[发明专利]操作设备上的磁罗盘的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于设备中的磁罗盘，更特别地，涉及一种使用设置于可移动的设备或车辆(例如，挖掘机)中的磁罗盘装置的方法。

背景技术

感测地磁场的方向并提供用于显示和由控制系统使用的输出的传感器配置已经使用了一段时间。这样的配置已经经受并且必须补偿″硬铁″效应和″软铁″效应。这两种效应都使得传感器局部地区的地磁力线的形状失真，但以不同的方式。硬铁效应起因于永久磁体和车辆中被磁化的铁或钢。硬铁效应使得地磁场在特定方向上偏移，并且当设备(例如，挖掘机)围绕垂直轴旋转时不发生变化。由硬铁效应引起的误差在设备的完整循环(complete rotation)期间经过单个转。软铁效应起因于地磁场与挖掘机的磁性渗透材料的交互作用。软铁效应在设备旋转时发生变化，并且，由软铁效应引起的误差在设备的完整循环期间经过两个转。

典型地，地磁场由三个磁场传感器感测，所述传感器被定位以检测地磁场在三个正交方向上的强度，参考的传感器的坐标系的X、Y和Z方向。由所述三个传感器的相对输出，易于确定有关传感器的场的相对方位和强度。可以想到，如果传感器坐标参考系没有对准工地的本地水平面坐标参考系，则来自所述传感器的X、Y和Z坐标参考系的所感测的磁场指示必须被转换至本地水平面坐标参考系，以确定磁力线的方向，从而确定关于工地所述设备的朝向。

过去，已经使用了多种方法来针对硬铁效应和软铁效应补偿磁罗盘系统。作为繁重的标定工序的延伸，许多这些先有技术的标定技术需要在各个方向定位的设备和罗盘的磁场强度的大量测量。

发明内容

一种使用安装在挖掘机上的磁场传感器来确定工地的挖掘机的朝向的方法。所述磁场传感器提供传感器的X、Y和Z方向上的地磁场的大小的指示。所述方法使用磁倾计，其提供挖掘机的倾斜和摇摆的指示，陀螺传感器，其感测挖掘机围绕磁场传感器Z轴的旋转，以及处理器电路，其具有相关存储器。所述处理器电路响应于磁场传感器、磁倾计和陀螺传感器。所述方法包括创建并存储数据的标定表，用磁场传感器感测挖掘机处的磁场，提供传感器的X、Y和Z方向上的磁场大小的指示，使用来自磁倾计的输出将感测到的磁场指示从传感器的X、Y和Z坐标参考系转换至本地水平面坐标参考系，确定经转换的感测到的磁场指示的硬铁分量并除去这样的硬铁分量以在本地水平面坐标参考系中产生经过校正的磁场指示，并且，将经过校正的指示与存储的调节数据进行比较以确定挖掘机的方向。创建和存储数据的标定表的步骤包括基本上以恒速围绕大体垂直的Z轴旋转挖掘机，存储来自磁场传感器和陀螺传感器的输出，基于来自磁场传感器的数据值的重复来确定挖掘机的完整循环的开始和结束，将在完整循环期间从陀螺传感器接收的数据和从磁场传感器接收的对应数据调节成大致相等的角度增量，并存储这样的调节数据。

创建和存储数据的标定表还可以包括针对由硬铁引起的误差补偿所存储的输出。创建和存储数据的标定表还可以包括通过将挖掘机向预定参考朝向旋转而固定(bench)挖掘机，并确定来自表示预定朝向的表的对应数据，从而数据的平衡表示挖掘机的朝向在角度增量上偏离预定参考朝向。把在完整循环期间从陀螺传感器接收的数据和从磁场传感器接收的对应指示数据调节成大致相等的角度增量可以包括把在完整循环期间从陀螺传感器接收的数据和从磁场传感器接收的对应指示数据调节成一度的增量。

确定经转换的感测到的磁场指示的硬铁分量可以包括定位挖掘机以具有向着地磁北极的朝向，用磁场传感器感测挖掘机处的磁场，提供传感器的X、Y和Z方向上的磁场大小的指示，感测挖掘机的倾斜和摇摆，将挖掘机倾斜几度，用磁场传感器感测挖掘机处的磁场，提供传感器的X、Y和Z方向上的磁场大小的指示，并感测挖掘机的倾斜和摇摆。

附图说明

图1说明应用电子罗盘的类型的挖掘机；

图2是说明朝向参数的附图；

图3和4是说明设备、地的参照系和传感器的参照系之间关系的附图；

图5是说明软铁补偿计算的流程图；和

图6是用于实践所述补偿法的处理器电路和相关部件的示意图。

具体实施方式

挖掘和建筑设备控制系统通常在许多传感器当中包含磁罗盘。这样的罗盘感测设备或一部分所述设备的关于地磁场的方向。这个朝向信息与其它传感器产生的数据相结合，与期望的恒值(contour)数据进行比较，从而控制所述设备。