CN104634400B - 一种挖掘机自动数斗测油耗的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种挖掘机自动数斗测油耗的系统及方法。解决现有人工数斗测算误差大的问题。本发明包括挖掘机和计算机，挖掘机的铲斗油缸上设置铲斗位移传感器，斗杆油缸上设置斗杆位移传感器，计算机内设置信号过滤器、输入模块、计算模块、存储模块和通信模块，计算机上设置显示屏，铲斗位移传感器与斗杆位移传感器通过电路连接信号过滤器，信号过滤器通过电路顺次连接计算模块、通信模块，输入模块通过电路连接信号过滤器和计算模块，计算模块和通信模块均通过电路连接存储模块，通信模块通过电路连接显示屏。本发明采用自动计数进行挖掘机油耗效率过程中的斗数统计，节省了人力；减少干扰信号，确保检测数据可靠；避免人工误差。

Description

一种挖掘机自动数斗测油耗的系统及方法

技术领域

本发明属于挖掘机技术领域，涉及一种自动数斗、自动测算方式，特别是一种挖掘机自动数斗测油耗的系统及方法。

背景技术

作为挖掘机整机厂，新开发的挖掘机首先要进行各种性能的测试，其中有一个比较重要的指标就是油耗效率测试。在进行挖掘机油耗效率测试的过程中，需要对单位时间内挖掘机所做效率及油耗效率进行测定，并给出相应的有效数据。为了模拟挖掘机正常工作时的工况，通常使用的油耗效率测试的方法是在单位时间内进行不间断的90°甩土方作业，并对该过程中的工作效率和油耗进行测定。

传统使用的方法多为两名测试员，一个机手一个记录员。测试的过程中，机手使用秒表进行时间的控制，开始测试后机手进行挖掘机的操作，进行不间断的90°甩土方作业，记录员对挖掘机作业的斗数进行记录。当测试时间到，机手停止作业，记录员停止计数，并对使用的柴油量进行测量。通过以上数据进行挖掘机油耗效率的计算。

该现有技术存在很多缺点：(1)需要两名测试员来共同完成，浪费了人力；(2)测试的时间较长，人员记录容易产生错误；(3)需要有人工进行数据的统计与整理，浪费人力且容易产生错误。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种通过自动感测挖掘动作，并传递信号进行自动计数，最终实现自动测算的挖掘机自动数斗测油耗的系统及方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种挖掘机自动数斗测油耗的系统，包括挖掘机和计算机，所述挖掘机的铲斗油缸上设置铲斗位移传感器，斗杆油缸上设置斗杆位移传感器，所述计算机内设置信号过滤器、输入模块、计算模块、存储模块和通信模块，所述计算机上设置显示屏，所述铲斗位移传感器与斗杆位移传感器通过电路连接上述信号过滤器，所述信号过滤器通过电路顺次连接计算模块、通信模块，所述输入模块通过电路连接信号过滤器和计算模块，所述计算模块和通信模块均通过电路连接存储模块，所述通信模块通过电路连接上述显示屏。

本挖掘机自动数斗测油耗的系统采用一种新型的全自动计数设备，并对采集到的信号进行处理，从而避免了人力的浪费及由人工统计所出现的错误。进一步提高了工作效率，同时对性能测试的其他方面提供了良好的思路和方法。具体方案是使用位移传感器检测挖掘机的动作，来进行挖掘斗数的统计，并可以输入油耗等数据进行油耗效率计算，计算的数据可以在显示器上显示，并可以存储大量数据，可以导出到计算机用以进行同系列机型的纵向油耗效率比较及不同机型的油耗效率比较。

在上述的挖掘机自动数斗测油耗的系统中，所述铲斗位移传感器为拉线式传感器，所述拉线式传感器固定在铲斗油缸的固定端，所述拉线式传感器的拉线固定于铲斗油缸的伸缩端。当铲斗油缸做伸缩动作时，拉线式传感器的拉线就会随着同步伸缩；拉线伸缩的长度即代表了位移量，拉线式传感器内部将拉线的位移量转化为电压信号，传输到计算机，计算机根据转换关系再计算出位移量。

在上述的挖掘机自动数斗测油耗的系统中，所述斗杆位移传感器为拉线式传感器，所述拉线式传感器固定在斗杆油缸的固定端，所述拉线式传感器的拉线固定于斗杆油缸的伸缩端。当斗杆油缸做伸缩动作时，拉线式传感器的拉线就会随着同步伸缩；拉线伸缩的长度即代表了位移量，拉线式传感器内部将拉线的位移量转化为电压信号，传输到计算机，计算机根据转换关系再计算出位移量。

