[發明專利]礦用挖掘機挖掘力監測及自動稱量系統及方法

有效

• 申請號: 201310160813.2
• 申請日: 2013-05-05
• 公開（公告）號: CN103233493A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 王國強;蘇麗達;王吉生;李爰峰;高素荷;王曉明;畢秋實;王勇澎
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E02F9/00
• 分類號: E02F9/00;G01L5/00;G01G19/14
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

1.一種礦用挖掘機挖掘力監測及自動稱量系統，其特征在于：由提升行程檢測模塊（1）、推壓行程檢測模塊（2）、提升機構負載檢測模塊（3）、推壓機構負載檢測模塊（4）和數據處理模塊（5）組成，所述的提升行程檢測模塊（1）、推壓行程檢測模塊（2）、提升機構負載檢測模塊（3）和推壓機構負載檢測模塊（4）通過電纜與數據處理模塊（5）相連，數據處理模塊（5）放置在便于專業人員進行操作的位置；

所述的提升行程檢測模塊（1）由提升機構增量式光電編碼器（1-1）和A/D轉換器甲（1-2）組成，所述的提升機構增量式光電編碼器（1-1）獲取提升行程經歷的脈沖數，通過A/D轉換器甲（1-2）后，通過計算得到提升行程；

所述的推壓行程檢測模塊（2）由推壓機構增量式光電編碼器（2-1）和A/D轉換器乙（2-2）組成，所述的推壓機構增量式光電編碼器（2-1）獲取推壓行程經歷的脈沖數，通過A/D轉換器乙（2-2）后，通過計算得到推壓行程；

所述的提升機構負載檢測模塊（3）由電流傳感器甲（3-1）和A/D轉換器丙（3-2）組成，所述的電流傳感器甲（3-1）獲取提升電機的電流，通過A/D轉換器丙（3-2）后，通過計算得到提升載荷；

所述的推壓機構負載檢測模塊（4）由電流傳感器乙（4-1）和A/D轉換器丁（4-2）組成，所述的電流傳感器乙（4-1）獲取推壓電機的電流，通過A/D轉換器丁（4-2）后，通過計算得到推壓載荷；

所述的數據處理模塊（5）由數據存儲器（5-1）、顯示屏（5-2）和計算機（5-3）組成，所述的數據存儲器（5-1）存儲由前述四個模塊輸入的數據并將其值傳給計算機（5-3），計算機（5-3）計算出監測或測試結果，保存并將最終結果傳給顯示屏（5-2）。

2.一種礦用挖掘機挖掘力監測及自動稱量方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、在計算機（5-3）中輸入已知參數，并分別讀取提升行程檢測模塊（1）、推壓行程檢測模塊（2）、提升機構負載檢測模塊（3）和推壓機構負載檢測模塊（4）中的測量數據，并存入數據存儲器（5-1）中；

步驟二、利用已知參數和測量數據通過計算機編程確定工作裝置的姿態；

步驟三、根據工作裝置的姿態判斷挖掘是否完成；

步驟四、如判斷挖掘已完成，則進行自動稱量并記錄相關數據；如判斷挖掘未完成，則進行挖掘阻力的計算并進行相關數據記錄；

步驟五、將結果顯示在顯示屏（5-2）上。

3.根據權利要求2所述的一種礦用挖掘機挖掘力監測及自動稱量方法，其特征在于：所述步驟二中確定工作裝置姿態由以下方法實現：

（一）建立工作裝置機構簡化模型；其中：

x為包角，即鋼繩包住動臂頂部滑輪的角度；

l₁為斗桿伸出量，長度為AB，其值與時間有關，取決于推壓機構的推壓進程；

l₂為E點到B點的鋼繩長度，其值與時間有關，取決于提升機構的提升進程；

l₃為推壓軸到動臂頂部滑輪中心的距離，長度為AO₃；

l₄為提升卷筒到滑輪的鋼繩長度，其值為HE；

l_b為動臂長度，其值為O₁O₃；

l_d為鏟斗長度，其值為BC；

θ為斗桿與動臂夾角，其值可用包角x表示；

θ₁為動臂對停機面的傾角，其值已知；

θ₂為提升鋼繩與停機平面的夾角，其值已知；

θ₃為動臂與鋼繩EO₃所夾的圓心角，其值已知；

θ₄為滑輪中心與斗桿端點連線BO₃與DO₃所夾的圓心角，其值可用包角x表示；

θ₅為動臂與BO₃所夾的圓心角，其值可用包角x表示；

θ₆為斗桿與鋼繩夾角，其值可用包角x表示；

r為動臂頂部滑輪半徑，其值已知；

（二）推導出包角x，以確定工作裝置的姿態。