CN107514022A - 一种推土机引导系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种推土机引导系统，包括位置检测装置、倾角传感器、位置显示器、主机和电源模块，所述位置检测装置、倾角传感器、位置显示器分别与所述主机连接，所述电源模块用于向所述位置检测装置和位置显示器提供电源，所述位置检测装置包括卫星检测组件，所述卫星检测组件用于检测铲刀的位置并产生卫星位置信号；所述倾角传感器用于实时测量推土机铲刀的角度并产生角度信号；所述位置显示器用于显示铲刀的位置。本发明采用全球卫星定位监测技术与丰富的设计控制软件相结合，精确测量该推土机的铲刀的位置和姿态，实时对铲刀位置姿态进行三维显示，以数字和指示灯相结合的方式引导操作手快速平整作业；实现了完全无桩化施工，推平精准高效。

Description

一种推土机引导系统

技术领域

本发明涉及一种系统，尤其涉及一种推土机引导系统。

背景技术

目前，推土机技术应用广泛，实施前操作者先学习好好操作过程和方法，然后进行施工操作，如果驾驶员没有学习好，就无法实施；受人为因素影响大，推土效率低，很难保证质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，现提供一种推土机引导系统，采用全球卫星定位监测技术与丰富的设计控制软件相结合，精确测量该推土机的铲刀的位置和姿态，实时对铲刀位置姿态进行三维显示，以数字和指示灯相结合的方式引导操作手快速平整作业；实现了完全无桩化施工，可以昼夜作业，推平精准高效。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明一种推土机引导系统，其特点在于，所述推土机引导系统包括位置检测装置、倾角传感器、主机、位置显示器和电源模块，所述位置检测装置、倾角传感器、位置显示器分别与所述主机连接，所述电源模块用于向所述位置检测装置和位置显示器提供电源，所述位置检测装置包括卫星检测组件，所述卫星检测组件用于检测铲刀的位置并产生卫星位置信号；所述倾角传感器用于实时测量推土机铲刀的角度并产生角度信号；所述主机用于设置铲刀的预设位置，接收所述位置检测装置传输的卫星位置信号和所述倾角传感器的角度信号，并根据所述卫星位置信号和角度信号运算获得所述铲刀的实际位置，将所述实际位置与所述预设位置进行比较获得铲刀的高程误差，并将所述卫星位置信号、角度信号、实际位置和高程误差发送给所述位置显示器。

优选地，所述卫星检测组件包括RTK接收机、主天线和辅天线，所述RTK接收机由所述电源模块提供电源，所述主天线和辅天线分别设置于所述推土机的左铲刀和右铲刀，所述主天线和辅天线用于检测铲刀的位置并产生所述卫星位置信号和将所述卫星位置信号发送给所述RTK接收机。

优选地，所述主天线和辅天线支持GPS卫星信号、GLONASS卫星信号和北斗卫星信号。

优选地，所述卫星检测组件还包括主电台天线，所述主电台天线用于接收基站电台信号并将所述基站电台信号发送给所述RTK接收机。

优选地，所述主机内设置有GNSS接收机和电台收音机，所述GNSS接收机和电台收音机用于接收所述卫星位置信号和基站电台信号，并进行数据处理。

优选地，所述主机包括设备控制中心，所述设备控制中心用于进行所述数据处理，所述数据处理包括推机数据管理、推机模型分析、数据计算和施工结果管理。

优选地，所述位置显示器包括控制箱，所述控制箱由所述电源模块提供电源，所述控制箱用于显示所述主机传输的所述卫星位置信号、角度信号、实际位置和高程误差。

优选地，所述位置显示器还包括左铲刀光靶和右铲刀光靶，所述左铲刀光靶和右铲刀光靶与所述主机连接，所述左铲刀光靶和右铲刀光靶分别设置于所述推土机的左铲刀和右铲刀，所述控制箱用于通过左铲刀光靶和右铲刀光靶显示铲刀左右两侧的高程误差。

优选地，所述控制箱采用全色彩触控液晶屏。

本发明的积极进步效果在于：

本发明是一种基于北斗定位技术与传感技术，采用全球卫星定位监测技术与丰富的设计控制软件相结合，通过精确测量该推土机的铲刀的位置和姿态，实时对铲刀位置姿态进行三维显示，以数字和指示灯相结合的方式引导操作手快速平整作业；实现了完全无桩化施工，大大减少测量找平工作所带来的时间消耗，一键设置标高，快速推平，高效作业，单次推平精度2～3cm，大大提高平整质量，减少返工损失；让操作手更多时间观察机械周围情况，避免施工现场意外事故发生；24小时作业，GNSS卫星信号，全天候作业，实现收益的最大化；一站多机，北斗卫星基站，半径20km，单基站在范围内可支持的推土机数量不受限制；本发明应用数字设计基准，可在完全无放样环境中施工，即使设计表面很复杂，驾驶员经验不多，也可以昼夜施工，快速、精确地实现设计目标，提高推土机工作效率，显著增加承包商工程收益，是用于土地平整、开荒等工程项目高效、高回报的技术应用解决方案。

