CN113566755B - 工程机械的支撑结构的位置可视化方法及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工程机械的支撑结构的位置可视化方法及工程机械，其中，工程机械的支撑结构的位置可视化方法，包括：步骤S1：获取驱动支撑结构移动的驱动缸的角度信息；步骤S2：根据角度信息获取支撑结构的位置信息；步骤S3：通过显示装置显示位置信息。上述方法通过获取驱动支撑结构移动的驱动缸的角度信息来获得支撑结构的位置信息，并将位置信息显示在显示装置上。因此本发明的技术方案可以实时显示支撑结构的位置，解决了现有技术中的轮式挖掘机无法实时显示推土铲和支腿的位置的缺陷，便于驾驶员对支撑结构的位置控制，避免驾驶员进行误操作。

Description

工程机械的支撑结构的位置可视化方法及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种工程机械的支撑结构的位置可视化方法及工程机械。

背景技术

目前，轮式挖掘机产品配备了推土铲和支腿，当轮式挖掘机需要进行作业时，推土铲和支腿下降并支撑在地面上，此时轮式挖掘机的车轮离地，从而保证轮式挖掘机处于稳定状态。而现有技术中，轮式挖掘机的推土铲和支腿的升降状态依靠驾驶员感知机器是否处于憋压状态来判断二者是否达到了极限状态，上述判断方式容易使驾驶员误操作。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的轮式挖掘机无法实时显示推土铲和支腿的位置的缺陷，从而提供一种工程机械的支撑结构的位置可视化方法及工程机械。

为了解决上述问题，本发明提供了一种工程机械的支撑结构的位置可视化方法，包括：步骤S1：获取驱动支撑结构移动的驱动缸的角度信息；步骤S2：根据角度信息获取支撑结构的位置信息；步骤S3：通过显示装置显示位置信息。

可选地，在步骤S1中，角度信息通过角度传感器或者位移传感器测量获得。

可选地，步骤S2包括：在驱动缸的摆动平面内建立坐标系；在坐标系内建立驱动缸和支撑结构的二维坐标模型，并获取支撑结构移动后的坐标信息；根据支撑结构移动后的坐标信息获取支撑结构的位置信息。

可选地，支撑结构包括支腿，驱动缸包括驱动支腿摆动的第一驱动缸，步骤S22包括：获取第一驱动缸的缸体的安装处的第一坐标，获取支腿固定端的第二坐标，获取第一驱动缸的推杆与支腿摆动端的连接处的第三坐标；根据第一坐标、第二坐标、第三坐标和第一驱动缸的角度信息，获得支腿移摆动后第三坐标的坐标值。

可选地，支腿摆动后第三坐标的坐标值通过联立以下公式1至公式4获得：公式1：；公式2：/>；公式3：/>；公式4：/>，其中，X₁为支腿摆动后第三坐标的横坐标，Y₁为支腿摆动后第三坐标的纵坐标，L为第一驱动缸的初始长度，∆L为第一驱动缸的伸缩量，α为第一驱动缸的初始角度，∆α为第一驱动缸的摆动角度，L1为第一坐标和第二坐标之间的距离，L2为第二坐标和第三坐标之间的距离。

可选地，支撑结构包括推土铲，驱动缸包括驱动推土铲移动的第二驱动缸，步骤S22包括：获取第二驱动缸的缸体的安装处的第四坐标，获取推柄的固定端的第五坐标，获取第二驱动缸的推杆与推柄的连接处的第六坐标，获取推柄与推土铲的连接处的第七坐标；根据第四坐标、第五坐标、第六坐标、第七坐标和第二驱动缸的角度信息，获得推土铲移动后第七坐标的坐标值。

可选地，推土铲移动后第七坐标的坐标值通过联立以下公式5至公式9获得：公式5：；公式6：/>；公式7：；公式8：/>；公式9：/>，其中，X₂为推土铲移动后第六坐标的横坐标，Y₂为推土铲移动后第六坐标的纵坐标，X₃为第五坐标的横坐标，Y₃为第五坐标的纵坐标，X₄为推土铲移动后第七坐标的横坐标，Y₄为推土铲移动后第七坐标的纵坐标，L为第二驱动缸的初始长度，∆L为第二驱动缸的伸缩量，β为第二驱动缸的初始角度，∆β为第二驱动缸的摆动角度，L₃为第四坐标和第五坐标之间的距离，L₄为第五坐标和第七坐标之间的距离。

