[发明专利]一种挖掘机斗数计算系统及方法

权利要求书

1.一种挖掘机斗数计算系统的计算方法，其特征在于，挖掘机斗数计算系统，基于挖掘机的机械臂设置，机械臂包括动臂、大臂、小臂、铲斗，以及驱动动臂、大臂、小臂转动的驱动缸，动臂的一端安装在挖掘机的车体的平台上，动臂的另一端与大臂的一端转动连接，大臂的另一端与小臂的一端连接，小臂的另一端与铲斗通过四连杆机构连接；挖掘机斗数计算系统包括安装在四连杆机构上，安装方向与铲斗的斗口方向一致的连杆传感器；安装在小臂上，安装方向与小臂的指向方向一致的小臂传感器；安装在大臂上，安装方向与大臂的指向方向一致的大臂传感器；安装在平台上，安装方向与车体水平方向一致的平台传感器；安装在主泵中的泵压传感器；以及对挖掘机斗数进行计算的核心控制模块和中心服务器；连杆传感器、大臂传感器、小臂传感器、平台传感器和泵压传感器均与核心控制模块通信连接，核心控制模块与中心服务器通信连接；

计算方法包括以下步骤：

S1、连杆传感器、大臂传感器、小臂传感器、平台传感器和泵压传感器采集机械臂的动作数据，并将数据上传至核心控制模块；

S2、核心控制模块将机械臂的动作数据依次经过滤波、特征信号提取、连续动作分割之后，进行连续动作识别；其中，连续动作分割特征参数为连杆传感器测量的铲斗斗口角度，根据铲斗斗口角度的周期性变化信号分割出每个周期的起止时间，作为完整的一次连续动作，一个周期的起始时间为动作开始时间，停止时间为动作结束时间；连续动作识别是基于BP神经网络建立的连续动作识别模型进行识别的，BP神经网络包括输入层、隐藏层和输出层，层间全连接且层内无连接，输入层的输入数据包含四种特征值，即动作开始时间、动作结束时间、铲斗位移挖掘坐标、铲斗卸载坐标，输入节点数量设置为四个，输出层为判定是否为完整动作，设置输出节点为一个，当数据通过输入层进入BP神经网络后与隐藏层的连接权重运算后得到一组新的数据且这组新的数据作为隐藏层的输入数据，通过隐藏层节点的激活函数产生的输出再与输出层的连接权重产生输出层的输入数据，最后在输出层产生最终的输出数据；连续动作识别判断的动作依次为铲斗的抓起动作、铲斗的转移动作、铲斗的卸料动作；根据铲斗斗口的角度进行动作分割点，设置铲斗斗口角度特征参数，当铲斗斗口的角度大于铲斗斗口角度特征参数，表示铲斗的卸料动作，当铲斗斗口角度小于铲斗斗口角度特征参数，表示铲斗的抓起动作，当铲斗完成抓起动作后有运动位移时，表示铲斗的转移动作；当铲斗处于抓起动作时，若泵压传感器采集的泵压值小于核心控制模块中预设的泵压阈值，则铲斗处于空载或半载状态，不计入斗数；

S3、根据识别结果进行挖掘机斗数计数，并将识别结果和计数结果上传至中心服务器供施工管理者查看。

2.根据权利要求1所述的一种挖掘机斗数计算系统的计算方法，其特征在于，步骤S3中挖掘机斗数计数为识别一套连续动作，判定为一个计数，若泵压传感器采集的泵压值小于核心控制模块中预设的泵压阈值，则铲斗处于空载或半载状态，不计入斗数。

3.根据权利要求1或2所述的一种挖掘机斗数计算系统的计算方法，其特征在于，挖掘机斗数计算系统的核心控制模块包括通信单元、电源单元和核心处理器，连杆传感器、大臂传感器、小臂传感器、平台传感器和泵压传感器均与通信单元连接，通信单元与核心处理器连接，通信单元与中心服务器连接，核心处理器中存储有挖掘机斗数计算算法，电源单元为核心控制模块供电。

4.根据权利要求3所述的一种挖掘机斗数计算系统的计算方法，其特征在于，挖掘机斗数计算系统中的连杆传感器、大臂传感器、小臂传感器、平台传感器分别采集四连杆、大臂、小臂、平台与水平方向的夹角的度数，泵压传感器采集挖掘机主泵的泵压。