[發明專利]挖掘機負載自主識別系統

無效

• 申請號: 201010152785.6
• 申請日: 2010-04-22
• 公開（公告）號: CN101806079A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 高宇;徐振;馮培恩
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02F9/20
• 分類號: E02F9/20;E02F9/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及一種工程機械，尤其涉及一種挖掘機負載自主識別系統。

背景技術

挖掘機工作過程中，由于作業對象類型差別很大，挖掘機克服負載所需的 能量就明顯不同。僅依靠操作人員對作業對象的主觀判斷是不夠精確的，例如 松土挖掘時，不同的松軟度的土壤要求的挖掘機輸出功率也不同。因此手動調 節挖掘機功率模式和發動機的油門位置就有很大的盲目性，無法實現真正意義 上功率匹配的節能目的。

如果在挖掘過程中能自動判斷當前的挖掘情況，調節發動機輸出功率與當 前場地負載情況相適應，那么不僅可以降低操作人員的工作強度，而且能夠做 到真正意義上功率匹配，降低燃油消耗。挖掘機作業是一個動態的循環過程， 基本以“挖掘-提升-回轉-卸載”進行重復工作，整個液壓系統壓力也隨之不斷 變化。如圖1所示，現階段挖掘機的液壓系統包括：鏟斗油缸1、動臂油缸2、 斗桿油缸3、第一主閥4、第二主閥5、第三主閥6、第一主泵7和第二主泵8。 第一主泵7將液壓油經第一主閥4和第二主閥5控制分別輸入給鏟斗油缸1和 動臂油缸2。第二主泵8將液壓油經第三主閥6控制輸入給斗桿油缸3。

現有挖掘機僅在第一主泵7和第二主泵8的出口安裝第一壓力傳感器9和 第二壓力傳感器10，將采集到的壓力值作為挖掘機工況的自動識別的依據。但 會出現以下問題：

(1)難以確定采集時間。因為挖掘機工作時，第一主泵7和第二主泵8的出口 壓力會出現多次峰值。例如，在挖掘機剛啟動時，第一主泵7和第二主泵8的 出口壓力會出現多次峰值。或者由于挖掘范圍太大，造成油缸頂死，也會使出 口壓力劇增。

(2)由于操作人員操作不當，也會造成對第一主泵7和第二主泵8的出口壓力 分析錯誤。例如，操作人員在幾個工作循環內，沒有進行挖掘，導致泵的出口 壓力過小，不能反映實際挖掘所需功率。

總之，在現行的工程機械負載識別系統中，存在無法準確確定挖掘狀態，導 致負載識別不精確，造成大量燃油損失和環境污染。

發明內容

本發明目的在于克服上述只有第一主泵7和第二主泵8的出口壓力作為負載 判斷依據存在的缺陷，提供一種挖掘機負載自主識別系統，該系統可供挖掘機 等工程機械使用，通過自主識別挖掘負載，確定發動機輸出功率，安裝方便， 它能提高作業工作效率，降低燃油消耗，減輕操作者的工作強度。

本發明的技術解決方案為：一種挖掘機負載自主識別系統，挖掘機的液壓 系統包括：鏟斗油缸、動臂油缸、斗桿油缸、第一主閥、第二主閥、第三主閥、 第一主泵和第二主泵。該挖掘機負載自主識別系統包括五個壓力傳感器、五個 模擬信號處理電路、控制芯片和D/A模塊。其中，所述第一壓力傳感器通過第 一模擬信號處理電路接入控制芯片，第二壓力傳感器通過第二模擬信號處理電 路接入控制芯片，第三壓力傳感器通過第三模擬信號處理電路接入控制芯片， 第四壓力傳感器通過第四模擬信號處理電路接入控制芯片，第五壓力傳感器通 過第五模擬信號處理電路接入控制芯片，控制芯片和D/A模塊相連。所述第一 壓力傳感器接入第一主泵的出口油路上，第二壓力傳感器接入第二主泵的出口 油路上，第三壓力傳感器接入鏟斗油缸大腔與第一主閥相連的油路上，第四壓 力傳感器接入動臂油缸小腔與第二主閥相連的油路上，第五壓力傳感器接入斗 桿油缸大腔與第三主閥相連的油路上。

與現有技術相比，本發明有如下技術效果：

1.該系統結構簡單、適用范圍廣，只需在鏟斗油缸大腔、動臂油缸小腔、斗 桿油缸大腔、第一主泵和第二主泵的出口分別安裝壓力傳感器，其避免了 一些根據安裝角度傳感器判斷姿態帶來的安裝困難等問題。

2.該系統通用性強，可根據不同工程機械，重新制定控制策略訓練樣本，實 現負載識別。

3.該系統具有處理速度快，準確度高，體積小等特點。利用本發明提出的控 制方法，只需15秒的預挖過程后，便可以實時確定挖掘機所處于的工作 狀態。

4.該系統可以有效避免人為對作業對象判斷失誤造成的燃油損失和制定功 率檔位過低，造成的柴油機熄火。

附圖說明

圖1挖掘機液壓回路示意圖；

圖2為壓力傳感器在各油缸液壓回路安裝圖；

圖3為負載識別系統電路原理圖；

圖4為模擬信號處理電路原理圖；

圖5為聯想神經網絡原理圖；