CN109653268A - 装载机自动铲装收斗控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及装载机铲装技术，为解决现有自动铲装控制方法对物料重量和发动机转速适应性差的问题；提供一种装载机自动铲装收斗控制方法，将铲装收斗区域动臂举升区域划分为若干个一一对应的收斗区间和举升区间；对应每个区间设置一个铲斗角度变化参考量动臂高度变化参考量；根据铲斗位置和动臂位置计算前一周期铲斗角度变化量和动臂高度变化量并与对应区间的铲斗角度变化参考量动臂高度变化参考量进行比较，根据比较结果对收斗电流或举升电流进行增减。本发明对发动机转速和铲装物料重量具有较好的适应性，提高铲装效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种装载机铲装技术，更具体地说，涉及一种装载机自动铲装收斗控制方法。
背景技术
装载机是一种使用广泛的工程机械，通常用在物料的铲装上，而普通的装载机在铲装作业时，需要操作者通过操作控制手柄来控制动臂和铲斗动作，长时间操作容易疲劳，降低工作效率，且手动铲装对司机的操作水平要求较高。随着装载机技术的发展，自动铲装技术也随之应运而生，逐渐进入人们的视野，要实现装载机的自动铲装功能，这就需要一种有效的控制方法来控制动臂和铲斗的自动动作。现有自动铲装采用的技术方案是，将提动臂和收斗过程划分成几个步骤进行动作，根据发动机所在的转速区间设置不同的提动臂和收斗电流，每一步提动臂和收斗电流固定不变。
现有自动铲装方法存在的不足之处是需要设置的控制参数较多，代码数量大，对不同的油门和铲装不同重量的物料适应性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有自动铲装控制方法对物料重量和发动机转速适应性差的问题，而提供一种装载机自动铲装收斗控制方法。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种装载机自动铲装收斗控制方法，所述装载机的动臂油缸和转斗油缸的驱动油路上分别设置有由控制器输出控制电流控制实现铲斗收斗动作和动臂举升动作的铲斗控制电磁阀和动臂控制电磁阀；其特征在于将铲斗铲装物料的起始点至收斗终点之间的铲装收斗区域划分为若干个收斗区间，将动臂自铲装物料起始点向上的连续举升区域划分有与收斗区间一一对应的若干个举升区间；对应每个收斗区间设置一个铲斗角度变化参考量Xi，对应每个举升区间设置一个动臂高度变化参考量Yi；
装载机进入自动铲装程序后，控制器通过传感器周期性地检测铲斗位置和动臂位置，并根据铲斗位置和动臂位置计算前一周期铲斗角度变化量Rn-1和动臂高度变化量Hn-1，
将Rn-1与当前周期铲斗位置所在的第K个收斗区间对应的铲斗角度变化参考量XK比较，若Rn-1＞XK则控制器在前一周期输出的收斗电流基础上减小输出收斗电流；若Rn-1＜XK则控制器在前一周期输出的收斗电流基础上增大输出收斗电流；若Rn-1＝XK则控制器维持前一周期出的收斗电流；
将Hn-1与当前周期动臂位置所在的第K个举升区间对应的动臂高度变化参考量YK比较，若Hn-1＞YK则控制器在前一周期向动臂控制电磁阀输出的举升电流基础上减小输出举升电流；若Hn-1＜YK则控制器在前一周期输出的举升电流基础上增大输出举升电流；若Hn-1＝YK则控制器维持前一周期输出的举升电流。
