[发明专利]一种挖掘机施工作业方法、系统及挖掘机

说明书

本发明实施例公开了一种挖掘机施工作业方法、系统及挖掘机。其中，挖掘机包括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的角度传感器组、根据接收的GPS信号和GPS基准站发送的差分信号，实时计算挖掘机的三维位置信息和施工作业时的挖掘方向和角度的定位测向传感器、计算挖掘机的高程信息以用于替代定位测向传感器计算得到的三维位置信息的高程坐标值的激光传感器及计算挖斗三维位置信息，并通过比对挖斗三维位置信息与预先存储的三维基准模型，以确定挖斗需要在施工作业面挖掘的厚度、方向及角度的处理器。本申请可有效提升挖掘机的挖掘准确度和精度，避免土方工程中的超欠挖带来的返工，有效缩短工期，提高挖掘机的挖掘效率。

技术领域

本发明实施例涉及建筑工程技术领域，特别是涉及一种挖掘机施工作业方法、系统及挖掘机。

背景技术

挖掘机，或者是挖掘机械，又称挖土机，为一种用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。

传统的挖掘机施工作业，在下达工作指令后，完全依靠挖掘机操作手的工作经验，需要操作手可对道路路基、边坡、河道等工作面的作业环境进行判断，对操作手操作水平要求较高，当操作手操作水平不高或者经验不足或是发挥失常时，会出现一次开挖不到位或者是超挖的现象，需要对作业面进行反复测量，现场质量控制难度大，工效低。

发明内容

本发明实施例的目的是提供挖掘机和挖掘机施工作业的方法、系统及挖掘机，有效的提高了挖掘机的挖掘精度和挖掘效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种挖掘机，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，用于替代所述定位测向传感器计算的三维位置信息中的高程坐标值；

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。

可选的，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。

可选的，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。