CN111024423A - 一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法及系统，包括相互连接的单动作时间测试控制器、人机交互装置；单动作时间测试控制器连接挖掘机主控制器，挖掘机主控制器连接主泵压力传感器；单动作时间测试控制器接收挖掘机主控制器发送的由主泵压力传感器检测到的主泵出口压力信号和人机交互装置发送的操作指令，并进行挖掘机单动作时间计算，将计算得到的单动作时间发送给人机交互装置显示。本发明采用测试控制器接收挖掘机主控制器压力信号，根据主泵出口压力变化自动运算测试动作的启动和停止时间，测量结果准确，一致性好；测试人员只需点击相应测试项目、按钮和操作机器，操作简单，测试过程中一人即可完成。

Description

一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法及系统

技术领域

本发明涉及挖掘机技术领域，具体涉及一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法及系统。

背景技术

在挖掘机主机厂，挖掘机下线时需要对产品进行挖掘机单动作时间测量，用以判定挖掘机性能。挖掘机单动作时间测量主要包括动臂提升时间测量、动臂下降时间测量、斗杆内收时间测量、斗杆外摆时间测量、铲斗内收时间测量和铲斗外摆时间测量。现有的挖掘机单动作时间测量主要依靠人工测量，由操作人员判断动作的启动和停止，挖掘机开始动作时，开始计时，挖掘机停止动作时，停止计时，使用秒表测量动作时间。

由于挖掘机动作时速度较快，人工判定启动和停止的时间点容易产生误差，造成检测数据不准确；

采用人工测量，不同测量人员判定启动和停止的时间点不一致，造成检测结果不一致；

人工测量需要一人操作挖掘机，一人进行测量，需要较多人力；

测量人员需要精力高度集中，致使测量人员疲惫，影响测量准确性。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法及系统，解决了人工检测数据不准确的问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种适用于挖掘机的单动作时间测量系统，包括：相互连接的单动作时间测试控制器、人机交互装置；单动作时间测试控制器连接挖掘机主控制器，挖掘机主控制器连接主泵压力传感器；

单动作时间测试控制器接收挖掘机主控制器发送的由主泵压力传感器检测到的主泵出口压力信号和人机交互装置发送的操作指令，并进行挖掘机单动作时间计算，将计算得到的单动作时间发送给人机交互装置显示。

进一步的，系统还包括连接在单动作时间测试控制器、人机交互装置之间的Can-WiFi转换器。

进一步的，挖掘机主控制器通过CAN-Bus总线与单动作时间测试控制器连接，单动作时间测试控制器通过CAN-Bus总线与Can-WiFi转换器连接，Can-WiFi转换器通过无线网络与人机交互装置连接。

一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法，包括步骤：

步骤1，单动作时间测试控制器接收人机交互装置发送的测量项目及开始测试指令，挖掘机未动作且单动作时间测试控制器未接收到开始测试指令时对移动到相应测试项目起始位置的挖掘机进行待机压力检测，得到待机压力平均值P_待AV、待机压力最大值P_待max和待机压力最小值P_待min，对接收的测量项目指令进行判断，若测量项目为第一种测量项目则转步骤2，若为第二种测量项目则转步骤3；

步骤2，若单动作时间测试控制器获取的挖掘机主泵压力P减待机压力最大值P_待max大于启动阈值，获取测试控制器当前系统时间记为T1；若检测到挖掘机主泵压力P大于停止阈值，获取测试控制器当前系统时间记为T2，计算单动作时间为：T2-T1；

步骤3，对压力变化量Gap值进行校准；若检测到挖掘机主泵压力P减去待机平均压力P_待AV大于Gap值时，获取测试控制器当前系统时间T1_Down；

若检测到挖掘机主泵压力P减去待机平均压力P_待AV小于Gap值时，测试控制器开始计时，当压力P减去待机平均压力P_待小于Gap值持续时间到达设定时间T2_Down后，获取测试控制器当前系统时间T3_Down；计算单动作时间为：T＝T3_Down-T1_Down-T2_Down；

