CN113818505A - 一种装载机铲掘防滑控制方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装载机铲掘防滑控制方法、系统及装置，方法包括：响应于检测出装载机处于打滑状态，发出动臂油缸指令，控制动臂油缸执行提升动作，直到检测出装载机处于非打滑状态或者动臂油缸行程满足预设的第一行程要求；响应于检测出装载机处于非打滑状态，发出铲斗油缸指令，控制铲斗油缸执行收斗动作，直到检测出装载机处于打滑状态或者铲斗油缸行程满足预设的第二行程要求；提高了装载机智能化水平，防止铲掘物料时出现打滑现象，提高安全性；适应雨雪天气或路面打滑等因素影响的工况，防止打滑，工作效率不降低，自动完成铲掘工作；大大提高了操作的有效性，提高了工作效率；节能减排，促进工程机械无人化的发展，具有很好的应用前景。

Description

一种装载机铲掘防滑控制方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及一种装载机铲掘防滑控制方法、系统及装置，属于铲掘机械智能控制技术领域。

背景技术

目前，传统的装载机大部分采用人工操作动臂及铲斗操作杆，运用先导液压原理执行系统，控制整车动作；整车智能化水平低，操作杆操纵力大，机手频繁操作导致工作强度大、易疲劳、安全问题难以保障；雨雪天气或路面打滑工况下，铲掘物料时出现打滑现象，不易铲掘导致工作效率低；不熟练的机手需要上岗培训的周期长，安全隐患大，严重影响工作效率；以上三方面均影响整车油耗，而且频繁操作时降低操作舒适性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装载机铲掘防滑控制方法、系统及装置，提高装载机智能化水平，防止铲掘物料时出现装载机失控现象，提高安全性，提高工作效率，并在频繁操作时也能提高操作舒适性。

为实现以上目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种装载机铲掘防滑控制方法，包括：

响应于检测出装载机处于打滑状态，发出动臂油缸指令，控制动臂油缸执行提升动作，直到检测出装载机处于非打滑状态或者动臂油缸行程满足预设的第一行程要求；

响应于检测出装载机处于非打滑状态，发出铲斗油缸指令，控制铲斗油缸执行收斗动作，直到检测出装载机处于打滑状态或者铲斗油缸行程满足预设的第二行程要求。

结合第一方面，进一步的，所述方法还包括检测装载机状态的步骤，该步骤包括：

若车速和轮速之差的绝对值大于设定速度阈值且动臂压力大于设定压力阈值，装载机处于打滑状态，否则处于非打滑状态。

结合第一方面，进一步的，预设的第一行程要求为动臂油缸行程达到设定阈值。

结合第一方面，进一步的，预设的第二行程要求为铲斗油缸行程达到设定阈值。

第二方面，本发明还提供了一种装载机铲掘防滑控制系统，包括：

动臂提升模块：响应于检测出装载机处于打滑状态，发出动臂油缸指令，控制动臂油缸执行提升动作，直到检测出装载机处于非打滑状态或者动臂油缸行程满足预设的第一行程要求；

铲斗收斗模块：响应于检测出装载机处于非打滑状态，发出铲斗油缸指令，控制铲斗油缸执行收斗动作，直到检测出装载机处于打滑状态或者铲斗油缸行程满足预设的第二行程要求。

第三方面，本发明还提供了一种装载机铲掘防滑控制装置，包括控制单元，用于执行第一方面任一项所述的一种装载机铲掘防滑控制方法；

还包括分别和控制单元相连的铲掘系统和信号收集单元，信号收集单元将收集到的数据信号传输给控制单元，控制单元通过铲掘系统对动臂油缸和铲斗油缸进行控制。

结合第三方面，进一步的，铲掘系统包括与控制单元相连的动臂控制阀组和铲斗控制阀组，动臂控制阀组通过第一多路阀控制连接动臂油缸，铲斗控制阀组通过第二多路阀控制连接铲斗油缸。

结合第三方面，进一步的，还包括和控制单元相连的模式激活开关，用于开启或关闭系统自动触发激活状态，系统自动触发激活状态开启时，控制单元执行权利要求1至4任一项所述的一种装载机铲掘防滑控制方法。

结合第三方面，进一步的，所述动臂控制阀组包括与控制单元相连的动臂下降电磁阀和动臂提升电磁阀，动臂下降电磁阀通过第一多路阀控制动臂油缸下降，动臂提升电磁阀通过第一多路阀控制动臂油缸提升；

