известным текущим значениям длин гидроцилиндров устройств подвеса и выноса (УПВ) отвала автогрейдера L1, L2, L3 [В.А.Палеев, С.Ю.Тимаков, А.В.Палеев / Кинематические характеристики устройств подвеса и выноса отвала автогрейдера // Строительные и дорожные машины 2009, №5, с.47-51].
Недостатком данного способа является невозможность определения положения режущей кромки отвала автогрейдера в системе координат, связанной с окружающей местностью. В связи с этим нельзя определить координаты высотных отметок и углы наклона поверхностей, обрабатываемых автогрейдером.
Известен также способ определения положения режущей кромки отвала автогрейдера относительно горизонта, включающий датчик углового положения, установленный на основной раме автогрейдера и шарнирно-сочлененную рычажную систему, связанную с датчиком угла наклона (поворота) тяговой рамы с отвалом автогрейдера [В.С.Щербаков, В.Ф.Раац, В.Е.Калугин, А.А.Макавеев / Система автоматической стабилизации поперечного наклона рабочего органа автогрейдера // А.с. 1481344 (СССР), опубл. 23.05.89 БИ №19].
Недостатком данного способа является невозможность определения высотных отметок режущей кромки отвала автогрейдера и, соответственно, высотных отметок обрабатываемой поверхности.
Из известных технических решений наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому объекту является способ определения режущей кромки отвала автогрейдера, при котором на отвал устанавливаются вертикальные штанги с антеннами спутниковых систем навигации GPS/Глонасс. [С.В.Знобищев, И.А.Мастиков / Системы нивелирования для автогрейдеров // Строительные и дорожные машины, 2008, №5, с.13-18].
Недостатком такого способа является сокращение числа операций, выполняемых автогрейдером, из-за того, что отвал загроможден несвойственными ему предметами - кронштейнами, штангами, проводами антенн, которые ограничивают перемещения отвала и могут быть повреждены или разрушены при работе автогрейдера, т.к. отвал может поворачиваться в плане на угол до 360°, смещаться по направляющим влево и вправо, изменять положение относительно горизонта от 0° до 90° (при использовании систем выноса тяговой рамы с отвалом автогрейдера). Очевидно, что установка на отвал автогрейдера антенн систем спутниковой навигации GPS/Глонасс резко ограничивает или снижает функциональные возможности автогрейдера.
Задачей изобретения является разработка способа, освобождающего отвал автогрейдера от антенн спутниковых и иных навигационных систем, и обеспечивающего при этом в любой произвольный момент времени точное определение положения режущей кромки отвала автогрейдера и, соответственно, текущее значение высотных отметок и углов наклона поверхности, обрабатываемой автогрейдером в системе координат, связанной с окружающей местностью. Данная информация необходима для подачи системой управления отвалом (в случае необходимости) управляющих воздействий, обеспечивающих обработку поверхности в соответствии с проектом.
Указанный технический результат достигается тем, что с помощью датчиков перемещения постоянно определяют величину выдвижения штоков гидроцилиндров устройства подвеса тяговой рамы, информация от датчиков перемещения поступает в счетно-решающее устройство, в котором по заданному алгоритму определяют координаты точек режущей кромки отвала автогрейдера в системе координат, связанной с автогрейдером, одновременно, с помощью системы спутниковой навигации и антенн, жестко установленных на основной раме автогрейдера, определяют положение автогрейдера и связанной с ним системы координат в системе координат, связанной с местностью, затем, с помощью счетно-решающего устройства, координаты точек на режущей кромке отвала автогрейдера определяют в системе координат, связанной с местностью.
Условием осуществления указанных действий является оснащение автогрейдера системой спутниковой навигации, счетно-решающим устройством с заданным алгоритмом расчета, а также датчиками перемещения штоков гидроцилиндров устройства подвеса тяговой рамы автогрейдера.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым чертежом, где приведено одно из возможных устройств, реализующих предлагаемый способ.
