CN110987103A - 一种液面测量方法、装置及工程机械 - Google Patents

一种液面测量方法、装置及工程机械 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例提供了一种液面测量方法、装置及工程机械，涉及工程机械领域。其中，液面测量方法包括依据检测到的多个浮标对应的在箱体坐标系中的多个浮标坐标值计算所述液体处于水平时的水平液面高度；依据所述水平液面高度及检测到的多个所述浮标对应的多个浮标电阻计算所述箱体内的液体体积，其中，一个所述浮标对应一个所述浮标坐标值及一个所述浮标电阻。当箱体内的液体处于非水平状态时，可以计算出当箱体处于水平状态下的液体的水平液面高度，从而可以准确计算出箱体内的液体的体积，始终准确反映当前箱体内的液体体积，避免当箱体处于非水平状态下时，出现错误的液面信息，给用户造成困扰。

Description

一种液面测量方法、装置及工程机械
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种液面测量方法、装置及工程机械。
背景技术
工程机械例如挖掘机等普遍使用柴油机作为动力，离不开燃油箱作为燃料储存容器。常用的燃油油位结构形式是悬臂式或杆式结构，采用单点结构，根据浮子的单点位置来反馈油位信号信息，具体信号信息不同产品各不相同，常见的可分为电阻式，电压式、电流式等。
如果机器在倾斜面工作时，油箱是倾斜的，单点结构反馈的油位信号，肯定是不准确的，浮子在上位，将燃油量计算偏高，这样可能导致机器在干活过程中突然熄火；浮子在下位，将燃油量计算偏低，这样可能导致提前燃油油位低报警，给客户带来困扰；无法准确的计算出箱体内的燃油量。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种液面测量方法、装置和工程机械，其能够准确计算出箱体内的液体的质量，始终准确反映当前箱体内的液体体积，避免当箱体处于非水平状态下时，出现错误的液面信息，给用户造成困扰。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，实施例提供一种液面测量方法，用于检测箱体内的液体体积，包括：
依据检测到的多个浮标对应的在箱体坐标系中的多个浮标坐标值计算所述液体处于水平时的水平液面高度；
依据所述水平液面高度计算所述箱体内的液体体积。
在可选的实施方式中，所述依据检测到的多个浮标对应的多个所述浮标坐标值计算所述液体处于水平时的水平液面高度的步骤包括：
依据多个所述浮标坐标值拟合当前液体表面的表面方程；
依据所述表面方程计算出多个顶点的高度；
依据多个所述顶点对应的所述坐标值计算所述水平液面高度。
在可选的实施方式中，所述依据多个所述浮标坐标值拟合当前液体表面的表面方程包括：
通过平面公式x/A+y/B+z/C＝1，分别将多个浮标坐标值带入平面公式内，计算出A＝a、B＝b、C＝c，得到所述表面方程ax+by+cz＝1。
在可选的实施方式中，所述箱体为长方体，所述依据所述表面方程计算出多个顶点的坐标值的步骤包括：
根据箱体的长度、宽度及表面方程计算出四个顶点的坐标值。
在可选的实施方式中，所述根据箱体的长度、宽度及表面方程计算出多个顶点的高度的步骤：
四个所述顶点的坐标值分别为(0，0，Z1)、(n，0，Z2)、(n，w，Z3)、(0，w，Z4)，其中，n为箱体的长度，w为箱体的宽度，Z1、Z2、Z3、Z4分别为四个顶点的高度；
分别将四个所述坐标值代入至所述表面方程内，依次计算出Z1、Z2、Z3、Z4。
在可选的实施方式中，所述依据多个所述顶点对应的所述高度计算所述水平液面高度的步骤包括：
计算多个所述高度的平均值，所述平均值为所述水平液面高度。
在可选的实施方式中，依据以下公式计算所述水平液面高度：
Z0＝(Z1+Z2+Z3+Z4)/4，其中Z0为所述水平液面高度。
在可选的实施方式中，所述依据所述水平液面高度计算所述箱体内的液体体积的步骤包括：
