CN103407890B - 一种挖掘机吊物称重方法 - Google Patents

一种挖掘机吊物称重方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103407890B
CN103407890B CN201310314288.5A CN201310314288A CN103407890B CN 103407890 B CN103407890 B CN 103407890B CN 201310314288 A CN201310314288 A CN 201310314288A CN 103407890 B CN103407890 B CN 103407890B
Authority
CN
China
Prior art keywords
formula
angular transducer
meact
excavator
swing arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310314288.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103407890A (zh
Inventor
王辉
何光义
陈学海
陈卫东
许峙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xuzhou Weika Electronic Control Technology Co., Ltd.
Original Assignee
XUZHOU HIRSCHMANN ELECTRONIC CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XUZHOU HIRSCHMANN ELECTRONIC CO Ltd filed Critical XUZHOU HIRSCHMANN ELECTRONIC CO Ltd
Priority to CN201310314288.5A priority Critical patent/CN103407890B/zh
Publication of CN103407890A publication Critical patent/CN103407890A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103407890B publication Critical patent/CN103407890B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种挖掘机吊物称重装置及方法，装置包括油压传感器、角度传感器和可编程控制器，油压传感器安装在动臂油缸上，角度传感器分别安装在动臂和铲斗上，油压传感器和角度传感器分别与可编程控制器连接；方法包括如下步骤：列出挖掘机空载力矩公式；选取多个不同动臂角度和斗杆角度列出方程组，求解方程组计算得出不同吊臂状态下的实际空载力矩；计算出动臂油缸的实际力矩；由上述得出的实际力和实际空载力矩，以及角度传感器测得吊重物的工作幅度，计算得到吊重物重量。本发明在未知挖掘机动臂、斗杆、铲斗等重量、重心坐标等参数的情况下，快速准确实现挖掘机吊重物重量计算。

