[发明专利]液压挖掘机的校准系统及校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及液压挖掘机的校准系统及校准方法。

背景技术

目前，公知的是具备检测工作装置工作点的当前位置的位置检测装置的液压挖掘机。例如，在专利文献1所示的液压挖掘机中，基于来自GPS天线的位置信息，运算铲斗的齿尖的位置坐标。具体而言，基于GPS天线和大臂销的位置关系，大臂、小臂和铲斗的各自的长度，大臂、小臂和铲斗的各自的方向角等参数，运算铲斗的齿尖的位置坐标。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：（日本）特开2002-181538号公报

所运算的铲斗的齿尖位置坐标的精度受到上述参数精度的影响。但是，这些参数通常相对于设计值具有误差。因此，在液压挖掘机的位置检测装置的初始设定时，进行用卷尺等测量装置测量参数的工作。但是，如上所述，用卷尺等测量装置不容易高精度地测量参数。另外，在参数数目多的情况下，为了全部测定这些参数需要大量的时间，很烦杂。

另外，在将所测定的参数输入位置检测装置后，进行位置检测装置的位置检测的精度的确认。例如，通过GPS直接测定铲斗的齿尖的位置坐标。然后，比较由位置检测装置运算的铲斗的齿尖位置坐标和由GPS测量装置直接测定的铲斗齿尖位置坐标。当由位置检测装置运算的铲斗齿尖位置坐标和由GPS测量装置直接测定的铲斗齿尖位置坐标不一致时，反复进行用卷尺的参数的测定和向位置检测装置的输入直至这些位置坐标一致。即，进行参数值的校准直至位置坐标的实测值和计算值一致。这样的校准工作需要大量的时间，从而很烦杂。

本发明的课题在于提供提高工作点的位置检测精度，并且可以缩短校准工作时间的液压挖掘机的校准系统及校准方法。

本发明第一方式的液压挖掘机的校准系统包括液压挖掘机、校准装置、外部测量装置。液压挖掘机包括行驶体、旋转体、工作装置、角度检测部、当前位置运算部。旋转体可旋转地安装于行驶体。大臂可摆动地安装于旋转体。小臂可摆动地安装于大臂。工作工具可摆动地安装于小臂。角度检测部检测大臂相对于旋转体的摆动角、小臂相对于大臂的摆动角、工作工具相对于小臂的摆动角。当前位置运算部基于表示大臂、小臂和工作工具的尺寸及摆动角的多个参数，运算工作工具所具有的工作点的当前位置。校准装置是用于校准参数的装置。外部测量装置是测量工作点的位置的装置。另外，校准装置包括输入部、车体坐标系运算部、坐标转换部、校准运算部。输入部是输入有第一工作点位置信息、第二工作点位置信息的部分。第一工作点位置信息包括外部测量装置所测量到的工作装置的姿势不同的至少两个工作点的位置和工作装置的动作平面上的规定的基准点的位置，或者包括外部测量装置所测量到的工作装置的姿势不同的至少三个工作点的位置。第二工作点位置信息包括旋转体相对于行驶体的旋转角度不同的至少三个工作点的位置。车体坐标系运算部基于第一工作点位置信息运算与工作装置的动作平面垂直的第一单位法线矢量。车体坐标系运算部基于第二工作点位置信息运算与旋转体的旋转平面垂直的第二单位法线矢量。车体坐标系运算部运算与第一单位法线矢量和第二单位法线矢量垂直的第三单位法线矢量。坐标转换部使用第一单位法线矢量、第二单位法线矢量和第三单位法线矢量，将由外部测量装置测量到的工作点在多个位置的坐标，从外部测量装置的坐标系转换为液压挖掘机的车体坐标系。校准运算部基于被转换为车体坐标系的工作点在多个位置的坐标，运算参数的校准值。

本发明第二方式的液压挖掘机的校准系统在第一方式的液压挖掘机的校准系统的基础上，车体坐标系运算部运算工作装置的动作平面和旋转体的旋转平面的交线矢量。车体坐标系运算部将通过工作装置的动作平面和旋转平面的交线矢量且与工作装置的动作平面垂直的平面的单位法线矢量作为第二单位法线矢量来运算。

本发明第三方式的液压挖掘机的校准系统在第一方式的液压挖掘机的校准系统的基础上，第一工作点位置信息包括工作装置在上下方向上的位置和/或在车体前后方向上的位置不同的多个位置的坐标。

本发明第四方式的液压挖掘机的校准系统在第一方式的液压挖掘机的校准系统的基础上，参数包括第一距离、第二距离和第三距离。第一距离是大臂相对于旋转体的摆动中心和小臂相对于大臂的摆动中心之间的距离。第二距离是小臂相对于大臂的摆动中心和工作工具相对于小臂的摆动中心之间的距离。第三距离是工作工具相对于小臂的摆动中心和工作点之间的距离。当前位置运算部基于第一距离、第二距离和第三距离的摆动角，运算车体坐标系的工作点的当前位置。校准运算部基于由外部测量装置测量且被转换为车体坐标系的工作点在多个位置的坐标，运算第一距离、第二距离和第三距离的校准值。