CN109594608B - 挖掘机油量显示控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挖掘机油量显示控制方法及控制系统。其中方法涉及控制器判断当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值关系，进而实现对实际油位显示数值的正确数值的输出和显示；当判断当前待验证的油位实际变化率大于或是等于限制油位变化率的标准值时，控制器自动过滤掉当前待验证的油位实际变化率的滤波信号中比限制变化率大于或相等的滤波信号部分，从而得到限制过滤后的滤波信号；此时控制器将限制过滤的滤波信号反映的油位变化率作为实际油位变化率的真实值；上述挖掘机油量显示控制方法及控制系统，使油位变化平稳，实现了真实正确油位信息的显示。

Description

挖掘机油量显示控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及挖掘机油量控制技术领域，特别涉及一种挖掘机油量显示控制方法及控制系统。

背景技术

挖掘机驾驶员在操作挖掘机作业时，常常希望实时了解燃油箱中剩余油量多少，以此判断挖掘机油耗情况以及决定挖掘机工作方法，如油门选择、动作快慢等。因此，挖掘机设计人员在设计挖掘机过程中，在燃油箱里面装有能够测量燃油箱内剩余油量体积的装置，即油位传感器。

目前，市场上绝大部分挖掘机中的油位传感器采用浮子式滑线电阻器结构，即机械传感机构。驾驶员通过油位计的显示，即可清楚燃油箱内剩余的燃油量。一般来说，驾驶员会通过上一次加油情况、实际操作挖掘机工作小时数或者最近一次熄火前油位表的位置来判断燃油箱内的燃油量。然而在实际工作中，挖掘机驾驶员经常抱怨显示器上的油位表显示不准确，常出现时大时小情况，与自我感知的实际剩余燃油量不匹配。

针对这个问题，我们需要从油位系统的工作原理、挖掘机实际使用工况等方面进行分析。

挖掘机油位系统主要由两个部分组成，包括硬件结构和软件系统。从硬件结构上来说，油位传感器一般通过机械结构固定在燃油箱内，油位传感器上的浮子随着燃油液面的变化而变化，浮子通过与其连接的浮动臂将液面高低变化转变成浮动臂另一侧的角度变化，浮动臂的另一侧搭接在一滑动电阻器上。在不同角度上滑动变阻器上的接触电阻不同，根据滑动变阻器不同阻值转化成电压大小，挖掘机中主控制器采集此电压信号，经主控制器处理后，将电压信号反映到显示器中的油位表上，即显示出燃油箱内的燃油量。

除硬件结构外，软件控制算法在油位准确显示中起到关键作用。一般地，挖掘机进行的作业工况复杂多样，例如矿山开采，道路修建和建筑拆除等，其对挖掘机的动作及功能具有更高的要求。例如，挖掘机在进行挖掘、卸载作业时，挖掘机动臂、斗杆、铲斗等构件的速度和负载不断变化，带来的是对挖掘机自身整体的冲击，由于燃油箱固定在挖掘机车身上，必然会引起燃油箱内燃油上下前后波动。又如挖掘机突然回转、急停时，油箱内燃油必会左右振荡和液面倾斜。因此采集到的电压信号存在波动，油位也就常常反映不出真实剩余油量情况。一般地，在软件控制算法中引入滞后滤波算法来解决电压波动问题，即采用一阶滤波方式。其具体算法如下，主控制器采用一定频率进行采样，判断当前采样值Vd是否大于新值Vn，如果Vd＝Vn的话，滤波系数a＝0，那么燃油的目标值Vt＝Vn，燃油指针保持不变。如果Vd＜Vn或Vd＞Vn，然后判断第二次是否一致，如果是，则表明变化方向一致，则f＝f+1，即提高采样新值的权重系数，如果不是，f归零。则目标值Vt＝Vd+(Vn－Vd)×a/f，这样，通过设定合理的滤波常数f，就可消除突变信号的影响，也就能够避免干扰和波动。

存在的技术问题：

由于滤波算法中存在滞后性，其响应特性有延迟。当挖掘机启动时，油位计先于控制器完成启动，此时，控制器发送到总线上的油量信号默认为0％，及显示器上油位表显示为0。当控制器完成启动，主控制器开始采集油位传感器的信号，此时滤波算法运行，经过不断地迭代才会显示油位的真实值。因此，该过程会花费一定的时间，不能及时显示油位的正确值，给驾驶员带来一定的错觉和困扰，有时也存在着安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挖掘机油量显示控制方法及控制系统，以解决现有技术中挖掘机油量显示不准确的技术问题。