进一步地,上述装载机自动铲装收斗控制方法中,装载机进入自动铲装程序后，控制器首先通过传感器周期性地检测铲斗位置和动臂位置，并判断铲斗是否处于预设的铲斗自动铲装初始位置，若判断结果为否则控制器输出收斗电流或放斗电流直至铲斗处于预设的铲斗自动铲装初始位置；判断动臂是否处于预设的动臂自动铲装初始位置，若判断结果为否则控制器输出举升电流或下降电流直至动臂处于预设的动臂自动铲装初始位置；铲斗和动臂位于各自的自动铲装初始位置后控制器才根据铲斗位置和动臂位置计算前一周期铲斗角度变化量Rn-1和动臂高度变化量Hn-1。
进一步地,上述装载机自动铲装收斗控制方法中,装载机进入自动铲装程序且铲斗和动臂位于各自的自动铲装初始位置后的第一个周期内所述控制器根据发动机转速输出预定的收斗电流和举升电流。
进一步地,上述装载机自动铲装收斗控制方法中,装载机进入自动铲装程序且铲斗和动臂位于各自的自动铲装初始位置后的第一个周期内所述控制器输出预定的举升电流为预设最大值电流，预设最大值电流和预设最小值电流是指控制电磁阀工作电流范围，预设最大电流值对应着控制电磁阀的阀口开到最大，预设最小值电流对应着控制电磁阀的阀口开到最小。
进一步地,上述装载机自动铲装收斗控制方法中,对应每个收斗区间设置铲斗收斗参考位置,若铲斗转动未到达或超过该收斗区间的铲斗收斗参考位置但动臂举升高度达到与该收斗区间对应的举升区间的最高位置时,所述控制器将所述举升电流减小至预设最小值电流直到铲斗转动至或超过该收斗区间的铲斗收斗参考位置时所述控制器重新按照预设最大值电流输出举升电流。
进一步地,上述装载机自动铲装收斗控制方法中,当控制器输出的举升电流达到预设最大值电流且连续持续周期数大于预定值并且各周期内动臂高度变化量小于预定值时，也即举升电流达到预设最大值电流，但动臂举升不明显时,控制器将举升电流减小至预设最小值电流直到铲斗转动到或超过该收斗区间设置的铲斗收斗参考位置或进入到下一个收斗区间后控制器重新按照预设最大值电流输出举升电流。
本发明与现有技术相比，本发明在自动铲装的过程中，依据收斗角度和动臂的举升高度输出控制电流对铲斗控制电磁阀和动臂控制电磁阀进行控制，与铲装物料的重量和以及发动机转速无关，对发动机转速和铲装物料重量具有较好的适应性，提高铲装效率。
附图说明
图1是本发明自动铲装过程中动臂和铲斗动作轨迹示意图。
图2是本发明收斗区间变化时举升电流和收斗电流的变化示例曲线。
具体实施方式
下面结合附图说明具体实施方案。
本实施例中，装载机的动臂油缸和转斗油缸的驱动油路上分别设置有由控制器输出控制电流控制实现铲斗收斗动作和动臂举升动作的铲斗控制电磁阀和动臂控制电磁阀，如图1所示，动臂3通过动臂铰接销1连接于装载机前车架上，铲斗4通过铲斗铰接销2铰接于动臂前端。动臂在动臂油缸的支撑下绕动臂铰接销转动而举升或下降，铲斗在转斗油缸的推动下绕铲斗铰接销前后翻转。
本发明中的装载机自动铲装收斗控制方法，是用于装载机进入到了自动铲装程序之后。装载机的自动铲装程序由操作员手动激发或者通过装载机检测其他参数激发。在本发明中，将铲斗铲装物料的起始点至收斗终点之间的铲装收斗区域划分为若干个收斗区间，每个收斗区间设置一个铲斗角度变化参考量X，比如，从收斗起始点第一个收斗区间起，第一收斗区间设置铲斗角度变化参考量X1，第二收斗区间设置铲斗角度变化参考量X2，依次类推，第i个收斗区间设置铲斗角度变化参考量Xi；同理将将动臂自铲装物料起始点向上的连续举升区域划分有与收斗区间一一对应的若干个举升区间；自铲装物料起始点向上的连续举升区域可以是自起始点至动臂抬高到某个高度的区域，动臂抬升到该高度时，装载机的铲装动作已经完成。每个举升区间设置一个动臂高度变化参考量Y，例如从自铲装物料起始点的第一个举升区间起，第一举升区间设置动臂高度变化参考量Y1，第二举升区间设置动臂高度变化参考量Y2，依次类推，第i个举升区间设置动臂高度变化参考量Yi。