附图说明

图1为本发明的较优实施例的结构示意图。

图2为本发明的较优实施例的主机的工作原理示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明是采用卫星导航(GNSS)实时动态的定位控制技术，实时、准确获知推土板三维位置和姿态；系统通过比较数字化三维设计基准模型与当前推土板三维位置及姿态信息，以图形、数值和声音信号等多种方式指示实际推土板与目标工作面的相对位置，引导操作手进行精确施工，包括工程、机械、工具、配置等多个模块。每个模块之间协同工作，实现推土机铲刀填挖量信息的实时展示。

请参见图1，本发明一种推土机引导系统，包括位置检测装置、倾角传感器8、主机4、位置显示器和电源模块1，位置检测装置、倾角传感器8、位置显示器分别与主机4连接，电源模块1用于向位置检测装置和位置显示器提供电源，位置检测装置包括卫星检测组件，卫星检测组件用于检测铲刀的位置并产生卫星位置信号；倾角传感器8采用全密封设计，无可移动部件，防雨防尘，坚固耐用。倾角传感器8能实时测量推土机铲刀的角度，为系统提供数据，用于实时测量推土机铲刀的角度并产生角度信号。倾角传感器8的安装将铲刀调至水平状态，不仅左右方向水平，前后方向也要尽量水平用水平尺寻找合适的安装位置并划线，在焊接底座时先焊接一个点然后调整好角度使传感器底座水平；安装倾角传感器8并上紧螺丝；接口处用电工胶带封好，防水防尘防拉扯，在倾角传感器8上方焊接上挡板，防止土石砸到传感器。

主机4用于设置铲刀的预设位置，接收位置检测装置传输的卫星位置信号和倾角传感器8的角度信号，并根据卫星位置信号和角度信号运算获得铲刀的实际位置，将实际位置与预设位置进行比较获得铲刀的高程误差，并将卫星位置信号、角度信号、实际位置和高程误差发送给位置显示器。主机4内设置有GNSS接收机和电台收音机，GNSS接收机和电台收音机用于接收卫星位置信号和基站电台信号，并进行数据处理。GNSS诊断提供了推土机引导系统的GNSS接收机实时工作状态，包括连接状态、数据接收情况、数据质量等信息。GNSS信息对话框提供了卫星数、质量指标等卫星信息，以及实时的WGS84和工程坐标信息。主机4是系统的核心，如图2所示，主机4包括设备控制中心，设备控制中心用于进行数据处理，数据处理包括推机数据管理、推机模型分析、数据计算和施工结果管理。主机还内置有指示灯，显示电台信号和卫星颗数等信息方便判断问题。

优选地，卫星检测组件包括RTK接收机3、主天线5和辅天线6，RTK接收机3由电源模块1提供电源，主天线5和辅天线6分别设置于推土机的左铲刀和右铲刀，主天线5和辅天线6用于检测铲刀的位置并产生卫星位置信号和将卫星位置信号发送给RTK接收机3。天线外形小巧，携带方便，采用高强度塑料，坚固耐用，防水防尘，并经过抗震设计，抗震抗压。

主天线5和辅天线6可以支持GPS、GLONASS和北斗三星，卫星信号接收能力强，性能稳定。

主天线5和辅天线6的安装，将固定支架焊接在铲刀上，天线支架焊接的位置要尽量选择靠近左右两端的地方，选择的地方尽量平；将铲刀调至前后左右都水平状态，将支架放置到焊接位置，调整角度，使支架与铲刀垂直，支架上部圆盘与铲刀平行并焊接。用水平尺检查，确保前后水平，左右水平；用螺丝安装好支架后将将GNSS天线安装到支架上，在接口下方用扎带固定，防止工作时拉扯到接口，损坏接头。

卫星检测组件还可包括主电台天线7，主电台天线7用于接收基站电台信号并将基站电台信号发送给RTK接收机3。

位置显示器包括控制箱2，控制箱2安装在控制操作室内。控制箱2由电源模块1提供电源，控制箱2用于显示主机4传输的卫星位置信号、角度信号、实际位置和高程误差。优选地，位置显示器还可包括左铲刀光靶9和右铲刀光靶10，并同样设置在操作室中。左铲刀光靶9和右铲刀光靶10与主机4连接，左铲刀光靶9和右铲刀光靶10分别设置于推土机的左铲刀和右铲刀，控制箱2用于通过左铲刀光靶9和右铲刀光靶10显示铲刀左右两侧的高程误差。高程误差越大，左铲刀光靶9和右铲刀光靶10的光点越亮；反之光点越暗，从而指导操作人员进行操作。

控制箱2采用全色彩触控液晶屏，安装在驾驶室，内置有全能操作系统，提供实时数据和能实现实时控制，彩色3D数字化显示，模拟推土机状态，让驾驶员一目了然，工业级防尘防震防水，质量可靠，性能稳定。通过控制箱2的全色彩触控液晶屏进行操作，设置铲刀预设位置、光靶设置等。光靶设置需要设置以下项目：光靶显示正常时的误差范围，一般设为-3到3公分；光靶刻度，光靶每个指示灯代表的误差值，一般设为2公分；左光靶，选择左光靶对应的ID号，如果指示灯是从上向下闪烁则表示安装方向正确，如果是从下向上就点击反向安装；右光靶，与左光靶设置方法相同。

