CN111121706A - 一种挖掘机回转角度测量方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种挖掘机回转角度测量方法、装置和系统，其中挖掘机包括回转马达，回转马达包括柱塞，回转马达上集成有转速传感器，挖掘机回转角度测量方法包括：获取转速传感器的输出信号；根据转速传感器的输出信号确定挖掘机的回转角度。本发明实施例的技术方案，可以在实现挖掘机回转角度测量的基础上，节约成本；并且转速传感器可以集成在回转马达上，不需要额外进行安装，因此相对于现有技术中陀螺仪和编码器测量挖掘机回转角度的测量方式更加容易实现。

Description

一种挖掘机回转角度测量方法、装置和系统

技术领域

本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种挖掘机回转角度测量方法、装置和系统。

背景技术

随着对作业机械安全性要求的提高，电子围栏技术已广泛应用于挖掘机上。

在现有全电控挖掘机在实现回转的电子围栏控制时，需要增加一个测量回转角度的传感器，用以计算实时的回转姿态。

现有技术中测量回转角度的传感器有两种，一是用陀螺仪(或惯导单元)；二是安装编码器。其中陀螺仪或惯导单元的成本加高，而编码器在挖掘机上安装十分困难。

发明内容

本发明提供一种挖掘机回转角度测量方法、装置和系统，以实现在保证成本较低，且容易安装的基础上，对挖掘机的回转角进行测量，实现电子围栏功能。

第一方面，本发明实施例提供了一种挖掘机回转角度测量方法，所述挖掘机包括回转马达，所述回转马达包括柱塞，所述回转马达上集成有转速传感器，所述挖掘机回转角度测量方法包括：

获取所述转速传感器的输出信号；

根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度。

可选的，所述转速传感器的输出信号包括脉冲信号，所述根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度，包括：

根据所述脉冲信号的个数确定所述挖掘机的回转角度。

可选的，所述脉冲信号包括存在相位差的第一路脉冲信号和第二路脉冲信号；

所述根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度，包括：

根据所述第一路脉冲信号和所述第二路脉冲信号的相位差获取所述回转马达的回转方向；

根据所述回转马达的第一回转方向下的脉冲信号个数和第二回转方向下的脉冲信号个数确定所述挖掘机的回转角度。

可选的，所述脉冲信号包括一路脉冲信号，获取所述回转马达的回转方向包括：

获取手柄回转信号或回转主阀的控制信号以确定所述回转马达的回转方向，所述马达的回转方向包括第一回转方向和第二回转方向；

所述根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度包括：

根据所述回转马达在第一回转方向下的脉冲信号个数和在第二回转方向下的脉冲信号个数确定所述挖掘机的回转角度。

可选的，根据所述回转马达在第一回转方向下的脉冲信号个数和第二回转方向下的脉冲个数信号确定所述挖掘机的回转角度，包括：

根据以下公式计算所述挖掘机的回转角度：

a＝(b-c)*360/(M*N)；其中，a表示所述挖掘机的回转角度，b表示所述回转马达在第一回转方向下的脉冲信号个数，c表示所述回转马达在第二回转方向下的脉冲信号个数，M表示所述柱塞的个数，N表示减速比；其中所述减速比为回转减速机的第一减速比与回转支撑到挖掘机车速的第二减速比的乘积。

可选的，所述获取所述转速传感器的输出信号包括：

获取所述脉冲信号的上升沿和下降沿；

将所述脉冲信号的上升沿确定为0.5个脉冲信号，将所述脉冲信号的下降沿确定为0.5个脉冲信号。

可选的，在所述获取所述转速传感器的输出信号之前，还包括：

在检测到所述挖掘机重新上电、或者接收到电子围栏使能信号时，将所述挖掘机的回转角度初始化为0。

可选的，在所述根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度之后，还包括：

检测到所述挖掘机断电或所述电子围栏使能取消信号后，将所述挖掘机的回转角度清0。

第二方面，本发明实施例还提供了一种挖掘机回转角度测量装置，该挖掘机回转角度测量装置包括：

获取模块，用于获取转速传感器的输出信号和所述回转马达的回转方向；

回转角度确定模块，用于根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度。

第三方面，本发明实施例还提供了一种挖掘机回转角度测量系统，该挖掘机回转角度测量系统包括回转马达和电子控制单元，所述回转马达包括柱塞，所述回转马达上集成有转速传感器，所述转速传感器与所述电子控制单元电连接。

