CN105745381B - 作业机械、以及作业机械的工作装置参数修正方法 - Google Patents

Abstract

作业机械具有：第一工作装置，其设定有第一工作装置参数；第二工作装置，其具有能够装配于该第一工作装置的并联连杆；转动角检测部，其检测第一工作装置的转动角信息；姿态计算部，其基于检测出的第一工作装置的转动角信息来计算第一工作装置的姿态；工作装置参数存储部，其存储在构成第一工作装置的部件设定的第一工作装置参数；修正信息获取部(89A)，其将有关第二工作装置的信息作为修正信息来获取；工作装置参数修正部(89)，其基于在修正信息获取部(89A)获取的有关第二工作装置的修正信息来修正第一工作装置参数。

Description

作业机械、以及作业机械的工作装置参数修正方法

技术领域

本发明涉及作业机械、以及作业机械的工作装置参数修正方法。

背景技术

以往，已知存在具有位置检测装置的液压挖掘机，所述位置检测装置检测工作装置的作业点的当前位置。例如，在专利文献1公开的液压挖掘机中，基于来自GPS天线的位置信息来计算铲斗的刀头的位置坐标。具体地，基于GPS天线和大臂栓体的位置关系、大臂和小臂和铲斗的各自的长度、大臂和小臂和铲斗的各自的方向角等参数，来计算铲斗的刀头的位置坐标。这里，在摆动小臂和铲斗的缸体上设置行程传感器等，利用传感器获取缸体的伸长状态，基于传感器输出值来计算小臂和铲斗的位置坐标。

这样的技术利用液压挖掘机的控制器推断铲斗的刀头位置，使铲斗的刀头按照设计的挖掘面进行动作，由此能够防止铲斗对挖掘面的侵蚀，能够实现有效率的挖掘作业。

因此，重要的是利用液压挖掘机的控制器正确地把握铲斗的刀头位置，在专利文献1记载的技术中，例如，利用全站仪等外部测量装置来测量工作装置的铲斗的刀头的五个姿态，基于测量出的铲斗的刀头的测量值来校正在液压挖掘机的控制器中计算刀头位置所需的工作装置参数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2012-202061号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，为了扩大作业范围，这样的液压挖掘机等作业机械存在安装有延伸臂等第二工作装置的情况。

在该情况下，铲斗的刀头位置必须根据安装有延伸臂的工作装置长度和设置于各工作装置的角度传感器来计算。

然而，在装配延伸臂等第二工作装置后必须进行工作装置参数的校正作业，因此较为费工夫。

并且，在卸下延伸臂等第二工作装置，还原成通常的工作装置的情况下，因为不能进行两者间的切换，所以需要再次进行工作装置参数的校正作业。

本发明的目的在于提供一种作业机械以及作业机械的工作装置参数修正方法，不需要在装配延伸臂等第二工作装置的前后进行校正作业，就能够确保刀头位置的精度。

用于解决课题的技术方案

本发明的第一方式的作业机械，其特征在于，

具有：

作业机械主体；

第一工作装置，其转动自如地连接于所述作业机械主体；

第二工作装置，其能够装配于所述第一工作装置，并具有并联连杆；

转动角检测部，其检测所述第一工作装置相对所述作业机械主体的转动角信息；

姿态计算部，其基于检测出的所述第一工作装置的转动角信息，计算所述第一工作装置的姿态；

工作装置参数存储部，其存储在构成所述第一工作装置的部件设定的第一工作装置参数；

修正信息获取部，其将有关所述第二工作装置的信息作为修正信息来获取；

工作装置参数修正部，其基于由所述修正信息获取部获取的所述修正信息，修正所述第一工作装置参数。

本发明的第二方式的作业机械的校正装置，在第一方式中，其特征在于，

具有转动所述第一工作装置的液压缸，

所述转动角检测部是检测所述液压缸的行程量的行程量检测部。

本发明的第三方式的作业机械，在第一方式或第二方式中，其特征在于，

具有显示部，

所述工作装置参数修正部使所述第一工作装置或所述第二工作装置的姿态在所述显示部显示。

本发明的第四方式的作业机械，在第一方式至第三方式中的任一方式中，其特征在于，

由所述工作装置参数修正部修正的工作装置参数，向控制所述第一工作装置的工作装置控制部输出。

本发明的第五方式的作业机械，在第一方式至第四方式中的任一方式中，其特征在于，

所述第一工作装置具有小臂以及铲斗。

本发明的第六方式的作业机械，在第五方式中，其特征在于，

所述第二工作装置是设置于所述小臂的前端侧的并联连杆式工作装置。

本发明的第七方式的作业机械，在第一方式至第六方式中的任一方式中，其特征在于，

所述作业机械主体具有行驶体和上部旋转体。

本发明的第八方式的作业机械的工作装置参数修正方法，

所述作业机械具有：

作业机械主体；

第一工作装置，其转动自如地连接于所述作业机械主体；

第二工作装置，其能够装配于所述第一工作装置，并具有并联连杆；

转动角检测部，其检测所述第一工作装置相对所述作业机械主体的转动角信息；

姿态计算部，其基于检测出的所述第一工作装置的转动角信息，计算所述第一工作装置的姿态；

工作装置参数存储部，其存储在构成所述第一工作装置的部件设定的第一工作装置参数；

作业机械的参数修正方法修正作业机械的所述第一工作装置参数，其特征在于，

计算机执行如下步骤：

将有关所述第二工作装置的信息作为修正信息来获取；

基于获取的所述修正信息来修正所述第一工作装置参数。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的作业机械的立体图。