Description

一种挖掘机吊物称重方法
技术领域
本发明涉及一种挖掘机吊物的称重，具体是一种挖掘机吊物称重装置及方法。
背景技术
挖掘机作为工程机械之首应用极为广泛，常常也用于吊装吊重作业，随着人们对安全作业意识的提高以及国家相关法律法规不断的完善，越来越多的挖掘机需要安装安全保护装置，而且已经投入使用的旧的挖掘机也需要加装安全保护装置，有些国家甚至还需要该安全保护装置具有称重的功能，即能够计算出所吊重物的重量。
为了计算出挖掘机在吊重作业工况下所吊重物的重量，目前厂家通常会采集两种取力方式：
1、直接取力：将取力传感器直接放在吊重的钩子上取力；
2、间接取力：通过油压传感器在动臂的变幅油缸上取力。
直接取力的精度要高，但是由于实际使用时，会造成取力传感器损坏，而且每次吊重作业时候都要对取力传感器进行拆装，很不方便；所以大多选用油压传感器间接取力的方式。油压传感器安装在动臂变幅油缸上，可以计算出动臂部分（包括动臂、斗杆油缸及动臂上其它辅助部件）+斗杆部分（包括斗杆、铲斗油缸及斗杆其它辅助部件）+铲斗及吊重使用的吊具这个整体在动臂变幅油缸上产生的压力P，根据安装在动臂上的角度传感器可以实时计算出动臂变幅油缸的力臂LA，因此挖掘机整个上装在动臂变幅油缸上产生的实际力矩为
Mact=P×LA
根据力矩平衡公式没有吊重时候MEact=Mboom+Marm+Mbacket
MEact：实际空载力矩
Mboom：动臂部分产生的力矩
Marm：斗杆部分产生的力矩
Mbacket：铲斗部分产生的力矩
众所周知计算力矩需要知道力和力臂，工作装置每一部分的力就是它们的重量，力臂就是重心X坐标、Y坐标在水平面的投影，如果要精确计算，就需要知道每一部分的重量和重心坐标，获取坐标有两种方法：
1、根据做出来的实物，称出重量，重心可以通过测绘方法测出。这种方法工作量很大（因为涉及到很多部件），主机厂一般都不愿意去做。
2、主机厂通过三维建模计算出的重量和重心，这种方法相对简单很多，但是理论数据和实际计算之间存在偏差，因巨大的工作量，主机厂不会去对每一个部件实际测量。
综上所述，在没有这些参数（挖掘机动臂、斗杆、铲斗等重量、重心坐标等）的情况下进行现场实际测量是非常困难的，安装调试的地大都在工地上，不具备测量条件，而且测量耗时、耗人力，不经济。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种挖掘机吊物称重装置及方法，在未知挖掘机动臂、斗杆、铲斗等重量、重心坐标等参数的情况下，快速准确实现挖掘机吊重物重量计算。
为了实现上述目的，本发明一种挖掘机吊物称重装置，包括油压传感器、角度传感器和可编程控制器，油压传感器安装在动臂油缸上，角度传感器分别安装在动臂和铲斗上，油压传感器和角度传感器分别与可编程控制器连接。
优选的，油压传感器为CAN信号油压传感器。CAN信号油压传感器通信速率高、容易实现、且性价比高。
优选的，角度传感器为CAN信号角度传感器。CAN信号角度传感器通信速率高、容易实现、且性价比高。
一种挖掘机吊物称重方法，包括如下步骤：
（1）吊重物时候铲斗姿态保持不变，将斗杆和铲斗看做一个整体，斗杆部分产生的力矩和铲斗部分产生的力矩为Marm，得出力矩平衡公式：
MEact=Mboom+Marm；
式中：MEact为实际空载力矩，Mboom为动臂部分产生的力矩，Marm为斗杆部分和铲斗部分产生的力矩；
（2）动臂重量为Wboom，动臂铰点坐标为（X1，Y1），动臂与水平线夹角为a,动臂长度为L，斗杆部分重量为Warm，斗杆铰点坐标为（X2，Y2），斗杆与水平线夹角为d，代入公式MEact=Mboom+Marm，得
MEact=Wboom*(X1*cos(a)-Y1*sin(a))+Warm*(L*cos(a)+X2*cos(d)-Y2*sin(d))
进而得到公式为：
MEact=Wboom*X1*cos(a)-Wboom*Y1*sin(a)+Warm*L*cos(a)+Warm*X2*cos(d)-Warm*Y2*sin(d)
设公式中：Wboom*X1+Warm*L=A；cos(a)=ca
Wboom*Y1=B；sin(a)=sa
Warm*X2=C；cos(d)=cd
Warm*Y2=D；sin(d)=sd
由公式得出公式②为：MEact=A*ca-B*sa+C*cd-D*sd；
（3）其中角度a，d通过角度传感器测量出来，得到ca、sa、cd、sd，选取多个不同角度a，d代入公式②列出方程组，可编程控制器求解方程组计算出A、B、C、D对应的值，得出不同吊臂状态下的实际空载力矩MEact；
（4）根据油压传感器采集的动臂油缸压力、角度传感器采集的动臂角度以及实际测量的动臂油缸铰点坐标，可编程控制器计算出动臂油缸的实际力矩记为Mact；
（5）角度传感器测量出的角度a和d，直接得出吊重的工作幅度R，由步骤（3）中求得的MEact和步骤（4）得出的Mact，可编程控制器根据公式，
Mact=MEact+Mweight进而得到公式③为：Mact=MEact+W*R计算出所吊重物重量W，
式中：Mweight为吊重物的力矩，W为吊重物重量，R为吊重的工作幅度。
与现有技术中的方法相比，本发明不需要对实物进行测量，提高了测量效率、减少人力，节约测量成本，与现有技术中通过三维建模计算的方法相比，其计算数据是根据现场油压传感器和角度传感器实际测量数值计算得出，不是建模手段得出的理论数据，本发明可以实现在未知挖掘机动臂、斗杆、铲斗等重量、重心坐标等参数的情况下，快速完成现场调试工作，并能够准确的计算出挖掘机吊重的重量以及挖掘机当前的安全/危险状态。
附图说明
图1为本发明原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种挖掘机吊物称重装置，包括油压传感器、角度传感器和可编程控制器，油压传感器安装在动臂油缸上，角度传感器分别安装在动臂和铲斗上，油压传感器和角度传感器分别与可编程控制器连接。
优选的，油压传感器为CAN信号油压传感器。CAN信号油压传感器通信速率高、容易实现、且性价比高。
优选的，角度传感器为CAN信号角度传感器。CAN信号角度传感器通信速率高、容易实现、且性价比高。
一种挖掘机吊物称重方法，包括如下步骤：
（1）吊重物时候铲斗姿态保持不变，将斗杆和铲斗看做一个整体，斗杆部分产生的力矩和铲斗部分产生的力矩为Marm，得出力矩平衡公式：
MEact=Mboom+Marm；
式中：MEact为实际空载力矩，Mboom为动臂部分产生的力矩，Marm为斗杆部分和铲斗部分产生的力矩；
（2）动臂重量为Wboom，动臂铰点坐标为（X1，Y1），动臂与水平线夹角为a,动臂长度为L，斗杆部分重量为Warm，斗杆铰点坐标为（X2，Y2），斗杆与水平线夹角为d，代入公式MEact=Mboom+Marm，得
MEact=Wboom*(X1*cos(a)-Y1*sin(a))+Warm*(L*cos(a)+X2*cos(d)-Y2*sin(d))
进而得到公式为：
MEact=Wboom*X1*cos(a)-Wboom*Y1*sin(a)+Warm*L*cos(a)+Warm*X2*cos(d)-Warm*Y2*sin(d)
设公式中：Wboom*X1+Warm*L=A；cos(a)=ca
Wboom*Y1=B；sin(a)=sa
Warm*X2=C；cos(d)=cd
Warm*Y2=D；sin(d)=sd
由公式得出公式②为：MEact=A*ca-B*sa+C*cd-D*sd；
（3）其中角度a，d通过角度传感器测量出来，得到ca、sa、cd、sd，选取多个不同角度a，d代入公式②列出方程组，可编程控制器求解方程组计算出A、B、C、D对应的值，得出不同吊臂状态下的实际空载力矩MEact；
（4）根据油压传感器采集的动臂油缸压力、角度传感器采集的动臂角度以及实际测量的动臂油缸铰点坐标，可编程控制器计算出动臂油缸的实际力矩记为Mact；
（5）角度传感器测量出的角度a和d，直接得出吊重的工作幅度R，由步骤（3）中求得的MEact和步骤（4）得出的Mact，可编程控制器根据公式，
Mact=MEact+Mweight进而得到公式③为：Mact=MEact+W*R计算出所吊重物重量W，
式中：Mweight为吊重物的力矩，W为吊重物重量，R为吊重的工作幅度。

