CN108625413A - 基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法，包括：使用配重设备，设置在挖掘机的履带的上方，用完挖掘机的挖掘操作提供配重；使用柴油机，用于为挖掘机的行走提供动力；使用电瓶，用于为挖掘机的各个用电设备提供电力供应；使用挖掘设备，为可伸缩结构，在伸缩之间调整其最大宽度，进而调整其容量，所述挖掘设备基于接收到的目标宽度调整其相应的最大宽度；使用L型连接杆，一端连接所述挖掘设备，另一端连接所述配重设备，用于为所述挖掘设备提供挖掘方向，所述L型连接杆包括一个竖直杆体和一个水平杆体。通过本发明，能够根据当前挖掘的目标的宽度可伸缩地调整其挖掘容量。

Description

基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法
技术领域
本发明涉及建筑机械领域，尤其涉及一种基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法。
背景技术
我国自上世纪六十年代末开始研制、发展挖掘机产品，经过短短40余年，特别是改革开放30余年来，中国挖掘机制造行业发展尤为迅速。国家统计局数据显示，2010年，中国挖掘机制造行业规模以上企业有252家，实现销售额1697.85亿元，实现产品销售利润253.67亿元，利润总计为214.06亿元，同比增幅均超过80％。
中国挖掘机市场平均以30％速度递增，成为世界用量最大的市场之一。从发展情况看，中国正处在道路交通、能源水利、城市建设等各方面基础设施建设的高峰期，挖掘机市场需求量逐年上升，2010年全国挖掘机实际累计销售总量超过16.5万台，同比增长达到了74.5％。
发明内容
为了解决挖掘设备设计工艺落后的技术问题，本发明提供了一种基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法，在高精度的现场图像检测数据的基础上，能够根据挖掘目标的具体情况建立自适应的挖掘模式。
更具体地，本发明具备以下几处重要的发明点：
(1)采用可伸缩结构的挖掘设备以根据当前挖掘的目标的宽度可伸缩地调整其最大宽度，进而调整其容量，从而提高挖掘力度和自适应能力；
(2)定制的待挖掘目标的高精度检测模式，为挖掘机的容量调整提供了准确的参考数据。
根据本发明的一方面，提供了一种基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法，所述方法包括：
使用配重设备，设置在挖掘机的履带的上方，用完挖掘机的挖掘操作提供配重；
使用柴油机，设置在所述配重设备之内，用于为挖掘机的行走提供动力；
使用电瓶，设置在所述配重设备之内，用于为挖掘机的各个用电设备提供电力供应；
使用挖掘设备，为可伸缩结构，在伸缩之间调整其最大宽度，进而调整其容量，所述挖掘设备基于接收到的目标宽度调整其相应的最大宽度；
使用L型连接杆，一端连接所述挖掘设备，另一端连接所述配重设备，用于为所述挖掘设备提供挖掘方向，所述L型连接杆包括一个竖直杆体和一个水平杆体；
使用动臂油缸，与所述L型连接杆连接，用于为所述L型连接杆的驱动提供实时动力；
使用高清摄像头，设置在所述L型连接杆上，位于所述竖直杆体和所述水平杆体的连接点处，面朝下以拍摄挖掘范围图像，并输出所述挖掘范围图像；
使用目标检测设备，与所述高清摄像头连接，用于接收所述挖掘范围图像，对所述挖掘范围图像中的各个运动目标进行面积检测和位置判断，以获得最大面积的运动目标在所述挖掘范围图像中的当前位置，并输出所述当前位置；
使用平移驱动设备，与所述目标检测设备连接，用于接收所述当前位置和所述挖掘范围图像，并基于所述当前位置控制所述高清摄像头平移以将所述最大面积的运动目标保持在所述挖掘范围图像中的中心位置；
使用对象解析设备，与所述平移驱动设备连接，用于接收所述平移驱动设备驱动后的挖掘范围图像，基于预设灰度阈值确定所述挖掘范围图像中的各个目标像素点，将各个目标像素点拟合以获得所述挖掘范围图像中的一个或多个目标图案，确定每一个目标图案在所述挖掘范围图像中的景深，基于景深最近的目标图案确定其对应的目标宽度。
具体实施方式
下面将对本发明的基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法的实施方案进行详细说明。
为了克服挖掘机挖掘模式固定、无法自适应切换的不足，本发明搭建了一种基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法，能够根据挖掘对象的具体情况，及时调整挖掘方案，提高了挖掘的灵活性和自动化水平。
根据本发明实施方案示出的基于挖掘容量调整的智能挖掘机包括：
配重设备，设置在挖掘机的履带的上方，用完挖掘机的挖掘操作提供配重；
柴油机，设置在所述配重设备之内，用于为挖掘机的行走提供动力；
电瓶，设置在所述配重设备之内，用于为挖掘机的各个用电设备提供电力供应；
挖掘设备，为可伸缩结构，在伸缩之间调整其最大宽度，进而调整其容量，所述挖掘设备基于接收到的目标宽度调整其相应的最大宽度；
L型连接杆，一端连接所述挖掘设备，另一端连接所述配重设备，用于为所述挖掘设备提供挖掘方向，所述L型连接杆包括一个竖直杆体和一个水平杆体；