图2A是所述实施方式的作业机械的示意侧视图。

图2B是所述实施方式的作业机械的示意后视图。

图2C是所述实施方式的作业机械的示意俯视图。

图3是所述实施方式的作业机械的控制方框图。

图4是所述实施方式的作业机械的大臂的侧视图。

图5是所述实施方式的作业机械的小臂的侧视图。

图6是所述实施方式的作业机械的小臂以及铲斗的侧视图。

图7是所述实施方式的作业机械的铲斗的侧视图。

图8是所述实施方式的作业机械的缸体的侧视图。

图9是所述实施方式的作业机械的校正部的功能方框图。

图10是所述实施方式的装配有延伸臂的小臂的侧视图。

图11是用于说明所述实施方式的延伸臂的修正前后的角度关系的示意图。

图12是表示所述实施方式中装配了延伸臂时输入小臂长度的画面的示意图。

图13是用于说明所述实施方式的作用的流程图。

图14是表示所述实施方式中校正倾斜传感器时的画面的示意图。

图15是表示所述实施方式中校正倾斜传感器时的画面的示意图。

图16是表示所述实施方式中校正倾斜传感器时的画面的示意图。

图17是表示所述实施方式中在装配了延伸臂的状态下安装有倾斜传感器的状态的侧视图。

图18是用于说明所述实施方式中倾斜传感器和延伸臂的角度关系的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，对于本发明一实施方式的液压挖掘机的校正装置以及工作装置参数的修正方法进行说明。

[第一实施方式]

[1]液压挖掘机1的整体结构

图1是由本实施方式的矫正装置实施校正的液压挖掘机1的立体图。液压挖掘机1具有作业机械主体2和工作装置3。

作业机械主体2具有下部行驶体4和上部旋转体5，上部旋转体5转动自如地设置于下部行驶体4。

上部旋转体5收纳有后述的液压泵54和发动机54A等装置。

在上部旋转体5中，前部设置有驾驶室6，在驾驶室6内设置有操作员就坐的坐席和后述的显示输入装置71以及操作装置51。

下部行驶体4设置有一对行驶装置4A，行驶装置4A具有履带4B，液压挖掘机1利用履带4B的转动来行驶。另外，在本实施方式中，以在坐席就坐时的操作员的视线为基准来规定前后左右。

工作装置3设置于作业机械主体2的前部，具有大臂31、小臂32、铲斗33、大臂缸34、小臂缸35、以及铲斗缸36。另外，本发明的第一工作装置至少具有小臂32以及铲斗33。

大臂31的基端部经由大臂栓体37转动自如地安装于作业机械主体2的前部。大臂栓体37相当于大臂31相对上部旋转体5的转动中心。

小臂32的基端部经由小臂栓体38能够转动地设置于大臂31的前端部。小臂栓体38相当于小臂32相对大臂31的转动中心。

铲斗33经由铲斗栓体39能够转动地安装于小臂32的前端部。铲斗栓体39设置于小臂32的前端，相当于铲斗33相对小臂32的转动中心。将铲斗33的刀头P作为第一工作装置的基准点。

天线46、47设置于上部旋转体5，例如设置于在配重体上设置的栏杆等。

大臂缸34、小臂缸35、以及铲斗缸36各自是由液压驱动伸缩的液压缸。

大臂缸34的基端部经由大臂缸足部栓体34A能够转动地安装于上部旋转体5。

另外，大臂缸34的前端部经由大臂缸头部栓体34B能够转动地安装于大臂31。大臂缸34利用液压进行伸缩，由此来驱动大臂31。

小臂缸35的基端部经由小臂缸足部栓体35A能够转动地安装于大臂31。

另外，小臂缸35的前端部经由小臂缸头部栓体35B能够转动地安装于小臂32。小臂缸35利用液压进行伸缩，由此来驱动小臂32进行挖掘、倾倒。

铲斗缸36的基端部经由铲斗缸足部栓体36A能够转动地安装于小臂32。

另外，铲斗缸36的前端部经由铲斗缸头部栓体36B能够转动地安装于第一连杆部件40的一端以及第二连杆部件41的一端。

第一连杆部件40的另一端经由第一连杆栓体40A转动自如地安装于小臂32的前端部。

第二连杆部件41的另一端经由第二连杆栓体41A转动自如地安装于铲斗33。铲斗缸36利用液压进行伸缩，由此来驱动铲斗33进行挖掘、倾倒。

图2A～图2C是示意地表示液压挖掘机1的结构的图。图2A是液压挖掘机1的侧视图。图2B是液压挖掘机1的后视图。图2C是液压挖掘机1的俯视图。如图2A所示，大臂31的长度即大臂栓体37和小臂栓体38之间的长度是L1。小臂32的长度即小臂栓体38和铲斗栓体39之间的长度是L2。铲斗33的长度即铲斗栓体39和铲斗33的刀头P之间的长度是L3。

如图2A所示，作业机械主体2具有位置检测部45，该位置检测部45检测液压挖掘机1的作业机械主体2的当前位置。位置检测部45具有图1所示的RTK-GNSS(Real TimeKinematic-Global Navigation Satellite Systems：GNSS称作全球导航卫星系统)用的两个天线46、47和图2A所示的车体位置计算部48。另外，天线46、47也可设置于在上部旋转体5的上部设置的栏杆。

天线46、47以后述的车体坐标系x-y-z的原点O为基准，沿x轴、y轴、以及z轴(参照图2A～图2C)分开一定的距离(各自是Lbdx、Lbdy、Lbdz)配置。

与由天线46、47接收的GNSS电波相应的信号被输入到车体位置计算部48。车体位置计算部48检测出天线46、47在全球坐标系中的当前位置。另外，全球坐标系用X-Y-Z表示，水平面设为XY、垂直方向设为Z。并且，全球坐标系是由GNSS测量的坐标系，是以在地球固定的原点为基准的坐标系。

