[发明专利]反铲挖掘机的铲斗定位装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及反铲挖掘机技术领域，尤其涉及一种反铲挖掘机的铲斗定位装置及方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，工程建设、矿产开采等均需要使用反铲挖掘机进行作业。在利用反铲挖掘机进行大范围作业时，常常缺少信息化管理手段及作用的引导装置，造成施工或开采速度慢、不能实现精确管理和定采。目前，公交车导航系统和智能交通系统较多，但缺少施工车辆，尤其是反铲挖掘机的引导装置和配套方法。目前，现有的一种反铲挖掘机定位系统，运用的技术方法是扇形激光测量，但仅仅能够应用于较为平坦的地表环境及一般的车辆定位导航服务，其应用于实际的崎岖工程作业地表对反铲挖掘机的作业引导控制来讲尚存在一定的缺陷，不能够精确的判定车辆状态及采挖作业面情况。

通过GPS装置（一般理解为GPS和GLONASS等卫星定位系统信号接收机）来进行的定位，很大程度上局限了反铲挖掘机的作业引导范围，尤其当作业位于山坳或森林中，GPS信号不足，这就对整体的定位精度产生影响，不可能准确定位。而通过扇形激光或者平面激光来计算挖掘深度的问题也是不完全精确的，这种方法中缺少对误差的考虑，即可以测出高差，但不能够确定是否为铲斗轨迹，仅能确定对应激光区域堆积矿体或地面高度。因此需要其他方式进行补充和改进。

发明内容

本发明一种反铲挖掘机的铲斗定位装置及方法，用以解决现有的反铲挖掘机的铲斗定位装置，定位不准确，仅仅能够应用于较为平坦的地表环境及一般的车辆定位导航服务的问题。

本发明公开了一种反铲挖掘机的铲斗定位装置，其中，该反铲挖掘机包括：行走底座；具有驾驶室的转动机座，设置在该行走底座上；动臂，其一端与该转动机座枢接；斗杆，其一端与该动臂的另一端枢接；铲斗，与该斗杆的另一端枢接；动臂液压缸，固定在该转动机座上，其活塞杆与该动臂枢接；斗杆液压缸，固定在该动臂上，其活塞杆与该斗杆枢接；以及铲斗液压缸，固定在该斗杆相对该铲斗的远端，其活塞杆分别与一摇杆以及一连杆枢接，该摇杆的另一端枢接在该斗杆相对该铲斗的近端，该连杆的另一端与该铲斗枢接；该铲斗定位装置包括：定位装置，用于接收挖掘机的转动机座在一定的大地参考框架下的空间位置；方向测量装置，用以测量该反铲挖掘机的转动机座的航向角、俯仰角以及横滚角的角度信息；铲斗位置测量装置，用于测量该反铲挖掘机的铲斗的空间位置信息；以及计算装置，根据该空间位置信息、该在一定的大地参考框架下的空间位置、该航向角、俯仰角以及横滚角的角度信息，计算该铲斗的经纬度和高程。

根据反铲挖掘机的铲斗定位装置的一实施例，其中，该空间位置信息还包括该铲斗液压缸的活塞杆的伸缩长度、速度以及加速度，该斗杆相对该动臂的转动角度、角速度以及角加速度，该动臂相对该转动机座的转动角速、角速度以及角加速度；该计算装置还根据该铲斗液压缸的活塞杆的伸缩长度、速度以及加速度，该斗杆相对该动臂的转动角度、角速度以及角加速度，该动臂相对该转动机座的转动角速、角速度以及角加速度，计算该铲斗的经纬度和高程随时间的变化。

根据反铲挖掘机的铲斗定位装置的一实施例，其中，该铲斗位置测量装置包括：液压测量装置，用于测量该铲斗液压缸的活塞杆的伸缩长度；第一姿态测量装置，用于测量该斗杆相对该动臂的转动角度；以及第二姿态测量装置，用于测量该动臂相对该转动机座的转动角度。

根据反铲挖掘机的铲斗定位装置的一实施例，其中，该液压测量装置还测量该铲斗液压缸的活塞杆的伸缩速度和加速度，该第一姿态测量装置还测量该斗杆相对该动臂的转动角速度以及角加速度，该第二姿态测量装置还测量该动臂相对该转动机座的转动角速度以及角加速度；该计算装置还根据该铲斗液压缸的活塞杆的伸缩长度、速度以及加速度，该斗杆相对该动臂的转动角度、角速度以及角加速度，该动臂相对该转动机座的转动角速、角速度以及角加速度，计算该铲斗的经纬度和高程随时间的变化。

根据反铲挖掘机的铲斗定位装置的一实施例，其中，该铲斗位置测量装置包括：第一液压测量装置，用于测量该铲斗液压缸的活塞杆的伸缩长度；第二液压测量装置，用于测量该斗杆液压缸的活塞杆的伸缩长度；以及第三液压测量装置，用于测量该动臂液压缸的活塞杆的伸缩长度；该计算装置根据该斗杆液压缸的活塞杆的伸缩长度以及该动臂液压缸的活塞杆的伸缩长度，计算该斗杆相对该动臂的转动角度以及该动臂相对该转动机座的转动角度。