本发明还提供了一种工程机械，包括支撑结构以及显示装置，支撑结构的位置通过上述项的位置可视化方法显示在显示装置上。

可选地，工程机械为挖掘机。

可选地，挖掘机包括车体，支撑结构包括设置在车体上的支腿以及推土铲。

本发明具有以下优点：

利用本发明的技术方案，通过获取驱动支撑结构移动的驱动缸的角度信息来获得支撑结构的位置信息，并将位置信息显示在显示装置上。上述的可视化方法可以实时显示支撑结构的位置，解决了现有技术中的轮式挖掘机无法实时显示推土铲和支腿的位置的缺陷，便于驾驶员对支撑结构的位置控制，避免驾驶员进行误操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1示出了本发明的工程机械的支撑结构的位置可视化方法的流程示意图；

图2示出了图1中位置可视化方法的步骤S2的流程示意图；

图3示出了图2中步骤S22应用于支腿时的流程示意图；

图4示出了图2中步骤S22应用于推土铲时的流程示意图；

图5示出了本发明的工程机械的支腿运动时的轨迹示意图；以及

图6示出了本发明的工程机械的推土铲运动时的轨迹示意图。

附图标记说明：

10、支撑结构；11、支腿；12、推土铲；20、第一驱动缸；30、第二驱动缸；40、推柄；101、第一坐标；102、第二坐标；103、第三坐标；104、第四坐标；105、第五坐标；106、第六坐标；107、第七坐标。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本实施例的工程机械的支撑结构的位置可视化方法包括：

步骤S1：获取驱动支撑结构10移动的驱动缸的角度信息；

步骤S2：根据角度信息获取支撑结构10的位置信息；

步骤S3：通过显示装置显示位置信息。

利用本实施例的技术方案，通过获取驱动支撑结构10移动的驱动缸的角度信息来获得支撑结构10的位置信息，并将位置信息显示在显示装置上。上述的可视化方法可以实时显示支撑结构的位置，从而便于驾驶员对支撑结构的位置控制，避免驾驶员进行误操作。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的轮式挖掘机无法实时显示推土铲和支腿的位置的缺陷。

需要说明的是，上述的支撑结构10的移动为旋转运动。驱动缸驱动支撑结构10旋转时，可以使得支撑结构10与地面接触或者分离，进而使得支撑结构10对工程机械起到支撑的效果。

优选地，在步骤S1中，角度信息通过角度传感器或者位移传感器测量获得。具体地，可以通过在驱动缸上设置角度传感器或者位移传感器来测量驱动缸的摆动角度。上述的角度传感器或者位移传感器成本低，易于安装。

进一步地，当在驱动缸上设置位移传感器时，位移传感器所测量的位移信息通过计算后获得上述的角度信息。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，步骤S2包括：

步骤S21：在驱动缸的摆动平面内建立坐标系；

步骤S22：在坐标系内建立驱动缸和支撑结构10的二维坐标模型，并获取支撑结构10移动后的坐标信息；

步骤S23：根据支撑结构10移动后的坐标信息获取支撑结构10的位置信息。

在步骤S2中，在坐标系内可以获得驱动缸和支撑结构10的坐标值，同时根据驱动缸的旋转角度，即可通过几何计算得到支撑结构10移动后的坐标信息。通过支撑结构10移动后的坐标信息即可得到支撑结构10移动后的位置信息。进一步地在步骤S3中，支撑结构10移动后的位置信息通过显示装置进行显示，从而实现支撑结构10的位置可视化。

优选地，本实施例中的工程机械为轮式挖掘机，轮式挖掘机的支撑结构10包括支腿11和推土铲12，以下将介绍支腿11和推土铲12移动后的位置计算方式。

如图3和图5所示，在本实施例的技术方案中，所述支撑结构10包括支腿11，驱动缸包括驱动支腿11摆动的第一驱动缸20，步骤S22包括：

步骤S221：获取第一驱动缸20的缸体的安装处的第一坐标101，获取支腿11固定端的第二坐标102，获取第一驱动缸20的推杆与支腿11摆动端的连接处的第三坐标103；

步骤S222：根据第一坐标101、第二坐标102、第三坐标103和第一驱动缸20的角度信息，获得支腿11移摆动后第三坐标103的坐标值。

具体而言，第一驱动缸20和支腿11安装在车架上，同时从图5可以看到，第一驱动缸20的摆动平面内，坐标系的原点建立在第一驱动缸的缸体的安装位位置处。第一坐标101即为第一驱动缸20的缸体与车架的铰接点，第二坐标102即为支腿11与车架的铰接点，第三坐标103即为第一驱动缸20的推杆与支腿11的摆动端的铰接点。进一步地，从图5可以看到，当第一驱动缸20的推杆伸出时，第一驱动缸20可以带动支腿11向下摆动，并使第三坐标103的位置改变（运动至图5中103’标注处）。