对此，后述的车体坐标系是以在作业机械主体2(具体地，是上部旋转体5)固定的原点O为基准的坐标系。

天线46(以下，也可称作“基准天线46”)是用于检测作业机械主体2的当前位置的天线。天线47(以下，也可称作“方向天线47”)是用于检测工作装置主体2(具体地，是上部旋转体5)的方向的天线。位置检测部45利用基准天线46和方向天线47的位置来检测后述的车体坐标系的x轴在全球坐标系中的方向角。另外，天线46、47也可以是GPS用天线。

如图2A所示，作业机械主体2具有测量车体的倾斜角的IMU49(InertialMeasurement Unit)，利用该IMU49输出Y方向的滚动角(θ1：参照图2B)以及X方向的俯仰角(θ2：参照图2A)的角速度和加速度。

大臂缸34、小臂缸35、铲斗缸36各自设置有作为转动角检测部的大臂缸行程传感器42、小臂缸行程传感器43、以及铲斗缸行程传感器44。

各缸行程传感器42～44是设置于液压缸34～36的检测缸行程的行程传感器。

各缸行程传感器42～44通过检测作为转动角信息的各液压缸34～36的行程长度，能够在后述的显示控制器72的姿态计算部72C中计算大臂31相对作业机械主体2的转动角、小臂32相对大臂31的转动角、铲斗33相对小臂32的转动角。

另外，转动角检测部也可由安装于各工作装置的转动部的角度传感器的转动角信息的检测代替。

具体地，如图2A所示，后述的显示控制器72内的姿态计算部72C根据大臂缸行程传感器42检测出的大臂缸34的行程长度，计算大臂31相对于后述的车体坐标系z轴的转动角α。

显示控制器72内的姿态计算部72C根据小臂缸行程传感器43检测出的小臂缸35的行程长度，计算小臂32相对于大臂31的转动角β。

显示控制器72内的姿态计算部72C根据铲斗缸行程传感器44检测出的铲斗缸36的行程长度，计算铲斗33相对于小臂32的转动角γ。后面将对转动角α、β、γ的计算方法进行详细说明。

[2]液压挖掘机1的控制系统的结构

图3是表示液压挖掘机1的控制系统结构的方框图。

液压挖掘机1具有操作装置51、工作装置控制器52、液压控制回路53、液压泵54、液压马达61、发动机54A、显示系统70。

操作装置51具有工作装置操作杆55和工作装置操作检测部56。

工作装置操作杆55具有左、右操作杆55L、55R。利用左操作杆55L的左右操作来指示上部旋转体5的左右旋转，利用左操作杆55L的前后操作来指示小臂32的倾倒、挖掘。利用右操作杆55R的左右操作来指示铲斗33的挖掘、倾倒，利用右操作杆55R的前后操作来指示大臂31的下降、上升。

工作装置操作检测部56L、56R检测出工作装置操作杆55的操作内容，并作为检测信号向工作装置控制器52输出。来自工作装置操作杆55的向液压控制回路53发出的操作指令，可以是引导液压方式，也可以是电杠杆方式。在电杠杆方式的情况下，利用电位差计等将操作指令转换为电信号，输入到工作装置控制器52。在引导液压方式的情况下，通过由杠杆操作生成的引导液压来驱动构成后述的液压控制电路53的比例控制阀，从而调整工作油的流量。并且，利用压力传感器检测出引导压力，转换为电信号向工作装置控制器52输入。

行驶操作杆59是操作员用于操作液压挖掘机1的行驶的部件。行驶操作检测部60基于行驶操作杆59的操作内容，进行向下部行驶体4的液压马达61的液压供给。

工作装置控制器52具有RAM或ROM等存储部52A、以及CPU等计算部52B。工作装置控制器52主要进行工作装置3的动作控制。工作装置控制器52与工作装置操作杆55的操作相应地产生用于使工作装置3进行动作的控制信号，向液压控制电路53输出。

液压控制电路53具有比例控制阀、EPC阀等液压控制设备，基于来自工作装置控制器52的控制信号，控制从液压泵54向液压缸34～36供给的工作油的流量。

液压缸34～36与从液压控制电路53供给的工作油相应地被驱动，由此，使工作装置3进行动作。

并且，比例控制阀基于旋转操作杆的操作被驱动，由此，液压马达61被驱动，从而上部旋转体5进行旋转。另外，驱动上部旋转体5的旋转马达可以不使用液压驱动，而使用电动式。

液压挖掘机1搭载有显示系统70。显示系统70是用于向操作员提供信息的系统，所述信息用于挖掘作业区域内的地面来形成像后述的设计面的形状。显示系统70具有显示输入装置71、显示控制器72、矫正部80。另外，显示系统70的各功能也可作为单独的控制器。

显示输入装置71具有触摸屏式的输入部71A和LCD(Liquid Crystal Display)等显示部71B。显示输入装置71显示为了提供用于进行挖掘的信息的引导画面。并且，引导画面显示有各种按键，操作员通过触摸引导画面上的各种按键，就能够执行显示系统70的各种功能。

输入部71A是操作员输入测量值等各种信息的部分，由键盘、触摸屏等构成。

显示控制器72执行显示系统70的各种功能。显示控制器72和工作装置控制器52可利用无线或者有线的通信部件相互通信。显示控制器72具有由RAM、ROM等已知的部件构成的存储部72A、CPU等工作装置位置计算部72B、姿态计算部72C。

工作装置位置计算部72B基于存储于存储部72A的各种数据和位置检测部45的检测结果来显示引导画面，并且，为了进行挖掘作业而执行后述的铲斗33的刀头P的位置的计算。各计算部72B、72C也可由显示控制器72以外的控制器进行计算。