在上述的挖掘机自动数斗测油耗的系统中，所述计算机上设置输入键盘，所述输入键盘通过电路连接上述输入模块。

在上述的挖掘机自动数斗测油耗的系统中，所述计算机上设置输入触屏，所述输入触屏通过电路连接上述输入模块。

挖掘机自动数斗测油耗系统的运用方法，包括以下步骤：

1)、通过计算机中的计算模块设置初始时间并开始计时，从初始时间开始机手操作挖掘机进行挖掘作业；

2)、通过铲斗位移传感器感测铲斗油缸进行一个伸缩行程，向计算机中的信号过滤器发送一个铲斗信号；通过斗杆位移传感器感测斗杆油缸进行一个伸缩行程，向计算机中的信号过滤器发送一个斗杆信号；

3)、通过信号过滤器将接收的铲斗信号与斗杆信号进行处理，过滤掉其中参杂的振动干扰信号；

4)、信号过滤器将过滤后的铲斗信号与斗杆信号传输至计算模块，计算模块按照接收的信号次数进行计数，并将记录信息保存至存储模块；

5)、单位时间到，计算模块发出终止时间提示并停止计数，机手停止挖掘机的挖掘作业；

6)、获取挖掘机在单位时间内进行挖掘作业的耗油量，计算机中的计算模块通过挖掘次数与耗油量计算出耗油效率；

7)、计算模块将得出的耗油效率值通过信号传输至通信模块，由通信模块发送至显示屏进行显示。

当挖掘机油耗试验开始后，机手操作挖掘机进行挖掘作业，铲斗油缸和斗杆油缸会进行规律的周期性伸缩，通过装在两者上的铲斗位移传感器和斗杆位移传感器，可以检测到相关的数据。经过处理后的数据，能够准确的表示出计数数值，大大的增加了数据的可靠性。测试完成后，机手还可以对斗数进行必要的修正，同时输入所耗费的柴油量。计算机可以根据这些数据进行油耗效率的计算，计算结果可以直接在显示器上读取；并且还可以将测试得到的数据进行存储，方便历史数据的查询，也可以导出进行进一步的数据处理。

在上述的挖掘机自动数斗测油耗的方法中，在信号过滤器中设置频率极限高值和幅度极限高值，当检测到的铲斗信号与斗杆信号超出频率极限高值和/或幅度极限高值时，作为振动干扰信号被滤除。由于挖掘机在工作过程中会产生震动，且震动的频率和幅度都很大，该震动会导致位移传感器的输出信号产生波动，这些波动可能会被计算机采集到并作为有效的信号进行记录；为了避免因震动产生的数据记录误差，进而增加信号过滤器进行数据处理的算法，将采集信号中的幅值超出正常范围的信号滤除掉，将频率超出正常范围的信号滤除掉。

在上述的挖掘机自动数斗测油耗的方法中，通过输入模块向信号过滤器输入频率极限高值和幅度极限高值的设定数值。

在上述的挖掘机自动数斗测油耗的方法中，在计算模块中设置频率极限低值和幅度极限低值，当检测到的铲斗信号与斗杆信号低于频率极限低值和/或幅度极限低值时，计算模块停止计数并向通信模块发出停机信号，通信模块将停机信号显示在显示屏上。若检测到的铲斗信号与斗杆信号低于频率极限低值和/或幅度极限低值时，表明铲斗未完成一个完整的铲土动作，即甩土方作业小于90°，由此该动作不符合标准动作的规定，此时应停机，重新进行测定实验。

在上述的挖掘机自动数斗测油耗的方法中，通过输入模块向计算模块输入频率极限低值和幅度极限低值的设定数值。

与现有技术相比，本挖掘机自动数斗测油耗的系统及方法采用自动计数进行挖掘机油耗效率过程中的斗数统计，整改测试过程只需要一人即可完成，由此大大节省了人力；通过对位移传感器信号的处理，显著减少了由于挖掘机震动所产生的干扰信号，确保了数据的可靠性；电子自动计数，避免了由于人工计数过程中的精力不集中等原因产生的数据不准确的情况。

附图说明

图1是本挖掘机自动数斗测油耗系统的原理图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本挖掘机自动数斗测油耗的系统包括挖掘机和计算机，挖掘机的铲斗油缸上设置铲斗位移传感器，斗杆油缸上设置斗杆位移传感器，计算机内设置信号过滤器、输入模块、计算模块、存储模块和通信模块，计算机上设置显示屏，铲斗位移传感器与斗杆位移传感器通过电路连接信号过滤器，信号过滤器通过电路顺次连接计算模块、通信模块，输入模块通过电路连接信号过滤器和计算模块，计算模块和通信模块均通过电路连接存储模块，通信模块通过电路连接显示屏。

