[發明專利]用于確定由作業設備移動的有效載荷質量的系統和方法

在審

• 申請號: 201911033498.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN111104729A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: O·薩沃德尼;A·雷納;H·溫德
• 申請（專利權）人: 利勃海爾法國有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京市中倫律師事務所 11410
• 代理人: 楊黎峰;魏奇

本發明涉及一種用于確定由機器的作業設備移動的有效載荷的質量的系統，其包括：提升部件，其可沿著軌道移動并被配置成移動作業設備；傳感器系統，其設置有多個給出機器狀態的機器狀態信號；力傳感系統，其設置有給出提升部件上的力的提升力信號；和控制裝置，其被配置成：使用系統參數來確定載荷；隨后，當得到的結果不適用時，使用預配置的參數作為初始值進行校準；在未負載狀態下校準，其中隨后自動使用預定義的機器的激發軌跡，或者向操作員發出指示以激發參數；使用傳感器記系統狀態，并對這些信息進行系統識別；基于經識別和/或預配置的系統參數和系統狀態來確定有效載荷的質量。

技術領域

本發明涉及用于確定由作業設備移動的有效載荷質量的系統和方法，特別是被具有鏟斗的挖掘機接收的有效載荷。

背景技術

對于較大型的建筑項目，通常要求挖掘土方和將挖出的土運走。為此將開挖的土裝到卡車上，通常借助于挖掘機完成。為了盡可能提高效率，盡力將要裝土的卡車裝載到它允許達到的最大裝載量。但是這里存在的問題是，沒有關于通過挖掘機裝載到卡車上的土的質量或重量的信息，也就使得卡車經常超載或裝載不夠。如果卡車超載，必須用挖掘機從卡車上再卸下材料，從而減少負荷并保證卡車的安全運行。

因此，在這種情況下，本發明載荷質量估算的目的就是估算通過挖掘機鏟斗抓取的載荷質量。由此可以更加準確地裝載卡車，直至所裝載的質量非常準確地達到其最大允許運輸重量，因此保證了盡可能有效地挖掘和運走挖出的土。

現有技術中基本上已知兩種不同的可以進行載荷質量估算的方法。第一種方法中，可以記錄挖掘機臂的工作腔上氣缸力的特性曲線，其中第一個特性曲線僅在工具未負載狀態下創建，另一個特性曲線在挖掘機臂的角度上負載的狀態下創建的。在此過程中，挖掘機臂抓取的參考負載應為最大允許質量。兩種特性曲線在特定的運動下創建并且也僅在這些運動的準確性下有效。速度、角度位置和加速度的偏差使之后借助內推法得出的載荷質量估算的額結果失真。

第二種可能性是基于模型的方法。在此方法中，技術裝備或挖掘機或挖掘機臂的樞軸上的扭矩通過氣缸壓力來計算。另外，通過運動方程得到理論上施加的扭矩，其中所測量的和基于模型的扭矩再現載荷質量的信息。

在US 7912612 B2、US 8909437 B2或US 8660758中有基于模型的實例。

缺點是，前面提到的示例性的已知現有技術，在估算載荷質量之前需要對運動方程的參數進行參考運行或校準運行。

發明內容

本發明的目的是，提供用于估算載荷質量的經過改進的方法或經改進的系統，不需要參考運行或不需要校準性就可以估算載荷質量。

這個目的通過具有權利要求1的所有技術特征的系統來實現。因此，所述用于確定由機器的作業設備移動的有效載荷的質量的系統包括：提升部件，它可沿著路徑移動并被配置成用于移動作業設備；傳感器系統，其被配置成設置有多個指示機器狀態的機器狀態信號；力傳感系統，其被配置成設置有指示提升部件上的力的提升力信號；和

控制裝置，其被配置成使用系統參數確定載荷，所述系統參數來源于預配置的CAD數據和/或正在進行的系統參數的校準，所述CAD數據優選地為工作端的預配置CAD數據；隨后，當得到的結果不適用時，使用預配置的參數作為初始化來進行校準；在未負載狀態下的校準，即，用空載的作業設備進行的校準，隨后自動使用機器的預定義的激發軌跡(Anregungstrajektorien)，或者向操作員提供指令來激發參數；使用傳感器來記錄系統狀態并對這些信息進行系統識別；并且基于所識別和/或預配置的系統參數和系統狀態來確定有效載荷的質量，優選地基于提升部件的位置、速度、加速度和/或提升部件上的力或扭矩。

因此，根據本發明不再要求在估算載荷質量之前進行校準或初始化，至今為止都要求進行校準和初始化來識別全部或部分的系統參數。