[发明专利]一种挖掘机称重方法及其系统

说明书

本发明涉及工程机械领域，公开了一种挖掘机称重方法及其系统，包括获取检测参数，检测参数包括斗杆倾斜角、铲斗油缸的推力、连杆倾斜角；基于受力平衡原理，根据检测参数及各部件的三角几何参数，对第一连杆与铲斗油缸的输出端铰接连接处形成的第三铰接点受力分析，以计算获得第一连杆作用于第三铰接点的作用力；基于力矩平衡原理，根据上述作用力、铲斗的质量、各部件的三角几何参数、检测参数及铲斗中物料的标定质心的位置参数，对斗杆与铲斗铰接处形成的第一铰接点受力分析，以计算获得铲斗中物料的质量。本发明仅仅只需检测斗杆倾斜角、连杆倾斜角及铲斗油缸的推力，便可基于各部件的三角几何参数通过计算，简单、精确的获得物料的质量。

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种挖掘机称重方法及其系统。

背景技术

挖掘机的挖掘称重系统可以快速计算出铲斗在一定时间内挖掘或装车的物料的质量，进而方便终端用户施工量和费用的结算，因此具有很高的实际应用价值。

现有挖掘机的执行单元主要包括动臂、动臂油缸、斗杆、斗杆油缸、铲斗、铲斗油缸、铲斗连杆及斗杆连杆。近年来，针对挖掘机称重，各大主机厂和系统供应商都在进行相应的研究，但方法不外乎在增加油缸位移传感器或角度传感器的基础上，再在动臂油缸上增加压力传感器，故可以在计算出挖掘机动臂、斗杆、铲斗姿态的前提下，通过动臂油缸的压力反推铲斗内物料的质量。现有称重系统及方法主要存在以下问题：1、计算量相当大，给系统的控制器的运算能力提出了很高的要求；2、其将压力传感器安装在动臂油缸上，需要配套使用的倾角传感器的数量较多，因此结构复杂、成本高，同时也造成称重精度的降低；3、挖掘机在挖掘或装车过程中是运动的，中间的加速度、油缸压力的波动等都会对计算结果造成很大的影响，故计算精度很难保证。

因此，亟需提供一种挖掘机称重方法及其系统，其能够简单、精确的实现称重检测。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种挖掘机称重方法，其能够简单、精确的实现称重检测。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种挖掘机称重方法，用于获取挖掘机铲斗中物料的质量m₂，所述铲斗的第一铰接点O₁与斗杆铰接，所述铲斗的第二铰接点O₂通过第一连杆与铲斗油缸的输出端铰接，所述输出端与所述第一连杆的铰接处形成第三铰接点O₃，所述第三铰接点O₃还通过第二连杆与所述斗杆铰接，包括称重计算步骤，所述称重计算步骤包括：

获取检测参数，所述检测参数包括所述斗杆与水平面之间形成的斗杆倾斜角θ_arm、所述铲斗油缸的推力F₁、所述第二连杆与水平面之间形成的连杆倾斜角θ_link；

基于受力平衡原理，根据所述检测参数及各部件的三角几何参数，对所述第三铰接点O₃受力分析，以计算获得所述第一连杆作用于所述第三铰接点O₃的作用力F₂；

基于力矩平衡原理，根据所述作用力F₂、所述铲斗的质量m₁、各部件的三角几何参数、所述检测参数及所述铲斗中物料的标定质心的位置参数，对所述第一铰接点O₁受力分析，以计算获得所述铲斗中物料的质量m₂。

可选地，在所述称重计算步骤之前包括以下步骤：

检测是否收到称重指令；

若收到称重指令，则检测并判断是否完成单次挖掘动作；

若完成单次挖掘动作，则执行所述称重计算步骤。

可选地，在所述称重计算步骤之后还包括以下步骤：