装载机进入到了自动铲装程序之后,控制器首先通过传感器周期性地检测铲斗位置和动臂位置，传感器可以是角度传感器，例如分别安装在铲斗铰接销和动臂铰接销位置处的角度传感器，通过传感器检测动臂相对前车架转动的角度和铲斗相对于动臂的相对角度。从而测量出铲斗的角度位置和动臂的高度位置。动臂的高度位置与动臂的角度位置时一一对应的，并且通过装载机的几何参数可以相互转化，是等同的一对参数。并判断铲斗是否处于预设的铲斗自动铲装初始位置，若判断结果为否则控制器输出收斗电流或放斗电流直至铲斗处于预设的铲斗自动铲装初始位置；判断动臂否处于预设的动臂自动铲装初始位置，若判断结果为否则控制器输出举升电流或下降电流直至动臂处于预设的动臂自动铲装初始位置。
铲斗和动臂位于各自的自动铲装初始位置后的第一个周期内，控制器根据发动机转速输出预定的收斗电流和举升电流，例如输出某个值的收斗电流，以预设最大值电流输出举升电流，由于第一周期的收斗电流和举升电流由控制器直接给定，因此在第一周期的前一周期的铲斗角度变化量R0和动臂高度变化量H0可以计算，也可以不计算。从第二周期开始才根据铲斗位置和动臂位置计算前一周期铲斗角度变化量Rn-1和动臂高度变化量Hn-1。
将Rn-1与当前周期铲斗位置所在的第一个收斗区间对应的铲斗角度变化参考量X1比较，若Rn-1＞X1则控制器在前一周期输出的收斗电流基础上减小输出收斗电流，例如以固定步长地减小电流，或者以累加的形式进行减小电流，例如第一次铲斗角度变化量大于铲斗角度变化参考量时，减去一个步长，连续第二次铲斗角度变化量大于铲斗角度变化参考量时再减去两个步长的电流，连续第三次铲斗角度变化量大于铲斗角度变化参考量时再减去三倍步长的电流值；若Rn-1＜X1则控制器在前一周期输出的收斗电流基础上增大输出收斗电流，同理电流的增加可以以固定步长地增加电流值，或者以累加的形式进行增加电流；若Rn-1＝X1则控制器维持前一周期出的收斗电流。
将Hn-1与当前周期动臂位置所在的第一个举升区间对应的动臂高度变化参考量Y1比较，若Hn-1＞Y1则控制器在前一周期向动臂控制电磁阀输出的举升电流基础上等步长或累加形式减小输出举升电流；若Hn-1＜Y1则控制器在前一周期输出的举升电流基础上等步长或累加形式增大输出举升电流；若Hn-1＝Y1则控制器维持前一周期输出的举升电流。
对应每个收斗区间设置铲斗收斗参考位置,在第一收斗区间内，若铲斗没有转动到该铲斗收斗参考位置，而动臂已经被举升到第一举升区间的最高位置，控制器则将举升电流减小至预设最小值电流直到铲斗转动至或超过第一收斗区间的铲斗收斗参考位置时控制器重新按照预设最大值电流输出举升电流，举升电流的目标值曲线5和实际电流曲线6以及收斗电流曲线7的示意图如图2所示。
在第一举升区间，若控制器输出的举升电流达到预设最大值电流且连续持续周期数大于预定值并且各周期内动臂高度变化量小于预定值时,控制器将举升电流减小至预设最小值电流直到铲斗收到或超过该收斗区间设置的铲斗收斗参考位置或进入到下一个收斗区间后控制器重新按照预设最大值电流输出举升电流。
待铲斗转动至第二收斗区间、动臂举升到第二举升区间后，控制器又计算前一周期铲斗角度变化量Rn-1和动臂高度变化量Hn-1并分别与第二区间铲斗角度变化参考量X2和动臂高度变化参考量Y2比较，并根据比较结果控制收斗电流和举升电流。在铲斗转动至或者超过第二收斗区间的铲斗收斗参考位置后，动臂再次举升到后一区间，如此重复，直到装载机的铲装收斗完成。
本发明在自动铲装的过程中，依据收斗角度和动臂的举升高度输出控制电流对铲斗控制电磁阀和动臂控制电磁阀进行控制，与铲装物料的重量和以及发动机转速无关，对发动机转速和铲装物料重量具有较好的适应性，提高铲装效率。同时将铲斗收斗的转动区域划分多个收斗区间，动臂的举升区域划分多个举升区间，以此实现收斗动作与举升动作的同步，避免了动臂完成了举升动作而铲斗尚未完成收斗动作的情况发生，提高了满斗率。