根据所述箱体的长度、宽度及水平液面高度计算出液体体积。
第二方面，实施例提供一种液面测量装置，用于检测箱体内的液体体积，包括：
水平高度计算单元，用于依据检测到的多个浮标对应的在箱体坐标系中的多个浮标坐标值计算所述液体处于水平时的水平液面高度；
液体体积计算单元，用于依据所述水平液面高度计算所述箱体内的液体体积。
一种工程机械，包括：
存储器；
处理器；以及
液面测量装置，所述液面测量装置安装于所述存储器中并包括一个或多个由所述处理器执行的液面测量程序，当所述液面测量程序被执行时用于实现如上述的液面测量方法。
本发明实施例的有益效果：依据检测到的多个浮标对应的在箱体坐标系中的多个浮标坐标值计算所述液体处于水平时的水平液面高度；依据所述水平液面高度及检测到的多个所述浮标对应的多个浮标电阻计算所述箱体内的液体体积，其中，一个所述浮标对应一个所述浮标坐标值及一个所述浮标电阻。当箱体内的液体处于非水平状态时，可以计算出当箱体处于水平状态下的液体的水平液面高度，从而可以准确计算出箱体内的液体体积，始终准确反映当前箱体内的液体体积，避免当箱体处于非水平状态下时，出现错误的液面信息，给用户造成困扰。
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为本发明第一实施例提供的液面测量方法中浮标置于箱体内的测量过程；
图2为本发明第一实施例提供的液面测量方法的流程图；
图3为本发明第一实施例提供的液面测量方法的步骤S100的子步骤的流程图；
图4为本发明第二实施例提供的液面测量方法的组成框图；
图5为本发明第二实施例提供的液面测量方法的水平高度计算单元的组成框图。
图标：10-液面测量装置；100-水平高度计算单元；110-表面方程拟合模块；120-顶点高度计算模块；130-液面高度计算模块；200-液体体积计算单元。
具体实施方式
本发明提供了一种液面测量方法及装置，应用于工程机械。工程机械可以是挖掘机、起重机、铲土机、压实机等。工程机械包括机体、存储器、处理器、外设接口以及液面测量装置，存储器和处理器均安装于机体上。
存储器和处理器各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。液面测量装置包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器中或固化在服务器的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。处理器用于执行存储器中存储的可执行模块，例如液面测量装置所包括的软件功能模块及计算机程序等。
其中，存储器可以是，但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器用于存储程序以及语音数据，处理器在接收到执行指令后，执行程序。
处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
处理器将各种输入/输入装置耦合至处理器以及存储器。在一些实施例中，处理器以及存储器可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
外设接口将各种输入/输入装置耦合至处理器以及存储器。在一些实施例中，外设接口，处理器及存储器可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
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。
第一实施例
本实施例提供一种液面测量方法，本实施例提供的液面测量方法能够准确计算出箱体内的液体的质量，始终准确反映当前箱体内的液体体积，避免当箱体处于非水平状态下时，出现错误的液面信息，给用户造成困扰。
请参阅图1，本实施例提供的液面测量方法主要用于测量箱体内的液体的含量，将箱体为油箱，油箱内主要装的为油液，本实施例提供的液面测量方法主要用于测量油箱中的油量。