本发明提供了一种挖掘机油量显示控制方法，包括如下操作步骤：

控制器通过获取油位传感器的油位信号，经过滤波分析，得到当前待验证的油位实际变化率；

控制器判断当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值关系，进而实现对实际油位显示数值的正确数值的输出和显示；

当判断所述当前待验证的油位实际变化率大于或是等于所述限制油位变化率的标准值时，所述控制器自动过滤掉当前待验证的油位实际变化率的滤波信号中比所述限制变化率大于或相等的滤波信号部分，从而得到限制过滤后的滤波信号；此时控制器将限制过滤的滤波信号反映的油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述限制后的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示；

当判断所述当前待验证的油位实际变化率小于所述限制油位变化率的标准值时，控制器则以所述当前待验证的实际油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述当前待验证的油位实际变化率的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示。

优选的，作为一种可实施方式；在步骤控制器通过获取油位传感器的油位信号，经过滤波分析，得到当前待验证的油位实际变化率之后以及在控制器判断当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值关系之前，还包括执行如下操作步骤：

控制器启动限制油位变化率程序，从而获取限制油位变化率的标准值。

优选的，作为一种可实施方式；所述挖掘机油量显示控制方法还包括执行自动熄火油位信息存储的步骤，具体包括如下操作：

控制器将在熄火之前实时采集油位信号；

控制器实时接收熄火指令，并在接到熄火指令后，将实时采集到的油位信号通过CAN总线传送到显示器；在熄火断电时，将上述实时采集的油位信号进行计算得到油位剩余信息；

将油位剩余信息自动存储在显示器的寄存器中。

优选的，作为一种可实施方式；所述将实时采集到的油位信号传送到显示器，具体包括如此步骤：

控制器将实时采集到的油位信号通过CAN总线传送到显示器。

优选的，作为一种可实施方式；所述挖掘机油量显示控制方法还包括在挖掘机启机执行时，对上一次自动熄火时存储的油位信息进行调取和计算，具体包括如下操作：

控制器实施接收上电指令；

在挖掘机启机上电时，控制器则接到上电指令，控制器自动调取存储在寄存器中的油位剩余信息，并对自动读取寄存器里存储的油位剩余信息，并快速在显示器上予以显示。

相应地，本发明还提供了一种挖掘机油量显示控制系统，包括控制器、显示器、油位传感器和钥匙开关；

所述钥匙开关用于实现发送上电指令和熄火指令；

所述油位传感器用于实时采集油位信号；

所述控制器用于通过获取油位传感器的油位信号，经过滤波分析，得到当前待验证的油位实际变化率；

所述控制器还用于判断当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值关系，进而实现对实际油位显示数值的正确数值的输出和显示；当判断所述当前待验证的油位实际变化率大于或是等于所述限制油位变化率的标准值时，所述控制器自动过滤掉当前待验证的油位实际变化率的滤波信号中比所述限制变化率大于或相等的滤波信号部分，从而得到限制过滤后的滤波信号；此时控制器将限制过滤的滤波信号反映的油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述限制后的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示；当判断所述当前待验证的油位实际变化率小于所述限制油位变化率的标准值时，控制器则以所述当前待验证的实际油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述当前待验证的油位实际变化率的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示。

优选的，作为一种可实施方式；所述控制器与所述油位传感器信号连接，其所述控制器还与所述钥匙开关电连接；且所述控制器还与所述显示器通信连接。

优选的，作为一种可实施方式；所述控制器具体通过CAN总线方式与所述显示器通信连接。

本发明实施例提供一种挖掘机油量显示控制方法及控制系统，其中上述油量控制方法包括如下主要操作步骤：

控制器通过获取油位传感器的油位信号，经过滤波分析，得到当前待验证的油位实际变化率；

控制器判断当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值关系，进而实现对实际油位显示数值的正确数值的输出和显示；