铲斗位移传感器具有行程位移感测端，铲斗位移传感器为拉线式传感器，拉线式传感器固定在铲斗油缸的固定端，拉线式传感器的拉线固定于铲斗油缸的伸缩端。当铲斗油缸做伸缩动作时，拉线式传感器的拉线就会随着同步伸缩；拉线伸缩的长度即代表了位移量，拉线式传感器内部将拉线的位移量转化为电压信号，传输到计算机，计算机根据转换关系再计算出位移量。

斗杆位移传感器具有行程位移感测端，斗杆位移传感器为拉线式传感器，拉线式传感器固定在斗杆油缸的固定端，拉线式传感器的拉线固定于斗杆油缸的伸缩端。当斗杆油缸做伸缩动作时，拉线式传感器的拉线就会随着同步伸缩；拉线伸缩的长度即代表了位移量，拉线式传感器内部将拉线的位移量转化为电压信号，传输到计算机，计算机根据转换关系再计算出位移量。

一种方案为计算机上设置输入键盘，输入键盘通过电路连接输入模块。另一种方案为计算机上设置输入触屏，输入触屏通过电路连接输入模块。

本挖掘机自动数斗测油耗的系统采用一种新型的全自动计数设备，并对采集到的信号进行处理，从而避免了人力的浪费及由人工统计所出现的错误。进一步提高了工作效率，同时对性能测试的其他方面提供了良好的思路和方法。具体方案是使用位移传感器检测挖掘机的动作，来进行挖掘斗数的统计，并可以输入油耗等数据进行油耗效率计算，计算的数据可以在显示器上显示，并可以存储大量数据，可以导出到计算机用以进行同系列机型的纵向油耗效率比较及不同机型的油耗效率比较。

挖掘机自动数斗测油耗系统的运用方法，包括以下步骤：

1)、通过计算机中的计算模块设置初始时间并开始计时，从初始时间开始机手操作挖掘机进行挖掘作业；

2)、通过铲斗位移传感器感测铲斗油缸进行一个伸缩行程，向计算机中的信号过滤器发送一个铲斗信号；通过斗杆位移传感器感测斗杆油缸进行一个伸缩行程，向计算机中的信号过滤器发送一个斗杆信号；

3)、通过信号过滤器将接收的铲斗信号与斗杆信号进行处理，过滤掉其中参杂的振动干扰信号；

4)、信号过滤器将过滤后的铲斗信号与斗杆信号传输至计算模块，计算模块按照接收的信号次数进行计数，并将记录信息保存至存储模块；

5)、单位时间到，计算模块发出终止时间提示并停止计数，机手停止挖掘机的挖掘作业；

6)、获取挖掘机在单位时间内进行挖掘作业的耗油量，计算机中的计算模块通过挖掘次数与耗油量计算出耗油效率；

7)、计算模块将得出的耗油效率值通过信号传输至通信模块，由通信模块发送至显示屏进行显示。

在信号过滤器中设置频率极限高值和幅度极限高值，当检测到的铲斗信号与斗杆信号超出频率极限高值和/或幅度极限高值时，作为振动干扰信号被滤除。由于挖掘机在工作过程中会产生震动，且震动的频率和幅度都很大，该震动会导致位移传感器的输出信号产生波动，这些波动可能会被计算机采集到并作为有效的信号进行记录；为了避免因震动产生的数据记录误差，进而增加信号过滤器进行数据处理的算法，将采集信号中的幅值超出正常范围的信号滤除掉，将频率超出正常范围的信号滤除掉。

通过输入模块向信号过滤器输入频率极限高值和幅度极限高值的设定数值。

在计算模块中设置频率极限低值和幅度极限低值，当检测到的铲斗信号与斗杆信号低于频率极限低值和/或幅度极限低值时，计算模块停止计数并向通信模块发出停机信号，通信模块将停机信号显示在显示屏上。若检测到的铲斗信号与斗杆信号低于频率极限低值和/或幅度极限低值时，表明铲斗未完成一个完整的铲土动作，即甩土方作业小于90°，由此该动作不符合标准动作的规定，此时应停机，重新进行测定实验。