第一驱动缸20伸出后，第三坐标103的具体坐标值计算方式如下：

步骤S222中，支腿11摆动后第三坐标103的坐标值通过联立以下公式1至公式4获得：

公式1：；

公式2：；

公式3：；

公式4：。

其中，X₁为支腿11摆动后第三坐标103的横坐标，Y₁为支腿11摆动后第三坐标103的纵坐标，L为第一驱动缸20的初始长度，∆L为第一驱动缸20的伸缩量，α为第一驱动缸20的初始角度，∆α为第一驱动缸20的摆动角度，L₁为第一坐标101和第二坐标102之间的距离，L₂为第二坐标102和第三坐标103之间的距离。

在上述参数中，L、α、L₁和L₂均为已知值，∆α可以通过角度传感器或者位移传感器测量得到。因此本领域技术人员联立上述公式1至公式4后，通过几何计算即可得到X₁和Y₁，也即支腿11摆动后第三坐标103的横坐标值和纵坐标值。

如图4和图6所示，在本实施例的技术方案中，所述支撑结构10包括推土铲12，驱动缸包括驱动推土铲移动的第二驱动缸30，步骤S22包括：

步骤S223：获取第二驱动缸30的缸体的安装处的第四坐标104，获取推柄40的固定端的第五坐标105，获取第二驱动缸30的推杆与推柄40的连接处的第六坐标106，获取推柄40与推土铲12的连接处的第七坐标107；

步骤S224：根据第四坐标104、第五坐标105、第六坐标106、第七坐标107和第二驱动缸30的角度信息，获得推土铲12移动后第七坐标107的坐标值。

具体而言，第二驱动缸30、推柄40和推土铲12安装在车架上。进一步地，推柄40的一端与车体铰接，另一端与推土铲12铰接。第二驱动缸30的缸体与车架铰接，第二驱动缸30的推杆与推柄40的中部铰接。当第二驱动缸30的推杆伸出时，能够推动推柄40摆动，进而使得推柄40带动推土铲12移动。同时从图6可以看到，第二驱动缸30的旋转平面内，坐标系的原点建立在第二驱动缸30的缸体与车架的铰接处。第四坐标104即为第二驱动缸30的缸体与车架的铰接处，第五坐标105即为推柄40与车架的铰接处，第六坐标106即为第二驱动缸30与推柄40的铰接处，第七坐标107即为推柄40与推土铲12的铰接处。

进一步地，从图6可以看到，当第二驱动缸30的推杆伸出时，第二驱动缸30可以带动推柄40向下摆动，并使第六坐标106的位置改变（运动至图6中106’标注处），同时也使第七坐标107的位置改变（运动至图6中107’标注处）。第七坐标107的位置改变后的坐标值，即为推土铲12的位置信息。

第二驱动缸30伸出后，第七坐标107的具体坐标值计算方式如下：

步骤S224中，推土铲12移动后第七坐标107的坐标值通过联立以下公式5至公式9获得：

公式5：；

公式6：；

公式7：；

公式8：；

公式9：。

其中，X₂为推土铲12移动后第六坐标106的横坐标，Y₂为推土铲12移动后第六坐标106的纵坐标，X₃为第五坐标105的横坐标，Y₃为第五坐标105的纵坐标，X₄为推土铲12移动后第七坐标107的横坐标，Y₄为推土铲12移动后第七坐标107的纵坐标，L为第二驱动缸30的初始长度，∆L为第二驱动缸30的伸缩量，β为第二驱动缸30的初始角度，∆β为第二驱动缸30的摆动角度，L₃为第四坐标104和第五坐标105之间的距离，L₄为第五坐标105和第七坐标107之间的距离。

在上述参数中，X₃、Y₃、L、β、L₃和L₄均为已知值，∆β可以通过角度传感器或者位移传感器测量得到。因此本领域技术人员联立上述公式5至公式9后，通过几何计算即可得到X₄和Y₄，也即推土铲12移动后第三坐标103的横坐标值和纵坐标值。

本实施例还提供了一种工程机械，包括支撑结构10以及显示装置，支撑结构10的位置通过上述的位置可视化方法显示在显示装置上。

优选地，工程机械为挖掘机。挖掘机包括车体，支撑结构10包括设置在车体上的支腿11以及推土铲12。当然，其他具有支撑结构的工程机械，例如起重机、泵车等等，均可以采用上述的置可视化方法来显示支撑结构的位置。

