[發明專利]反鏟挖掘機的鏟斗定位裝置及方法

有效

• 申請號: 201410114023.5
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103852059A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 蔡明祥;杜年春
• 申請（專利權）人: 中國有色金屬長沙勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01C5/00;E02F9/26
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張然;李昕巍

技術領域

本發明涉及反鏟挖掘機技術領域，尤其涉及一種反鏟挖掘機的鏟斗定位裝置及方法。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，工程建設、礦產開采等均需要使用反鏟挖掘機進行作業。在利用反鏟挖掘機進行大范圍作業時，常常缺少信息化管理手段及作用的引導裝置，造成施工或開采速度慢、不能實現精確管理和定采。目前，公交車導航系統和智能交通系統較多，但缺少施工車輛，尤其是反鏟挖掘機的引導裝置和配套方法。目前，現有的一種反鏟挖掘機定位系統，運用的技術方法是扇形激光測量，但僅僅能夠應用于較為平坦的地表環境及一般的車輛定位導航服務，其應用于實際的崎嶇工程作業地表對反鏟挖掘機的作業引導控制來講尚存在一定的缺陷，不能夠精確的判定車輛狀態及采挖作業面情況。

通過GPS裝置（一般理解為GPS和GLONASS等衛星定位系統信號接收機）來進行的定位，很大程度上局限了反鏟挖掘機的作業引導范圍，尤其當作業位于山坳或森林中，GPS信號不足，這就對整體的定位精度產生影響，不可能準確定位。而通過扇形激光或者平面激光來計算挖掘深度的問題也是不完全精確的，這種方法中缺少對誤差的考慮，即可以測出高差，但不能夠確定是否為鏟斗軌跡，僅能確定對應激光區域堆積礦體或地面高度。因此需要其他方式進行補充和改進。

發明內容

本發明一種反鏟挖掘機的鏟斗定位裝置及方法，用以解決現有的反鏟挖掘機的鏟斗定位裝置，定位不準確，僅僅能夠應用于較為平坦的地表環境及一般的車輛定位導航服務的問題。

本發明公開了一種反鏟挖掘機的鏟斗定位裝置，其中，該反鏟挖掘機包括：行走底座；具有駕駛室的轉動機座，設置在該行走底座上；動臂，其一端與該轉動機座樞接；斗桿，其一端與該動臂的另一端樞接；鏟斗，與該斗桿的另一端樞接；動臂液壓缸，固定在該轉動機座上，其活塞桿與該動臂樞接；斗桿液壓缸，固定在該動臂上，其活塞桿與該斗桿樞接；以及鏟斗液壓缸，固定在該斗桿相對該鏟斗的遠端，其活塞桿分別與一搖桿以及一連桿樞接，該搖桿的另一端樞接在該斗桿相對該鏟斗的近端，該連桿的另一端與該鏟斗樞接；該鏟斗定位裝置包括：定位裝置，用于接收挖掘機的轉動機座在一定的大地參考框架下的空間位置；方向測量裝置，用以測量該反鏟挖掘機的轉動機座的航向角、俯仰角以及橫滾角的角度信息；鏟斗位置測量裝置，用于測量該反鏟挖掘機的鏟斗的空間位置信息；以及計算裝置，根據該空間位置信息、該在一定的大地參考框架下的空間位置、該航向角、俯仰角以及橫滾角的角度信息，計算該鏟斗的經緯度和高程。

根據反鏟挖掘機的鏟斗定位裝置的一實施例，其中，該空間位置信息還包括該鏟斗液壓缸的活塞桿的伸縮長度、速度以及加速度，該斗桿相對該動臂的轉動角度、角速度以及角加速度，該動臂相對該轉動機座的轉動角速、角速度以及角加速度；該計算裝置還根據該鏟斗液壓缸的活塞桿的伸縮長度、速度以及加速度，該斗桿相對該動臂的轉動角度、角速度以及角加速度，該動臂相對該轉動機座的轉動角速、角速度以及角加速度，計算該鏟斗的經緯度和高程隨時間的變化。

根據反鏟挖掘機的鏟斗定位裝置的一實施例，其中，該鏟斗位置測量裝置包括：液壓測量裝置，用于測量該鏟斗液壓缸的活塞桿的伸縮長度；第一姿態測量裝置，用于測量該斗桿相對該動臂的轉動角度；以及第二姿態測量裝置，用于測量該動臂相對該轉動機座的轉動角度。

根據反鏟挖掘機的鏟斗定位裝置的一實施例，其中，該液壓測量裝置還測量該鏟斗液壓缸的活塞桿的伸縮速度和加速度，該第一姿態測量裝置還測量該斗桿相對該動臂的轉動角速度以及角加速度，該第二姿態測量裝置還測量該動臂相對該轉動機座的轉動角速度以及角加速度；該計算裝置還根據該鏟斗液壓缸的活塞桿的伸縮長度、速度以及加速度，該斗桿相對該動臂的轉動角度、角速度以及角加速度，該動臂相對該轉動機座的轉動角速、角速度以及角加速度，計算該鏟斗的經緯度和高程隨時間的變化。

根據反鏟挖掘機的鏟斗定位裝置的一實施例，其中，該鏟斗位置測量裝置包括：第一液壓測量裝置，用于測量該鏟斗液壓缸的活塞桿的伸縮長度；第二液壓測量裝置，用于測量該斗桿液壓缸的活塞桿的伸縮長度；以及第三液壓測量裝置，用于測量該動臂液壓缸的活塞桿的伸縮長度；該計算裝置根據該斗桿液壓缸的活塞桿的伸縮長度以及該動臂液壓缸的活塞桿的伸縮長度，計算該斗桿相對該動臂的轉動角度以及該動臂相對該轉動機座的轉動角度。