姿态计算部72C基于缸行程传感器42～44的检测值，利用各自设置于大臂31、小臂32、铲斗33的缸行程传感器42～44检测的缸行程来计算作为姿态角的大臂31的转动角α、小臂32的转动角β、铲斗33的转动角γ。然后，姿态计算部72C计算IMU49的液压挖掘机1的滚动角θ1、俯仰角θ2。

设计地形数据提前作成并存储于显示控制器72的存储部72A。设计地形数据是关于三维设计地形的形状以及位置的信息。设计地形表示作为作业对象的地面的目标形状。显示控制器72基于设计地形数据和来自所述的各种传感器的检测结果等数据，使引导画面在显示输入装置71显示。

另外，存储部72A存储有工作装置参数。

[3]铲斗33的刀头P的位置计算方法

接下来，对于前述的铲斗33的刀头P的位置计算方法进行详细的说明。显示控制器72的姿态计算部72C基于位置检测部45的检测结果以及存储在存储部72A的多个参数，计算铲斗33的刀头P的推断位置。

参数包含工作装置参数和天线参数。工作装置参数包含表示大臂31、小臂32、铲斗33的尺寸和转动角的多个参数。天线参数包含表示天线46、47和大臂31的位置关系的多个参数。

如图3所示，显示控制器72的工作装置位置计算部72B根据位置检测部45检测出的天线46、47在全球坐标系中的推断位置和计算出的铲斗33的刀头P在车体坐标系中的推断位置，计算铲斗33的刀头P在全球坐标系中的推断位置。具体地，以如下方式计算铲斗33的刀头P的推断位置。

首先，如图2A～图2C所示，设定将上部旋转体5的旋转中心作为原点O的车体坐标系x-y-z。另外，车体坐标系将车体前后方向设为x轴，车体左右方向设为y轴，车体垂直方向设为z轴。

并且，在以下的说明中将大臂栓体37设为液压挖掘机1的基准位置。大臂栓体37的位置表示大臂栓体37在车宽方向上的中点位置，实际上提供了大臂栓体37相对于车体坐标系的位置坐标。液压挖掘机1的基准位置可任意地在上部旋转体5上设定。

根据各缸行程传感器42、43、44的检测结果，计算所述的大臂31、小臂32、铲斗33的当前的转动角α、β、γ。

利用大臂31、小臂32、铲斗33的转动角α、β、γ和作为工作装置参数的大臂31、小臂32、铲斗33的长度L1、L2、L3，由以下的式(1)计算车体坐标系中的铲斗33的刀头P的坐标(x，y，z)。

[式1]

x＝L1sinα+L2sin(α+β)+L3sin(α+β+γ)

y＝0

z＝L1cosα+L2cos(α+β)+L3cos(α+β+γ)

…(1)

另外，从式(1)求得的在车体坐标系中的铲斗33的刀头P的坐标(x，y，z)由以下的式(2)转换为在全球坐标系中的坐标(X,Y,Z)。

[式2]

另外，ω、φ、κ由以下的式(3)表示。

[式3]

κ＝-θ3

…(3)

这里，如上所述，θ1是滚动角。θ2是俯仰角。并且，如图2C所示，θ3是偏转角，是所述车体坐标系的x轴在全球坐标系中的方向角。因此，偏转角θ3基于由位置检测部45检测出的基准天线46和方向天线47的位置进行计算。(A,B,C)是车体坐标系的原点在全球坐标系中的坐标。

所述天线参数表示天线46、47和车体坐标系的原点间的位置关系，即，表示天线46、47和大臂栓体37在车宽方向上的中点间的位置关系。

具体地，如图2B以及图2C所示，天线参数包括：大臂栓体37和基准天线46之间在车体坐标系的x轴方向上的距离Lbbx、大臂栓体37和基准天线46之间在车体坐标系的y轴方向上的距离Lbby、大臂栓体37和基准天线46之间在车体坐标系的z轴方向上的距离Lbbz。并且，天线参数包括：大臂栓体37和方向天线47之间在车体坐标系的x轴方向上的距离Lbdx、大臂栓体37和方向天线47之间在车体坐标系的y轴方向上的距离Lbdy、大臂栓体37和方向天线47之间在车体坐标系的z轴方向上的距离Lbdz。

(A,B,C)基于由天线46、47检测出的全球坐标系中的天线46、47的坐标、和天线参数来计算。

显示控制器72基于以上述方式计算出的铲斗33的刀头P的当前位置和存储于存储部72A的设计地形数据，来计算三维设计地形和铲斗33的刀头P间的距离。可将该距离在显示部71B表示，或将其作为进行挖掘控制时的参数来使用。

接下来，对于根据缸行程传感器42、43、44的检测结果计算大臂31、小臂32、铲斗33的当前的转动角α、β、γ的方法进行说明。

图4是铲斗31的侧视图。铲斗31的转动角α利用图4所示的工作装置参数，由以下的式(4)表示。

[式4]

如图4所示，Lboom2_x作为大臂31的工作装置参数，是大臂缸足部栓体34A和大臂栓体37之间的、安装有大臂31的作业机械主体2在水平方向(即，相当于车体坐标系的x轴方向)上的距离。Lboom2_z作为大臂31的工作装置参数，是大臂缸足部栓体34A和大臂栓体37之间的、安装有大臂31的作业机械主体2在垂直方向(即，相当于车体坐标系的z轴方向)上的距离。Lboom1作为大臂31的工作装置参数，是大臂缸头部栓体34B和大臂栓体37之间的距离。Lboom2作为大臂31的工作装置参数，是大臂缸足部栓体34A和大臂栓体37之间的距离。boom_cyl作为大臂31的工作装置参数，是大臂缸足部栓体34A和大臂缸头部栓体34B之间的距离。Lboom1_z作为大臂31的工作装置参数，是大臂缸头部栓体34B和大臂栓体37之间在zboom轴方向上的距离。另外，将侧面观察时连结大臂栓体37和小臂栓体38的方向设为xboom轴，将垂直于xboom轴的方向设为zboom轴。Lboom1_x作为大臂31的工作装置参数，是大臂缸头部栓体34B和大臂栓体37之间的xboom轴方向的距离。