步骤4，单动作时间测试控制器将单动作时间发送给人机交互装置并显示。

进一步的，所述压力值通过挖掘机主泵压力传感器检测，再通过挖掘机主控制器发送给单动作时间测试控制器。

进一步的，第一种测量项目包括：动臂提升、斗杆内收、斗杆外摆、铲斗内收或铲斗外摆，第二种测量项目包括：动臂下降。

进一步的，所述对压力变化量Gap值进行校准，具体为：

计算待机时最大压力与最小压力的压力差Gap_待，Gap_待＝P_待max-P_待min，如果Gap_待与Gap值差值的绝对值大于差值阈值，Gap值等于Gap_待加上差值阈值，否则等于Gap初始值。

本发明所达到的有益效果：

(1)本发明采用测试控制器接收挖掘机主控制器压力信号，根据主泵出口压力变化自动运算测试动作的启动和停止时间，测量结果准确，一致性好；

(2)本发明测试系统使用CANBus总线和Can-WIFI转换器，安装连接简便快捷，易于操作；

(3)本发明测试人员只需点击相应测试项目、按钮和操作机器，操作简单，测试过程中一人即可完成。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中的一种单动作时间测量系统结构示意图；

图2是本发明具体实施方式中的一种人机交互界面示意图；

图3是本发明具体实施方式中的一种单动作时间测量方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1所示，一种适用于挖掘机的单动作时间测量系统，包括：相互连接的单动作时间测试控制器、人机交互装置；单动作时间测试控制器连接挖掘机主控制器(挖掘机本体部件)，挖掘机主控制器连接挖掘机主泵压力传感器(挖掘机本体部件)；

挖掘机主泵压力传感器连接到挖掘机主控制器模拟量输入口，用于检测主泵出口压力，挖掘机主控制器将压力信号发送给单动作时间测试控制器；

单动作时间测试控制器用于根据接收的挖掘机主控制器发送的压力信号、人机交互装置发送的操作指令，进行单动作时间计算，并将计算得到的单动作时间发送给人机交互装置；

人机交互装置可以为便携式的人机交互控制器也可以为计算机，作为人机交互窗口，用于给测试人员选择测量项目，并显示测量结果；

进一步的，测量系统还包括Can-WiFi转换器，用于对Can网络和WiFi网络之间的转换；挖掘机主控制器通过CAN-Bus总线与单动作时间测试控制器连接，单动作时间测试控制器通过CAN-Bus总线与Can-WiFi转换器连接，Can-WiFi转换器通过无线网络与人机交互装置连接；

实施例2：

一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法，包括步骤：

步骤1，单动作时间测试控制器接收人机交互装置发送的测量项目及开始测试指令，挖掘机未动作时且单动作时间测试控制器未接收到开始测试指令时对移动到相应测试项目起始位置的挖掘机进行待机压力检测，得到待机压力平均值P_待AV、待机压力最大值P_待max和待机压力最小值P_待min，对接收的测量项目指令进行判断，若测量项目为第一种测量项目则转步骤2，若为第二种测量项目则转步骤3；所述压力值通过挖掘机主泵压力传感器检测，再通过挖掘机主控制器发送给单动作时间测试控制器；

测量项目包括：第一种测量项目和第二种测量项目，第一种测量项目包括：动臂提升、斗杆内收、斗杆外摆、铲斗内收或铲斗外摆，第二种测量项目包括：动臂下降；

得到待机压力平均值P_待AV、待机压力最大值P_待max和待机压力最小值P_待min，具体过程为：当挖掘机移动到测试项目起始位置时，保持一段设定时间，检测设定时间内的待机压力平均值P_待AV、待机压力最大值P_待max和待机压力最小值P_待min。

步骤2，若单动作时间测试控制器获取的挖掘机主泵压力P减待机压力最大值P_待max大于启动阀值(比如5Bar)，获取测试控制器当前系统时间记为T1；若检测到挖掘机主泵压力P大于停止阀值(比如340Bar)，此时，挖掘机到达测试项目终点，获取测试控制器当前系统时间记为T2，单动作时间为：T2-T1；

挖掘机开始动作时，压力发生变化，动臂提升、斗杆内收、斗杆外摆、铲斗内收和铲斗外摆开始动作时压力会升高，作为动作时间测试起始时间；

动臂提升、斗杆内收、斗杆外摆、铲斗内收和铲斗外摆在到达终点时会产生溢流，挖掘机设计压力为343Bar，压力大于340Bar时作为判断动作结束时间；动臂提升、斗杆内收、斗杆外摆、铲斗内收和铲斗外摆动作时间为结束时间减起始时间；

