[发明专利]矿用挖掘机挖掘力监测及自动称量系统及方法

权利要求书

1.一种矿用挖掘机挖掘力监测及自动称量系统，其特征在于：由提升行程检测模块（1）、推压行程检测模块（2）、提升机构负载检测模块（3）、推压机构负载检测模块（4）和数据处理模块（5）组成，所述的提升行程检测模块（1）、推压行程检测模块（2）、提升机构负载检测模块（3）和推压机构负载检测模块（4）通过电缆与数据处理模块（5）相连，数据处理模块（5）放置在便于专业人员进行操作的位置；

所述的提升行程检测模块（1）由提升机构增量式光电编码器（1-1）和A/D转换器甲（1-2）组成，所述的提升机构增量式光电编码器（1-1）获取提升行程经历的脉冲数，通过A/D转换器甲（1-2）后，通过计算得到提升行程；

所述的推压行程检测模块（2）由推压机构增量式光电编码器（2-1）和A/D转换器乙（2-2）组成，所述的推压机构增量式光电编码器（2-1）获取推压行程经历的脉冲数，通过A/D转换器乙（2-2）后，通过计算得到推压行程；

所述的提升机构负载检测模块（3）由电流传感器甲（3-1）和A/D转换器丙（3-2）组成，所述的电流传感器甲（3-1）获取提升电机的电流，通过A/D转换器丙（3-2）后，通过计算得到提升载荷；

所述的推压机构负载检测模块（4）由电流传感器乙（4-1）和A/D转换器丁（4-2）组成，所述的电流传感器乙（4-1）获取推压电机的电流，通过A/D转换器丁（4-2）后，通过计算得到推压载荷；

所述的数据处理模块（5）由数据存储器（5-1）、显示屏（5-2）和计算机（5-3）组成，所述的数据存储器（5-1）存储由前述四个模块输入的数据并将其值传给计算机（5-3），计算机（5-3）计算出监测或测试结果，保存并将最终结果传给显示屏（5-2）。

2.一种矿用挖掘机挖掘力监测及自动称量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、在计算机（5-3）中输入已知参数，并分别读取提升行程检测模块（1）、推压行程检测模块（2）、提升机构负载检测模块（3）和推压机构负载检测模块（4）中的测量数据，并存入数据存储器（5-1）中；

步骤二、利用已知参数和测量数据通过计算机编程确定工作装置的姿态；

步骤三、根据工作装置的姿态判断挖掘是否完成；

步骤四、如判断挖掘已完成，则进行自动称量并记录相关数据；如判断挖掘未完成，则进行挖掘阻力的计算并进行相关数据记录；

步骤五、将结果显示在显示屏（5-2）上。

3.根据权利要求2所述的一种矿用挖掘机挖掘力监测及自动称量方法，其特征在于：所述步骤二中确定工作装置姿态由以下方法实现：

（一）建立工作装置机构简化模型；其中：

x为包角，即钢绳包住动臂顶部滑轮的角度；

l₁为斗杆伸出量，长度为AB，其值与时间有关，取决于推压机构的推压进程；

l₂为E点到B点的钢绳长度，其值与时间有关，取决于提升机构的提升进程；

l₃为推压轴到动臂顶部滑轮中心的距离，长度为AO₃；

l₄为提升卷筒到滑轮的钢绳长度，其值为HE；

l_b为动臂长度，其值为O₁O₃；

l_d为铲斗长度，其值为BC；

θ为斗杆与动臂夹角，其值可用包角x表示；

θ₁为动臂对停机面的倾角，其值已知；

θ₂为提升钢绳与停机平面的夹角，其值已知；

θ₃为动臂与钢绳EO₃所夹的圆心角，其值已知；

θ₄为滑轮中心与斗杆端点连线BO₃与DO₃所夹的圆心角，其值可用包角x表示；

θ₅为动臂与BO₃所夹的圆心角，其值可用包角x表示；

θ₆为斗杆与钢绳夹角，其值可用包角x表示；

r为动臂顶部滑轮半径，其值已知；

（二）推导出包角x，以确定工作装置的姿态。