图5是小臂32的侧视图。小臂32的转动角β通过图4以及图5所示的工作装置参数，由以下的式(5)表示。

[式5]

如图4所示，作为大臂31的工作装置参数的Lboom3_z是小臂缸足部栓体35A和小臂栓体38之间在zboom轴方向上的距离。作为大臂31的工作装置参数的Lboom3_x是小臂缸足部栓体35A和小臂栓体38之间在xboom轴方向上的距离。作为大臂31的工作装置参数的Lboom3是小臂缸足部栓体35A和小臂栓体38之间的距离。如图5所示，作为小臂32的工作装置参数的Larm2是小臂缸头部栓体35B和小臂栓体38之间的距离。如图4所示，作为小臂32的工作装置参数的arm_cyl是小臂缸足部栓体35A和小臂缸头部栓体35B之间的距离。

如图5所示，作为小臂32的工作装置参数的Larm2_x是小臂缸头部栓体35B和小臂栓体38之间在xarm2轴方向上的距离。作为小臂32的工作装置参数的Larm2_z是小臂缸头部栓体35B和小臂栓体38之间在zarm2轴方向上的距离。

另外，将侧面观察时连结小臂缸头部栓体35B和铲斗栓体39的方向设为xarm2轴，将垂直于xarm2轴的方向设为zarm2轴。作为小臂32的工作装置参数的Larm1_x是小臂栓体38和铲斗栓体39之间在xarm2轴方向上的距离。作为小臂32的工作装置参数的Larm1_z是小臂栓体38和铲斗栓体39之间在zarm2轴方向上的距离。并且，将侧面观察时连结小臂栓体38和铲斗栓体39的方向设为xarm1轴。小臂32的转动角β是xboom轴和xarm1轴之间所成的角。

图6是铲斗33以及小臂32的侧视图。图7是铲斗33的侧视图。铲斗33的转动角γ可通过图4至图7所示的工作装置参数，由以下的式(6)表示。

[式6]

如图5所示，作为小臂32的工作装置参数的Larm3_z2是第一连杆栓体40A和铲斗栓体39之间在zarm2轴方向上的距离。作为小臂32的工作装置参数的Larm3_x2是第一连杆栓体40A和铲斗栓体39之间在xarm2轴方向上的距离。

如图6所示，作为小臂32的工作装置参数的Ltmp是铲斗缸头部栓体36B和铲斗栓体39之间的距离。作为小臂32的工作装置参数的Larm4是第一连杆栓体40A和铲斗栓体39之间的距离。作为铲斗33的工作装置参数的Lbucket1是铲斗缸头部栓体36B和第一连杆栓体40A之间的距离。作为铲斗33的工作装置参数的Lbucket3是铲斗栓体39和第二连杆栓体41A之间的距离。作为铲斗33的工作装置参数的Lbucket2是铲斗缸头部栓体36B和第二连杆栓体41A之间的距离。

如图7所示，作为铲斗33的工作装置参数的Lbucket4_x是铲斗栓体39和第二连杆栓体41A之间在xbucket轴方向上的距离。作为铲斗33的工作装置参数的Lbucket4_z是铲斗栓体39和第二连杆栓体41A之间在zbucket轴方向上的距离。

另外，将侧面观察时连结铲斗栓体39和铲斗33的刀头P的方向设为xbucket轴，将垂直于xbucket轴的方向设为zbucket轴。铲斗33的转动角γ是xbucket轴和xarm1轴之间所成的角。前述的Ltmp由以下的式(7)表示。

[式7]

另外，如图6所示，作为小臂32的工作装置参数的Larm3是铲斗缸足部栓体36A和第一连杆栓体40A之间的距离。作为小臂32的工作装置参数的Larm3_x1是铲斗缸足部栓体36A和铲斗栓体39之间在xarm2轴方向上的距离。作为小臂32的工作装置参数的Larm3_z1是铲斗缸足部栓体36A和铲斗栓体39之间在zarm2轴方向上的距离。

并且，如图8所示，前述的boom_cyl是在大臂缸行程传感器42检测出的大臂缸34的行程长度bss加上作为大臂31的工作装置参数的大臂缸偏移工作装置参数boft的值。

同样地，arm_cyl是在小臂缸行程传感器43检测出的小臂缸35的行程长度ass加上作为小臂32的工作装置参数的小臂缸偏移工作装置参数aoft的值。

同样地，bucket_cyl是在铲斗缸行程传感器44检测出的铲斗缸36的行程长度bkss加上包含铲斗缸36的最小距离的铲斗33的工作装置参数即铲斗缸偏移工作装置参数bkoft的值。

[4]校正部80的结构

图3所示的校正部80是用于校正液压挖掘机1中为了计算前述的转动角α、β、γ以及计算铲斗33的刀头P的位置所需要的工作装置参数的部分。

校正部80具有校正计算部83，和液压挖掘机1以及外部测量装置84一起构成用于校正前述的工作装置参数的校正装置。外部测量装置84是测量铲斗33的刀头P的位置的装置，例如可使用全站仪。并且，校正部80可通过车内通信与显示控制器72进行数据通信。