当判断所述当前待验证的油位实际变化率大于或是等于所述限制油位变化率的标准值时，所述控制器自动过滤掉当前待验证的油位实际变化率的滤波信号中比所述限制变化率大于或相等的滤波信号部分，从而得到限制过滤后的滤波信号；此时控制器将限制过滤的滤波信号反映的油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述限制后的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示；

当判断所述当前待验证的油位实际变化率小于所述限制油位变化率的标准值时，控制器则以所述当前待验证的实际油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述当前待验证的油位实际变化率的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示。

分析上述挖掘机油量显示控制方法的操作控制过程可知：控制器实际上获取到当前待验证的油位实际变化率后，并不是直接认定检测的实际变化率数据就是真实的数据；因此其应当是一种待验证的数据；在此基础上，控制器可启动限制油位变化率程序，从而获取限制油位变化率的标准值。控制器需要对上述当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值进行比较，从而实现一种去伪存真的验证操作；经过研究发现，当挖掘机突然回转、急停时，油箱内燃油必会左右振荡和液面倾斜看，此时检测数据并不真实；同时此时油位实际变化率的检测数据不真实，变化率非常大。因此，本发明涉及的挖掘机油量显示控制方法，将对当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值进行比较，并判断得到实际油位显示数值的正确数值，然后再进行输出和显示；

当判断当前待验证的油位实际变化率大于或是等于限制油位变化率的标准值时(即当前待验证的油位实际变化过快)，控制器自动过滤掉当前待验证的油位实际变化率的滤波信号中比限制变化率大于或相等的滤波信号部分；并且认定限制过滤的滤波信号所反映的变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据限制后的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示；

当判断当前待验证的油位实际变化率小于限制油位变化率的标准值时(即当前待验证的油位实际变化处于正常范围)，控制器则认定当前待验证的实际油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据当前待验证的油位实际变化率的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示。

综上所述，本发明提供的挖掘机油量显示控制方法，其减少了油位表受挖掘机的剧烈动作带来的冲击影响，油位表表现平稳。挖掘机驾驶人员可随时准备获取准确的油位信息，避免对油位的误判。同时其还缩短挖掘机启机后油位从0％上升到真实值的时间，减小油位波动，挖掘机驾驶人员可在短时间内获取油位信息，提高挖机的使用效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的挖掘机油量显示控制方法的操作流程示意图；

图2是根据本发明实施例的挖掘机油量显示控制装置的工作原理示意图。

图中：油位传感器1；控制器2；显示器3；钥匙开关4。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供一种挖掘机油量显示控制方法，包括如下操作步骤：

步骤S100：控制器通过获取油位传感器的油位信号，经过滤波分析，得到当前待验证的油位实际变化率；

步骤S200：控制器启动限制油位变化率程序，从而获取限制油位变化率的标准值；

步骤S300：控制器判断当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值关系(即判断当前待验证的油位实际变化率是否大于等于限制油位变化率的标准值)，进而实现对实际油位显示数值的正确数值的输出和显示；若当前待验证的油位实际变化率大于或是等于所述限制油位变化率的标准值时，则执行步骤S400；若前待验证的油位实际变化率小于所述限制油位变化率的标准值时，则执行步骤S500；

步骤S400：所述控制器自动过滤掉当前待验证的油位实际变化率的滤波信号中比所述限制变化率大于或相等的滤波信号部分，从而得到限制过滤后的滤波信号；此时控制器将限制过滤的滤波信号反映的油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述限制后的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示(即步骤S410)；

步骤S500：当判断所述当前待验证的油位实际变化率小于所述限制油位变化率的标准值时，控制器则以所述当前待验证的实际油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述当前待验证的油位实际变化率的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示。

分析上述挖掘机油量显示控制方法的操作控制过程可知：控制器实际上获取到当前待验证的油位实际变化率后，并不是直接认定检测的实际变化率数据就是真实的数据；因此其应当是一种待验证的数据；在此基础上，控制器可启动限制油位变化率程序，从而获取限制油位变化率的标准值。控制器需要对上述当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值进行比较，从而实现一种去伪存真的验证操作；经过研究发现，当挖掘机突然回转、急停时，油箱内燃油必会左右振荡和液面倾斜看，此时检测数据并不真实；同时此时油位实际变化率的检测数据不真实，变化率非常大。因此，本发明涉及的挖掘机油量显示控制方法，将对当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值进行比较，并判断得到实际油位显示数值的正确数值，然后再进行输出和显示；

当判断当前待验证的油位实际变化率大于或是等于限制油位变化率的标准值时(即当前待验证的油位实际变化过快)，控制器自动过滤掉当前待验证的油位实际变化率的滤波信号中比限制变化率大于或相等的滤波信号部分；并且认定限制过滤的滤波信号所反映的变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据限制后的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示；

当判断当前待验证的油位实际变化率小于限制油位变化率的标准值时(即当前待验证的油位实际变化处于正常范围)，控制器则认定当前待验证的实际油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据当前待验证的油位实际变化率的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示。

综上所述，本发明提供的挖掘机油量显示控制方法，其减少了油位表受挖掘机的剧烈动作带来的冲击影响，油位表表现平稳。挖掘机驾驶人员可随时准备获取准确的油位信息，避免对油位的误判。同时其还缩短挖掘机启机后油位从0％上升到真实值的时间，减小油位波动，挖掘机驾驶人员可在短时间内获取油位信息，提高挖机的使用效率。

优选的，作为一种可实施方式；所述挖掘机油量显示控制方法还包括执行自动熄火油位信息存储的步骤，具体包括如下操作：

控制器将在熄火之前实时采集油位信号；

控制器实时接收熄火指令，并在接到熄火指令后，将实时采集到的油位信号通过CAN总线传送到显示器；在熄火断电时，将上述实时采集的油位信号进行计算得到油位剩余信息；

将油位剩余信息自动存储在显示器的寄存器中。

优选的，作为一种可实施方式；所述将实时采集到的油位信号传送到显示器，具体包括如此步骤：

控制器将实时采集到的油位信号通过CAN总线传送到显示器。

优选的，作为一种可实施方式；所述挖掘机油量显示控制方法还包括在挖掘机启机执行时，对上一次自动熄火时存储的油位信息进行调取和计算，具体包括如下操作：

控制器实施接收上电指令；

在挖掘机启机上电时，控制器则接到上电指令，控制器自动调取存储在寄存器中的油位剩余信息，并对自动读取寄存器里存储的油位剩余信息，并快速在显示器上予以显示。

下面对上述挖掘机油量显示控制方法的主要工作原理进行一下简要说明：

在增加限制油位变化率的程序中，当实际油位变化率比限制油位变化率大时(包括等于情况)，控制器会自动过滤掉比限制变化率大的部分，从而限制滤波变化。如果实际油位变化率小于限制油位变化率，则以实际油位变化率输出，从而起到稳定油位显示的功能。

在自动记忆熄火时油位信息功能中，控制器将熄火前采集到的油位信号通过CAN总线传送到显示器，在熄火断电时，信息自动存储在显示器的寄存器中，在下一次启机上电时，显示器自动读取寄存器里存储的油位信息。从而达到油位自动记忆功能。

如图2所示，相应地，本发明还提供了一种挖掘机油量显示控制系统，包括油位传感器1、控制器2、显示器3和钥匙开关4；

所述钥匙开关4用于实现发送上电指令和熄火指令；

所述油位传感器1用于实时采集油位信号；

所述控制器2用于通过获取油位传感器的油位信号，经过滤波分析，得到当前待验证的油位实际变化率；

所述控制器2还用于判断当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值关系，进而实现对实际油位显示数值的正确数值的输出和显示(即通过显示器3进行显示)；当判断所述当前待验证的油位实际变化率大于或是等于所述限制油位变化率的标准值时，所述控制器自动过滤掉当前待验证的油位实际变化率的滤波信号中比所述限制变化率大于或相等的滤波信号部分，从而得到限制过滤后的滤波信号；此时控制器将限制过滤的滤波信号反映的油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述限制后的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示；当判断所述当前待验证的油位实际变化率小于所述限制油位变化率的标准值时，控制器则以所述当前待验证的实际油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述当前待验证的油位实际变化率的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示。

如图2所示，所述控制器2与所述油位传感器1信号连接，其所述控制器2还与所述钥匙开关4电连接；且所述控制器2还与所述显示器3通信连接。

优选的，作为一种可实施方式；所述控制器2具体通过CAN总线方式与所述显示器3通信连接。

综上，本发明提供的上述挖掘机油量显示控制方法及控制系统；其中的挖掘机油量显示控制方法中主要内容分为两方面，一是对采集油位信息的滤波变化率进行限制，去除超出限制变化率的部分，使油位变化平稳。另一方面是自动记忆挖掘机断电熄火时的油位信息，将该信号信息锁存于显示器内的寄存器，等待下一次上电信号，显示器自动读取寄存的信息，实现油位快速显示功能。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (8)

