CN110820836B - 挖掘机称重方法、装置和挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种挖掘机称重方法、装置和挖掘机，涉及工程设备技术领域。挖掘机称重方法包括在清空铲斗中物料的情况下，获取铲斗的重量以及动臂转轴摩擦阻力。再在铲斗中具有物料的情况下，获取总负载，总负载包含至少部分铲斗的重量和至少部分动臂转轴的摩擦阻力。再根据铲斗的重量、动臂转轴摩擦阻力以及总负载，计算铲斗中物料的重量。由于该称重方法考虑到了货斗的重量以及动臂转轴摩擦阻力，因此其计算得到的铲斗中物料的重量更为准确。挖掘机称重装置以及挖掘机用于实现上述的称重方法，因此也具有称重准确的有益效果。

Description

挖掘机称重方法、装置和挖掘机

技术领域

本发明涉及工程设备技术领域，具体而言，涉及一种挖掘机称重方法、装置和挖掘机。

背景技术

在使用挖掘机时往往需要对其铲斗内的物料进行称重，现有的挖掘机采用动态称重，通过获取的挖掘机的负载来计算物料的重量。但该负载的组成比较复杂，现有的称重方法难以准确的反应铲斗中物料的实际重量。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种挖掘机称重方法、装置和挖掘机，其能够准确地计算出铲斗内物料的重量。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，实施例提供一种挖掘机称重方法，用于获取挖掘机铲斗中物料的重量，铲斗与挖掘机的动臂相连，挖掘机称重方法包括：

在清空铲斗中物料的情况下，获取铲斗的重量；

在清空铲斗中物料的情况下，获取动臂转轴摩擦阻力；

在铲斗中具有物料的情况下，获取总负载，总负载包含至少部分铲斗的重量和至少部分动臂转轴的摩擦阻力；

根据铲斗的重量、动臂转轴摩擦阻力以及总负载，计算铲斗中物料的重量。

在可选的实施方式中，铲斗通过斗杆与动臂连接，获取铲斗的重量的步骤包括：

在预设姿态下获取铲斗的重量，其中，预设姿态为动臂保持水平，斗杆卸载至极限位置，铲斗挖掘至极限位置。

在可选的实施方式中，在预设姿态下获取铲斗的重量的步骤包括利用角度传感器结合动臂的油缸力获取铲斗的静态力矩，并根据铲斗的静态力矩计算铲斗的重量。

在可选的实施方式中，在预设姿态下获取铲斗的重量的步骤包括：

重复多次摆出姿态并计算得到铲斗的多个单次重量记录值；

将多个单次重量记录值的平均值作为铲斗的重量。

在可选的实施方式中，获取动臂转轴摩擦阻力的步骤包括：

在缓慢地抬升动臂的过程中获取空载负载；

根据空载负载以及铲斗的重量计算得到动臂转轴摩擦阻力。

在可选的实施方式中，在缓慢地抬升动臂的过程中获取空载负载的步骤包括：

多次在缓慢地抬升动臂的过程中获取空载负载的多个单次空载负载记录值；

将多个单次空载负载记录值的平均值作为空载负载。

在可选的实施方式中，根据空载负载以及铲斗的重量计算得到动臂转轴摩擦阻力的步骤包括：

利用空载负载减去铲斗的重量得到动臂转轴摩擦阻力。

在可选的实施方式中，获取总负载的步骤包括：

基于动力学原理的动态称重方法获取总负载。

第二方面，实施例提供一种挖掘机称重装置，用于获取挖掘机铲斗中物料的重量，铲斗与挖掘机的动臂相连，挖掘机称重装置包括：

铲斗重量获取模块，用于在清空铲斗中物料的情况下，获取铲斗的重量；

摩擦阻力获取模块，用于在清空铲斗中物料的情况下，获取动臂转轴摩擦阻力；

总负载获取模块，用于在铲斗中具有物料的情况下，获取总负载，总负载包含至少部分铲斗的重量和至少部分动臂转轴的摩擦阻力；

物料重量计算模块，根据铲斗的重量、动臂转轴摩擦阻力以及总负载，计算铲斗中物料的重量。

第三方面，实施例提供一种挖掘机，包括前述实施方式的挖掘机称重装置。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本申请实施例提供的挖掘机称重方法，包括在清空铲斗中物料的情况下，获取铲斗的重量以及动臂转轴摩擦阻力。再在铲斗中具有物料的情况下，获取总负载，总负载包含至少部分铲斗的重量和至少部分动臂转轴的摩擦阻力。再根据铲斗的重量、动臂转轴摩擦阻力以及总负载，计算铲斗中物料的重量。由于该称重方法考虑到了货斗的重量以及动臂转轴摩擦阻力，因此其计算得到的铲斗中物料的重量更为准确。

本申请实施例提供的挖掘机称重装置以及挖掘机用于实现上述的称重方法，因此也具有称重准确的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的挖掘机称重方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的挖掘机在预设姿态下的示意图；

