CN108894272A - 一种挖掘机自动引导施工系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种挖掘机自动引导施工系统及施工方法，解决了挖掘机自动施工和实施管控施工精度的技术问题，挖掘机自动引导系统包括卫星、基站、GPS信号接收器、电台、整车控制器、整车引导控制器、姿态传感器和整机液压控制器，利用该系统进行施工方法，首先将施工位置和施工工况输入整车控制器，然后根据GPS信号接收器确认挖掘机位置，通过姿态传感器接收实时工况信息，工况信息反馈至整车引导控制器后计算施工误差，将误差反馈至整车控制器，整车控制器进一步调整挖掘机施工动作。本发明还具有施工精度高，避免了人工测量，降低了对施工人员的技术要求，降低施工成本，提高了施工效率。

Description

一种挖掘机自动引导施工系统及施工方法

技术领域

本发明涉及一种挖掘机自动施工技术领域，尤其是一种挖掘机的自动引导施工控制系统及利用该系统施工的方法。

背景技术

电控操作系统的发展为挖掘机的自动化施工奠定了基础，其中挖掘机的控制系统结构包括：操纵手柄、控制装置、先导控制比例阀，利用各控制信息对回转、动臂、斗杆、铲斗等4个动作机构的8个动作先导控制比例阀进行控制。电子控制技术在液压挖掘机节能技术上也得到了广泛的应用，主要围绕挖掘机各重要部件，例如变量泵、行走马达、回转马达、发动机和各种控制阀进行控制优化，围绕液压挖掘机整机进行展开，实现液压系统与负载、发动机与变量泵系统的最佳综合控制。目前大多数施工项目施工流程是人工测绘、物理标定、挖掘机施工和人工测绘验收，施工存在对施工工人能力要求高、人员数量要求多、施工成本昂贵等问题。

发明内容

为解决挖掘机自动施工和实施管控施工精度的技术问题，本发明提供了一种挖掘机自动引导施工系统及施工方法，具体技术方案如下。

一种挖掘机自动引导施工系统，包括卫星、基站、GPS信号接收器、电台、整车控制器、整车引导控制器、姿态传感器和整机液压控制器；所述卫星和GPS信号接收器用于挖掘机的精准定位和行进导向；所述基站通过发射无线电波向电台发送控制信号和通讯信号；所述电台、整车控制器、整车引导控制器、姿态传感器和整机液压控制器安装在挖掘机上；所述姿态传感器至少设置有3个，用于反馈挖掘机工况信息；所述整车控制器向挖掘机的整机液压控制器发送控制信号，所述整车引导控制器控制挖掘机的行进和运动路线。

进一步的，基站记录并反馈挖掘机所处的海拔高度、温度、风力大小和所处位置水深的实时信息，所述姿态传感器反馈挖掘机斗杆、动臂和铲斗的转动角度和位置以及挖掘机的行进速度、方向、倾角位置的实时信息。

进一步的，基站是可移动基站，基站设置在工程车上跟随挖掘机施工地点移动。

进一步的，整车引导控制器与GPS信号接收器、电台和姿态传感器之间实时传输工况信息，所述整车引导控制器和整车控制器相连，整车控制器和整机液压控制器相连。

进一步的，姿态传感器包括铲斗油缸位移传感器、动臂角度传感器和斗杆角度传感器。

一种挖掘机自动引导施工方法，利用上述一种挖掘机自动引导施工系统，包括以下步骤：将施工位置和施工工况输入整车控制器；根据GPS信号接收器获取的卫星定位信息确认挖掘机位置；通过挖掘机的姿态传感器接收实时工况信息，并将工况信息反馈至整车引导控制器；整车控制器计算施工误差，将误差反馈至整车控制器，整车控制器进一步调整挖掘机的施工动作。

本发明的有益效果包括：(1)通过卫星定位系统和姿态传感器控制系统，实现了挖掘机的实时定位从而引导挖局自动行进，并根据工况信息自动完成施工，解决了特殊情况下的作业，例如水下作业、高危区域作业等情况下的挖掘机施工；(2)利用自动引导施工系统的施工方法，实现了工况信息反馈至整车引导控制器后计算施工误差，将误差反馈至整车控制器，整车控制器进一步调整挖掘机施工动作，实现了挖掘机施工系统的自动施工；(3)本发明还具有施工精度高，避免了人工测量，降低对施工人员的技术要求，降低施工成本，提高施工效率等优点。