所述铲斗控制阀组包括与控制单元相连的铲斗翻电磁阀和铲斗收电磁阀，铲斗翻电磁阀通过第二多路阀控制铲斗油缸翻斗，铲斗收电磁阀通过第二多路阀控制铲斗油缸收斗。

结合第三方面，进一步的，还包括安装于装载机驾驶室的远程在线诊断存储装置，远程在线诊断存储装置和控制单元相连，用于存储控制单元对装载机工作状态的远程在线诊断结果，并根据远程在线诊断结果提醒机手装载机的工作状态。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明提供的一种装载机铲掘防滑控制方法、系统及装置，响应于检测出装载机处于打滑状态，发出动臂油缸指令，控制动臂油缸执行提升动作，在打滑状态下能够有效防止铲掘物料时装载机失控，提高安全性，适应雨雪天气或路面打滑等因素的工况，实现在不利情况下，在控制单元的控制下自动完成铲掘工作，保证工作效率不降低，提高装载机智能化水平，直到检测出装载机处于非打滑状态或者动臂油缸行程满足预设的第一行程要求；响应于检测出装载机处于非滑状态，发出铲斗油缸指令，在非打滑状态时，铲斗油缸在控制单元的控制下执行收斗动作，针对不熟练机手，大大提高了操作的有效性，节省工作时间，提高了工作效率，并在频繁操作时也能提高操作舒适性，直到检测出装载机处于打滑状态或者铲斗油缸行程满足预设的第二行程要求；综上所述，本发明提供的一种装载机铲掘防滑控制方法、系统及装置，智能化技术提升，促进工程机械无人化的发展，具有很好的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种装载机铲掘防滑控制装置的控制电气液压原理图；

图2是本发明实施例提供的一种装载机铲掘防滑控制系统的控制逻辑结构框图；

图3是本发明实施例提供的一种装载机铲掘防滑控制方法的流程图。

图中：1、控制单元；2、蓄电池；3、发动机转速传感器；4、变速箱转速传感器；5、车速传感器；6、模式激活开关；7、第一动臂压力传感器；8、第二动臂压力传感器；9、动臂油缸行程传感器；10、铲斗油缸行程传感器；11、动臂油缸；12、铲斗油缸；13、动臂下降电磁阀；14、动臂提升电磁阀；15、铲斗翻电磁阀；16、铲斗收电磁阀；17、第一多路阀；18、第二多路阀；19、远程在线诊断存储装置；20、语音提示机构；21、工作状态指示灯；22、故障闪烁指示灯。

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。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，因此不能理解为对发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供的一种装载机铲掘防滑控制方法，包括如下步骤：

响应于检测出装载机处于打滑状态，发出动臂油缸11指令，控制动臂油缸11执行提升动作，直到检测出装载机处于非打滑状态或者动臂油缸11行程满足预设的第一行程要求；

响应于检测出装载机处于非打滑状态，发出铲斗油缸12指令，控制铲斗油缸12执行收斗动作，直到检测出装载机处于打滑状态或者铲斗油缸12行程满足预设的第二行程要求。

预设的第一行程要求为动臂油缸11行程达到设定阈值，预设的第二行程要求为铲斗油缸12行程达到设定阈值。

本发明实施例提供的一种装载机铲掘防滑控制方法，还包括判断各数据信号正确性的步骤，若有数据信号有误，则控制铲斗或动臂停止动作并预警或报警，触发相应的语音，按故障编码闪烁故障闪烁指示灯22，并存储上传至远程在线监控平台。