动臂油缸，与所述L型连接杆连接，用于为所述L型连接杆的驱动提供实时动力；
高清摄像头，设置在所述L型连接杆上，位于所述竖直杆体和所述水平杆体的连接点处，面朝下以拍摄挖掘范围图像，并输出所述挖掘范围图像；
目标检测设备，与所述高清摄像头连接，用于接收所述挖掘范围图像，对所述挖掘范围图像中的各个运动目标进行面积检测和位置判断，以获得最大面积的运动目标在所述挖掘范围图像中的当前位置，并输出所述当前位置；
平移驱动设备，与所述目标检测设备连接，用于接收所述当前位置和所述挖掘范围图像，并基于所述当前位置控制所述高清摄像头平移以将所述最大面积的运动目标保持在所述挖掘范围图像中的中心位置；
对象解析设备，与所述平移驱动设备连接，用于接收所述平移驱动设备驱动后的挖掘范围图像，基于预设灰度阈值确定所述挖掘范围图像中的各个目标像素点，将各个目标像素点拟合以获得所述挖掘范围图像中的一个或多个目标图案，确定每一个目标图案在所述挖掘范围图像中的景深，基于景深最近的目标图案确定其对应的目标宽度；
亮度传感器，设置在所述配重设备上，用于感应所述配重设备所在环境的实时亮度，并输出所述实时亮度；
其中，所述对象解析设备还与所述挖掘设备连接，用于将所述对象解析设备确定的目标宽度发送给所述挖掘设备；
其中，在所述对象解析设备中，基于预设灰度阈值确定所述挖掘范围图像中的各个目标像素点包括：将所述挖掘范围图像中灰度值小于等于所述预设灰度阈值的像素点作为目标像素点。
接着，继续对本发明的基于挖掘容量调整的智能挖掘机的具体结构进行进一步的说明。
在所述基于挖掘容量调整的智能挖掘机中：
所述高清摄像头、所述对象解析设备、所述目标检测设备和所述平移驱动设备都被设置在同一块集成电路板上。
在所述基于挖掘容量调整的智能挖掘机中：
所述对象解析设备还与所述亮度传感器连接，用于接收所述实时亮度。
在所述基于挖掘容量调整的智能挖掘机中：
在所述对象解析设备中，基于预设灰度阈值确定所述挖掘范围图像中的各个目标像素点包括：基于接收到的实时亮度调整所述预设灰度阈值，接收到的实时亮度越大，调整的所述预设灰度阈值越大。
同时，根据本发明实施方案示出的基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法包括：
使用配重设备，设置在挖掘机的履带的上方，用完挖掘机的挖掘操作提供配重；
使用柴油机，设置在所述配重设备之内，用于为挖掘机的行走提供动力；
使用电瓶，设置在所述配重设备之内，用于为挖掘机的各个用电设备提供电力供应；
使用挖掘设备，为可伸缩结构，在伸缩之间调整其最大宽度，进而调整其容量，所述挖掘设备基于接收到的目标宽度调整其相应的最大宽度；
使用L型连接杆，一端连接所述挖掘设备，另一端连接所述配重设备，用于为所述挖掘设备提供挖掘方向，所述L型连接杆包括一个竖直杆体和一个水平杆体；
使用动臂油缸，与所述L型连接杆连接，用于为所述L型连接杆的驱动提供实时动力；
使用高清摄像头，设置在所述L型连接杆上，位于所述竖直杆体和所述水平杆体的连接点处，面朝下以拍摄挖掘范围图像，并输出所述挖掘范围图像；
使用目标检测设备，与所述高清摄像头连接，用于接收所述挖掘范围图像，对所述挖掘范围图像中的各个运动目标进行面积检测和位置判断，以获得最大面积的运动目标在所述挖掘范围图像中的当前位置，并输出所述当前位置；
使用平移驱动设备，与所述目标检测设备连接，用于接收所述当前位置和所述挖掘范围图像，并基于所述当前位置控制所述高清摄像头平移以将所述最大面积的运动目标保持在所述挖掘范围图像中的中心位置；
使用对象解析设备，与所述平移驱动设备连接，用于接收所述平移驱动设备驱动后的挖掘范围图像，基于预设灰度阈值确定所述挖掘范围图像中的各个目标像素点，将各个目标像素点拟合以获得所述挖掘范围图像中的一个或多个目标图案，确定每一个目标图案在所述挖掘范围图像中的景深，基于景深最近的目标图案确定其对应的目标宽度；
使用亮度传感器，设置在所述配重设备上，用于感应所述配重设备所在环境的实时亮度，并输出所述实时亮度；
其中，所述对象解析设备还与所述挖掘设备连接，用于将所述对象解析设备确定的目标宽度发送给所述挖掘设备；
其中，在所述对象解析设备中，基于预设灰度阈值确定所述挖掘范围图像中的各个目标像素点包括：将所述挖掘范围图像中灰度值小于等于所述预设灰度阈值的像素点作为目标像素点。
接着，继续对本发明的基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法的具体步骤进行进一步的说明。
所述基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法中：
所述高清摄像头、所述对象解析设备、所述目标检测设备和所述平移驱动设备都被设置在同一块集成电路板上。
所述基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法中：
所述对象解析设备还与所述亮度传感器连接，用于接收所述实时亮度。
所述基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法中：
在所述对象解析设备中，基于预设灰度阈值确定所述挖掘范围图像中的各个目标像素点包括：基于接收到的实时亮度调整所述预设灰度阈值，接收到的实时亮度越大，调整的所述预设灰度阈值越大。
