CN111501872A - 平地机铲刀刮坡角的确定方法、装置、系统以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种平地机铲刀刮坡角的确定方法、装置、平地机铲刀控制系统以及存储介质，涉及工程机械技术领域，其中的方法包括：基于平地机的运行方向和铲刀的移动方向建立基准坐标系；获取姿态检测装置采集的、与铲刀运行相对应的空间姿态角信息；获取铲刀绕基准坐标系的各坐标轴的旋转动作顺序；根据空间姿态角信息和旋转动作顺序，使用预设的刮坡角计算规则计算与铲刀相对应的刮坡角。本公开的方法、装置、系统以及存储介质，通过检测铲刀在空间状态下的姿态角，根据姿态角与旋转动作顺序进行刮坡角的计算，可以实现平地机铲刀刮坡角的精准确定，降低对于操作者经验的依赖，提高作业效率。

Description

平地机铲刀刮坡角的确定方法、装置、系统以及存储介质

技术领域

本公开涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种平地机铲刀刮坡角的确定方法、装置、平地机铲刀控制系统以及存储介质。

背景技术

使用平地机进行坡度作业时需要对铲刀的坡度角进行控制，以保证坡度的准确性，避免坡度的多次修正，提高施工效率，降低施工成本。目前，在实际作业时，对铲刀的刮坡角的控制主要依赖操作手的经验进行目视判断，此种方法形成的坡度角往往与实际相差较大，需要多次返工进行修整；并且，目前没有传感器直接测量铲刀作业的坡度角的技术方案，无法实现坡度角的直接检测；可以基于油缸位置传感器技术进行间接式角度监测：将铲刀铲土角和铲土角伸缩油缸行程设计成一定的函数关系，在铲土角伸缩油缸上配置位置传感器，将采集的油缸行程数值传输到控制器，进而通过控制位移信号来间接控制铲刀铲土角；由于在刮坡作业时，刮坡角由多个控制油缸的状态共同决定，算法复杂，且铲刀与油缸之间存在机械间隙，误差较大，难以保证刮坡角的准确性。因此，需要一种新的用于确定坡度角的技术方案。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种平地机铲刀刮坡角的确定方法、装置、平地机铲刀控制系统以及存储介质。

根据本公开的一个方面，提供一种平地机铲刀刮坡角的确定方法，包括：基于平地机的运行方向和铲刀的移动方向建立基准坐标系；获取姿态检测装置采集的、与铲刀运行相对应的空间姿态角信息；其中，所述空间姿态角包括：所述铲刀绕所述基准坐标系的各坐标轴旋转的姿态角；获取所述铲刀绕所述基准坐标系的各坐标轴的旋转动作顺序；根据所述空间姿态角信息和所述旋转动作顺序，使用预设的刮坡角计算规则计算与所述铲刀相对应的刮坡角。

可选地，所述基于平地机的运行方向和铲刀的移动方向建立基准坐标系包括：将平地机铲刀横向中心线与平地机纵向中心线的交点在水平面的投影设置为原点，将水平面设置为XOY平面，用以建立所述基准坐标系；其中，所述基准坐标系的X轴方向为平地机的运行方向，Y轴方向为所述铲刀的横向移动方向，Z轴方向为垂直水平面并竖直向上的方向。

可选地，所述姿态角包括：所述铲刀绕X轴旋转的第一姿态角α、绕Y轴旋转的第二姿态角β和绕Z轴旋转的第三姿态角γ。

可选地，所述根据所述空间姿态角信息和所述旋转动作顺序，使用预设的刮坡角计算规则计算与所述铲刀相对应的刮坡角包括：根据所述旋转动作顺序从所述第一姿态角α、所述第二姿态角β和所述第三姿态角γ中选取至少两个姿态角，计算所述刮坡角。

可选地，如果确定所述旋转动作顺序为第一顺序、第三顺序、第五顺序或第六顺序，则选取所述第一姿态角α和所述第二姿态角β计算所述刮坡角；其中，所述第一顺序为所述铲刀依次执行绕X轴旋转第一姿态角α、绕Y轴旋转第二姿态角β和绕Z轴旋转第三姿态角γ；所述第三顺序为所述铲刀依次执行绕Y轴旋转第二姿态角β、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Z轴旋转第三姿态角γ；所述第五顺序为所述铲刀依次执行绕Z轴旋转第三姿态角γ、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Y轴旋转第二姿态角β；所述第六顺序为所述铲刀依次执行绕Z轴旋转第三姿态角γ、绕Y轴旋转第二姿态角β和绕X轴旋转第一姿态角α。

可选地，所述刮坡角θ＝180-arc(cos(α)cos(β))。

可选地，如果确定所述旋转动作顺序为第二顺序，则选取所述第一姿态角α、所述第二姿态角β和第三姿态角γ计算所述刮坡角；其中，所述第二顺序为所述铲刀依次执行绕X轴旋转第一姿态角α、绕Z轴旋转第三姿态角γ和绕Y轴旋转第二姿态角β。

可选地，所述刮坡角θ＝180-arc(-sin(α)sin(γ)sin(β)+cos(α)cos(β))。

可选地，如果确定所述旋转动作顺序为第四顺序，则选取所述第一姿态角α、所述第二姿态角β和第三姿态角γ计算所述刮坡角；其中，所述第四顺序为所述铲刀依次执行绕Y轴旋转第二姿态角β、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Z轴旋转第三姿态角γ。

可选地，所述刮坡角θ＝180-arc(cos(α)cos(β)+sin(α)sin(β)sin(γ))。

可选地，所述姿态检测装置包括：倾角传感器、磁力计或光纤陀螺。

根据本公开的另一方面，提供一种平地机铲刀刮坡角的确定装置，包括：坐标系建立模块，用于基于平地机的运行方向和铲刀的移动方向建立基准坐标系；空间姿态获取模块，用于获取姿态检测装置采集的、与铲刀运行相对应的空间姿态角信息；其中，所述空间姿态角包括：所述铲刀绕所述基准坐标系的各坐标轴旋转的姿态角；动作顺序获取模块，用于获取所述铲刀绕所述基准坐标系的各坐标轴的旋转动作顺序；刮坡角计算模块，用于根据所述空间姿态角信息和所述旋转动作顺序，使用预设的刮坡角计算规则计算与所述铲刀相对应的刮坡角。

可选地，所述基于平地机的运行方向和铲刀的移动方向建立基准坐标系包括：坐标系建立模块，用于将平地机铲刀横向中心线与平地机纵向中心线的交点在水平面的投影设置为原点，将水平面设置为XOY平面，用以建立所述基准坐标系；其中，所述基准坐标系的X轴方向为平地机的运行方向，Y轴方向为所述铲刀的横向移动方向，Z轴方向为垂直水平面并竖直向上的方向。

可选地，所述姿态角包括：所述铲刀绕X轴旋转的第一姿态角α、绕Y轴旋转的第二姿态角β和绕Z轴旋转的第三姿态角γ。

可选地，所述根据所述空间姿态角信息和所述旋转动作顺序，使用预设的刮坡角计算规则计算与所述铲刀相对应的刮坡角包括：刮坡角计算模块，用于根据所述旋转动作顺序从所述第一姿态角α、所述第二姿态角β和所述第三姿态角γ中选取至少两个姿态角，计算所述刮坡角。

可选地，刮坡角计算模块，用于如果确定所述旋转动作顺序为第一顺序、第三顺序、第五顺序或第六顺序，则选取所述第一姿态角α和所述第二姿态角β计算所述刮坡角；其中，所述第一顺序为所述铲刀依次执行绕X轴旋转第一姿态角α、绕Y轴旋转第二姿态角β和绕Z轴旋转第三姿态角γ；所述第三顺序为所述铲刀依次执行绕Y轴旋转第二姿态角β、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Z轴旋转第三姿态角γ；所述第五顺序为所述铲刀依次执行绕Z轴旋转第三姿态角γ、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Y轴旋转第二姿态角β；所述第六顺序为所述铲刀依次执行绕Z轴旋转第三姿态角γ、绕Y轴旋转第二姿态角β和绕X轴旋转第一姿态角α。

可选地，所述刮坡角θ＝180-arc(cos(α)cos(β))。

可选地，刮坡角计算模块，用于如果确定所述旋转动作顺序为第二顺序，则选取所述第一姿态角α、所述第二姿态角β和第三姿态角γ计算所述刮坡角；其中，所述第二顺序为所述铲刀依次执行绕X轴旋转第一姿态角α、绕Z轴旋转第三姿态角γ和绕Y轴旋转第二姿态角β。

可选地，所述刮坡角θ＝180-arc(-sin(α)sin(γ)sin(β)+cos(α)cos(β))。

可选地，刮坡角计算模块，用于如果确定所述旋转动作顺序为第四顺序，则选取所述第一姿态角α、所述第二姿态角β和第三姿态角γ计算所述刮坡角；其中，所述第四顺序为所述铲刀依次执行绕Y轴旋转第二姿态角β、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Z轴旋转第三姿态角γ。

可选地，所述刮坡角θ＝180-arc(cos(α)cos(β)+sin(α)sin(β)sin(γ))。

可选地，所述姿态检测装置包括：倾角传感器、磁力计或光纤陀螺。

根据本公开的又一方面，提供一种平地机铲刀刮坡角的确定装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的方法。

根据本公开的又一方面，提供一种平地机铲刀控制系统，包括：如上的平地机铲刀刮坡角的确定装置。

可选地，系统还包括：与所述平地机铲刀刮坡角的确定装置连接的显示模块和存储模块。

根据本公开的再一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如上所述的方法。

本公开的平地机铲刀刮坡角的确定方法、装置、平地机铲刀控制系统以及存储介质，针对缺乏传感器进行铲刀刮坡角测量的问题，通过检测铲刀在空间状态下的姿态角，根据姿态角与旋转动作顺序进行刮坡角的计算，可以实现平地机铲刀刮坡角的精准确定，降低对于操作者经验的依赖性，提高作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为根据本公开的平地机铲刀刮坡角的确定方法的一个实施例的流程示意图；

图2为平地机铲刀控制机构的一个实施例的示意图；

图3为根据本公开的平地机铲刀刮坡角的确定方法的一个实施例中的基准坐标系的示意图；

图4A为刮坡角的示意图，图4B为刮坡角在坐标系下的示意图，图4C为传感器的安装示意图，图4D为刮坡角的计算示意图；

图5为根据本公开的平地机铲刀刮坡角的确定装置的一个实施例的模块示意图；

图6为根据本公开的平地机铲刀控制系统的一个实施例的模块示意图；

图7为根据本公开的平地机铲刀刮坡角的确定装置的另一个实施例的模块示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本公开进行更全面的描述，其中说明本公开的示例性实施例。下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。下面结合各个图和实施例对本公开的技术方案进行多方面的描述。

下文中的“第一”、“第二”等仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。

平地机是一种用于大面积平整场地、修路、刮坡、挖沟、修边渠、排水沟、除雪、松土、推土、开荒等工况的作业机械，使用平地机进行坡度作业时需要对铲刀的坡度角进行控制，以保证坡度的准确性，避免坡度的多次修正，提高施工效率，降低施工成本。

目前，在实际作业时，对铲刀的刮坡角的控制主要依赖操作手的经验进行目视判断，坡度角往往与实际相差较大，需要多次返工进行修整，作业时间长，费用高。造成这种情况的原因是平地机铲刀进行刮坡时需要将铲刀移动到车体外，此时铲刀作业的坡度角取决于铲刀的空间状态，而目前没有直接的传感器进行测量，无法实现坡度角的直接检测。

可以基于油缸位置传感器技术进行间接式角度监测，将铲刀铲土角和铲土角伸缩油缸行程设计成一定的函数关系，在铲土角伸缩油缸上配置位置传感器，将采集的油缸行程数值传输到控制器，进而通过控制位移信号来间接控制铲刀铲土角；由于刮坡作业时刮坡角由多个控制油缸的状态共同决定，算法复杂，且铲刀与油缸之间存在机械间隙，误差较大，难以保证刮坡角。

图1为根据本公开的平地机铲刀刮坡角的确定方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示：

步骤101，基于平地机的运行方向和铲刀的移动方向建立基准坐标系。

在一实施例中，平地机可以为工程用平地机、农用平地机等；平地机的运行方向为平地机的行驶方向等，铲刀的移动方向为铲刀横向移动方向等，铲刀横向移动方向与平地机的行驶方向垂直；基准坐标系为三维坐标系。

步骤102，获取姿态检测装置采集的、与铲刀运行相对应的空间姿态角信息，空间姿态角包括铲刀绕基准坐标系的各坐标轴旋转的姿态角。

步骤103，获取铲刀绕基准坐标系的各坐标轴的旋转动作顺序。

步骤104，根据空间姿态角信息和旋转动作顺序，使用预设的刮坡角计算规则计算与铲刀相对应的刮坡角。

上述实施例中的平地机铲刀刮坡角的确定方法，通过检测铲刀在空间状态下的姿态角，根据姿态角与旋转动作顺序进行刮坡角的计算，可以实现平地机铲刀刮坡角的精准确定。

如图2所示，平地机铲刀的控制机构包括牵引架1、回转圈2、角位器3、铲刀体4、铲土角伸缩油缸5。回转圈2通过螺栓固定在牵引架1的下端，在回转圈2的左右侧焊接有支耳，在回转圈2的下端焊接有轴头，铲土角伸缩油缸5的一端安装于回转圈2的支耳处并固定，另一端与角位器3的上安装孔通过销轴装配，角位器3上的安装孔内装配有关节轴承和密封圈，角位器3的中部设有滑道，通过锁紧杆、锁紧螺母、垫圈与回转圈2固定。

角位器3的下安装孔端装配于回转圈2的轴头，通过开槽螺母固定，铲刀体4的上下导轨置于角位器3与之相配合的导槽中，铲刀体4在下轴头的轴线方向进行滑动。在铲土角伸缩油缸5上可以配置检测装置，将采集的油缸行程数值传输到控制器。

在一个实施例中，将平地机铲刀横向中心线与平地机纵向中心线的交点在水平面的投影设置为原点，将水平面设置为XOY平面，用以建立基准坐标系；基准坐标系的X轴方向为平地机的运行方向，Y轴方向为铲刀的横向移动方向，Z轴方向为垂直水平面并竖直向上的方向。姿态检测装置采集的、与铲刀运行相对应的姿态角包括铲刀绕X轴旋转的第一姿态角α、绕Y轴旋转的第二姿态角β和绕Z轴旋转的第三姿态角γ。

如图3所示，以水平面为参考平面，以平地机铲刀横向中心线与平地机纵向中心线的交点在水平面的投影为原点，建立基准坐标系，基准坐标系的X轴方向为平地机车辆行驶方向，基准坐标系的Y轴方向为铲刀横向移动方向，基准坐标系的Z轴方向为垂直水平面的竖直向上的方向。姿态检测装置包括倾角传感器、磁力计或光纤陀螺等。姿态检测装置用于检测铲刀的空间姿态角，包括铲刀绕X轴旋转的第一姿态角α，绕Y轴旋转的第二姿态角β，绕Z轴旋转的第三姿态角γ。α、β、γ可以采用单轴/双轴倾角传感器或者IMU、磁力计、光纤陀螺等姿态传感器获取。

在一个实施例中，预设的刮坡角计算规则可以采用多种计算规则。例如，根据旋转动作顺序从第一姿态角α、第二姿态角β和第三姿态角γ中选取至少两个姿态角，计算刮坡角。

第一顺序为铲刀依次执行绕X轴旋转第一姿态角α、绕Y轴旋转第二姿态角β和绕Z轴旋转第三姿态角γ；第二顺序为铲刀依次执行绕X轴旋转第一姿态角α、绕Z轴旋转第三姿态角γ和绕Y轴旋转第二姿态角β。第三顺序为铲刀依次执行绕Y轴旋转第二姿态角β、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Z轴旋转第三姿态角γ。

第四顺序为铲刀依次执行绕Y轴旋转第二姿态角β、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Z轴旋转第三姿态角γ；第五顺序为铲刀依次执行绕Z轴旋转第三姿态角γ、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Y轴旋转第二姿态角β；第六顺序为铲刀依次执行绕Z轴旋转第三姿态角γ、绕Y轴旋转第二姿态角β和绕X轴旋转第一姿态角α。

如果确定旋转动作顺序为第一顺序、第三顺序、第五顺序或第六顺序，则选取第一姿态角α和第二姿态角β计算刮坡角。

如果确定旋转动作顺序为第二顺序，则选取第一姿态角α、第二姿态角β和第三姿态角γ计算刮坡角。

如果确定旋转动作顺序为第四顺序，则选取第一姿态角α、第二姿态角β和第三姿态角γ计算刮坡角。

在一个实施例中，如图4A和4B所示，铲刀的刮坡角θ指的是铲刀刮坡作业后，形成的边坡与水平面的夹角，为方便理解，假设铲刀下边缘为AB，将A点平移到坐标系的原点O处(平移AB不会影响铲刀的刮坡角)，B点在XOY平面的投影为B1，B1在XOZ平面的投影为B2，则刮坡角θ＝∠BB₂B₁。如图4C所示，姿态传感器42布置在铲刀上部，初始状态下与铲刀的下边缘AB及水平面是平行布置的，姿态传感器42与铲刀体刚性连接，随着铲刀运动而运动。

如图4D所示，铲刀的刮坡角θ可以定义为姿态传感器所在平面的法向量n1与垂直定位的法向量n2夹角的余角。对于第一顺序α-β-γ((铲刀先绕X轴旋转α角度，再绕Y轴旋转的β角度，最后绕Z轴旋转γ角度)：

n1初始向量(x y z)定义为(0 0 1),在动作α-β-γ后的向量为：

其中，n2向量定义为(0 0 1)，则刮坡角为：

θ＝180-arc(cos(α)cos(β))。

对于第二顺序α-γ-β(铲刀先绕X轴旋转α角度，再绕Y轴旋转的γ角度，最后绕Z轴旋转β角度)：

n1初始向量(x y z)定义为(0 0 1),在动作α-γ-β后的向量为

其中，n2向量定义为(0 0 1)，则刮坡角为：

θ＝180-arc(-sin(α)sin(γ)sin(β)+cos(α)cos(β))。

对于第三顺序β-α-γ(铲刀先绕X轴旋转β角度，再绕Y轴旋转的α角度，最后绕Z轴旋转γ角度)：

n1初始向量(x y z)定义为(0 0 1),在动作β-α-γ后的向量为

其中，n2向量定义为(0 0 1)，则刮坡角为：

θ＝180-arc(cos(α)cos(β))。

对于第四顺序β-γ-α(铲刀先绕X轴旋转β角度，再绕Y轴旋转的γ角度，最后绕Z轴旋转α角度)：

n1初始向量(x y z)定义为(0 0 1),在动作β-γ-α后的向量为

其中，n2向量定义为(0 0 1)，则刮坡角为：

θ＝180-arc(cos(α)cos(β)+sin(α)sin(β)sin(γ))。

对于第五顺序γ-α-β(铲刀先绕X轴旋转γ角度，再绕Y轴旋转的α角度，最后绕Z轴旋转β角度)：

n1初始向量(x y z)定义为(0 0 1),在动作γ-α-β后的向量为

其中，n2向量定义为(0 0 1)，则刮坡角为：

θ＝180-arc(cos(α)cos(β))。

对于第六顺序γ-β-α(铲刀先绕X轴旋转γ角度，再绕Y轴旋转的β角度，最后绕Z轴旋转α角度)：

n1初始向量(x y z)定义为(0 0 1),在动作γ-β-α后的向量为

n2向量定义为(0 0 1)，则刮坡角为：

θ＝180-arc(cos(α)cos(β))。

在一个实施例中，如图5所示，本公开提供一种平地机铲刀刮坡角的确定装置50，包括：坐标系建立模块51、空间姿态获取模块52、动作顺序获取模块53和刮坡角计算模块54。坐标系建立模块51基于平地机的运行方向和铲刀的移动方向建立基准坐标系。空间姿态获取模块52获取姿态检测装置采集的、与铲刀运行相对应的空间姿态角信息，空间姿态角包括：铲刀绕基准坐标系的各坐标轴旋转的姿态角。

动作顺序获取模块53获取铲刀绕基准坐标系的各坐标轴的旋转动作顺序。刮坡角计算模块54根据空间姿态角信息和旋转动作顺序，使用预设的刮坡角计算规则计算与铲刀相对应的刮坡角。

在一个实施例中，坐标系建立模块51将平地机铲刀横向中心线与平地机纵向中心线的交点在水平面的投影设置为原点，将水平面设置为XOY平面，用以建立基准坐标系；基准坐标系的X轴方向为平地机的运行方向，Y轴方向为铲刀的横向移动方向，Z轴方向为垂直水平面并竖直向上的方向。

姿态角包括铲刀绕X轴旋转的第一姿态角α、绕Y轴旋转的第二姿态角β和绕Z轴旋转的第三姿态角γ。刮坡角计算模块54根据旋转动作顺序从第一姿态角α、第二姿态角β和第三姿态角γ中选取至少两个姿态角，计算刮坡角。

在一个实施例中，如果刮坡角计算模块54确定旋转动作顺序为第一顺序、第三顺序、第五顺序或第六顺序，则刮坡角计算模块54选取第一姿态角α和第二姿态角β计算刮坡角，例如，刮坡角可以为θ＝180-arc(cos(α)cos(β))。

如果刮坡角计算模块54确定旋转动作顺序为第二顺序，则刮坡角计算模块54选取第一姿态角α、第二姿态角β和第三姿态角γ计算刮坡角，例如，刮坡角θ＝180-arc(-sin(α)sin(γ)sin(β)+cos(α)cos(β))。

如果刮坡角计算模块54确定旋转动作顺序为第四顺序，则刮坡角计算模块54选取第一姿态角α、第二姿态角β和第三姿态角γ计算刮坡角，例如，刮坡角θ＝180-arc(cos(α)cos(β)+sin(α)sin(β)sin(γ))。

在一个实施例中，图6为根据本公开的平地机铲刀刮坡角的确定装置的另一个实施例的模块示意图。如图6所示，该装置可包括存储器61、处理器62、通信接口63以及总线64。存储器61用于存储指令，处理器62耦合到存储器61，处理器62被配置为基于存储器61存储的指令执行实现上述的平地机铲刀刮坡角的确定方法。

存储器61可以为高速RAM存储器、非易失性存储器(non-volatile memory)等，存储器61也可以是存储器阵列。存储器61还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器62可以为中央处理器CPU，或专用集成电路ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)，或者是被配置成实施本公开的平地机铲刀刮坡角的确定方法的一个或多个集成电路。

在一个实施例中，本公开提供一种平地机铲刀控制系统，包括如上任一实施例中的平地机铲刀刮坡角的确定装置71，还包括姿态检测装置72、显示模块73和存储模块74，平地机铲刀刮坡角的确定装置71可以实现为控制器等。

平地机铲刀刮坡角的确定装置71、姿态检测装置72、显示模块73和存储模块74通过通讯电缆或者通讯总线相连；平地机铲刀刮坡角的确定装置71利用姿态检测装置72检测铲刀在空间状态下的姿态角，调用存储模块74中姿态角与刮坡角的计算模型(设置有预设的刮坡角计算规则)进行刮坡角的计算，进而实现平地机铲刀刮坡角的精准确定。

显示模块73为显示器，负责将检测的数据信息(实际空间姿态角α、β、γ)显示给操作者；显示器通过通讯电缆与平地机铲刀刮坡角的确定装置71相连接，用于将测量的数据及计算得到的刮坡角数据以图形化、图表化的形式呈现给操作者。

存储模块74负责将空间姿态角与平地机刮坡角的逻辑关系存储到平地机铲刀刮坡角的确定装置71的存储区，通过通讯电缆或者通讯协议与平地机铲刀刮坡角的确定装置71相连。

在一个实施例中，本公开提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上任一个实施例中的平地机铲刀刮坡角的确定方法。

上述实施例提供的平地机铲刀刮坡角的确定方法、装置、平地机铲刀控制系统以及存储介质，针对缺乏传感器进行铲刀刮坡角测量的问题，通过检测铲刀在空间状态下的姿态角，根据姿态角与旋转动作顺序进行刮坡角的计算，可以实现平地机铲刀刮坡角的精准确定，降低对于操作者经验的依赖性，提高作业效率。

可能以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。

本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (16)

1.一种平地机铲刀刮坡角的确定方法，包括：

基于平地机的运行方向和铲刀的移动方向建立基准坐标系；

获取姿态检测装置采集的、与铲刀运行相对应的空间姿态角信息；其中，所述空间姿态角包括：所述铲刀绕所述基准坐标系的各坐标轴旋转的姿态角；

获取所述铲刀绕所述基准坐标系的各坐标轴的旋转动作顺序；

根据所述空间姿态角信息和所述旋转动作顺序，使用预设的刮坡角计算规则计算与所述铲刀相对应的刮坡角。

2.如权利要求1所述的方法，所述基于平地机的运行方向和铲刀的移动方向建立基准坐标系包括：

将平地机铲刀横向中心线与平地机纵向中心线的交点在水平面的投影设置为原点，将水平面设置为XOY平面，用以建立所述基准坐标系；

其中，所述基准坐标系的X轴方向为平地机的运行方向，Y轴方向为所述铲刀的横向移动方向，Z轴方向为垂直水平面并竖直向上的方向。

3.如权利要求2所述的方法，其中，

所述姿态角包括：所述铲刀绕X轴旋转的第一姿态角α、绕Y轴旋转的第二姿态角β和绕Z轴旋转的第三姿态角γ。

4.如权利要求3所述的方法，所述根据所述空间姿态角信息和所述旋转动作顺序，使用预设的刮坡角计算规则计算与所述铲刀相对应的刮坡角包括：

根据所述旋转动作顺序从所述第一姿态角α、所述第二姿态角β和所述第三姿态角γ中选取至少两个姿态角，计算所述刮坡角。

5.如权利要求4所述的方法，还包括：

如果确定所述旋转动作顺序为第一顺序、第三顺序、第五顺序或第六顺序，则选取所述第一姿态角α和所述第二姿态角β计算所述刮坡角；

其中，所述第一顺序为所述铲刀依次执行绕X轴旋转第一姿态角α、绕Y轴旋转第二姿态角β和绕Z轴旋转第三姿态角γ；所述第三顺序为所述铲刀依次执行绕Y轴旋转第二姿态角β、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Z轴旋转第三姿态角γ；所述第五顺序为所述铲刀依次执行绕Z轴旋转第三姿态角γ、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Y轴旋转第二姿态角β；所述第六顺序为所述铲刀依次执行绕Z轴旋转第三姿态角γ、绕Y轴旋转第二姿态角β和绕X轴旋转第一姿态角α。

6.如权利要求5所述的方法，其中，

所述刮坡角θ＝180-arc(cos(α)cos(β))。

7.如权利要求4所述的方法，还包括：

如果确定所述旋转动作顺序为第二顺序，则选取所述第一姿态角α、所述第二姿态角β和第三姿态角γ计算所述刮坡角；

其中，所述第二顺序为所述铲刀依次执行绕X轴旋转第一姿态角α、绕Z轴旋转第三姿态角γ和绕Y轴旋转第二姿态角β。

8.如权利要求7所述的方法，其中，

所述刮坡角θ＝180-arc(-sin(α)sin(γ)sin(β)+cos(α)cos(β))。

9.如权利要求4所述的方法，还包括：

如果确定所述旋转动作顺序为第四顺序，则选取所述第一姿态角α、所述第二姿态角β和第三姿态角γ计算所述刮坡角；

其中，所述第四顺序为所述铲刀依次执行绕Y轴旋转第二姿态角β、绕X轴旋转第一姿态角α和绕Z轴旋转第三姿态角γ。

10.如权利要求9所述的方法，其中，

所述刮坡角θ＝180-arc(cos(α)cos(β)+sin(α)sin(β)sin(γ))。

11.如权利要求1所述的方法，其中，

所述姿态检测装置包括：倾角传感器、磁力计或光纤陀螺。

12.一种平地机铲刀刮坡角的确定装置，包括：

坐标系建立模块，用于基于平地机的运行方向和铲刀的移动方向建立基准坐标系；

空间姿态获取模块，用于获取姿态检测装置采集的、与铲刀运行相对应的空间姿态角信息；其中，所述空间姿态角包括：所述铲刀绕所述基准坐标系的各坐标轴旋转的姿态角；

动作顺序获取模块，用于获取所述铲刀绕所述基准坐标系的各坐标轴的旋转动作顺序；

刮坡角计算模块，用于根据所述空间姿态角信息和所述旋转动作顺序，使用预设的刮坡角计算规则计算与所述铲刀相对应的刮坡角。

13.一种平地机铲刀刮坡角的确定装置，包括：

存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1至11中任一项所述的方法。

14.一种平地机铲刀控制系统，包括：

如权利要求12或13的平地机铲刀刮坡角的确定装置。

15.如权利要求14所述的系统，还包括：

与所述平地机铲刀刮坡角的确定装置连接的显示模块和存储模块。

16.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如权利要求1至11中任一项所述的方法。

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