构成校正部80的后述的测量值获取部83A可通过车内通信与外部测量装置84进行数据通信。

校正计算部83由CPU等构成，基于由外部测量装置84测量出的测量值进行工作装置参数的校正。工作装置参数的校正例如在液压挖掘机1的出厂时或维护后执行。

工作装置参数的校正结果由显示输入装置71的显示部71B显示，操作员通过确认该校正结果，能够确认校正是顺利地进行了还是必须再次进行校正。

具体地，如图9的功能方框图所示，校正计算部83具有测量值获取部83A、坐标系转换部85、工作装置参数获取部86、参数校正部87。

坐标系转换部85是将利用外部测量装置84测量出的测量值转换到车体坐标系的部分。省略具体的向车体坐标系的转换，转换到车体坐标系的测量值向参数校正部87输出。

工作装置参数获取部86是读取保存于显示控制器72的存储部72A的默认工作装置参数的部分，将读取的工作装置参数向参数校正部87输出。另外，默认的工作装置参数根据需要而使用设计值、利用尺寸测定等得到的值、上回的校正值。

参数校正部87是基于由坐标系转换部85转换到车体坐标系的测量值，校正从工作装置参数获取部86输出的默认的工作装置参数的部分，具有校正值计算部88、修正信息获取部89A、以及工作装置参数修正部89。

首先，针对液压挖掘机1的规定的姿态下的铲斗39的位置，校正值计算部88基于从外部测量装置84获取的测量值和由姿态计算部72C计算出的那时的姿态，利用已知的收敛计算等方法来计算大臂31、小臂32、铲斗33的工作装置参数。

修正信息获取部89A获取操作者通过操作输入部71A输入的修正信息，并向工作装置参数修正部89输出。

如图10所示，工作装置参数修正部89是在向小臂32装配作为第二工作装置的延伸臂90时修正工作装置参数的部分。图11是将图10简化的示意图，以表示装配有延伸臂90时的相互的角度关系。

延伸臂90具有扩充臂91、延伸杆92、第三连杆部件93。

扩充臂91转动自如地安装于小臂32的铲斗栓体39。

延伸杆92转动自如地安装于铲斗缸36的铲斗缸头部栓体36B。

第三连杆部件93的一端转动自如地安装于在扩充臂91的中间设置的第三连杆栓体93A，另一端转动自如地安转于在延伸杆92的前端设置的第四连杆栓体92A。

并且，扩充臂91、第一连杆部件40、延伸杆92以及第三连杆部件93形成并联连杆机构。

铲斗33转动自如地安装于扩充臂91的前端的第二铲斗栓体94。

在液压挖掘机1安装有图10所示的延伸臂90时，通过操作者对输入部71A进行的操作，修正信息获取部89A使如图12所示的设定画面G1显示。作业者基于图纸尺寸，将装配有延伸臂90的铲斗栓体39与第二铲斗栓体94之间的距离，通过操作输入部71A的数值按键向图12所示的输入画面G2输入延伸臂90的长度尺寸。

修正信息获取部89A获取在输入部71A输入的获取的延伸臂90的修正信息，并向工作装置参数修正部89输出。

工作装置参数修正部89基于在修正信息获取部89A获取的延伸臂90的修正信息，修正成装配延伸臂90后的工作装置参数。

具体地，如图11所示，安装延伸臂90时的各部件的尺寸、连接第二铲斗栓体94以及第二连杆栓体41A的线段和连接第二铲斗栓体94以及刀头P的线段所成的角设为AngleE、连接小臂栓体38以及铲斗栓体39的线段和连接铲斗栓体39以及第一连杆栓体40A的线段所成的角设为Angle_bk_const、连接修正前的小臂栓体38以及铲斗栓体39的线段和连接小臂栓体38以及小臂缸头部栓体35B的线段所成的角设为φam、铲斗33和小臂32所成的角设为φbkm。并且，连接修正后的小臂栓体38以及第二铲斗栓体94的线段和连接小臂栓体38以及小臂缸头部栓体35B的线段所成的角设为φarm_new、铲斗33和作为修正信息的扩充臂91所成的角设为φbkm_new。该φbkm_new是AngleE和Angle_bk_const_new之和。修正后的工作装置参数能够由式(8)至式(11)进行修正。

L2_new：修正后的小臂长度

φarm_new：安装有延伸臂90时连接小臂栓体38以及第二铲斗栓体94的线段和连接小臂栓体38以及小臂缸头部栓体35B的线段所成的角

φbkm_new：AngleE和Angle_bk_const_new之和

Angle_bk_const_new：连接小臂栓体38以及第二铲斗栓体94的线段和连接铲斗栓体39以及第二铲斗栓体94的线段所成的角

L2：通常时的小臂长度

φam：连接小臂栓体38以及铲斗栓体39的线段和连接小臂栓体38以及小臂缸头部栓体35B的线段所成的角

φbkm：铲斗33和小臂32所成的角

A：延伸臂90的扩充臂91的长度尺寸

[式8]

[式9]

[式10]

[式11]

工作装置参数修正部89基于式(8)至式(11)修正小臂长度L2、小臂32的转动角β、铲斗33的转动角γ，算出装配延伸臂90后修正的参数，并将修正的工作装置参数向显示控制器72输出。

显示控制器72基于修正后的工作装置参数进行姿态计算和推定位置计算，在显示部71B上显示装配了延伸臂90的铲斗33的刀头P的位置。

并且，显示控制器72将修正后的工作装置参数向工作装置控制器52输出，工作装置控制器52基于装配了延伸臂90的状态来进行液压缸34～36的控制。

工作装置参数修正部89将通常状态的工作装置参数保存在存储器等存储装置上。在卸下延伸臂90，液压挖掘机1回到通常状态的情况下，操作者在图12的设定画面G1输入0。在本实施方式中是输入延伸长度，但也可将延伸长度预先存储，并通过设定是否装配有延伸臂90来进行调用。工作装置参数修正部89判定为延伸臂90已取下，从存储器调用通常的工作装置参数，向显示控制器72输出，显示控制器72还原至基于通常的状态下的工作装置参数的显示控制。