步骤3，计算待机时最大压力与最小压力的压力差Gap_待，Gap_待＝P_待max-P_待min，对压力变化变量Gap值进行校准，如果Gap_待与Gap值差值的绝对值大于差值阈值(例如，2Bar)，Gap值等于Gap_待加差值阈值(例如，2Bar)，否则等于Gap初始值；Gap为用于判断动臂是否在下降的压力变化量，初始值为5；动臂下降动作时间测试，因重力作用影响较大，采用压力变化绝对值作为判断起始时间条件；此处是考虑不同吨位机型压力波动不一样，所以校正一下；

若检测到挖掘机主泵压力P减去待机平均压力P_待AV大于Gap值时，获取测试控制器当前系统时间T1_Down；

若检测到挖掘机主泵压力P减去待机平均压力P_待AV小于Gap值时，测试控制器开始计时，当压力P减去待机平均压力P_待小于Gap值持续时间到达设定时间T2_Down后，获取测试控制器当前系统时间T3_Down；计算单动作时间为：即动臂下降时间T＝T3_Down-T1_Down-T2_Down。

动臂下降动作时间测试，到达终点时停止动作，压力进入待机压力，进入待机压力时计时，当压力进入待机压力持续一定时间后作为测试结束时间；动臂下降时间为结束时间减起始时间减待机压力持续时间；

步骤4，单动作时间测试控制器将单动作时间发送给人机交互装置并显示，根据单动作时间判断测试项目是否合格。

实施例3：

如图3所示，一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法，包括步骤：

测试人员操作挖掘机，将挖掘机相应测试的机构移动到测试的起始位置(步骤S10)；

在人机交互装置的操作界面(如图2所示)选择测试项目，点击开始按钮(步骤S20)；

测试控制器接收到开始指令，对挖掘机未动作时的待机压力进行运算(步骤S30)，计算出待机压力的平均值P_待AV、待机压力最大值P_待max和待机压力最小值P_待min，接下来在步骤S50中判断测试项目是否是动臂下降；

在S50步骤判断不是动臂下降，进入步骤S60对参数进行初始化，动作时间T＝0，动作开始时系统时间T1＝0，动作结束时系统时间T2＝0；

挖掘机开始动作(步骤S70)，测试控制器判断动作起始时间，在步骤S80中判断实时压力P是否大于待机压力最大值P_待max启动阀值；

在步骤S80中若判断条件成立，读取当前测试控制器系统时间T1，如果挖掘机未动作，条件不成立，条件判定为否，则重复步骤S80的判断；

测试控制器判定动作开始后，开始判定动作结束时间(步骤S110)，如果所测试的单动作到达终点(步骤S100)，则实时压力P超过停止阀值，如果判定条件不成立则重复步骤S110的判断；

在步骤S110中，判断条件成立，进入步骤S120，读取当前测试控制器系统时间T2；

接下来进入步骤(S130)，运算单动作时间T＝T2-T1；

在S50步骤判断测试项目是动臂下降，进入步骤S140对参数进行初始化，判断压力变化的范围初始值Gap＝5，单动作时间T＝0，动作开始时系统时间T1_DOWN＝0；持续时间到达T2_Down＝2S，动作结束时系统时间T3_Down＝0；

运算待机时压力变化幅值Gap_待(S150)，Gap_待＝P_待max-P_待min；

进入Gap值校准条件判断(S160)，判定Gap值与待机压力变化幅值Gap_待绝对值是否大于2Bar；

步骤S160判定为是时，进入步骤S170，Gap＝Gap_待+2；

步骤S160判定为否时，进入步骤S180，Gap＝5；

挖掘机开始动作(S190)，引起压力变化，判断实时压力P与待机压力的最大值P_待max的差值是否大于启动阀值(S200)；

步骤S200判定为是，则读取系统时间作为T1_DOWN；

挖掘机动作至到达测试终点(S220)，测试控制器持续对压力变化进行判断(S230)，如果实时压力P与P_待AV的压力差小于Gap判定为是，计时器计时(S240)，如果判定为否则在S230持续判断；