На чертеже изображены: XYZ - система координат Земли, связанная с окружающей местностью, Oξηζ - система координат, связанная с автогрейдером, О2ξ2η2ζ2 - локальная система координат тяговой рамы автогрейдера, L1, L2, L3 - гидроцилиндры устройства подвеса тяговой рамы с отвалом автогрейдера с датчиками длины, 1 - датчик угла поворота отвала в плане, 2 - датчик изменения угла резания отвала, 3 - датчик выдвижения отвала по направляющим влево или вправо, 4, 5, 6 - антенны систем спутниковой навигации GPS/Глонасс, 7 - счетно-решающее устройство, 8 - блок индикации и управления.
Антенны спутниковой системы навигации, жестко установленные на основной раме автогрейдера, должны быть максимально удалены друг от друга для снижения погрешности выполняемых вычислений. Для определения положения автогрейдера достаточно знать координаты начала связанной с автогрейдером системы координат и углы поворота ее - рыскания, тангажа и крена.
Координаты любой точки (r) на режущей кромке отвала автогрейдера в системе координат, связанной с местностью, определяются уравнением
где Xr, Yr, Zr - координаты точки на режущей кромке отвала автогрейдера в системе координат XYZ, связанной с местностью, Хо, Yo, Zo - координаты начала связанной с автогрейдером системы Oξηζ в системе координат XYZ, ξr, ηr, ζr - координаты точки на режущей кромке отвала в системе координат автогрейдера Oξηζ, Матр - матрица преобразования координат, учитывающая углы поворота автогрейдера (рыскания, тангажа и крена) в связанной с местностью системе координат XYZ.
Полное уравнение для расчета координат точек на режущей кромке отвала автогрейдера в системе координат XYZ, связанной с местностью, имеет вид
где ξo2, ηо2, ζo2 - координаты начала O2 связанной с тяговой рамой локальной системы координат О2ξ2η2ζ2 в системе координат автогрейдера Oξηζ, ξ2r, η2r, ζ2r - координаты точки на режущей кромке отвала в локальной системе координат тяговой рамы O2ξ2 η2 ζ2, Матр2 - матрица преобразования координат, учитывающая углы поворота тяговой рамы (рыскания, тангажа и крена) в системе координат автогрейдера Oξηζ.
Заявленный способ заключается в следующем: координаты точек на режущей кромке отвала (например, точки r) определяют счетно-решающим устройством в локальной системе координат тяговой рамы О2ξ2η2ζ2 с использованием данных датчиков 1, 2, 3 и информации о постоянных размерах тяговой рамы и отвала. В итоге получаем координаты точки r (ξ2r, η2r, ζ2r) в локальной системе координат тяговой рамы O2ξ2η2ζ2. На следующем этапе с помощью данных датчиков длин гидроцилиндров L1, L2, L3 счетно-решающим устройством определяют углы рыскания, тангажа и крена тяговой рамы φ2, ψ2, θ2 в системе координат автогрейдера Oξηζ, формируется матрица преобразования координат Матр2. На этом этапе становится возможным расчет координат точек на режущей кромке отвала в системе координат автогрейдера.
где ξr, ηr, ζr - координаты точки r на режущей кромке отвала в системе координат автогрейдера.
С помощью спутниковой системы навигации GPS или Глонасс определяют пространственные координаты антенн 4, 5, 6, жестко связанных с основной рамой автогрейдера в неподвижной системе координат XYZ, связанной с Землей. Эти данные поступают в счетно-решающее устройство 7, в котором рассчитывают углы рыскания, тангажа и крена φ, ψ, θ и координаты начала связанной с автогрейдером системы координат Oξηζ в неподвижной системе координат XYZ, связанной с Землей.
С помощью уравнения (2) счетно-решающее устройство определяет координаты точек на режущей кромке отвала и сравнивает их с требуемыми значениями высотных отметок обрабатываемой поверхности.