本发明实施例提供的挖掘机转速信号测量方法、装置和系统，通过获取转速传感器的输出信号；根据转速传感器的输出信号确定挖掘机的回转角度，可以在实现挖掘机回转角度测量的基础上，节约成本；并且转速传感器可以集成在回转马达上，不需要额外进行安装，因此相对于现有技术中陀螺仪和编码器测量挖掘机回转角度的测量方式更加容易实现。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种挖掘机回转角度测量方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种挖掘机回转角度测量方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的另一种挖掘机回转角度测量方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的另一种挖掘机回转角度测量方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的一种挖掘机回转角度测量装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种挖掘机回转角度测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

正如背景技术中所述，现有技术中测量回转角度的传感器有两种，一是用陀螺仪(或惯导单元)；二是安装编码器。其中陀螺仪或惯导单元的成本加高，而编码器在挖掘机上安装十分困难，基于上述问题，本发明提供一种挖掘机回转角度测量方法，其中挖掘机包括回转马达，回转马达包括柱塞，回转马达上集成有转速传感器，图1是本发明实施例提供的一种挖掘机回转角度测量方法的流程图，参考图1，该挖掘机回转角度测量方法包括：

步骤110、获取转速传感器的输出信号；

具体的，回转马达可包括多个柱塞，可选的，回转马达包括的柱塞个数可以是7个或9个。转速传感器可固定安装在回转马达上，例如固定安装在回转马达的外壳上，挖掘机回转时，回转马达会发生回转，回转马达每转一圈，回转马达上柱塞依次经过转速传感器，每个柱塞经过转速传感器时，转速传感器会产生相应的输出信号，可选的，输出信号包括脉冲信号。回转马达每回转一周，转速传感器可以输出与柱塞个数相同个数的脉冲信号，例如回转马达包括9个柱塞时，回转马达每回转一周，转速传感器可以输出9个脉冲信号。

步骤120、根据转速传感器的输出信号确定挖掘机的回转角度。

回转马达所回转的角度与挖掘机的旋转角度具有一定的比例关系，通常回转马达通过回转减速机与回转支撑相连，回转支撑到车速也有一定的减速比。示例性的，回转减速机的减速比为20，回转支撑到车速的减速比为7，则挖掘机旋转一圈，马达需要转动约20*7＝140转，回转马达包括9个柱塞时，转速传感器输出140*9＝1260个脉冲信号，因此每个脉冲信号对应的挖掘机的回转角度为360°/1260＝0.286度，进而根据转速传感器输出信号可以确定挖掘机的回转角度，具体可以根据转速传感器输出的脉冲信号的个数确定挖掘机的回转角度，示例性的，转速传感器输出脉冲信号的个数为20个时，则挖掘机的回转角度为20*0.286＝5.72度。转速传感器可以集成在回转马达上，不需要额外进行安装，因此相对于现有技术中陀螺仪和编码器测量挖掘机回转角度的测量方式更加容易实现，并且因转速传感器的成本低廉，因此有利于节约成本。即无需安装陀螺仪和编码器即可实现对挖掘机回转角度的测量，解决了现有测量挖掘机回转角度安装陀螺仪和编码器困难，且成本高的问题。

本发明实施例提供的挖掘机转速信号测量方法，通过获取转速传感器的输出信号；根据转速传感器的输出信号确定挖掘机的回转角度，可以在实现挖掘机回转角度测量的基础上，节约成本；并且转速传感器可以集成在回转马达上，不需要额外进行安装，因此相对于现有技术中陀螺仪和编码器测量挖掘机回转角度的测量方式更加容易实现。

在上述技术方案的基础上，可选的，脉冲信号包括存在相位差的第一路脉冲信号和第二路脉冲信号；图2是本发明实施例提供的另一种挖掘机回转角度测量方法的流程图，参考图2，该挖掘机回转角度的测量方法包括：