本发明实施例提供的一种装载机铲掘防滑控制方法，还包括检测装载机状态的步骤，该步骤包括：

若车速和轮速之差的绝对值大于设定速度阈值且动臂压力大于设定压力阈值，装载机处于打滑状态，否则处于非打滑状态。

实施例2

如图2和图3所示，本发明实施例提供的一种装载机铲掘防滑控制方法，包括如下步骤：

S1、整车上电后，采集控制系统相关信号，在线判断各类信号正确性，并时时作出判断情况；

S2、判断采集的信号是否有故障，若是，则执行S3；若否，则执行S5；

S3、根据故障情况，控制铲斗或动臂停止动作并进行预警或报警提示；

S4、根据S3执行情况，触发相应的语音，按故障编码闪烁故障闪烁指示灯22，存储并上传数据到远程在线监控平台；

S5、机手将装载机动臂、铲斗放至待铲掘位置，操作模式激活开关6，进入系统自动触发激活状态，并记忆为铲掘初始位置；

S6、自动控制装载机按预设速度行驶，快速插入料堆，进入打滑判断单元；

S7、判断“动臂压力>设定压力阈值和|轮速-车速|>设定车速阈值”条件，若两个条件同时成立，则执行S9；若任一个条件不成立，则执行S8；

S8、铲斗收，自动控制车辆前进，同时判断铲斗油缸12位置是否达到设定位置阈值，若是，则执行S10；若否，则执行S7；

S9、提升动臂，同时判断动臂油缸11位置是否达到设定位置阈值，若是，则执行S10；若否，则执行S7；

S10、若S8，S9条件都满足，铲掘退出条件成立，控制铲掘系统停止执行相关动作，执行S12；

S11、时时检测系统运行工作状态，触发相应的语音，输出相应工作状态指示灯21，存储并上传数据至远程在线监控平台；

S12、控制流程结束。

本发明实施例提供的一种装载机铲掘防滑控制方法，运用高精度的传感器，经过控制器高速算法的数据处理，对装载机铲掘过程中实际工况的判断准确，响应快，误差小，可控制性强。

本发明解决了装载机在雨雪天气或路面打滑工况下，铲掘物料时出现打滑现象，不易铲掘、工作效率低问题；针对不熟练机手，可以大大加强操作连贯性，减少作业时间，大大提升工作效率；针对铲掘操作，机手不在人工操作动臂操纵杆和铲斗操纵杆，大大减轻机手疲劳度，提高舒适性。

实施例3

如图1所示，本发明实施例提供的一种装载机铲掘防滑控制系统，包括：

动臂提升模块：响应于检测出装载机处于打滑状态，发出动臂油缸11指令，控制动臂油缸11执行提升动作，直到检测出装载机处于非打滑状态或者动臂油缸11行程满足预设的第一行程要求；

铲斗收斗模块：响应于检测出装载机处于非打滑状态，发出铲斗油缸12指令，控制铲斗油缸12执行收斗动作，直到检测出装载机处于打滑状态或者铲斗油缸12行程满足预设的第二行程要求。

实施例4

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种装载机铲掘防滑控制装置，包括铲掘系统和防滑控制系统，铲掘系统包括动臂控制阀组和铲斗控制阀组，防滑控制系统包括控制单元1以及均和控制单元1相连的信号收集单元、远程在线诊断存储装置19、模式激活开关6，控制单元1用于执行实施例一所述的一种装载机铲掘防滑控制方法。

动臂控制阀组包括动臂下降电磁阀13和动臂提升电磁阀14，动臂下降电磁阀13和动臂提升电磁阀14安装在第一多路阀17上，通过第一多路阀17连接动臂油缸11；动臂下降电磁阀13控制第一多路阀17运动，推动动臂油缸11执行下降动作，动臂提升电磁阀14控制第一多路阀17运动，推动动臂油缸11执行提升动作；图1中E1为动臂下降电磁阀13，E2为动臂提升电磁阀14。

控制单元1端口OUT1与动臂下降电磁阀13用导线相连接，动臂下降电磁阀13输出与第一多路阀17连接，控制单元1端口OUT2与动臂提升电磁阀14用导线相连接，动臂提升电磁阀14输出与第一多路阀17连接。

铲斗控制阀组包括铲斗翻电磁阀15和铲斗收电磁阀16，铲斗翻电磁阀15和铲斗收电磁阀16安装在第二多路阀18上，通过第二多路阀18连接铲斗油缸12；铲斗翻电磁阀15控制第二多路阀18运动，推动铲斗油缸12执行翻斗动作，铲斗收电磁阀16控制第二多路阀18运动，推动铲斗油缸12执行收斗动作；图1中E3为铲斗翻电磁阀15，E4为铲斗收电磁阀16。

控制单元1端口OUT3与铲斗翻电磁阀15用导线相连接，铲斗翻电磁阀15输出与第二多路阀18连接，控制单元1端口OUT4与铲斗收电磁阀16用导线相连接，铲斗收电磁阀16输出与第二多路阀18连接。