另外，采用DSP处理芯片来实现所述对象解析设备。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。
根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。(5)快速的中断处理和硬件I/O支持。(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。(7)可以并行执行多个操作。(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
根据DSP芯片工作的数据格式来分类的。数据以定点格式工作的DSP芯片称为定点DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，AD公司的ADSP21XX系列，AT&T公司的DSP16/16A，Motolora公司的MC56000等。以浮点格式工作的称为浮点DSP芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列，AT&T公司的DSP32/32C，Motolora公司的MC96002等。
不同浮点DSP芯片所采用的浮点格式不完全一样，有的DSP芯片采用自定义的浮点格式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片则采用IEEE的标准浮点格式，如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。
采用本发明的基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法，针对现有技术中挖掘设备挖掘灵活性差的技术问题，采用可伸缩结构的挖掘设备以根据当前挖掘的目标的宽度可伸缩地调整其最大宽度，进而调整其容量，从而提高挖掘力度和自适应能力，在对目标宽度的识别中，采用了定制的待挖掘目标的高精度检测模式，为挖掘机的容量调整提供了准确的参考数据，从而解决了上述技术问题。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法，所述方法包括：
使用配重设备，设置在挖掘机的履带的上方，用完挖掘机的挖掘操作提供配重；
使用柴油机，设置在所述配重设备之内，用于为挖掘机的行走提供动力；
使用电瓶，设置在所述配重设备之内，用于为挖掘机的各个用电设备提供电力供应；
使用挖掘设备，为可伸缩结构，在伸缩之间调整其最大宽度，进而调整其容量，所述挖掘设备基于接收到的目标宽度调整其相应的最大宽度；
使用L型连接杆，一端连接所述挖掘设备，另一端连接所述配重设备，用于为所述挖掘设备提供挖掘方向，所述L型连接杆包括一个竖直杆体和一个水平杆体；
使用动臂油缸，与所述L型连接杆连接，用于为所述L型连接杆的驱动提供实时动力；
使用高清摄像头，设置在所述L型连接杆上，位于所述竖直杆体和所述水平杆体的连接点处，面朝下以拍摄挖掘范围图像，并输出所述挖掘范围图像；
使用目标检测设备，与所述高清摄像头连接，用于接收所述挖掘范围图像，对所述挖掘范围图像中的各个运动目标进行面积检测和位置判断，以获得最大面积的运动目标在所述挖掘范围图像中的当前位置，并输出所述当前位置；
使用平移驱动设备，与所述目标检测设备连接，用于接收所述当前位置和所述挖掘范围图像，并基于所述当前位置控制所述高清摄像头平移以将所述最大面积的运动目标保持在所述挖掘范围图像中的中心位置；
使用对象解析设备，与所述平移驱动设备连接，用于接收所述平移驱动设备驱动后的挖掘范围图像，基于预设灰度阈值确定所述挖掘范围图像中的各个目标像素点，将各个目标像素点拟合以获得所述挖掘范围图像中的一个或多个目标图案，确定每一个目标图案在所述挖掘范围图像中的景深，基于景深最近的目标图案确定其对应的目标宽度；
使用亮度传感器，设置在所述配重设备上，用于感应所述配重设备所在环境的实时亮度，并输出所述实时亮度；
其中，所述对象解析设备还与所述挖掘设备连接，用于将所述对象解析设备确定的目标宽度发送给所述挖掘设备；
其中，在所述对象解析设备中，基于预设灰度阈值确定所述挖掘范围图像中的各个目标像素点包括：将所述挖掘范围图像中灰度值小于等于所述预设灰度阈值的像素点作为目标像素点。
2.如权利要求1所述的基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法，其特征在于：
所述高清摄像头、所述对象解析设备、所述目标检测设备和所述平移驱动设备都被设置在同一块集成电路板上。
3.如权利要求2所述的基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法，其特征在于：
所述对象解析设备还与所述亮度传感器连接，用于接收所述实时亮度。
4.如权利要求3所述的基于挖掘容量调整的智能挖掘机的使用方法，其特征在于：
在所述对象解析设备中，基于预设灰度阈值确定所述挖掘范围图像中的各个目标像素点包括：基于接收到的实时亮度调整所述预设灰度阈值，接收到的实时亮度越大，调整的所述预设灰度阈值越大。
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