判定计时器计时持续时间(步骤S250)是否大于等于T2_Down(例如T2_Down＝2S)，如果判定为是，则读取系统时间作为T3_Down，S250判定为否则持续判定；

计算动作时间T＝T3_Down-T1_DOWN-T2_Down；

步骤S130或步骤S270完成后，进入步骤S280，根据选择的测试项目，输出测试结果，显示于图2的对应测试项目测试结果中。

本发明采用控制器判断主泵压力变化自动运算测试动作的启动和停止时间，测量结果准确，一致性好；系统使用CANBus总线和Can-WIFI转换器，安装连接简便快捷，易于操作；测试人员只需点击相应测试项目、按钮和操作机器，操作简单，测试过程中一人即可完成。

挖掘机液压系统有单泵系统和双泵系统，进而安装的传感器可能是单个或两个，采用泵出口压力测量单动作时间同样适用于两类系统。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于挖掘机的单动作时间测量系统，其特征在于：包括：相互连接的单动作时间测试控制器、人机交互装置；单动作时间测试控制器连接挖掘机主控制器，挖掘机主控制器连接主泵压力传感器；

单动作时间测试控制器接收挖掘机主控制器发送的由主泵压力传感器检测到的主泵出口压力信号和人机交互装置发送的操作指令，并进行挖掘机单动作时间计算，将计算得到的单动作时间发送给人机交互装置显示。

2.根据权利要求1所述的一种适用于挖掘机的单动作时间测量系统，其特征是：系统还包括连接在单动作时间测试控制器、人机交互装置之间的Can-WiFi转换器。

3.根据权利要求2所述的一种适用于挖掘机的单动作时间测量系统，其特征是：挖掘机主控制器通过CAN-Bus总线与单动作时间测试控制器连接，单动作时间测试控制器通过CAN-Bus总线与Can-WiFi转换器连接，Can-WiFi转换器通过无线网络与人机交互装置连接。

4.一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法，其特征是：包括步骤：

步骤1，单动作时间测试控制器接收人机交互装置发送的测量项目及开始测试指令，挖掘机未动作且单动作时间测试控制器未接收到开始测试指令时对移动到相应测试项目起始位置的挖掘机进行待机压力检测，得到待机压力平均值P_待AV、待机压力最大值P_待max和待机压力最小值P_待min，对接收的测量项目指令进行判断，若测量项目为第一种测量项目则转步骤2，若为第二种测量项目则转步骤3；

步骤2，若单动作时间测试控制器获取的挖掘机主泵压力P减待机压力最大值P_待max大于启动阈值，获取测试控制器当前系统时间记为T1；若检测到挖掘机主泵压力P大于停止阈值，获取测试控制器当前系统时间记为T2，计算单动作时间为：T2-T1；

步骤3，对压力变化量Gap值进行校准；若检测到挖掘机主泵压力P减去待机平均压力P_待AV大于Gap值时，获取测试控制器当前系统时间T1_Down；

若检测到挖掘机主泵压力P减去待机平均压力P_待AV小于Gap值时，测试控制器开始计时，当压力P减去待机平均压力P_待小于Gap值持续时间到达设定时间T2_Down后，获取测试控制器当前系统时间T3_Down；计算单动作时间为：T＝T3_Down-T1_Down-T2_Down；

步骤4，单动作时间测试控制器将单动作时间发送给人机交互装置并显示。

5.根据权利要求4所述的一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法，其特征是：所述压力值通过挖掘机主泵压力传感器检测，再通过挖掘机主控制器发送给单动作时间测试控制器。

6.根据权利要求4所述的一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法，其特征是：第一种测量项目包括：动臂提升、斗杆内收、斗杆外摆、铲斗内收或铲斗外摆，第二种测量项目包括：动臂下降。

7.根据权利要求4所述的一种适用于挖掘机的单动作时间测量方法，其特征是：所述对压力变化量Gap值进行校准，具体为：

计算待机时最大压力与最小压力的压力差Gap_待，Gap_待＝P_待max-P_待min，如果Gap_待与Gap值差值的绝对值大于差值阈值，Gap值等于Gap_待加上差值阈值，否则等于Gap初始值。

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