具体步骤如下：
请参阅图2，步骤S100，依据检测到的多个浮标对应的在箱体坐标系中的多个浮标坐标值计算液体处于水平时的水平液面高度。
在本实施例中，箱体在使用过程中，一直处于水平位置的情况较少，当箱体处于非水平面时，浮标检测到的液面平面并非当箱体处于水平面是的真实液面，需根据多个浮标的浮标坐标值计算出水平液面高度。
在本实施例中，浮标设置在浮筒内，当浮筒设置在箱体内后，浮标会漂浮在液体的表面，检测浮标的浮标坐标值就可以检测当前液体表面的位置。
请参阅图3，步骤S100可以包括步骤S110、步骤S120及步骤S130。
步骤S110，依据多个浮标坐标值拟合当前液体表面的表面方程。
在本实施例中，箱体为长方体，以箱体的一个顶点O为原点，与之相连的长、宽、高为坐标系的三轴，以长度方向为X轴方向，宽度方向为Y轴方向，高度方向为Z轴方向。
在本实施例中，采用多个浮标进行检测，可以检测多个浮标坐标值，其中，浮标数量至少为三个，三个点确定一个平面，可以拟合出当前液体表面的平面方程，即可确定当前液体的表面方程。
通过平面公式x/A+y/B+z/C＝1，分别将多个浮标坐标值带入平面公式内，计算出A＝a、B＝b、C＝c，得到表面方程ax+by+cz＝1。
在本实施例中，根据多个浮标的浮标坐标值，将各个坐标值代入至上述的平面公式中，即可计算出A、B、C。确定出表面方程。取三个浮标的浮标坐标值：
L1(x1，y1，z1)
L2(x2，y2，z2)
L3(x3，y3，z3)
将x1，y1，z1；x2，y2，z2；x3，y3，z3；三组数据分别代入到上述的平面公式中接三元三次方程即可得导A、B、C，得到表面方程。
步骤S120，依据表面方程计算出多个顶点的高度。
在本实施例中，箱体为长方形，顶点为液体表面与箱体的四个高线的交点，根据箱体的长度、宽度及表面方程计算出四个顶点的坐标值。
四个顶点的坐标值分别为(0，0，Z1)、(n，0，Z2)、(n，w，Z3)、(0，w，Z4)，其中，n为箱体的长度，w为箱体的宽度，Z1、Z2、Z3、Z4分别为四个顶点的高度；
分别将四个坐标值代入至表面方程内，依次计算出Z1、Z2、Z3、Z4。
需要说明的是，当箱体为其他形状时，采用同样的方法，根据箱体的尺寸计算出各个顶点的高度。
步骤S130，依据多个顶点对应的坐标值计算水平液面高度。
计算多个高度的平均值，平均值为水平液面高度。Z0＝(Z1+Z2+Z3+Z4)/4，其中，Z0为水平液面高度。
在本实施例中，箱体为规则的形状，液体表面的中心点的高度可以确定为当箱体处于水平时的水平液面高度。
请继续参阅图2，步骤S200，依据所述水平液面高度计算所述箱体内的液体体积。
根据箱体的长度、宽度及水平液面高度计算出液体体积。依据水平液面高度、箱体的底面积计算出液体的体积。
在本实施例中，液体容置在箱体内，箱体为长方体，液体的长度和宽度均为箱体的长度及宽度，再根据当箱体处于水平时的水平液面高度即可计算出当前液体的体积。
在本实施例中，液体体积与浮标电阻的电阻相关，即水平液面高度与电阻相关。也可以根据电阻的阻值计算出水平液面高度。
本实施例提供的液面测量方法的工作原理：在本实施例中，根据多个浮标坐标值计算出当前液体的表面方程，根据表面方程可以计算出当液体处于水平面时的水平液面高度，最后根据水平液面高度即可计算出当前箱体内的液体体积。
综上所述，本实施例提供的液面测量方法，当箱体内的液体处于非水平状态时，可以计算出当箱体处于水平状态下的液体的水平液面高度，从而可以准确计算出箱体内的液体的体积，始终准确反映当前箱体内的液体体积，避免当箱体处于非水平状态下时，出现错误的液面信息，给用户造成困扰。
第二实施例
请参阅图4，本实施例提供了一种液面测量装置，本实施例提供的液面测量装置能够准确计算出箱体内的液体的质量，始终准确反映当前箱体内的液体体积，避免当箱体处于非水平状态下时，出现错误的液面信息，给用户造成困扰。
液面测量装置10包括：