Claims (6)
1.一种装载机自动铲装收斗控制方法，所述装载机的动臂油缸和转斗油缸的驱动油路上分别设置有由控制器输出控制电流控制实现铲斗收斗动作和动臂举升动作的铲斗控制电磁阀和动臂控制电磁阀；其特征在于将铲斗铲装物料的起始点至收斗终点之间的铲装收斗区域划分为若干个收斗区间，将动臂自铲装物料起始点向上的连续举升区域划分有与收斗区间一一对应的若干个举升区间；对应每个收斗区间设置一个铲斗角度变化参考量Xi，对应每个举升区间设置一个动臂高度变化参考量Yi；
装载机进入自动铲装程序后，控制器通过传感器周期性地检测铲斗位置和动臂位置，并根据铲斗位置和动臂位置计算前一周期铲斗角度变化量Rn-1和动臂高度变化量Hn-1，
将Rn-1与当前周期铲斗位置所在的第K个收斗区间对应的铲斗角度变化参考量XK比较，若Rn-1＞XK则控制器在前一周期输出的收斗电流基础上减小输出收斗电流；若Rn-1＜XK则控制器在前一周期输出的收斗电流基础上增大输出收斗电流；若Rn-1＝XK则控制器维持前一周期出的收斗电流；
将Hn-1与当前周期动臂位置所在的第K个举升区间对应的动臂高度变化参考量YK比较，若Hn-1＞YK则控制器在前一周期向动臂控制电磁阀输出的举升电流基础上减小输出举升电流；若Hn-1＜YK则控制器在前一周期输出的举升电流基础上增大输出举升电流；若Hn-1＝YK则控制器维持前一周期输出的举升电流。
2.根据权利要求1所述的装载机自动铲装收斗控制方法，其特征在于装载机进入自动铲装程序后，控制器首先通过传感器周期性地检测铲斗位置和动臂位置，并判断铲斗是否处于预设的铲斗自动铲装初始位置，若判断结果为否则控制器输出收斗电流或放斗电流直至铲斗处于预设的铲斗自动铲装初始位置；判断动臂是否处于预设的动臂自动铲装初始位置，若判断结果为否则控制器输出举升电流或下降电流直至动臂处于预设的动臂自动铲装初始位置；铲斗和动臂位于各自的自动铲装初始位置后控制器才根据铲斗位置和动臂位置计算前一周期铲斗角度变化量Rn-1和动臂高度变化量Hn-1。
3.根据权利要求2所述的装载机自动铲装收斗控制方法，其特征在于装载机进入自动铲装程序且铲斗和动臂位于各自的自动铲装初始位置后的第一个周期内所述控制器根据发动机转速输出预定的收斗电流和举升电流。
4.根据权利要求3所述的装载机自动铲装收斗控制方法，其特征在于装载机进入自动铲装程序且铲斗和动臂位于各自的自动铲装初始位置后的第一个周期内所述控制器输出预定的举升电流为预设最大值电流。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装载机自动铲装收斗控制方法，其特征在于对应每个收斗区间设置铲斗收斗参考位置,若铲斗转动未到达或超过该收斗区间的铲斗收斗参考位置但动臂举升高度达到与该收斗区间对应的举升区间的最高位置时,所述控制器将所述举升电流减小至预设最小值电流，并且直到铲斗转动至或超过该收斗区间的铲斗收斗参考位置时所述控制器重新按照预设最大值电流输出举升电流。
6.根据权利要求5所述的装载机自动铲装收斗控制方法，其特征在于当控制器输出的举升电流达到预设最大值电流且连续持续周期数大于预定值并且各周期内动臂高度变化量小于预定值时,控制器将举升电流减小至预设最小值电流直到铲斗收到或超过该收斗区间设置的铲斗收斗参考位置或进入到下一个收斗区间后控制器重新按照预设最大值电流输出举升电流。
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