附图说明

图1是挖掘机自动引导施工系统示意图；

图2是挖掘机结构示意图；

图中：1-卫星；2-GPS信号接收器；3-电台；4-基站；5-整车引导控制器；6-整机液压控制器；7-姿态传感器；8-整车控制器。

具体实施方式

结合图1和图2所所示，本发明提供的一种挖掘机自动引导施工系统及施工方法具体实施方式如下。

如图1所示，一种挖掘机自动引导施工系统具体包括卫星1、基站4、GPS信号接收器2、电台3、整车控制器8、整车引导控制器5、姿态传感器7和整机液压控制器6。其中卫星1将挖掘机的定位信号实时传输至GPS信号接收器2，GPS信号接收器2将定位信息反馈至整车引导控制器5；基站4与电台3之间实现无线电实时传输，电台3将通信信息和控制信息实时传输至整车引导控制器5；姿态传感器7将挖掘机的工作形态信息实时传输给整车引导控制器。整车引导控制器5与整车控制器5相连，整车控制器控制整机液压控制器。

其中，GPS信号接收器2、电台3、整车控制器8、整车引导控制器5、姿态传感器7和整机液压控制器6均设置在挖掘机上，如图1和图2所示，卫星1和GPS信号接收器2用于挖掘机的精准定位和行进导向，基站4通过发射无线电波向电台发送控制信号和通讯信号，电台3、整车控制器8、整车引导控制器5、姿态传感器7和整机液压控制器6安装在挖掘机上，姿态传感器7至少设置有3个用于反馈挖掘机工况信息，整车控制器8向挖掘机的整机液压控制器6发送控制信号，整车引导控制器5控制挖掘机的行进和运动路线。基站4记录并反馈挖掘机所处的海拔高度、温度、风力大小和所处位置水深的实时信息，姿态传感器7反馈挖掘机斗杆、动臂和铲斗的转动角度和位置以及挖掘机的行进速度、方向、倾角位置的实时信息；基站4是可移动基站，基站4设置在工程车上跟随挖掘机施工地点移动。整车引导控制器5与GPS信号接收器2、电台3和姿态传感器7之间实时传输工况信息，整车引导控制器5和整车控制器8相连，整车控制器8和整机液压控制器6相连。通过卫星定位系统和姿态传感器控制系统，实现了挖掘机的实时定位从而引导挖局自动行进，并根据工况信息自动完成施工，解决了特殊情况下的作业，例如水下作业、高危区域作业等情况下的挖掘机施工。

一种挖掘机自动引导施工方法，利用上述一种挖掘机自动引导施工系统，包括以下步骤：1.将施工位置和施工工况输入整车控制器，基站确认施工信息和施工工况信息，其中施工信息包括挖掘机所处经纬度、海拔高度、温度、风力大小和所处位置水深的实时信息等，工况信息包括挖掘机的行进速度、方向、倾角位置的实时信息等，电台实时接收基站测量传送的挖掘机信息；2.根据GPS信号接收器获取的卫星定位信息确认挖掘机位置，挖掘机根据引导到达施工位置，按照工况设定进行施工，通过挖掘机的姿态传感器接收实时工况信息，并将工况信息反馈至整车引导控制器；3.整车控制器计算施工误差，将误差反馈至整车控制器，整车控制器进一步调整挖掘机的施工动作。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种挖掘机自动引导施工系统，其特征在于，包括卫星、基站、GPS信号接收器、电台、整车控制器、整车引导控制器、姿态传感器和整机液压控制器；所述卫星和GPS信号接收器用于挖掘机的精准定位和行进导向；所述基站通过发射无线电波向电台发送控制信号和通讯信号；所述电台、整车控制器、整车引导控制器、姿态传感器和整机液压控制器安装在挖掘机上；所述姿态传感器至少设置有3个，用于反馈挖掘机工况信息；所述整车控制器向挖掘机的整机液压控制器发送控制信号，所述整车引导控制器控制挖掘机的行进和运动路线。

2.根据权利要求1所述的一种挖掘机自动引导施工系统，其特征在于，所述基站记录并反馈挖掘机所处的海拔高度、温度、风力大小和所处位置水深的实时信息，所述姿态传感器反馈挖掘机斗杆、动臂和铲斗的转动角度和位置以及挖掘机的行进速度、方向、倾角位置的实时信息。

3.根据权利要求1所述的一种挖掘机自动引导施工系统，其特征在于，所述基站是可移动基站，基站设置在工程车上跟随挖掘机施工地点移动。

4.根据权利要求1所述的一种挖掘机自动引导施工系统，其特征在于，所述整车引导控制器与GPS信号接收器、电台和姿态传感器之间实时传输工况信息，所述整车引导控制器和整车控制器相连，整车控制器和整机液压控制器相连。

5.根据权利要求1所述的一种挖掘机自动引导施工系统，其特征在于，所述姿态传感器包括铲斗油缸位移传感器、动臂角度传感器和斗杆角度传感器。

6.一种挖掘机自动引导施工方法，其特征在于，利用权利要求1至5任一项所述的一种挖掘机自动引导施工系统，包括以下步骤：将施工位置和施工工况输入整车控制器；根据GPS信号接收器获取的卫星定位信息确认挖掘机位置；通过挖掘机的姿态传感器接收实时工况信息，并将工况信息反馈至整车引导控制器；整车控制器计算施工误差，将误差反馈至整车控制器，整车控制器进一步调整挖掘机的施工动作。