根据上述描述，本专利申请具有以下优点：

1、结构简单，油缸上只需增加角度传感器，便于实现；

2、使推土铲和支腿的工作状态可视化，避免驾驶员误操作。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种工程机械的支撑结构的位置可视化方法，其特征在于，包括：

步骤S1：获取驱动支撑结构（10）移动的驱动缸的角度信息；

步骤S2：根据所述角度信息获取支撑结构（10）的位置信息；

步骤S3：通过显示装置显示所述位置信息；

所述步骤S2包括：

步骤S21：在所述驱动缸的摆动平面内建立坐标系；

步骤S22：在所述坐标系内建立所述驱动缸和所述支撑结构（10）的二维坐标模型，并获取支撑结构（10）移动后的坐标信息；

步骤S23：根据所述支撑结构（10）移动后的坐标信息获取所述支撑结构（10）的位置信息；

所述支撑结构（10）包括支腿（11）及推土铲（12），驱动缸包括驱动所述支腿（11）摆动的第一驱动缸（20）及驱动所述推土铲（12）移动的第二驱动缸（30），所述步骤S22包括：

步骤S221：获取所述第一驱动缸（20）的缸体的安装处的第一坐标（101），获取所述支腿（11）固定端的第二坐标（102），获取所述第一驱动缸（20）的推杆与所述支腿（11）摆动端的连接处的第三坐标（103）；

步骤S222：根据所述第一坐标（101）、所述第二坐标（102）、所述第三坐标（103）和所述第一驱动缸（20）的角度信息，获得所述支腿（11）移摆动后所述第三坐标（103）的坐标值；

步骤S223：获取所述第二驱动缸（30）的缸体的安装处的第四坐标（104），获取推柄（40）的固定端的第五坐标（105），获取所述第二驱动缸（30）的推杆与所述推柄（40）的连接处的第六坐标（106），获取所述推柄（40）与所述推土铲（12）的连接处的第七坐标（107）；

步骤S224：根据所述第四坐标（104）、所述第五坐标（105）、所述第六坐标（106）、所述第七坐标（107）和所述第二驱动缸（30）的角度信息，获得所述推土铲（12）移动后所述第七坐标（107）的坐标值

所述步骤S222中，所述支腿（11）摆动后所述第三坐标（103）的坐标值通过联立以下公式1至公式4获得：

公式1：；

公式2：；

公式3：；

公式4：，

其中，所述X₁为所述支腿（11）摆动后所述第三坐标（103）的横坐标，所述Y₁为所述支腿（11）摆动后所述第三坐标（103）的纵坐标，所述L为第一驱动缸（20）的初始长度，所述∆L为所述第一驱动缸（20）的伸缩量，所述α为所述第一驱动缸（20）的初始角度，所述∆α为所述第一驱动缸（20）的摆动角度，所述L₁为所述第一坐标（101）和所述第二坐标（102）之间的距离，所述L₂为所述第二坐标（102）和所述第三坐标（103）之间的距离；

所述步骤S224中，所述推土铲（12）移动后所述第七坐标（107）的坐标值通过联立以下公式5至公式9获得：

公式5：；

公式6：；

公式7：；

公式8：；

公式9：，

其中，X₂为所述推土铲（12）移动后所述第六坐标（106）的横坐标，Y₂为所述推土铲（12）移动后所述第六坐标（106）的纵坐标，所述X₃为所述第五坐标（105）的横坐标，所述Y₃为所述第五坐标（105）的纵坐标，所述X₄为所述推土铲（12）移动后所述第七坐标（107）的横坐标，所述Y₄为所述推土铲（12）移动后所述第七坐标（107）的纵坐标，所述L为第二驱动缸（30）的初始长度，所述∆L为所述第二驱动缸（30）的伸缩量，所述β为所述第二驱动缸（30）的初始角度，所述∆β为所述第二驱动缸（30）的摆动角度，所述L₃为所述第四坐标（104）和所述第五坐标（105）之间的距离，所述L₄为所述第五坐标（105）和所述第七坐标（107）之间的距离。

2.根据权利要求1所述的位置可视化方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述角度信息通过角度传感器或者位移传感器测量获得。

3.一种工程机械，其特征在于，包括支撑结构（10）以及显示装置，所述支撑结构（10）的位置通过如权利要求1或2所述的位置可视化方法显示在所述显示装置上。

4.根据权利要求3所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械为挖掘机。

5.根据权利要求4所述的工程机械，其特征在于，所述挖掘机包括车体，所述支撑结构（10）包括设置在所述车体上的支腿（11）以及推土铲（12）。