通过输入模块向计算模块输入频率极限低值和幅度极限低值的设定数值。

当挖掘机油耗试验开始后，机手操作挖掘机进行挖掘作业，铲斗油缸和斗杆油缸会进行规律的周期性伸缩，通过装在两者上的铲斗位移传感器和斗杆位移传感器，可以检测到相关的数据。经过处理后的数据，能够准确的表示出计数数值，大大的增加了数据的可靠性。测试完成后，机手还可以对斗数进行必要的修正，同时输入所耗费的柴油量。计算机可以根据这些数据进行油耗效率的计算，计算结果可以直接在显示器上读取；并且还可以将测试得到的数据进行存储，方便历史数据的查询，也可以导出进行进一步的数据处理。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种挖掘机自动数斗测油耗的系统，包括挖掘机和计算机，其特征在于，所述挖掘机的铲斗油缸上设置铲斗位移传感器，斗杆油缸上设置斗杆位移传感器，所述计算机内设置信号过滤器、输入模块、计算模块、存储模块和通信模块，所述计算机上设置显示屏，所述铲斗位移传感器与斗杆位移传感器通过电路连接上述信号过滤器，所述信号过滤器通过电路顺次连接计算模块、通信模块，所述输入模块通过电路连接信号过滤器和计算模块，所述计算模块和通信模块均通过电路连接存储模块，所述通信模块通过电路连接上述显示屏；

所述铲斗位移传感器为拉线式传感器，所述拉线式传感器固定在铲斗油缸的固定端，所述拉线式传感器的拉线固定于铲斗油缸的伸缩端；当铲斗油缸做伸缩动作时，拉线式传感器的拉线就会随着同步伸缩；拉线伸缩的长度即代表了位移量，拉线式传感器内部将拉线的位移量转化为电压信号，传输到计算机，计算机根据转换关系再计算出位移量；

所述斗杆位移传感器为拉线式传感器，所述拉线式传感器固定在斗杆油缸的固定端，所述拉线式传感器的拉线固定于斗杆油缸的伸缩端；当斗杆油缸做伸缩动作时，拉线式传感器的拉线就会随着同步伸缩；拉线伸缩的长度即代表了位移量，拉线式传感器内部将拉线的位移量转化为电压信号，传输到计算机，计算机根据转换关系再计算出位移量。

2.根据权利要求1所述的挖掘机自动数斗测油耗的系统，其特征在于，所述计算机上设置输入键盘，所述输入键盘通过电路连接上述输入模块。

3.根据权利要求1所述的挖掘机自动数斗测油耗的系统，其特征在于，所述计算机上设置输入触屏，所述输入触屏通过电路连接上述输入模块。

4.根据权利要求1所述的挖掘机自动数斗测油耗系统的运用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、通过计算机中的计算模块设置初始时间并开始计时，从初始时间开始机手操作挖掘机进行挖掘作业；

2)、通过铲斗位移传感器感测铲斗油缸进行一个伸缩行程，向计算机中的信号过滤器发送一个铲斗信号；通过斗杆位移传感器感测斗杆油缸进行一个伸缩行程，向计算机中的信号过滤器发送一个斗杆信号；

3)、通过信号过滤器将接收的铲斗信号与斗杆信号进行处理，过滤掉其中参杂的振动干扰信号；

4)、信号过滤器将过滤后的铲斗信号与斗杆信号传输至计算模块，计算模块按照接收的信号次数进行计数，并将记录信息保存至存储模块；

5)、单位时间到，计算模块发出终止时间提示并停止计数，机手停止挖掘机的挖掘作业；

6)、获取挖掘机在单位时间内进行挖掘作业的耗油量，计算机中的计算模块通过挖掘次数与耗油量计算出耗油效率；

7)、计算模块将得出的耗油效率值通过信号传输至通信模块，由通信模块发送至显示屏进行显示。

5.根据权利要求4所述的挖掘机自动数斗测油耗的方法，其特征在于，在信号过滤器中设置频率极限高值和幅度极限高值，当检测到的铲斗信号与斗杆信号超出频率极限高值和/或幅度极限高值时，作为振动干扰信号被滤除。

6.根据权利要求5所述的挖掘机自动数斗测油耗的方法，其特征在于，通过输入模块向信号过滤器输入频率极限高值和幅度极限高值的设定数值。

7.根据权利要求4所述的挖掘机自动数斗测油耗的方法，其特征在于，在计算模块中设置频率极限低值和幅度极限低值，当检测到的铲斗信号与斗杆信号低于频率极限低值和/或幅度极限低值时，计算模块停止计数并向通信模块发出停机信号，通信模块将停机信号显示在显示屏上。

8.根据权利要求7所述的挖掘机自动数斗测油耗的方法，其特征在于，通过输入模块向计算模块输入频率极限低值和幅度极限低值的设定数值。