图3为本申请实施例中挖掘机称重装置的示意图。

图标：100-挖掘机；110-动臂；120-铲斗；130-斗杆；200-铲斗重量获取模块；300-摩擦阻力获取模块；400-总负载获取模块；500-物料重量计算模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

图1为本申请实施例提供的挖掘机称重方法的流程图；图2为本申请实施例提供的挖掘机在预设姿态下的示意图。请参考图1和图2，本申请实施例提供一种挖掘机称重方法，用于获取挖掘机100的铲斗120中物料的重量，铲斗120与挖掘机100的动臂110通过斗杆130相连，挖掘机称重方法包括：

步骤S100，在清空铲斗中物料的情况下，获取铲斗的重量。

以本申请实施例的挖掘机100为例，先将铲斗120中物料清空，获取铲斗120的实际重量。在可选的实施方式中，控制挖掘机在预设姿态下获取铲斗的重量，其中，预设姿态为动臂110保持水平，斗杆130卸载至极限位置，铲斗120挖掘至极限位置。

在可选的实施方式中，在预设姿态下获取铲斗的重量的步骤包括利用角度传感器获取铲斗120的静态力矩，并根据铲斗120的静态力矩计算铲斗的重量。

进一步的，在预设姿态下获取铲斗的重量的步骤，可以包括：

重复多次摆出姿态并计算得到铲斗120的多个单次重量记录值，将多个单次重量记录值的平均值作为铲斗的重量。这样可以令铲斗的重量更加准确，减小测量误差。

具体的，先清空铲斗120的物料，令挖掘机摆出预设姿态，记录铲斗120的单次重量记录值，在记录次数达到预设次数时，求多个单次重量记录值的平均值，以得到铲斗的重量，也即铲斗120的实际重量。

步骤S200，在清空铲斗中物料的情况下，获取动臂转轴摩擦阻力。

以本申请实施例的挖掘机100为例，在可选的实施方式中，获取动臂转轴摩擦阻力的步骤包括：在缓慢地抬升动臂110的过程中获取空载负载；根据空载负载以及铲斗的重量计算得到动臂转轴摩擦阻力。可以理解，在缓慢地抬升动臂110的过程中所获得的空载负载包括了至少一部分铲斗的重量和动臂转轴摩擦阻力。进一步的，可以在预设姿态的基础上缓缓抬升动臂110，由于初始状态为水平，空载负载为铲斗的重量和动臂转轴摩擦阻力的和。因此，可选的，根据空载负载以及铲斗的重量计算得到动臂转轴摩擦阻力的步骤可以包括：利用空载负载减去铲斗的重量得到动臂转轴摩擦阻力。

在可选的实施方式中，在缓慢地抬升动臂110的过程中获取空载负载的步骤包括：多次在缓慢地抬升动臂110的过程中获取空载负载的多个单次空载负载记录值，将多个单次空载负载记录值的平均值作为空载负载。通过计算平均值可以减小测量的误差。

具体的，获取动臂转轴摩擦阻力时，首先从预设姿态开始匀速地、缓慢地抬升动臂110，该过程中获得单次空载负载记录值，然后判断获得单次空载负载记录值的次数是否达到设定次数，若达到了设定次数，则将多个单次空载负载记录值求平均值，得到空载负载。再用空载负载减去步骤S100中获得的铲斗的重量，便得到动臂转轴摩擦阻力。当然，在其他实施方式中，也可以用每个单次空载负载记录值先减去铲斗的重量，得到的多个差值，再进行平均，得到动臂转轴摩擦阻力，得到的结果与上述方法无异。

步骤S300，在铲斗中具有物料的情况下，获取总负载，总负载包含至少部分铲斗的重量和至少部分动臂转轴的摩擦阻力。

在本实施例中，基于动力学原理的动态称重方法获取总负载。该方法主要根据动臂110的油缸力及安装在动臂110、铲斗120、斗杆130上的三个角度传感器(图中未示出)，结合依据动力学模型建立的称重算法，对铲斗重量、动臂转轴摩擦阻力等进行校正从而获取较为精确的总负载重量。应当理解，该总负载包含了铲斗120中物料的重量，并且铲斗的重量、铲斗的姿态(影响力矩从而影响对总负载的贡献度)以及动臂转轴摩擦阻力均会对总负载起到影响。当铲斗的重量被步骤S100准确计算得到、动臂转轴摩擦阻力被步骤S200计算得到之后，才能准确地计算其对总负载的构成。