信号收集单元包括变速箱转速传感器4、发动机转速传感器3、车速传感器5、动臂压力传感器、动臂油缸行程传感器9和铲斗油缸行程传感器10；变速箱转速传感器4通过导线连接至控制单元1的CAN+和CAN-端口，将检测到的轮速输送至控制单元1；发动机转速传感器3通过导线连接至控制单元1的CAN+和CAN-端口，将检测到的发动机转速输送至控制单元1；所述铲斗油缸行程传感器10设于铲斗油缸12内部且通过导线连接至控制单元1的IN1端口，将检测到的铲斗油缸12位置数据通过模拟量信号输送至控制单元1；所述动臂油缸行程传感器9设于动臂油缸11内部且通过导线连接至控制单元1的IN2端口，将检测到的动臂油缸11位置数据通过模拟量信号输送至控制单元1；所述动臂压力传感器包括第一动臂压力传感器7和第二动臂压力传感器8，第一动臂压力传感器7通过导线连接至控制单元1的IN4端口，第二动臂压力传感器8通过导线连接至控制单元1的IN3端口，两组动臂压力传感器将检测到的动臂压力输送至控制单元1；所述车速传感器5安装在装载机前车架侧面并通过导线连接至控制单元1的CAN+和CAN-端口，将检测到的车速通过CAN信号输送至控制单元1。

控制单元1的BAT+端口与蓄电池2正极用导线相连接，控制单元1的BAT-端口与蓄电池2负极用导线相连接。

远程在线诊断存储装置19安装在驾驶室侧立柱上，远程在线诊断存储装置19和控制单元1相连，用于存储控制单元1对装载机工作状态的远程在线诊断结果，并根据远程在线诊断结果提醒机手装载机的工作状态，即用于存储和语音提示整车工作状态，同时数据上传至远程在线监控平台，远程在线诊断存储装置19通过串口232信号与控制单元1通讯；所述语音提示机构20内置于远程在线诊断存储装置19中，用于警示提醒机手整车状态；所述工作状态指示灯21内置于远程在线诊断存储装置19中，用于提醒机手整车工作状态；所述故障闪烁指示灯22内置于远程在线诊断存储装置19中，用于提醒机手整车故障状态。

模式激活开关6设于驾驶室内，控制单元1判断采集的信号正确无误后，机手操作动臂和铲斗操纵杆，运行至待铲掘位置，操作模式激活开关6，开启系统自动触发激活状态，并记忆为铲掘初始位置。

控制单元1包括信号采集单元、在线诊断单元、打滑判断单元、自适应铲掘单元和铲掘退出单元。

信号采集单元用于接收并处理发动机转速传感器3、变速箱转速传感器4、车速传感器5、模式激活开关6、第一动臂压力传感器7、第二动臂压力传感器8、动臂油缸行程传感器9、铲斗油缸行程传感器10的数据信号，并制定和修正控制参数用于系统监控和功能执行。

在线诊断单元用于检测和诊断系统工作状态，并制定逻辑判断策略，输出至远程在线诊断存储装置19中的语音提示机构20、工作状态指示灯21、故障闪烁指示灯22，同时控制执行相关保护动作；还用于诊断信号收集单元收集的数据信号的正确性，并输出状态至远程在线诊断存储装置19，信号收集单元收集的数据信号包括发动机转速、轮速、车速、动臂压力、动臂油缸11位置数据、铲斗油缸12位置数据等。

打滑判断单元根据轮速、车速、动臂压力制定控制算法判断装载机打滑状态；当车速和轮速之差的绝对值大于设定速度阈值且动臂压力大于设定压力阈值时，装载机为打滑状态，否则为非打滑状态。

自适应铲掘单元根据打滑判断单元输出的打滑状态，同时结合动臂油缸行程传感器9、铲斗油缸行程传感器10反馈至控制单元1的位置数据，执行自适应铲掘控制算法，输出信号控制铲掘系统执行相关动作；打滑状态时，动臂控制阀组通过第一多路阀17控制动臂油缸11执行提升动作，直至装载机处于非打滑状态；非打滑状态时，铲斗控制阀组通过第二多路阀18控制铲斗油缸12执行收斗动作，直至装载机处于打滑状态。

铲掘退出单元根据动臂油缸行程传感器9、铲斗油缸行程传感器10反馈至控制单元1的位置数据，控制铲掘系统停止执行相关动作；装载机铲掘过程中，控制单元1持续判断装载机是否满足铲掘退出要求，当动臂油缸11位置数据和铲斗油缸12位置数据均达到设定位置阈值时，满足铲掘退出要求，铲掘退出单元控制铲掘系统停止动作。