Claims (3)

1.一种挖掘机吊物称重方法，采用挖掘机吊物称重装置进行称重，所述挖掘机吊物称重装置包括油压传感器、角度传感器和可编程控制器，油压传感器安装在动臂油缸上，角度传感器分别安装在动臂和铲斗上，油压传感器和角度传感器分别与可编程控制器连接；
其特征在于，包括如下步骤：
（1）吊重物时候铲斗姿态保持不变，将斗杆和铲斗看做一个整体，斗杆部分产生的力矩和铲斗部分产生的力矩为Marm，得出力矩平衡公式：
MEact=Mboom+Marm；
式中：MEact为实际空载力矩，Mboom为动臂部分产生的力矩，Marm为斗杆部分和铲斗部分产生的力矩；
（2）动臂重量为Wboom，动臂铰点坐标为（X1，Y1），动臂与水平线夹角为a,动臂长度为L，斗杆部分重量为Warm，斗杆铰点坐标为（X2，Y2），斗杆与水平线夹角为d，代入公式MEact=Mboom+Marm，得
MEact=Wboom*(X1*cos(a)-Y1*sin(a))+Warm*(L*cos(a)+X2*cos(d)-Y2*sin(d))
进而得到公式①为
MEact=Wboom*X1*cos(a)-Wboom*Y1*sin(a)+Warm*L*cos(a)+Warm*X2*cos(d)-Warm*Y2*sin(d)
设公式①中：Wboom*X1+Warm*L=A；cos(a)=ca
Wboom*Y1=B；sin(a)=sa
Warm*X2=C；cos(d)=cd
Warm*Y2=D；sin(d)=sd
由公式①得出公式②为：MEact=A*ca-B*sa+C*cd-D*sd；
（3）其中角度a，d通过角度传感器测量出来，得到ca、sa、cd、sd，选取多个不同角度a，d代入公式②列出方程组，可编程控制器求解方程组计算出A、B、C、D对应的值，得出不同吊臂状态下的实际空载力矩MEact；
（4）根据油压传感器采集的动臂油缸压力、角度传感器采集的动臂角度以及实际测量的动臂油缸铰点坐标，可编程控制器计算出动臂油缸的实际力矩记为Mact；
（5）角度传感器测量出的角度a与d，直接得出吊重的工作幅度R，由步骤（3）中求得的MEact和步骤（4）得出的Mact，可编程控制器根据公式，
Mact=MEact+Mweight得出公式③为：Mact=MEact+W*R
计算出所吊重物重量W，
式中：Mweight为吊重物的力矩，W为吊重物重量，R为吊重的工作幅度。
2.根据权利要求1所述的一种挖掘机吊物称重方法，其特征在于，所述的油压传感器为CAN信号油压传感器。
3.根据权利要求1所述的一种挖掘机吊物称重方法，其特征在于，所述的角度传感器为CAN信号角度传感器。
CN201310314288.5A 2013-07-24 2013-07-24 一种挖掘机吊物称重方法 Active CN103407890B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310314288.5A CN103407890B (zh) 2013-07-24 2013-07-24 一种挖掘机吊物称重方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310314288.5A CN103407890B (zh) 2013-07-24 2013-07-24 一种挖掘机吊物称重方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103407890A CN103407890A (zh) 2013-11-27
CN103407890B true CN103407890B (zh) 2016-06-08