推土机引导系统集成了RTK接收机、倾角传感器、光靶模块、控制箱等很多硬件设备，在系统调式的过程中，经常需要验证各个物理设备的连接情况，功能诊断提供了这个功能的入口。功能诊断模块还提供了接收机、传感器等物理设备实时数据读取展示的诊断功能；功能诊断对话框提供个各个硬件设备的物理状态信息，如果设备正常，显示为连接；如果出现异常，会给出相应的状态异常提示；本发明可以实时刷新车身传感器、接收机、通讯连接等硬件设备的实时连接信息。

本发明是一种基于北斗定位技术与传感技术，采用全球卫星定位监测技术与丰富的设计控制软件相结合，通过精确测量该推土机的铲刀的位置和姿态，实时对铲刀位置姿态进行三维显示，以数字和指示灯相结合的方式引导操作手快速平整作业；实现了完全无桩化施工，大大减少测量找平工作所带来的时间消耗，一键设置标高，快速推平，高效作业，单次推平精度2～3cm，大大提高平整质量，减少返工损失；让操作手更多时间观察机械周围情况，避免施工现场意外事故发生；24小时作业，GNSS卫星信号，全天候作业，实现收益的最大化；一站多机，北斗卫星基站，半径20km，单基站在范围内可支持的推土机数量不受限制；本发明应用数字设计基准，可在完全无放样环境中施工，即使设计表面很复杂，驾驶员经验不多，也可以昼夜施工，快速、精确地实现设计目标，提高推土机工作效率，显著增加承包商工程收益，是用于土地平整、开荒等工程项目高效、高回报的技术应用解决方案。

本发明是一套集成传感器、CAN通信、RTK定位、GIS技术、硬件工程、软件工程等相关技术和理论的推土机施工解决方案，它适用于任何地形条件下的快速、简便、精准的土地整平作业，节省施工时间和成本，提高施工效率。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种推土机引导系统，其特征在于，所述推土机引导系统包括位置检测装置、倾角传感器、主机、位置显示器和电源模块，所述位置检测装置、倾角传感器、位置显示器分别与所述主机连接，所述电源模块用于向所述位置检测装置和位置显示器提供电源，所述位置检测装置包括卫星检测组件，所述卫星检测组件用于检测铲刀的位置并产生卫星位置信号；所述倾角传感器用于实时测量推土机铲刀的角度并产生角度信号；所述主机用于设置铲刀的预设位置，接收所述位置检测装置传输的卫星位置信号和所述倾角传感器的角度信号，并根据所述卫星位置信号和角度信号运算获得所述铲刀的实际位置，将所述实际位置与所述预设位置进行比较获得铲刀的高程误差，并将所述卫星位置信号、角度信号、实际位置和高程误差发送给所述位置显示器。

2.根据权利要求1所述的推土机引导系统，其特征在于，所述卫星检测组件包括RTK接收机、主天线和辅天线，所述RTK接收机由所述电源模块提供电源，所述主天线和辅天线分别设置于所述推土机的左铲刀和右铲刀，所述主天线和辅天线用于检测铲刀的位置并产生所述卫星位置信号和将所述卫星位置信号发送给所述RTK接收机。

3.根据权利要求2所述的推土机引导系统，其特征在于，所述主天线和辅天线支持GPS卫星信号、GLONASS卫星信号和北斗卫星信号。

4.根据权利要求2所述的推土机引导系统，其特征在于，所述卫星检测组件还包括主电台天线，所述主电台天线用于接收基站电台信号并将所述基站电台信号发送给所述RTK接收机。

5.根据权利要求4所述的推土机引导系统，其特征在于，所述主机内设置有GNSS接收机和电台收音机，所述GNSS接收机和电台收音机用于接收所述卫星位置信号和基站电台信号，并进行数据处理。

6.根据权利要求5所述的推土机引导系统，其特征在于，所述主机包括设备控制中心，所述设备控制中心用于进行所述数据处理，所述数据处理包括推机数据管理、推机模型分析、数据计算和施工结果管理。

7.根据权利要求1所述的推土机引导系统，其特征在于，所述位置显示器包括控制箱，所述控制箱由所述电源模块提供电源，所述控制箱用于显示所述主机传输的所述卫星位置信号、角度信号、实际位置和高程误差。

8.根据权利要求7所述的推土机引导系统，其特征在于，所述位置显示器还包括左铲刀光靶和右铲刀光靶，所述左铲刀光靶和右铲刀光靶与所述主机连接，所述左铲刀光靶和右铲刀光靶分别设置于所述推土机的左铲刀和右铲刀，所述控制箱用于通过左铲刀光靶和右铲刀光靶显示铲刀左右两侧的高程误差。

9.根据权利要求7所述的推土机引导系统，其特征在于，所述控制箱采用全色彩触控液晶屏。