水平高度计算单元100，用于依据检测到的多个浮标对应的在箱体坐标系中的多个浮标坐标值计算液体处于水平时的水平液面高度。
本发明中，可以由水平高度计算单元100执行步骤S100。
液体体积计算单元200，用于依据水平液面高度及检测到的多个浮标对应的多个浮标电阻计算箱体内的液体体积，其中，一个浮标对应一个浮标坐标值及一个浮标电阻。
在本发明中，可以由液体体积计算单元200执行步骤S200。
请参阅图5，水平高度计算单元100包括：
表面方程拟合模块110，依据多个浮标坐标值拟合当前液体表面的表面方程。
在本发明中，可以由表面方程拟合模块110执行步骤S110。
顶点高度计算模块120，依据表面方程计算出多个顶点的高度。
在本发明中，可以由顶点高度计算模块120执行步骤S120。
液面高度计算模块130，依据多个顶点对应的坐标值计算水平液面高度。
在本发明中，可以由液面高度计算模块130执行步骤S130。
以上，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权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液面测量方法，其特征在于，用于检测箱体内的液体体积，包括：
依据检测到的多个浮标对应的在箱体坐标系中的多个浮标坐标值计算所述液体处于水平时的水平液面高度；
依据所述水平液面高度计算所述箱体内的液体体积。
2.根据权利要求1所述的液面测量方法，其特征在于，所述依据检测到的多个浮标对应的多个所述浮标坐标值计算所述液体处于水平时的水平液面高度的步骤包括：
依据多个所述浮标坐标值拟合当前液体表面的表面方程；
依据所述表面方程计算出多个顶点的高度；
依据多个所述顶点对应的所述坐标值计算所述水平液面高度。
3.根据权利要求2所述的液面测量方法，其特征在于，所述依据多个所述浮标坐标值拟合当前液体表面的表面方程包括：
通过平面公式x/A+y/B+z/C＝1，分别将多个浮标坐标值带入平面公式内，计算出A＝a、B＝b、C＝c，得到所述表面方程ax+by+cz＝1。
4.根据权利要求3所述的液面测量方法，其特征在于，所述箱体为长方体，所述依据所述表面方程计算出多个顶点的坐标值的步骤包括：
根据箱体的长度、宽度及表面方程计算出四个顶点的坐标值。
5.根据权利要求2所述的液面测量方法，其特征在于，所述根据箱体的长度、宽度及表面方程计算出多个顶点的高度的步骤：
四个所述顶点的坐标值分别为(0，0，Z1)、(n，0，Z2)、(n，w，Z3)、(0，w，Z4)，其中，n为箱体的长度，w为箱体的宽度，Z1、Z2、Z3、Z4分别为四个顶点的高度；
分别将四个所述坐标值代入至所述表面方程内，依次计算出Z1、Z2、Z3、Z4。
6.根据权利要求2所述的液面测量方法，其特征在于，所述依据多个所述顶点对应的所述高度计算所述水平液面高度的步骤包括：
计算多个所述高度的平均值，所述平均值为所述水平液面高度。
7.根据权利要求6所述的液面测量方法，其特征在于，依据以下公式计算所述水平液面高度：
Z0＝(Z1+Z2+Z3+Z4)/4，其中Z0为所述水平液面高度。
8.根据权利要求1所述的液面测量方法，其特征在于，所述依据所述水平液面高度计算所述箱体内的液体体积的步骤包括：
根据所述箱体的长度、宽度及水平液面高度计算出液体体积。
9.一种液面测量装置，用于检测箱体内的液体体积，包括：
水平高度计算单元，用于依据检测到的多个浮标对应的在箱体坐标系中的多个浮标坐标值计算所述液体处于水平时的水平液面高度；
液体体积计算单元，用于依据所述水平液面高度计算所述箱体内的液体体积。
10.一种工程机械，其特征在于，包括：
存储器；
处理器；以及
液面测量装置，所述液面测量装置安装于所述存储器中并包括一个或多个由所述处理器执行的液面测量程序，当所述液面测量程序被执行时用于实现如权利要求1-8任一项所述的液面测量方法。
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