控制单元1判断采集的信号正确无误，机手操作动臂和铲斗操纵杆，运行至待铲掘位置，操作模式激活开关6，进入系统自动触发激活状态，并记忆为铲掘初始位置；同时控制单元1自动控制发动机行驶，快速插入料堆，此时打滑判断单元开始进行打滑判断。

在装载机工作过程中，控制单元1自动检测各元件的状态，控制远程在线诊断存储装置19实时进行工作状态的语音提示，同时存储数据并上传至远程监控平台；而且远程在线诊断存储装置19根据控制单元1输出的信号，控制工作状态指示灯21进行工作状态指示，控制故障闪烁指示灯22进行故障警示。

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 (10)

1.一种装载机铲掘防滑控制方法，其特征在于，包括：

响应于检测出装载机处于打滑状态，发出动臂油缸指令，控制动臂油缸执行提升动作，直到检测出装载机处于非打滑状态或者动臂油缸行程满足预设的第一行程要求；

响应于检测出装载机处于非打滑状态，发出铲斗油缸指令，控制铲斗油缸执行收斗动作，直到检测出装载机处于打滑状态或者铲斗油缸行程满足预设的第二行程要求。

2.根据权利要求1所述的一种装载机铲掘防滑控制方法，其特征在于，所述方法还包括检测装载机状态的步骤，该步骤包括：

若车速和轮速之差的绝对值大于设定速度阈值且动臂压力大于设定压力阈值，装载机处于打滑状态，否则处于非打滑状态。

3.根据权利要求1所述的一种装载机铲掘防滑控制方法，其特征在于，预设的第一行程要求为动臂油缸行程达到设定阈值。

4.根据权利要求1所述的一种装载机铲掘防滑控制方法，其特征在于，预设的第二行程要求为铲斗油缸行程达到设定阈值。

5.一种装载机铲掘防滑控制系统，其特征在于，包括：

动臂提升模块：响应于检测出装载机处于打滑状态，发出动臂油缸指令，控制动臂油缸执行提升动作，直到检测出装载机处于非打滑状态或者动臂油缸行程满足预设的第一行程要求；

铲斗收斗模块：响应于检测出装载机处于非打滑状态，发出铲斗油缸指令，控制铲斗油缸执行收斗动作，直到检测出装载机处于打滑状态或者铲斗油缸行程满足预设的第二行程要求。

6.一种装载机铲掘防滑控制装置，其特征在于，包括控制单元，用于执行权利要求1至4任一项所述的一种装载机铲掘防滑控制方法；

还包括分别和控制单元相连的铲掘系统和信号收集单元，信号收集单元将收集到的数据信号传输给控制单元，控制单元通过铲掘系统对动臂油缸和铲斗油缸进行控制。

7.根据权利要求6所述的一种装载机铲掘防滑控制装置，其特征在于，铲掘系统包括与控制单元相连的动臂控制阀组和铲斗控制阀组，动臂控制阀组通过第一多路阀控制连接动臂油缸，铲斗控制阀组通过第二多路阀控制连接铲斗油缸。

8.根据权利要求7所述的一种装载机铲掘防滑控制装置，其特征在于，所述动臂控制阀组包括与控制单元相连的动臂下降电磁阀和动臂提升电磁阀，动臂下降电磁阀通过第一多路阀控制动臂油缸下降，动臂提升电磁阀通过第一多路阀控制动臂油缸提升；

所述铲斗控制阀组包括与控制单元相连的铲斗翻电磁阀和铲斗收电磁阀，铲斗翻电磁阀通过第二多路阀控制铲斗油缸翻斗，铲斗收电磁阀通过第二多路阀控制铲斗油缸收斗。

9.根据权利要求6所述的一种装载机铲掘防滑控制装置，其特征在于，还包括和控制单元相连的模式激活开关，用于开启或关闭系统自动触发激活状态，系统自动触发激活状态开启时，控制单元执行权利要求1至4任一项所述的一种装载机铲掘防滑控制方法。

10.根据权利要求6所述的一种装载机铲掘防滑控制装置，其特征在于，还包括安装于装载机驾驶室的远程在线诊断存储装置，远程在线诊断存储装置和控制单元相连，用于存储控制单元对装载机工作状态的远程在线诊断结果，并根据远程在线诊断结果提醒机手装载机的工作状态。

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