Family

ID=49600953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310314288.5A Active CN103407890B (zh) 2013-07-24 2013-07-24 一种挖掘机吊物称重方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103407890B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105060122B (zh) * 2015-07-16 2017-03-08 中联重科股份有限公司 起重机安全控制系统和方法、力矩限制器以及起重机
CN108128701A (zh) * 2016-12-01 2018-06-08 中冶宝钢技术服务有限公司 一种铁水车称重系统
CN106802982A (zh) * 2016-12-30 2017-06-06 徐州赫思曼电子有限公司 一种伸缩臂起重机空载快速调试计算方法
CN109682447B (zh) * 2018-12-24 2021-06-29 徐州威卡电子控制技术有限公司 一种装载机铲斗中物料重量动态称量方法
CN113008345A (zh) * 2021-02-06 2021-06-22 宜昌思卓科技有限公司 一种挖掘机的称重系统及方法
CN113124972A (zh) * 2021-03-12 2021-07-16 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 挖掘机物料称重的方法及其系统
CN114739493B (zh) * 2022-04-26 2024-01-26 上海三一重机股份有限公司 作业机械中的物料称重方法、装置及作业机械

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1571872A (zh) * 2001-10-18 2005-01-26 日立建机株式会社 油压挖掘机作业量的检测装置、检测方法和检测结果显示装置
CN2775146Y (zh) * 2005-02-06 2006-04-26 山东临工工程机械有限公司 一种具有智能自动测重功能的装载机
CN101187582A (zh) * 2007-12-19 2008-05-28 太原重型机械集团有限公司 挖掘机铲斗物料的称重方法
CN103076069A (zh) * 2012-10-11 2013-05-01 中钢集团衡阳重机有限公司 电动挖掘机称重方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07317096A (ja) * 1994-05-20 1995-12-05 Iseki Tory Tech Inc 掘削方法および装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1571872A (zh) * 2001-10-18 2005-01-26 日立建机株式会社 油压挖掘机作业量的检测装置、检测方法和检测结果显示装置
CN2775146Y (zh) * 2005-02-06 2006-04-26 山东临工工程机械有限公司 一种具有智能自动测重功能的装载机
CN101187582A (zh) * 2007-12-19 2008-05-28 太原重型机械集团有限公司 挖掘机铲斗物料的称重方法
CN103076069A (zh) * 2012-10-11 2013-05-01 中钢集团衡阳重机有限公司 电动挖掘机称重方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103407890A (zh) 2013-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103407890B (zh) 一种挖掘机吊物称重方法
CN202347549U (zh) 挖掘机的工作姿态的测量单元、防倾翻装置和挖掘机
CN106197801B (zh) 一种挖掘机工作装置载荷谱测试方法
CN104495622B (zh) 一种风载控制系统、方法、装置及起重设备
CN109736372B (zh) 可称重、防过载的挖掘装载机
CN102995673B (zh) 一种拉绳定位控制方法、装置及系统
CN106802982A (zh) 一种伸缩臂起重机空载快速调试计算方法
CN110374163A (zh) 挖掘机称重系统、方法和挖掘机
CN104018506B (zh) 水下挤密砂桩成桩过程动态测试装置
CN109440855A (zh) 一种挖掘机工作效率检测方法及系统
CN111636406B (zh) 用于强夯机的智能监控系统
CN103940403A (zh) 臂架俯仰角度测量方法、装置、系统及动臂塔机
CN113566943B (zh) 挖掘机的物料称重方法、装置、挖掘机及可读存储介质
CN109208687B (zh) 一种用于获取挖掘机燃油效率的方法及系统
CN204751973U (zh) 一种吊钩垂直度偏差检测装置
CN102417141A (zh) 塔机塔身轴心线倾角检测方法以及装置
CN113529687A (zh) 一种强夯机控制系统及非接触式强夯机
CN114353924B (zh) 一种液压挖掘机铲斗内物料的在线称重方法
CN201532189U (zh) 一种基于gpu的物料堆的体积测量系统
CN110849455A (zh) 大型矿用挖掘机的物料称重方法
CN109241608A (zh) 挖掘机转台等效力时间历程获取及疲劳试验谱整理方法
CN206362327U (zh) 抓斗挖泥船抓斗姿态测量系统
CN105203171A (zh) 一种挖掘机能耗试验系统
CN109281345A (zh) 挖掘机远程监控云服务系统
CN103422531A (zh) 一种挖掘机挖土深度计算装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: No. 11 Longhuasi Road, Xuzhou City, Jiangsu Province, 221000

Patentee after: Xuzhou Weika Electronic Control Technology Co., Ltd.

Address before: No. 11 Longhuasi Road, Xuzhou City, Jiangsu Province, 221000

Patentee before: Xuzhou Hirschmann Electronic Co., Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder