CN111501895A - 挖掘机传感器的标定方法、标定装置和标定系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及挖掘机技术领域，具体涉及一种挖掘机传感器的标定方法、标定装置及标定系统。本发明的挖掘机传感器的标定方法包括将挖掘机停放在水平地面上，从挖掘机的动臂与平台的绞点处做一条与水平地面平行的水平线；根据该水平线控制挖掘机的动臂与斗杆的绞点处于水平线上。本方案中，通过对动臂角度传感器单独进行标定，操作简单方便，误差小，不受如油缸误差、很多结构部件尺寸加工误差、装配误差等的影响，提高传感器的标定精度，使其控制更加精准。

Description

挖掘机传感器的标定方法、标定装置和标定系统

技术领域

本发明涉及挖掘机技术领域，具体涉及一种挖掘机传感器的标定方法、标定装置和标定系统。

背景技术

目前，智能化挖掘机的发展速度越来越快，为了使挖掘机能实现智能化控制，基本上都会在工作装置上安装相应的转角传感器，转角传感器对控制精度要求较高，传感器的标定误差直接对智能化控制水平产生严重影响，由于工作装置属于多机构连接，受设计公差、制造误差、累积误差及误差的不一致性影响，现有技术中很难标定好传感器与工作机构的相对角度，导致传感器的角度与挖掘机的真实工作姿态相对应的标定精度低，误差大，降低了对工作姿态的控制精度。

发明内容

本发明的目的是至少解决现有的挖掘机传感器的标定方法很难标定好传感器与工作机构的相对角度，导致传感器的角度与挖掘机的真实工作姿态相对应的标定精度低，误差大，降低了对工作姿态的控制精度的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种挖掘机传感器的标定方法，所述标定方法包括如下步骤：

将挖掘机停放在水平地面上，从挖掘机的动臂与平台的绞点处做一条与水平地面平行的水平线；

根据所述水平线控制挖掘机的动臂与斗杆的绞点处于所述水平线上，对动臂角度传感器进行标定。

根据本发明的挖掘机传感器的标定方法中，将挖掘机停放在水平地面上，从挖掘机的动臂与平台的绞点处做一条与水平地面平行的水平线，根据该水平线控制挖掘机的动臂与斗杆的绞点处于水平线上，可认可动臂与平台的饺点到动臂与斗杆的饺点的连线处于水平角度，此状态，即可对动臂角度传感器进行标定，设置该动臂角度传感器数据，该数据表示为动臂与动臂与平台的饺点到动臂与斗杆的饺点的连线是水平姿态角度，操作简单方便，误差小，不受如油缸误差、很多结构部件尺寸加工误差、装配误差等的影响，提高传感器的标定精度，使其控制更加精准。

另外，根据本发明的挖掘机传感器的标定方法，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述标定方法还包括如下步骤：

从挖掘机的动臂与斗杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂直线；

根据所述垂直线控制挖掘机的斗杆与铲斗的绞点处于所述垂直线上，对斗杆角度传感器进行标定。

在本发明的一些实施例中，所述标定方法还包括如下步骤：

从挖掘机的摇杆与连杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂线；

根据所述垂线控制挖掘机的斗杆与摇杆的绞点处于所述垂线上，对摇杆角度传感器进行标定。

本发明的另一方面还提出了一种挖掘机传感器的标定装置，所述挖掘机传感器的标定装置用于执行上述所述的挖掘机传感器的标定方法，该挖掘机传感器的标定装置包括：执行单元和控制单元，其中：

所述执行单元，用于分别执行从挖掘机的动臂与平台的绞点处做一条与水平地面平行的水平线、从挖掘机的动臂与斗杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂直线、从挖掘机的摇杆与连杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂线；

控制单元，根据所述水平线控制挖掘机的动臂与斗杆的绞点处于所述水平线上；根据所述垂直线控制挖掘机的斗杆与铲斗的绞点处于所述垂直线上；根据所述垂线控制挖掘机的斗杆与摇杆的绞点处于所述垂线上。

在本发明的一些实施例中，所述执行单元包括第一执行单元、第二执行单元和第三执行单元；

所述第一执行单元，用于执行从挖掘机的动臂与平台的绞点处做一条与水平地面平行的水平线；

所述第二执行单元，用于执行从挖掘机的动臂与斗杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂直线；

所述第三执行单元，用于执行从挖掘机的摇杆与连杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂线。

本发明还提供了一种挖掘机传感器的标定系统，所述挖掘机传感器的标定系统包括存储器和上述所述的挖掘机传感器的标定装置，存储器内存储有上述所述的掘机传感器的标定方法的指令；

还包括控制器、平台和三个红外线发射器；

三个所述红外线发射器，分别设置在所述平台、挖掘机的动臂与斗杆的绞点和挖掘机的摇杆与连杆的绞点处，所述控制器接收所述红外线发射器的信号，进而控制所述挖掘机的动臂、斗杆和铲斗转动。

在本发明的一些实施例中，所述控制器包括处理单元和接收单元，所述接收单元分别设置在所述挖掘机的动臂与斗杆的绞点、所述控制挖掘机的斗杆与铲斗的绞点和所述挖掘机的斗杆与摇杆的绞点处，并用于接收所述红外线发射器的发出的信号，所述处理单元根据所述接收单元接收到的所述信号控制所述挖掘机的动臂、斗杆和铲斗停止转动。

在本发明的一些实施例中，所述平台上设置有倾角传感器，所述倾角传感器与所述控制器相连接。

附图说明

通过阅读下文优选实施例的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明一实施例的挖掘机传感器的标定方法的示意图；

图2示意性地示出了根据本发明另一实施例的挖掘机传感器的标定方法的示意图；

图3示意性地示出了根据本发明实施例的挖掘机传感器的标定装置的动臂角度传感器的标定状态示意图；

图4示意性地示出了根据本发明实施例的挖掘机传感器的标定装置的斗杆角度传感器的标定状态示意图；

图5示意性地示出了根据本发明实施例的挖掘机传感器的标定装置的摇杆角度传感器的标定状态示意图。

附图中各标号表示如下：

1：平台；2：动臂；3：斗杆；4：摇杆；5：铲斗；6：连杆。

具体实施例

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施例的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施例的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

本发明的第一方面提出了一种挖掘机传感器的标定方法，该挖掘机传感器的标定方法能够保证挖掘机角度传感器的标定误差小，提高标定精度，进而提高挖掘机的真实姿态控制精度。

如图1和图2所示，本实施例中的挖掘机传感器的标定方法，所述标定方法包括如下步骤：

S1、将挖掘机停放在水平地面上，从挖掘机的动臂2与平台1的绞点a处做一条与水平地面平行的水平线；

S2、根据所述水平线控制挖掘机的动臂2与斗杆3的绞点b处于所述水平线上，对动臂2角度传感器进行标定。

对动臂2角度传感器的标定，可设置该动臂角度传感器数据，该数据表示为动臂2与平台1的饺点a到动臂2与斗杆3的饺点b的连线是水平姿态角度，操作简单方便，降低其标定误差，从而提高对工作姿态的计算精度，同时可提高控制精度。

根据本发明的挖掘机传感器的标定方法中，将挖掘机停放在水平地面上，从挖掘机的动臂2与平台1的绞点a处做一条与水平地面平行的水平线，根据该水平线控制挖掘机的动臂2与斗杆3的绞点b处于水平线上，可认可动臂2与平台1的饺点a到动臂2与斗杆3的饺点b的连线处于水平角度，此状态，即可对动臂角度传感器进行标定，设置该动臂角度传感器数据，该数据表示为动臂2与平台1的饺点a到动臂2与斗杆3的饺点b的连线是水平姿态角度，操作简单方便，误差小，不受如油缸误差、很多结构部件尺寸加工误差、装配误差等的影响，提高传感器的标定精度，使其控制更加精准。

在步骤S1和S2中，如图3所示，可选地，挖掘机停放在已经确认的水平地面上，从动臂2与平台1饺点a处拉出一条水平线，通过测量高度h1与测量高度h2尺寸，调整水平线右端(图3姿态)高度，让测量高度h1与测量高度h2值相等，确保拉出的水平线与地面平行，操作挖掘机动臂2升降，使动臂2与斗杆3的饺点b与水平线在同一高度，此时可认可动臂2与平台1的饺点a到动臂2与斗杆3的饺点b的连线处于水平角度，此状态，即可对动臂2角度传感器进行标定，设置传感器数据，数据表示：动臂2与平台1的饺点a到动臂2与斗杆3的饺点b的连线是水平姿态角度。

在步骤S1和S2中，可选地，挖掘机停放在水平地面上，采用能发射光线的水平仪或者红外线发射器或激光发射器或超声波发射器等，具体可选的发射器在这里并不做限定，在动臂2与平台1饺点a处，调整水平后，从动臂2与平台1饺点a向动臂2的前部发出一水平光线，操作挖掘机动臂2升降，使动臂2与斗杆3的饺点b与水平光线在同一高度，此时可认可动臂2与平台1的饺点a到动臂2与斗杆3的饺点b的连线处于水平角度，此状态，即可对动臂角度传感器进行标定，数据表示：动臂2与平台1的饺点a到动臂2与斗杆3的饺点b的连线是水平姿态角度。

在本发明的一些实施例中，如图2和图4所示，所述标定方法还包括如下步骤：

S3、从挖掘机的动臂2与斗杆3的绞点b处做一条与所述水平地面垂直的垂直线；

S4、根据所述垂直线控制挖掘机的斗杆3与铲斗5的绞点c处于所述垂直线上，对斗杆角度传感器进行标定。

对斗杆角度传感器进行标定，可设置该斗杆角度传感器数据，该数据显示动臂2与斗杆3的饺点b到斗杆3与铲斗5的饺点c的连线是垂直，小端向下姿态角度，操作简单方便，误差小，不受如油缸误差、很多结构部件尺寸加工误差、装配误差等的影响，提高传感器的标定精度，使其控制更加精准。

在步骤S3和S4中，可选地，挖掘机停放在水平地面上，操作挖掘机动臂2摆放大致如图4所示，从动臂2与斗杆3饺点b处挂一条细线，细线的下端系上重物，使细线处于垂直状态，细线的长度下垂越过斗杆3与铲斗5的饺点c位置，操作斗杆3，使斗杆3与铲斗5的饺点c在垂直线上，此时可认可动臂2与斗杆3的饺点b到斗杆3与铲斗5的饺点c的连线处于垂直角度，此状态，即可对斗杆角度传感器进行标定，数据表示：动臂2与斗杆3的饺点b到斗杆3与铲斗5的饺点c的连线是垂直，小端向下姿态角度。

在步骤S3和S4中，可选地，挖掘机停放在水平地面上，操作挖掘机动臂2摆放大致如图4所示，利用能发出光线的仪器或发出超声波的仪器、例如垂直仪器，发射一条垂直地面的光线，光线过动臂2与斗杆3饺点b，操作斗杆3，使斗杆3与铲斗5的饺点c在光线上，此时可认可动臂2与斗杆3的饺点b到斗杆3与铲斗5的饺点c的连线处于垂直角度，此状态，即可对斗杆角度传感器进行标定，数据表示：动臂2与斗杆3的饺点b到斗杆3与铲斗5的饺点c的连线是垂直，小端向下姿态角度。

在本发明的一些实施例中，如图2和图5所示，所述标定方法还包括如下步骤：

S5、从挖掘机的摇杆4与连杆6的绞点d处做一条与所述水平地面垂直的垂线；

S6、根据所述垂线控制挖掘机的斗杆3与摇杆4的绞点e处于所述垂线上，对摇杆角度传感器进行标定。

对摇杆角度传感器进行标定，可设置该摇杆角度传感器数据，该数据显示摇杆4与连杆6的饺点d到摇杆4与斗杆3的饺点e连线处于垂直角度，饺点d位于上部姿态角度，其操作简单方便，效率高、误差小，不受如油缸误差、很多结构部件尺寸加工误差、装配误差等的影响，提高传感器的标定精度，使其控制更加精准。

在步骤S5和S6中，可选地，挖掘机停放在水平地面上，操作挖掘机动臂2、斗杆3摆放大致如图5所示或者从绞点d挂一条细线，细线的下端系上重物后再操作动臂2和斗杆3摆动，从摇杆4与连杆6的饺点d处挂一条细线，细线的下端系上重物，使线处于垂直状态，线的长度下垂越过摇杆4与斗杆3的饺点e位置，操作铲斗5油缸，使垂线重合于摇杆4与斗杆3的饺点e，此时可认可摇杆4与连杆6的饺点d到摇杆4与斗杆3的饺点e连线处于垂直角度，此状态，即可对摇杆角度传感器进行标定，数据表示：摇杆4与连杆6的饺点d到摇杆4与斗杆3的饺点e连线处于垂直角度，饺点d位于上部姿态角度。

在步骤S5和S6中，可选地，挖掘机停放在水平地面上，操作挖掘机动臂2、斗杆3摆放大致如图5所示，利用能发出光线的仪器，例如红外线发射器或垂直仪器等，发射一条垂直地面的光线，操作铲斗5油缸，使摇杆4与连杆6饺点d重合于垂直光线，此时可认可摇杆4与连杆6的饺点d到摇杆4与斗杆3的饺点e连线处于垂直角度，此状态，即可对摇杆角度传感器进行标定，数据表示：摇杆4与连杆6的饺点d到摇杆4与斗杆3的饺点e连线处于垂直角度，饺点d位于上部姿态角度。

本发明的另一方面还提出了一种挖掘机传感器的标定装置，所述挖掘机传感器的标定装置用于执行上述所述的挖掘机传感器的标定方法，该挖掘机传感器的标定装置包括：执行单元和控制单元，其中：

所述执行单元，用于分别执行从挖掘机的动臂2与平台1的绞点a处做一条与水平地面平行的水平线、从挖掘机的动臂2与斗杆3的绞点b处做一条与所述水平地面垂直的垂直线、从挖掘机的摇杆4与连杆6的绞点d处做一条与所述水平地面垂直的垂线；

控制单元，根据所述水平线控制挖掘机的动臂2与斗杆3的绞点b处于所述水平线上；根据所述垂直线控制挖掘机的斗杆3与铲斗5的绞点c处于所述垂直线上；根据所述垂线控制挖掘机的斗杆3与摇杆4的绞点e处于所述垂线上。

在本发明的一些实施例中，所述执行单元包括第一执行单元、第二执行单元和第三执行单元；

所述第一执行单元，用于执行从挖掘机的动臂2与平台1的绞点a处做一条与水平地面平行的水平线；

所述第二执行单元，用于执行从挖掘机的动臂2与斗杆3的绞点b处做一条与所述水平地面垂直的垂直线；

所述第三执行单元，用于执行从挖掘机的摇杆4与连杆6的绞点d处做一条与所述水平地面垂直的垂线。

控制单元通过第一执行单元发出的水平线控制挖掘机的动臂2转动，使其绞点b位于水平线上时，停止操作；通过第二执行单元发出的垂直线控制挖掘机的铲斗5和斗杆3摆动，使绞点c位于垂直线上，停止操作；通过第三执行单元发出的垂线控制挖掘机的铲斗5摆动，也就是控制操作铲斗5油缸，使绞点e位于垂线上，停止操作，使其对各个角度传感器的分别独立标定，也就是将动臂角度传感器、斗杆角度传感器、摇杆角度传感器分开独立标定，标定精度高，误差小。

需要说明的是，上述的执行单元可以是红外线发射器，还可以是激光发射器或超声波发射器等，只要能够实现上述功能即可，在此不做一一赘述。

本发明还提供了一种挖掘机传感器的标定系统，所述挖掘机传感器的标定系统包括存储器和上述所述的挖掘机传感器的标定装置，存储器内存储有上述所述的掘机传感器的标定方法的指令；

还包括控制器、平台1和三个红外线发射器；

三个所述红外线发射器分别设置在所述平台1、挖掘机的动臂2与斗杆3的绞点b和挖掘机的摇杆4与连杆6的绞点d处，所述控制器接收所述红外线发射器的信号，进而控制所述挖掘机的动臂2、斗杆3和铲斗5转动。

在本发明的一些实施例中，所述控制器包括处理单元和接收单元，所述接收单元分别设置在所述挖掘机的动臂2与斗杆3的绞点b、所述控制挖掘机的斗杆3与铲斗5的绞点c和所述挖掘机的斗杆3与摇杆4的绞点e处，并用于接收所述红外线发射器的发出的信号，所述处理单元根据所述接收单元接收到的所述信号控制所述挖掘机的动臂2、斗杆3和铲斗5停止转动。

在本发明的一些实施例中，所述平台1上设置有倾角传感器，所述倾角传感器与所述控制器相连接。

本发明的标定系统中，通过倾角传感器，将挖掘机停在绝对的水平地面上，在位于平台1上的红外线发射器发出水平的光线，控制器控制动臂2摆动，当绞点b上的接收单元也就是红外线接收器接收到平台1上的红外线发射器发出的光线时，控制器控制动臂2停止转动，进而标定动臂角度传感器；在位于绞点b处的红外线传感器发出的光线，控制器控制动臂2和斗杆3摆动，当绞点c处的红外线接收器接收到位于绞点b处的红外线传感器发出的光线后，控制器控制动臂2和斗杆3停止转动，进行对斗杆角度传感器的标定；在位于绞点d处的红外线传感器发出的光线，控制器控制铲斗5的油缸动作，使铲斗5摆动，当绞点e处的红外线接收器接收到位于绞点d处的红外线传感器发出的光线后，控制器控制铲斗5停止转动，对摇杆角度传感器的标定，将动臂角度传感器、斗杆角度传感器、摇杆角度传感器分开独立标定，标定精度高，误差小，标定方法不受如油缸误差、很多结构尺寸加工误差、装配误差等的影响，提高标定精度。

综上，本发明的挖掘机传感器的标定方法中，将动臂角度传感器、斗杆角度传感器、摇杆角度传感器分开独立标定，标定精度高，误差小，标定方法不受如油缸误差、很多结构尺寸加工误差、装配误差等的影响，提高标定精度，另外，操作简单方便，标定速度快。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，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 (8)

1.一种挖掘机传感器的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括如下步骤：

将挖掘机停放在水平地面上，从挖掘机的动臂与平台的绞点处做一条与水平地面平行的水平线；

根据所述水平线控制挖掘机的动臂与斗杆的绞点处于所述水平线上，对动臂角度传感器进行标定。

2.根据权利要求1所述的挖掘机传感器的标定方法，其特征在于，所述标定方法还包括如下步骤：

从挖掘机的动臂与斗杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂直线；

根据所述垂直线控制挖掘机的斗杆与铲斗的绞点处于所述垂直线上，对斗杆角度传感器进行标定。

3.根据权利要求1所述的挖掘机传感器的标定方法，其特征在于，所述标定方法还包括如下步骤：

从挖掘机的摇杆与连杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂线；

根据所述垂线控制挖掘机的斗杆与摇杆的绞点处于所述垂线上，对摇杆角度传感器进行标定。

4.一种挖掘机传感器的标定装置，所述挖掘机传感器的标定装置用于执行权利要求1至3中任一项所述的挖掘机传感器的标定方法，其特征在于，该挖掘机传感器的标定装置包括：执行单元和控制单元，其中：

所述执行单元，用于分别执行从挖掘机的动臂与平台的绞点处做一条与水平地面平行的水平线、从挖掘机的动臂与斗杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂直线、从挖掘机的摇杆与连杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂线；

控制单元，根据所述水平线控制挖掘机的动臂与斗杆的绞点处于所述水平线上；根据所述垂直线控制挖掘机的斗杆与铲斗的绞点处于所述垂直线上；根据所述垂线控制挖掘机的斗杆与摇杆的绞点处于所述垂线上。

5.根据权利要求4所述的挖掘机传感器的标定装置，其特征在于，所述执行单元包括第一执行单元、第二执行单元和第三执行单元；

所述第一执行单元，用于执行从挖掘机的动臂与平台的绞点处做一条与水平地面平行的水平线；

所述第二执行单元，用于执行从挖掘机的动臂与斗杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂直线；

所述第三执行单元，用于执行从挖掘机的摇杆与连杆的绞点处做一条与所述水平地面垂直的垂线。

6.一种挖掘机传感器的标定系统，所述挖掘机传感器的标定系统包括存储器和权利要求4或5中所述的挖掘机传感器的标定装置，存储器内存储有权利要求1至3中任一项所述的掘机传感器的标定方法的指令；

还包括控制器、平台和三个红外线发射器；

三个所述红外线发射器分别设置在所述平台、挖掘机的动臂与斗杆的绞点和挖掘机的摇杆与连杆的绞点处，所述控制器接收所述红外线发射器的信号，进而控制所述挖掘机的动臂、斗杆和铲斗转动。

7.根据权利要求6所述的挖掘机传感器的标定系统，其特征在于，所述控制器包括处理单元和接收单元，所述接收单元分别设置在所述挖掘机的动臂与斗杆的绞点、所述控制挖掘机的斗杆与铲斗的绞点和所述挖掘机的斗杆与摇杆的绞点处，并用于接收所述红外线发射器的发出的信号，所述处理单元根据所述接收单元接收到的所述信号控制所述挖掘机的动臂、斗杆和铲斗停止转动。

8.根据权利要求6所述的挖掘机传感器的标定系统，其特征在于，所述平台上设置有倾角传感器，所述倾角传感器与所述控制器相连接。

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