CN115012471B - 挖掘物料称重方法和系统、挖掘机控制器、挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及挖掘机，为解决现有挖掘机挖掘物料称重时动臂油缸压力波动大而导致的称量误差大的问题，本发明构造一种挖掘物料称重方法和系统、挖掘机控制器、挖掘机，其中称重方法步骤包括进入挖掘称重流程后检测动臂姿态，若动臂处于提升状态检测动臂油缸大腔与小腔压力并计算动臂油缸压力波动率；当动臂油缸压力波动率大于预设值时，降低流向动臂油缸大腔的液压油流量；当动臂油缸压力波动率小于预设值时，获取挖掘物料称重所需参数计算斗内物料重量。在本发明中，在获取挖掘物料称重所需参数之前对动臂油缸大小腔压力差进行监测，并在波动较大时降低流向动臂油缸大腔的流量，使动臂油缸大腔压力趋稳，以提高斗内挖掘物料的称重准确性。

Description

挖掘物料称重方法和系统、挖掘机控制器、挖掘机

技术领域

本发明涉及一种挖掘机，更具体地说，涉及一种挖掘物料称重方法和系统、挖掘机控制器、挖掘机。

背景技术

挖掘机是常用的挖掘装车设备，用于工地进行土石方挖掘并将物料进行装车。为了掌握物料量信息，在挖掘与装车过程中需要对物料量进行称重。

挖掘机的工作装置包括下端与回转平台连接的动臂、安装在动臂顶端的斗杆、安装于斗杆下端的铲斗，在回转平台与动臂之间安装有动臂油缸用于升降动臂，在动臂与斗杆之间安装有用于驱动斗杆打开或回收的斗杆油缸、在斗杆与铲斗之间安装有用于驱动铲斗摆动的铲斗油缸。现有挖掘机对挖掘物料称重的原理是检测挖掘机工作装置装置中动臂、斗杆和铲斗的位姿和动臂油缸的压力，通过力矩的几何计算出铲斗内物料的重量。

现有挖掘机挖掘物料称重时在挖掘机作业过程中完成，因各个机器结构制造尺寸、重心位置、安装工艺以及液压系统的差异，以及各个工况和机手操作差异，整机作业过程中动臂油缸的压力波动大，通过动臂油缸压力计算铲斗内物料重量存在较大差值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有挖掘机挖掘物料称重时动臂油缸压力波动大而导致的称量误差大的问题，而提供一种挖掘物料称重方法和系统、挖掘机控制器、挖掘机，降低称量误差，提高精度。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘物料称重方法，用于挖掘机挖掘装车作业，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：进入挖掘称重流程；

步骤S2：检测动臂姿态，若动臂处于提升状态，检测动臂油缸大腔与小腔压力，计算动臂油缸大小腔压力差的动臂油缸压力波动率；

步骤S3：当动臂油缸压力波动率大于预设值时，降低流向动臂油缸大腔的液压油流量；

步骤S4：当动臂油缸压力波动率小于预设值时，进入称重步骤，获取挖掘物料称重所需参数，计算斗内物料重量。

上述挖掘物料称重方法中，所述动臂油缸压力波动率是预定时长内动臂油缸大腔与小腔之间压力差的最大值或者最小值与压力差平均值的比值。

上述挖掘物料称重方法中，在步骤S1中，还包括检测动臂姿态，若动臂处于提升或者静止状态时执行步骤S2。

上述挖掘物料称重方法中，通过增加动臂油缸大腔进油油路的阻尼降低流向动臂油缸大腔的流量。进一步地，通过减小动臂油缸控制主阀的阀口开度增加动臂油缸大腔进油油路的阻尼。或者在动臂油缸大腔与动臂油缸控制主阀之间的连接油路上设置有可在正常流通和阻尼流通之间切换的可调阻尼阀，通过控制减小可调阻尼阀的阀口开度增加动臂油缸大腔进油油路的阻尼。

上述挖掘物料称重方法中，还可以通过降低动臂油缸供油泵的输出流量降低流向动臂油缸大腔的流量。

上述挖掘物料称重方法中，当增加动臂油缸大腔进油油路的阻尼后且动臂油缸压力波动率仍大于预设值时可降低动臂油缸供油泵的输出流量降低流向动臂油缸大腔的流量。

上述挖掘物料称重方法中，在步骤S3中：当动臂油缸供油泵的输出流量大于第一预定流量且动臂油缸控制主阀的阀口开度小于第一预定开度时通过降低动臂油缸供油泵的输出流量降低流向动臂油缸大腔的流量；当动臂油缸供油泵的输出流量小于第二预定流量且动臂油缸控制主阀的阀口开度大于第二预定开度时通过增加动臂油缸大腔进油油路的阻尼降低流向动臂油缸大腔的流量；第一预定流量大于等于第二预定流量；第一预定开度小于等于第二预定开度。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘机控制器，包括：