步骤210、获取转速传感器的输出信号；该步骤与上述实施例中步骤110的工作过程相同，在此不再赘述。

步骤220、根据第一路脉冲信号和第二路脉冲信号的相位差获取回转马达的回转方向；

示例性的，第一路脉冲信号超前于第二路脉冲信号90度时，确定回转马达的回转方向为正转，第一路脉冲信号滞后与第二路脉冲信号90度时，确定回转马达的回转方向为反转。

步骤230、根据回转马达在第一回转方向下的脉冲信号个数和第二回转方向下的脉冲信号个数确定挖掘机的回转角度。

其中，第一回转方向和第一回转方向为回转马达的两个不同回转方向，例如第一回转方向为正转，第二回转方向为反转。具体的，因回转马达的回转方向不同时，挖掘机的回转方向也是不同的，例如回转马达正转时，挖掘机的回转方向也为正转，回转马达反转时，挖掘机的回转方向也是反转。示例性的，回转马达正转一周后，又反转一周，则回转马达正转和反转时对应的脉冲个数相同，则挖掘机的正向回转一定的角度后，又反向回转相同的角度，即回转马达正转一周后又反转一周，则挖掘机的回转角度保持为回转马达正转一周之前的回转角度。仍以转速传感器输出的一个脉冲信号对应马达的回转角度为0.286度为例进行说明，根据回转马达在第一回转方向下的脉冲信号个数和第二回转方向下的脉冲个数信号确定挖掘机的回转角度，具体可以是每获取到回转马达在第一回转方向下的一个脉冲信号，将回转马达的回转角度加0.286度，每获取到回转马达在第二回转方向下的一个脉冲信号，将回转马达的回转角度减0.286度。

可选的，脉冲信号包括一路脉冲信号，图3是本发明实施例提供的另一种挖掘机回转角度测量方法的流程图，参考图3，该挖掘机回转角度测量方法包括：

步骤310、获取转速传感器的输出信号；该步骤与上述实施例中步骤110相同，在此不再赘述。

步骤320、获取手柄回转信号或回转主阀的控制信号以确定回转马达的回转方向，马达的回转方向包括第一回转方向和第二回转方向；

其中，第一回转方向和第一回转方向为回转马达的两个不同回转方向，例如第一回转方向为正转，第二回转方向为反转。具体的，当转速传感器的输出信号只包括一路脉冲信号时，通过该一路脉冲信号无法判定回转马达的回转方向，驾驶员的手柄回转信号或回转主阀的控制信号同样可以反映回转马达的回转方向，因此需将手柄回转信号或回转主阀的控制信号引入到该方法的控制逻辑中，通过获取手柄回转信号和回转主阀的控制信号确定回转马达的回转方向。例如获取到手柄回转信号为手柄右回转(或者获取到的信号时右回转主阀打开)时，确定回转马达的回转方向为第一回转方向，获取到手柄回转信号为手柄左回转(或者获取到的信号时左回转主阀打开)时，确定回转马达的回转方向为第二回转方向。

步骤330、根据回转马达在第一回转方向下的脉冲信号个数和在第二回转方向下的脉冲信号个数确定挖掘机的回转角度。该步骤与上述实施例中步骤330相同，在此不再赘述。

在上述技术方案的基础上，可选的，根据回转马达的第一回转方向下的脉冲信号个数和第二回转方向下的脉冲个数信号确定挖掘机的回转角度，包括：

根据以下公式计算挖掘机的回转角度：

a＝(b-c)*360/(M*N)；其中，a表示挖掘机的回转角度，b表示回转马达在第一回转方向下的脉冲信号个数，c表示回转马达在第二回转方向下的脉冲信号个数，M表示柱塞的个数，N表示减速比；其中减速比为回转减速机的第一减速比与回转支撑到挖掘机车速的第二减速比的乘积。

具体的，如上述实施例中所述的，回转马达的回转方向不同时，挖掘机的回转方向也不同。将回转马达在第一回转方向下的脉冲信号个数与回转马达在第二回转方向下的脉冲信号个数做差后，可以得到抵消回转马达不同方向的回转角度后，回转马达在一个回转方向下的信号脉冲个数，并根据该脉冲个数得到挖掘机的回转角度。示例性的，回转减速机的第一减速比为20，回转支撑到车速的第二减速比为7，则上述挖掘机回转角度计算公式中减速比N＝20*7＝140，回转马达包括9个柱塞时，M＝9，以回转马达在第一回转方向下的脉冲个数为50个，回转马达在第二回转方向下的脉冲个数为20个为例，则根据上述计算公式可得挖掘机的回转角度a＝(50-20)*360/(9*140)＝8.581度。

图4是本发明实施例提供的另一种挖掘机回转角度测量方法的流程图，参考图4，可选的，该挖掘机回转角度测量方法包括：

步骤410、获取脉冲信号的上升沿和下降沿。

具体的，每个脉冲信号均包括上升沿和下降沿，每获取到一个上升沿和一个下降沿可视为获取到一个完整的脉冲信号，可以将脉冲信号的个数加一。

步骤420、将脉冲信号的上升沿确定为0.5个脉冲信号，将脉冲信号的下降沿确定为0.5个脉冲信号；

具体的，将脉冲信号进一步上升沿对应0.5个脉冲信号，下降沿对应0.5个脉冲信号，进而确定出脉冲信号的个数，可以使得回转角度的测量精度可以增加一倍，进而提高挖掘机回转角度的测量精度，保证挖掘机回转角度测量的准确性。

步骤430、根据脉冲信号的个数确定挖掘机的回转角度。该步骤与上述实施例中根据脉冲信号个数确定挖掘机回转角度的过程相同，在此不再赘述。

在上述各实施例的基础上，可选的，在获取转速传感器的输出信号之前还包括：

在检测到挖掘机重新上电、或者接收到电子围栏使能信号时，将挖掘机的回转角度初始化为0。

具体的，因挖掘机每次工作中都有可能会有一定角度的回转，通过在在检测到挖掘机重新上电、或者接收到电子围栏使能信号时，将挖掘机的回转角度初始化为0，可以避免挖掘机前一次工作回转角度对本次工作回转角度测量的影响，保证检测到的挖掘机回转角度计算准确可靠。

另外，完成挖掘机生产，挖掘机下线时，在驾驶室前方与两侧履带前进方向平行时，将挖掘机的总回转角度置为0，之后根据传感器计算的回转角度会在此基础上累加，并且断电保存。若存在累积误差，可将在挖掘机上进行实际回转测试，并把测量误差作为软件的修正进行补偿。

可选的，在根据转速传感器的输出信号确定挖掘机的回转角度之后，还包括：检测到挖掘机断电或电子围栏使能取消信号后，将挖掘机的回转角度清0。

具体的，通过在检测到挖掘机断电或电子围栏使能取消信号后，将挖掘机的回转角度清0，可以保证挖掘机每次工作断电后，或者电子围栏功能使能取消后，挖掘机的回转角度清0，避免挖掘机本次工作对下次工作回转角度测量的影响，进而有利于保证挖掘机回转角度测量的准确性。

本发明实施例还提供了一种挖掘机回转角度测量装置，图5是本发明实施例提供的一种挖掘机回转角度测量装置的结构示意图，参考图5，该挖掘机回转角度测量装置包括：

获取模块510，用于获取转速传感器的输出信号和回转马达的回转方向；

回转角度确定模块520，用于根据转速传感器的输出信号确定挖掘机的回转角度。

本实施例提供的挖掘机回转角度测量装置，通过获取模块获取转速传感器的输出信号；并通过回转角度确定模块根据转速传感器的输出信号确定挖掘机的回转角度，可以在实现挖掘机回转角度测量的基础上，节约成本；并且转速传感器可以集成在回转马达上，不需要额外进行安装，因此相对于现有技术中陀螺仪和编码器测量挖掘机回转角度的测量方式更加容易实现。

本发明实施例还提供了一种挖掘机回转角度测量系统，图6是本发明实施例提供的一种挖掘机回转角度测量系统的结构示意图，参考图6，该挖掘机回转角度测量系统包括回转马达610和电子控制单元620，回转马达包括柱塞(图中未示出)，回转马达上集成有转速传感器611，转速传感器611与电子控制单元620电连接。

本发明实施例提供的挖掘机回转角度测量系统，可通过电子控制单元获取转速传感器的输出信号；并通过回转角度确定模块根据转速传感器的输出信号确定挖掘机的回转角度，可以在实现挖掘机回转角度测量的基础上，节约成本；并且转速传感器可以集成在回转马达上，不需要额外进行安装，因此相对于现有技术中陀螺仪和编码器测量挖掘机回转角度的测量方式更加容易实现。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种挖掘机回转角度测量方法，其特征在于，所述挖掘机包括回转马达，所述回转马达包括柱塞，所述回转马达上集成有转速传感器，所述挖掘机回转角度测量方法包括：

获取所述转速传感器的输出信号；

根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度。

2.根据权利要求1所述的挖掘机回转角度测量方法，其特征在于，所述转速传感器的输出信号包括脉冲信号，所述根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度，包括：

根据所述脉冲信号的个数确定所述挖掘机的回转角度。

3.根据权利要求2所述的挖掘机回转角度测量方法，其特征在于，所述脉冲信号包括存在相位差的第一路脉冲信号和第二路脉冲信号；

所述根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度，包括：

根据所述第一路脉冲信号和所述第二路脉冲信号的相位差获取所述回转马达的回转方向；

根据所述回转马达的第一回转方向下的脉冲信号个数和第二回转方向下的脉冲信号个数确定所述挖掘机的回转角度。

4.根据权利要求2所述的回转角度测量方法，其特征在于，所述脉冲信号包括一路脉冲信号，获取所述回转马达的回转方向包括：

获取手柄回转信号或回转主阀的控制信号以确定所述回转马达的回转方向，所述马达的回转方向包括第一回转方向和第二回转方向；

所述根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度包括：

根据所述回转马达在第一回转方向下的脉冲信号个数和在第二回转方向下的脉冲信号个数确定所述挖掘机的回转角度。

5.根据权利要求3或4所述的挖掘机回转角度测量方法，其特征在于，根据所述回转马达在第一回转方向下的脉冲信号个数和第二回转方向下的脉冲个数信号确定所述挖掘机的回转角度，包括：

根据以下公式计算所述挖掘机的回转角度：

a＝(b-c)*360/(M*N)；其中，a表示所述挖掘机的回转角度，b表示所述回转马达在第一回转方向下的脉冲信号个数，c表示所述回转马达在第二回转方向下的脉冲信号个数，M表示所述柱塞的个数，N表示减速比；其中所述减速比为回转减速机的第一减速比与回转支撑到挖掘机车速的第二减速比的乘积。

6.根据权利要求2所述的挖掘机回转角度测量方法，其特征在于，所述获取所述转速传感器的输出信号包括：

获取所述脉冲信号的上升沿和下降沿；

将所述脉冲信号的上升沿确定为0.5个脉冲信号，将所述脉冲信号的下降沿确定为0.5个脉冲信号。

7.根据权利要求1所述的挖掘机回转角度测量方法，其特征在于，在所述获取所述转速传感器的输出信号之前，还包括：

在检测到所述挖掘机重新上电、或者接收到电子围栏使能信号时，将所述挖掘机的回转角度初始化为0。

8.根据权利要求7所述的挖掘机回转角度测量方法，其特征在于，在所述根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度之后，还包括：

检测到所述挖掘机断电或所述电子围栏使能取消信号后，将所述挖掘机的回转角度清0。

9.一种挖掘机回转角度测量装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取转速传感器的输出信号和所述回转马达的回转方向；

回转角度确定模块，用于根据所述转速传感器的输出信号确定所述挖掘机的回转角度。

10.一种挖掘机回转角度测量系统，其特征在于，包括回转马达和电子控制单元，所述回转马达包括柱塞，所述回转马达上集成有转速传感器，所述转速传感器与所述电子控制单元电连接。

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