Результаты расчета и сравнения поступают в блок информации и управления 8. В случае отклонения режущей кромки отвала от проектного положения управляющее воздействие на гидроцилиндры подвеса тяговой рамы L1, L2, L3 в ручном режиме подается оператором автогрейдера, в автоматическом - блоком информации и управления.
Использование новых операций и устройств - антенн спутниковой навигации, жестко установленных на основной раме автогрейдера, счетно-решающего устройства, блока информации и управления, датчиков выдвижения штоков гидроцилиндров устройства подвеса тяговой рамы позволяет освободить отвал автогрейдера от штанг и проводов антенн спутниковых систем навигации, одновременно позволяет точно определять величину отклонения режущей кромки отвала автогрейдера от проектных отметок и использовать данную информацию для управления отвалом автогрейдера в ручном или автоматическом режимах.
Claims (1)
- Способ определения положения режущей кромки отвала автогрейдера, использующий системы спутниковой навигации, антенны систем спутниковой навигации, установленные на автогрейдере, отличающийся тем, что с помощью датчиков перемещения постоянно определяют величину выдвижения штоков гидроцилиндров устройства подвеса тяговой рамы, информация от датчиков перемещения поступает в счетно-решающее устройство, в котором по заданному алгоритму определяют координаты точек режущей кромки отвала автогрейдера в системе координат, связанной с автогрейдером, одновременно, с помощью системы спутниковой навигации и антенн, жестко установленных на основной раме автогрейдера, определяют положение автогрейдера и связанной с ним системы координат в системе координат, связанной с местностью, затем, с помощью счетно-решающего устройства, координаты точек на режущей кромке отвала автогрейдера определяют в системе координат, связанной с местностью.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123823/03A RU2469151C1 (ru) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | Способ палеева по определению положения режущей кромки отвала автогрейдера |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123823/03A RU2469151C1 (ru) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | Способ палеева по определению положения режущей кромки отвала автогрейдера |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2469151C1 true RU2469151C1 (ru) | 2012-12-10 |
Family
ID=49255759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011123823/03A RU2469151C1 (ru) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | Способ палеева по определению положения режущей кромки отвала автогрейдера |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2469151C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107882080A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-04-06 | 苏州蓝博控制技术有限公司 | 挖掘机精细工作控制方法、***及挖掘机 |
RU2703074C1 (ru) * | 2018-12-28 | 2019-10-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Устройство профилирования дороги автогрейдером |
CN110374154A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-10-25 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种单gps平地机铲刀高程控制装置及控制方法 |
RU2707614C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-11-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Способ профилирования дороги автогрейдером |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4067395A (en) * | 1976-03-01 | 1978-01-10 | Verhoff Leonard J | Land leveler with relative height control |
SU611983A1 (ru) * | 1974-02-18 | 1978-06-25 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Землеройного Машиностроения | Планировщик |
SU1105576A1 (ru) * | 1982-06-25 | 1984-07-30 | Научно-Производственное Объединение "Внииземмаш" | Способ управлени положением рабочего органа землеройной машины |
SU1481344A1 (ru) * | 1986-09-24 | 1989-05-23 | Сибирский автомобильно-дорожный институт им.В.В.Куйбышева | Система автоматической стабилизации поперечного наклона рабочего органа автогрейдера |