[5]实施方式的作用以及效果

接下来，基于图13所示的流程图来说明前述实施方式的作用。

当操作者将延伸臂90装配(步骤S1)，并操作输入部71A时，修正信息获取部89A使设定画面G1在显示部71B显示，催促输入作为辅助信息的延伸臂90的长度(步骤S2)。

当操作者向输入部G2输入延伸臂90的长度尺寸时，修正信息获取部89A获取被输入的修正信息(步骤S3)，将获取的修正信息向工作装置参数修正部89输出。工作装置参数修正部89基于前述的式(8)至式(11)修正工作装置参数(步骤S4)。

工作装置参数修正部89将新的工作装置参数追加到修正前的工作装置参数并存储(步骤S5)。

根据这样的第一实施方式，校正部80具有工作装置参数修正部89，由此，利用式(8)至式(11)来修正工作装置参数，所以装配延伸臂90时不需要再次进行校正作业，从而能够实现校正作业的简化。并且，也可以预先将延伸臂尺寸存储于存储部72A，与在输入部71A选择延伸臂装配的输入对应地调用延伸臂的尺寸。

并且，工作装置参数修正部89将通常状态下的工作装置参数保存于存储器等，所以即使将延伸臂90取下而返回到通常的状态，也能够使用已保存的工作装置参数。因此，能够在还原时也不需要工作装置参数的校正。

此外，显示控制器72将由工作装置参数修正部89修正的工作装置参数向工作装置控制器52输出，所以能够在装配延伸臂90时，基于装配了的状态进行工作装置3的液压控制。

[第二实施方式]

接下来，对于本发明的第二实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，省略与已经说明的部分相同的部分。

在前述的第一实施方式中，利用缸行程传感器42～44检测大臂31相对于作业机械主体2的转动角α、小臂32相对于大臂31的转动角β、铲斗33相对于小臂32的转动角γ，进行工作装置3的姿态计算。

对此，本实施方式的区别在于，利用倾斜传感器计算工作装置姿态。

在本实施方式中，转动角检测部使用后述的倾斜传感器100(参照图17)，将大臂31的长度尺寸L1、小臂32的长度尺寸L2、铲斗的长度尺寸L3、大臂31的转动角α、小臂32的转动角β、铲斗33的转动角γ作为工作装置参数。

在将连接小臂栓体38以及铲斗栓体39的线段L2沿垂直方向配置时，倾斜传感器100以θ4的角度配置于小臂32，小臂32的姿态基于该倾斜传感器100的检测值进行计算。

具体地，功能方框图等与第一实施方式相同，基于倾斜传感器100的检测值计算大臂31、小臂32、铲斗33相对于水平方向或者垂直方向的转动角。然后，基于计算出的转动角和大臂31、小臂32、铲斗33的工作装置参数推定铲斗33的刀头P的位置，并在显示部71B上显示。

倾斜传感器100的校正以下述方式进行。

首先，利用钢制卷尺实际测量大臂栓体37和小臂栓体38间的距离、小臂栓体38和铲斗栓体39间的距离、以及铲斗栓体39和铲斗33的刀头P间的距离。

接下来，操作者使如图14所示的矫正用的画面G5在驾驶室6内的显示输入装置71上显示。利用外部测量装置进行测量的同时，调整工作装置3的姿态，以使大臂栓体37和小臂栓体38间的线段处于水平方向。之后，操作大臂31，在连接大臂栓体37和小臂栓体38的线段维持水平的状态下，当按下矫正用画面G5的水平设定按钮B3时，姿态计算部72C将设置于大臂31的倾斜传感器100检测的倾斜角作为大臂31在水平情况下的值。

当设置于大臂31的倾斜传感器100的校正结束时，按下完成按键B4。于是，显示如图15所示的画面G6，操作者将小臂32的长度(具体地，是小臂栓体38和铲斗栓体39间的距离)输入，并按下按键B5。

当按下按键B5时，显示如图16所示的画面G7，调整工作装置3的姿态，以使连接小臂栓体38和铲斗栓体39间的线段L2处于垂直方向。之后，当操作者按下垂直设定按钮B6时，将设置于小臂32的倾斜传感器100检测的倾斜角作为小臂32在垂直情况下的值进行校正。

之后，设置于铲斗33的倾斜传感器100也同样地，以连接铲斗栓体39和铲斗33的刀头P的线段处于水平方向的姿态，进行设置于铲斗33的倾斜传感器100的校正。将在前述作业中求得的各工作装置的工作装置参数存储于存储部72A。

如图17所示，在这样的具有倾斜配置的倾斜传感器100的小臂32上安装了延伸臂90的情况下，当将连接小臂栓体38和第二铲斗栓体94的线段L2_new沿垂直方向配置时，倾斜传感器100相对于作为修正信息的线段L2_new所成的角度发生变化。

若更详细地进行说明，如图18所示，在线段L2加上延伸臂90的小臂长度A并将线段L2_new沿垂直方向配置时，倾斜传感器100相对于线段L2_new所成的角度变成θ4’。

因此，在装配有延伸臂90时有必要算出角度θ4’，但利用通常时的工作装置参数，能够由式(12)算出。另外，在式(12)中，L2表示小臂栓体38和铲斗栓体39间的距离，A是延伸臂90的长度尺寸。L2_new表示装配有延伸臂90时的小臂栓体38和第二铲斗栓体94间的距离，是实际测量值。

[数12]