1.一种挖掘机油量显示控制方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

控制器通过获取油位传感器的油位信号，经过滤波分析，得到当前待验证的油位实际变化率；

控制器判断当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值关系，进而实现对实际油位显示数值的正确数值的输出和显示；

当判断所述当前待验证的油位实际变化率大于或是等于所述限制油位变化率的标准值时，所述控制器自动过滤掉当前待验证的油位实际变化率的滤波信号中比所述限制油位变化率大于和相等的滤波信号部分，从而得到限制过滤后的滤波信号；此时控制器将限制过滤后的滤波信号反映的油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述限制过滤后的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示；

当判断所述当前待验证的油位实际变化率小于所述限制油位变化率的标准值时，控制器则以所述当前待验证的实际油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述当前待验证的油位实际变化率的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示。

2.根据权利要求1所述的挖掘机油量显示控制方法，其特征在于，

在步骤控制器通过获取油位传感器的油位信号，经过滤波分析，得到当前待验证的油位实际变化率之后以及在控制器判断当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值关系之前，还包括执行如下操作步骤：

控制器启动限制油位变化率程序，从而获取限制油位变化率的标准值。

3.根据权利要求1所述的挖掘机油量显示控制方法，其特征在于，

所述挖掘机油量显示控制方法还包括执行自动熄火油位信息存储的步骤，具体包括如下操作：

控制器将在熄火之前实时采集油位信号；

控制器实时接收熄火指令，并在接到熄火指令后，将实时采集到的油位信号传送到显示器；在熄火断电时，将上述实时采集的油位信号进行计算得到油位剩余信息；

将油位剩余信息自动存储在显示器的寄存器中。

4.根据权利要求3所述的挖掘机油量显示控制方法，其特征在于，所述将实时采集到的油位信号传送到显示器，具体包括如此步骤：

控制器将实时采集到的油位信号通过CAN总线传送到显示器。

5.根据权利要求4所述的挖掘机油量显示控制方法，其特征在于，

所述挖掘机油量显示控制方法还包括在挖掘机启机执行时，对上一次自动熄火时存储的油位信息进行调取和计算，具体包括如下操作：

控制器实施接收上电指令；

在挖掘机启机上电时，控制器则接到上电指令，控制器自动调取存储在寄存器中的油位剩余信息，并对自动读取寄存器里存储的油位剩余信息，并快速在显示器上予以显示。

6.一种挖掘机油量显示控制系统，包括控制器、显示器、油位传感器和钥匙开关；

所述钥匙开关用于实现发送上电指令和熄火指令；

所述油位传感器用于实时采集油位信号；

所述控制器用于通过获取油位传感器的油位信号，经过滤波分析，得到当前待验证的油位实际变化率；

所述控制器还用于判断当前待验证的油位实际变化率与限制油位变化率的标准值关系，进而实现对实际油位显示数值的正确数值的输出和显示；当判断所述当前待验证的油位实际变化率大于或是等于所述限制油位变化率的标准值时，所述控制器自动过滤掉当前待验证的油位实际变化率的滤波信号中比所述限制油位变化率大于和相等的滤波信号部分，从而得到限制过滤后的滤波信号；此时控制器将限制过滤后的滤波信号反映的油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述限制过滤后的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示；当判断所述当前待验证的油位实际变化率小于所述限制油位变化率的标准值时，控制器则以所述当前待验证的实际油位变化率作为实际油位变化率的真实值，并根据所述当前待验证的油位实际变化率的滤波信号得到当前的实际油位变化率的数值，进行输出和显示。

7.根据权利要求6所述的挖掘机油量显示控制系统，其特征在于，

所述控制器与所述油位传感器信号连接，其所述控制器还与所述钥匙开关电连接；且所述控制器还与所述显示器通信连接。

8.根据权利要求7所述的挖掘机油量显示控制系统，其特征在于，

所述控制器具体通过CAN总线方式与所述显示器通信连接。

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