GB2313507A (en) * | 1996-05-20 | 1997-11-26 | Caterpillar Inc | Locating plane of light in laser surveilling instrument |
RU2109110C1 (ru) * | 1995-03-29 | 1998-04-20 | Акционерное общество открытого типа "Брянский арсенал" | Автогрейдер |
CN101117809A (zh) * | 2007-09-05 | 2008-02-06 | 天津工程机械研究院 | 平地机智能调平***及其调平方法 |
-
2011
- 2011-06-10 RU RU2011123823/03A patent/RU2469151C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU611983A1 (ru) * | 1974-02-18 | 1978-06-25 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Землеройного Машиностроения | Планировщик |
US4067395A (en) * | 1976-03-01 | 1978-01-10 | Verhoff Leonard J | Land leveler with relative height control |
SU1105576A1 (ru) * | 1982-06-25 | 1984-07-30 | Научно-Производственное Объединение "Внииземмаш" | Способ управлени положением рабочего органа землеройной машины |
SU1481344A1 (ru) * | 1986-09-24 | 1989-05-23 | Сибирский автомобильно-дорожный институт им.В.В.Куйбышева | Система автоматической стабилизации поперечного наклона рабочего органа автогрейдера |
RU2109110C1 (ru) * | 1995-03-29 | 1998-04-20 | Акционерное общество открытого типа "Брянский арсенал" | Автогрейдер |
GB2313507A (en) * | 1996-05-20 | 1997-11-26 | Caterpillar Inc | Locating plane of light in laser surveilling instrument |
CN101117809A (zh) * | 2007-09-05 | 2008-02-06 | 天津工程机械研究院 | 平地机智能调平***及其调平方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ЗНОБИЩЕВ С.В., МАСТИКОВ И.А. Системы нивелирования для автогрейдеров, Строительные и дорожные машины, No.5, 2008, с.13-18. * |
ЗНОБИЩЕВ С.В., МАСТИКОВ И.А. Системы нивелирования для автогрейдеров, Строительные и дорожные машины, №5, 2008, с.13-18. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107882080A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-04-06 | 苏州蓝博控制技术有限公司 | 挖掘机精细工作控制方法、***及挖掘机 |
RU2703074C1 (ru) * | 2018-12-28 | 2019-10-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Устройство профилирования дороги автогрейдером |
RU2707614C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-11-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Способ профилирования дороги автогрейдером |
CN110374154A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-10-25 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种单gps平地机铲刀高程控制装置及控制方法 |
CN110374154B (zh) * | 2019-07-24 | 2024-03-01 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种单gps平地机铲刀高程控制装置及控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101516693B1 (ko) | 유압 셔블의 굴삭 제어 시스템 | |
EP3597831B1 (en) | Construction machinery | |
KR101862735B1 (ko) | 작업 기계의 제어 장치, 작업 기계 및 작업 기계의 제어 방법 | |
CN107002383B (zh) | 作业机械的控制***、作业机械及作业机械的控制方法 | |
JP6025372B2 (ja) | 油圧ショベルの掘削制御システム及び掘削制御方法 | |
CN108713084B (zh) | 工程机械 | |
US10975545B2 (en) | Work equipment control device and work machine | |
JP2013520593A (ja) | 機械上の参照位置に対する器具上の位置を決定するためのシステムおよび方法 | |
EP1914352A2 (en) | Control and method of control for an earthmoving system | |
US11085169B2 (en) | Work equipment control device and work machine | |
US9279235B1 (en) | Implement position control system having automatic calibration | |
US9567731B2 (en) | Implement position calibration using compaction factor | |
US20160208460A1 (en) | System and method for calibrating blade of motor grader | |
JP6618856B2 (ja) | 施工システム及び施工方法 | |
US20180148905A1 (en) | Work equipment control device and work machine | |
CN106460363B (zh) | 作业机械的控制***、作业机械以及作业机械的控制方法 | |
RU2469151C1 (ru) | Способ палеева по определению положения режущей кромки отвала автогрейдера | |
CN112105782B (zh) | 用于作业机械的***以及方法 | |
KR20180018786A (ko) | 수직 위치를 알아내기 위한 방법 및 전자 제어 유닛 | |
CN111576514A (zh) | 找平控制方法及***、控制器、平地机 | |
RU2478757C2 (ru) | Способ определения положения режущей кромки отвала автогрейдера | |
CN115917088A (zh) | 工程机械 | |
JP2017166308A (ja) | 作業車両の制御システム、制御方法、及び作業車両 | |
CN114729520B (zh) | 用于作业机械的校准的方法以及*** | |
JP6745839B2 (ja) | 油圧ショベルの掘削制御システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150611 |