在装配了延伸臂90的情况下，将连接小臂栓体38和第二铲斗栓体94的线段L2_new的距离L2_new作为小臂长度输入到图15的画面G6。

在装配延伸臂90后，显示控制器72的姿态计算部72C基于利用式(14)计算出的θ4’，根据倾斜传感器100的检测值计算工作装置3的姿态。

校正部80的工作装置参数修正部89保持通常状态下的工作装置参数，在取下延伸臂90后，当在图15的画面G6上改变为通常的小臂长度时，工作装置参数修正部89将原来的工作装置参数向姿态计算部72C输出，姿态计算部72C基于此计算工作装置3的姿态。

利用这样的该实施方式也能够享有与前述第一实施方式相同的作用以及效果。

[实施方式的变形]

另外，本发明不限定于前述的实施方式，还包含在能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良等。

例如，在前述实施方式中举例表示了液压挖掘机1，但本发明不限于此，也可采用于反铲式液压挖掘机等。

附图标记说明

1液压挖掘机、2作业机械主体、3工作装置、4下部行驶体、5上部旋转体、6驾驶室、31大臂、32小臂、33铲斗、34大臂缸、34A大臂缸足部栓体、34B大臂缸头部栓体、35小臂缸、35A小臂缸足部栓体、35B小臂缸头部栓体、36铲斗缸、36A铲斗缸足部栓体、36B铲斗缸头部栓体、37大臂栓体、38小臂栓体、39铲斗栓体、40第一连杆部件、40A第一连杆栓体、41第二连杆部件、41A第二连杆栓体、42大臂缸行程传感器、43小臂缸行程传感器、44铲斗缸行程传感器、45位置检测部、46基准天线、47方向天线、48车体位置计算部、4A行驶装置、4B履带、51操作装置、52工作装置控制器、52A存储部、52B计算部、53液压控制回路、54液压泵、54A发动机、55工作装置操作杆、55L左操作杆、55R右操作杆、56工作装置操作检测部、56L工作装置操作检测部、59行驶操作杆、60行驶操作检测部、61液压马达、70显示系统、71显示输入装置、71A输入部、71B显示部、72显示控制器、72A存储部、72B工作装置位置计算部、72C姿态计算部、80校正部、83校正计算部、83A测量值获取部、84外部测量装置、85坐标系转换部、86工作装置参数获取部、87参数校正部、88校正值计算部、89工作装置参数修正部、89A修正信息获取部、90延伸臂、91扩充臂、92延伸杆、92A第四连杆栓体、93第三连杆部件、93A第三连杆栓体、94第二铲斗栓体、100倾斜传感器、G1设定画面、G2输入画面、G5画面、G6画面、G7画面、L1尺寸、L2尺寸、L3尺寸、O原点、P刀头、S1步骤、S2步骤、S3步骤、S4步骤、α转动角、β转动角、γ转动角、θ1滚动角、θ2俯仰角、θ3偏转角

Claims (7)

1.一种作业机械，其特征在于，具有：

作业机械主体；

第一工作装置，其转动自如地连接于所述作业机械主体，包括小臂及铲斗；

第二工作装置，其能够装配于包括小臂及铲斗的所述第一工作装置，并具有并联连杆和在前端转动自如地安装有所述铲斗的扩充臂，所述第二工作装置是与所述第一工作装置不同的工作装置；

转动角检测部，其检测包括小臂及铲斗的所述第一工作装置相对于所述作业机械主体的转动角信息；

姿态计算部，其基于检测出的包括小臂及铲斗的所述第一工作装置的转动角信息来计算包括小臂及铲斗的所述第一工作装置的姿态；

工作装置参数存储部，其存储在构成包括小臂及铲斗的所述第一工作装置的部件设定的包括针对所述小臂的参数及针对所述铲斗的参数的第一工作装置参数；

修正信息获取部，其将有关所述第二工作装置的信息作为修正信息来获取；

工作装置参数修正部，其基于由所述修正信息获取部获取的所述修正信息来修正所述第一工作装置参数。

2.如权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

具有转动所述第一工作装置的液压缸，

所述转动角检测部是检测所述液压缸的行程量的行程量检测部。

3.如权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述作业机械具有显示部，

所述工作装置参数修正部使所述第一工作装置或所述第二工作装置的姿态在所述显示部显示。

4.如权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

向控制所述第一工作装置的工作装置控制部输出由所述工作装置参数修正部修正的所述第一工作装置参数。

5.如权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述第二工作装置是设置于所述小臂的前端侧的并联连杆式的工作装置。

6.如权利要求1至5中任一项所述的作业机械，其特征在于，

所述作业机械主体具有行驶体和上部旋转体。

7.一种作业机械的参数修正方法，其特征在于，

作业机械具有：

作业机械主体；

第一工作装置，其转动自如地连接于所述作业机械主体，包括小臂及铲斗；

第二工作装置，其能够装配于包括小臂及铲斗的所述第一工作装置，并具有并联连杆和在前端转动自如地安装有所述铲斗的扩充臂，所述第二工作装置是与所述第一工作装置不同的工作装置；

转动角检测部，其检测包括小臂及铲斗的所述第一工作装置相对于所述作业机械主体的转动角信息；

姿态计算部，其基于检测出的包括小臂及铲斗的所述第一工作装置的转动角信息，计算包括小臂及铲斗的所述第一工作装置的姿态；

工作装置参数存储部，其存储在构成包括小臂及铲斗的所述第一工作装置的部件设定的包括针对所述小臂的参数及针对所述铲斗的参数的第一工作装置参数；作业机械的参数修正方法修正作业机械的所述第一工作装置参数，其特征在于，

计算机执行如下步骤：

将有关所述第二工作装置的信息作为修正信息来获取；

基于获取的所述修正信息来修正所述第一工作装置参数。