步骤S400，根据铲斗的重量、动臂转轴摩擦阻力以及总负载，计算铲斗中物料的重量。

当了解到铲斗的重量、动臂转轴摩擦阻力以及它们对总负载的影响关系时，便可以推算出铲斗120中物料的重量。

上述的挖掘机称重方法，考虑到了铲斗的重量、动臂转轴摩擦阻力，考虑到了铲斗更换、铲斗磨损、动臂转轴老化等对总负载的影响变化。因此更贴近用户的实际工况需要。

图3为本申请实施例中挖掘机称重装置的示意图。本申请实施例还提供一种挖掘机称重装置，其包括：

铲斗重量获取模块200，用于在清空铲斗中物料的情况下，获取铲斗的重量；

摩擦阻力获取模块300，用于在清空铲斗中物料的情况下，获取动臂转轴摩擦阻力；

总负载获取模块400，用于在铲斗中具有物料的情况下，获取总负载，总负载包含至少部分铲斗的重量和至少部分动臂转轴的摩擦阻力；

物料重量计算模块500，根据铲斗的重量、动臂转轴摩擦阻力以及总负载，计算铲斗中物料的重量。

上述各模块的具体实现方法可以参照上述的称重方法，此处不再赘述。

本申请实施例还提供一种挖掘机100(见图2)，包括上述的挖掘机称重装置，以实现本申请实施例提供的挖掘机称重方法。

综上所述，本申请实施例提供的挖掘机称重方法，包括在清空铲斗中物料的情况下，获取铲斗的重量以及动臂转轴摩擦阻力。再在铲斗中具有物料的情况下，获取总负载，总负载包含至少部分铲斗的重量和至少部分动臂转轴的摩擦阻力。再根据铲斗的重量、动臂转轴摩擦阻力以及总负载，计算铲斗中物料的重量。由于该称重方法考虑到了货斗的重量以及动臂转轴摩擦阻力，因此其计算得到的铲斗中物料的重量更为准确。

本申请实施例提供的挖掘机称重装置以及挖掘机用于实现上述的称重方法，因此也具有称重准确的有益效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种挖掘机称重方法，用于获取所述挖掘机铲斗中物料的重量，所述铲斗与所述挖掘机的动臂相连，其特征在于，所述挖掘机称重方法包括：

在清空所述铲斗中物料的情况下，获取所述铲斗的重量；

在清空所述铲斗中物料的情况下，获取动臂转轴摩擦阻力；

在所述铲斗中具有物料的情况下，获取总负载，所述总负载包含至少部分所述铲斗的重量和至少部分所述动臂转轴的摩擦阻力；

根据所述铲斗的重量、所述动臂转轴摩擦阻力以及所述总负载，计算所述铲斗中物料的重量；

其中，所述获取动臂转轴摩擦阻力的步骤包括：

在缓慢地抬升所述动臂的过程中获取空载负载；

根据所述空载负载以及所述铲斗的重量计算得到所述动臂转轴摩擦阻力。

2.根据权利要求1所述的挖掘机称重方法，其特征在于，所述铲斗通过斗杆与所述动臂连接，所述获取所述铲斗的重量的步骤包括：

在预设姿态下获取所述铲斗的重量，其中，所述预设姿态为所述动臂保持水平，所述斗杆卸载至极限位置，所述铲斗挖掘至极限位置。

3.根据权利要求2所述的挖掘机称重方法，其特征在于，所述在预设姿态下获取所述铲斗的重量的步骤包括利用角度传感器结合所述动臂的油缸力获取所述铲斗的静态力矩，并根据所述铲斗的静态力矩计算所述铲斗的重量。

4.根据权利要求2所述的挖掘机称重方法，其特征在于，所述在预设姿态下获取所述铲斗的重量的步骤包括：

重复多次摆出所述预设姿态并计算得到所述铲斗的多个单次重量记录值；

将所述多个单次重量记录值的平均值作为所述铲斗的重量。

5.根据权利要求1所述的挖掘机称重方法，其特征在于，所述在缓慢地抬升所述动臂的过程中获取空载负载的步骤包括：

多次在缓慢地抬升所述动臂的过程中获取所述空载负载的多个单次空载负载记录值；

将所述多个单次空载负载记录值的平均值作为所述空载负载。

6.根据权利要求1所述的挖掘机称重方法，其特征在于，所述根据所述空载负载以及所述铲斗的重量计算得到所述动臂转轴摩擦阻力的步骤包括：

利用所述空载负载减去所述铲斗的重量得到所述动臂转轴摩擦阻力。

7.根据权利要求1所述的挖掘机称重方法，其特征在于，所述获取总负载的步骤包括：

基于动力学原理的动态称重方法获取所述总负载。

8.一种挖掘机称重装置，用于获取所述挖掘机铲斗中物料的重量，所述铲斗与所述挖掘机的动臂相连，其特征在于，所述挖掘机称重装置包括：

铲斗重量获取模块，用于在清空所述铲斗中物料的情况下，获取所述铲斗的重量；

摩擦阻力获取模块，用于在清空所述铲斗中物料的情况下，获取动臂转轴摩擦阻力；

总负载获取模块，用于在所述铲斗中具有物料的情况下，获取总负载，所述总负载包含至少部分所述铲斗的重量和至少部分所述动臂转轴的摩擦阻力；

物料重量计算模块，根据所述铲斗的重量、所述动臂转轴摩擦阻力以及所述总负载，计算所述铲斗中物料的重量；

其中，所述摩擦阻力获取模块还用于：在缓慢地抬升所述动臂的过程中获取空载负载；根据所述空载负载以及所述铲斗的重量计算得到所述动臂转轴摩擦阻力。

9.一种挖掘机，其特征在于，包括权利要求8所述的挖掘机称重装置。

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