[发明专利]激光水平精确检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种适用于挖掘机的激光水平精确检测系统。

背景技术

挖掘机在进行地面平整的时候，都需要掌握好挖掘的深度，通常的做法都是由挖掘机司机的经验来控制，但是富有经验的挖掘机司机的数量非常少，无法满足需求。

当前，也有一些用于挖掘机等施工机械的水平检测系统，例如公开号为CN1940475的中国发明专利“激光水平检测系统”当中，就公开了一种水平检测系统，利用激光来确定一个基准面，通过挖掘机前臂上的水平检测装置来确定挖掘深度。但是这种检测系统，还是有一个缺点，其适用的情况是，挖掘机的前臂和挖斗必需要是垂直于水平面，但是实际情况当中，由于地面状况的不一样，挖掘机的前臂和挖斗很有可能会产生偏移，与垂直方向呈一个夹角，此时，该方案的激光水平检测系统就无法准确的知道挖掘机的实际挖掘深度。

发明内容

本发明的目的是要提供一种可以适用于不同地面的激光水平精确检测系统。

根据本申请的一个方面，提供的激光水平精确检测系统，包括旋转激光装置、水平检测装置、操作装置和第一测距仪；

所述旋转激光装置水平射出激光，并使激光光束绕竖直方向旋转，形成水平基准面；

所述水平检测装置设于挖掘机的前臂上，根据旋转激光装置水平射出的激光，检测用于计算挖掘机前臂偏移角度的信号；

所述第一测距仪设于挖掘机的前臂液压缸上，用于测量第一测距仪安装位置与前臂液压缸的活塞杆头部的距离；第一测距仪也可以固定于前臂液压缸的活塞杆头部上。

所述操作装置接收挖掘机前臂上水平检测装置传来的挖掘机前臂偏移角度的信号，并结合挖掘机组装后的固有参数计算挖掘机前臂与水平面或铅垂面之间的偏移角度。

同时操作装置接收第一测距仪传来的距离数据，结合挖掘机组装后的固有参数计算出挖斗铲尖至挖斗回转轴心连线在垂直方向上的偏移角度。

通过上述两个偏移角度结合水平检测装置中接收到水平激光信号的传感器到前臂端部的位置距离数据和挖斗铲尖至挖斗回转轴心连线的长度数据计算挖掘机铲尖至激光水平面的实际挖掘深度。

其有益效果是，第一，旋转激光装置可以射出水平激光提供一个水平基准面，同时，激光水平基准面与水平检测装置相结合，检测出前臂相用于计算挖掘机前臂与水平面或铅垂面之间的偏移角度，操作装置接收到水平检测装置传来的位置信号后，结合设定的固有参数，计算前臂相对于水平或铅垂面之间的偏移角度，通常选择相对于垂直方向的偏移角度。另外，激光水平基准面与水平检测装置相结合还可检测出光传感器到前臂端部挖斗回转轴心之间的距离数据，通过前臂相对于垂直方向的偏移角度可以求得前臂从水平基准面开始算起至挖斗回转轴心间的垂直深度。第二，通过第一测距仪测量出的长度是变化中的挖掘机前臂液压缸活塞杆的长度，无论挖斗与前臂何种连接方式，无论第一测距仪所在液压缸与前臂在何位置连接，由第一测距仪测得的任意一个长度，挖掘斗与铅垂面之间都有一个唯一的角度值与之对应，都能建立方程式θ＝F(L)，其中L为第一测距仪测得的长度。

以最简单的挖斗直接连接为例，由于第一测距仪设置安装好后，第一测距仪的安装位置与挖掘机前臂液压缸底部的距离是固定的L3-1，第一测距仪测得的长度为L3-2，挖掘机前臂与液压缸铰接点到挖斗与前臂的回转轴心的长度L1是固定的，挖掘机前臂液压缸活塞杆头部与挖掘机挖掘斗回转轴心之前的距离L2是固定的。当三角形的三条边都知道后，通过余弦定理可以求得挖掘机前臂与液压缸铰接点到挖斗与前臂的回转轴心的长度L1～挖掘机前臂液压缸活塞杆头部与挖掘机挖掘斗回转轴心之前的距离L2连边的夹角θ1，固有参数α1为挖掘机前臂液压缸底部与前臂铰接点与挖斗回转轴心连线～前臂大臂铰接点与挖斗回转轴心连线之间的夹角，固有参数α2为挖斗回转轴心到前臂液压杆端部连线～挖斗回转轴心到铲尖之间的夹角。挖斗的铲尖-挖斗回转轴心连线相对于挖掘机前臂的相对角度θ2＝α1+θ1+α2-180，前臂与铅垂面夹角可根据水平检测装置提供的光感元件位置信号算出，结合前述θ2角度，可以得到挖斗回转轴心到铲尖连线～铅垂面间夹角θd＝|θ2-前臂与铅垂面夹角θq|。挖斗铲尖至挖斗回转轴心连线长度为固有参数，结合θ角度，通过三角函数即可求得挖斗在垂直方向上的高度。通过前臂的垂直深度加上挖斗在垂直方向上的高度，即得到挖掘机铲尖距离激光水平基准面的实际挖掘深度。

同时，本发明的优点还包括，水平检测装置是固定在挖掘机的前臂上，并不是固定在挖斗的某个部位上，这样可以尽量的避免水平检测装置受剧烈的震动，从而保证水平检测装置的精确性和使用寿命。