[发明专利]一种挖掘机施工作业方法、系统及挖掘机

权利要求书

1.一种挖掘机，其特征在于，包括角度传感器组、定位测向传感器、激光传感器及处理器；

所述角度传感器组用于采集挖掘机在施工作业时预设器件在相应预设方向的倾斜角度；

所述定位测向传感器用于根据接收的GPS信号和GPS基准站发送的差分信号，实时计算所述挖掘机的三维位置信息和施工作业时的挖掘方向和角度；所述激光传感器根据接收的高精度激光高程信号发射器发送的测量信号计算得到所述挖掘机的高程信息；

所述处理器根据所述角度传感器组中各角度传感器采集的角度信息和所述挖掘机的三维位置信息，计算挖斗三维位置信息；通过比对所述挖斗三维位置信息与预先存储的三维基准模型，确定所述挖斗在当前施工作业面的目标挖掘参数，以实时引导所述挖掘机进行施工作业；

其中，所述目标挖掘参数包括挖掘厚度、方向及角度，所述三维基准模型为根据所述施工作业面的二维场地数据、挖掘任务、作业方式及所述挖掘机参数生成，用于表示所述挖掘机施工作业过程中的实时目标位置信息，所述目标位置信息包括三维空间坐标、挖掘厚度、方向和角度。

2.根据权利要求1所述的挖掘机，其特征在于，所述角度传感器组包括设置在所述挖掘机车体上的车身传感器、位于所述挖掘机小臂上的小臂传感器、位于所述挖掘机大臂上的大臂传感器及位于所述小臂与所述挖斗连接处的挖斗传感器；

其中，所述车体传感器用于采集所述挖掘机车体的纵向和横向的倾斜角度；所述小臂传感器用于采集所述小臂的纵向倾斜角度；所述大臂传感器用于采集所述大臂的纵向倾斜角度；所述挖斗传感器用于采集所述挖斗的纵向倾斜角度。

3.根据权利要求1所述的挖掘机，其特征在于，所述定位测向传感器包括GPS接收机和定位测向天线；所述定位测向天线设置在所述GPS接收机上，包括主定位天线和辅测向天线；所述GPS接收机用于接收GPS信号和GPS基准站发送的差分信号；所述主定位天线用于确定所述挖掘机的实时三维位置信息，所述辅测向天线用于辅助所述主定位天线，确定所述挖掘机施工作业时的挖掘方向和角度。

4.根据权利要求2所述的挖掘机，其特征在于，所述GPS接收机设置在所述挖掘机的车体后端；所述主定位天线与所述辅测向天线的连线与所述挖掘机大臂的中轴线相垂直。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的挖掘机，其特征在于，所述施工作业为边坡整修，还包括设置在所述挖斗铲尖的挖斗钢板。

6.根据权利要求5所述的挖掘机，其特征在于，所述挖斗钢板焊接于所述挖斗的铲尖上。

7.根据权利要求6所述的挖掘机，其特征在于，还包括显示器，所述显示器用于显示所述挖掘机铲斗的当前三维位置信息、在所述施工作业面上的三维目标位置信息，以及显示所述当前三维位置信息与所述目标位置信息的差值信息。

8.根据权利要求7所述的挖掘机，其特征在于，还包括指示灯，用于显示数传电台信号及卫星颗数；所述数传电台位于所述GPS基准站中。

9.一种挖掘机施工作业系统，其特征在于，包括GPS基准站、高精度激光高程信号发射器和如权利要求1-8任意一项所述挖掘机；

所述GPS基准站架设的位置与挖掘机施工现场的距离不超过预设距离阈值；所述GPS基准站包括数传电台，所述数传电台用于在所述GPS基准站和设置在所述挖掘机机身上的GPS接收机之间进行数据传输；

所述高精度激光高程信号发射器架设在所述挖掘机的施工现场，用于将采集的所述挖掘机的高程信号发送至所述挖掘机的激光传感器。

10.一种挖掘机施工作业方法，其特征在于，包括：

获取挖掘机在施工作业过程中的实时三维位置信息，及预设器件在相应预设方向的倾斜角度信息；

根据各倾斜角度信息和所述挖掘机的三维位置信息，计算挖斗在相应时刻的三维位置信息；

判断所述挖斗的三维位置信息是否和预建的三维基准模型中相对应的目标位置信息相同；

若否，则显示所述当前三维位置信息与所述目标位置信息的差值信息，以使操作手调整所述挖斗的位置至目标位置；

其中，所述实时三维位置信息为由利用定位测向传感器根据接收的GPS信号和GPS基准站发送的差分信号实时计算所述挖掘机的二维位置信息和激光传感器测量的挖掘机的高程信息构成的三维位置信息；所述三维基准模型为根据所述施工作业面的二维场地数据、挖掘任务、作业方式和所述挖掘机参数生成，用于表示所述挖掘机施工作业过程中的实时目标位置信息，所述目标位置信息包括三维空间坐标、挖掘厚度、方向和角度。