称重触发模块，被配置为触发挖掘机称重程序进入称重流程；

压力信号接收模块，被配置为接收压力传感器发送的动臂油缸大腔和小腔压力信号；

位姿信号接收模块，被配置为接收挖掘机工作装置各关节位姿和回转平台倾角的位姿信号；

波动率监测模块，被配置为依据所接收到的动臂油缸大腔和小腔压力信号计算预定时长内动臂油缸压力波动率；

流量控制模块，被配置为在动臂油缸压力波动率大于预设值时向流量控制器件发送降低流向动臂油缸大腔的液压流量的控制信号；

称重模块，被配置为在动臂油缸压力波动率小于预设值时获取挖掘物料称重所需压力信号和位姿信号计算斗内物料重量。

上述挖掘机控制器中，挖掘机控制器还包括：动臂状态判断模块，被配置为基于动臂位姿信号判断挖掘机动臂是否处于上升状态。

上述挖掘机控制器中，所述流量控制模块，被配置为在动臂油缸压力波动率大于预设值时向动臂油缸供油泵的流量控制阀发送输出流量下降控制信号。

上述挖掘机控制器中，所述流量控制模块，被配置为在动臂油缸压力波动率大于预设值时向动臂油缸大腔进油油路上的液压阀发送阀口开度减小的阻尼增大控制信号。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘机控制器，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现前述的挖掘物料称重方法。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘物料称重系统，其特征在于包括：前述的挖掘机控制器；

两个压力传感器，被配置为分别向所述挖掘机控制器发送动臂油缸大腔和小腔压力信号；

多个位姿传感器，被配置为分别向所述挖掘机控制器发送工作装置各关节位姿信号和回转平台倾角信号。

上述挖掘物料称重系统中，包括：阻尼调节阀，被配置为电磁控制端与控制器电连接的电磁阀，设置于动臂油缸大腔与动臂油缸控制主阀之间的连接油路上且可在正常流通位和阻尼流通位之间切换，用于在动臂油缸压力波动率大于预设值时受所述挖掘机控制器控制减小阀口开度。或者包括：动臂油缸控制主阀，被配置为电磁控制端与控制器电连接的电磁阀，在动臂油缸压力波动率大于预设值时受所述挖掘机控制器控制减小阀口开度。

上述挖掘物料称重系统中，包括：动臂油缸供油泵，其流量控制阀的电磁控制端与控制器电连接，被配置为在动臂油缸压力波动率大于预设值时受挖掘机控制器控制降低其输出流量。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘机，其特征在于具有前述的挖掘物料称重系统。

本发明与现有技术相比，在本发明中，在获取挖掘物料称重所需参数之前对动臂油缸大小腔压力差进行监测，并在波动较大时降低流向动臂油缸大腔的流量，使动臂油缸大腔压力趋稳，以提高斗内挖掘物料的称重准确性。

附图说明

图1是本发明挖掘机进行挖掘装车作业时的状态示意图。

图2是本发明挖掘机中挖掘物料称重系统机构示意图。

图3是本发明挖掘机控制器的功能模块结构示意图。

图4是本发明挖掘机控制器的结构示意图。

图5是本发明挖掘物料称重系统的控制框图。

图6是本发明挖掘物料称重系统的另一种结构示意图。

图7是本发明挖掘机斗内物料称重受力示意图。

图8是本发明挖掘物料称重方法的流程图。

图9是本发明挖掘物料称重时动臂油缸大腔与小腔压力差波动曲线图。

图中零部件名称及序号：

挖掘机1、被挖掘物料2、运输卡车3、铲斗4、回转平台5、动臂6、斗杆7、动臂油缸 8、斗杆油缸9、铲斗油缸10、挖掘机控制器11、小腔压力传感器12、大腔压力传感器13、回转平台倾角传感器14、动臂位姿传感器15、斗杆位姿传感器16、铲斗位姿传感器17、动臂油缸控制主阀19、动力驱动装置20、动臂油缸供油泵21、流量控制阀22、流量控制阀23。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

本实施例中的挖掘机常用于工地进行挖掘装车作业。依据挖掘机1与运输卡车3和被挖掘物料2之间的位置关系，其作业场景通常分为两种，其一如图1所示，挖掘机1位于被挖掘物料2上方，运输卡车3与被挖掘物料2底部地面位置高度相当，挖掘机的工作装置相对于回转平台而言在整个挖掘装车过程中均处于较低的位置。另一种场景则是挖掘机和运输卡车均位于被挖掘物料2底部地面上，挖掘机的工作装置相对于回转平台而言在整个挖掘装车过程中均处于较高的位置。

如图2所示，挖掘机的工作装置包括动臂6、斗杆7、铲斗4，其中动臂6的下端与回转平台5铰接，斗杆7上端与动臂6上端铰接，铲斗4与斗杆7下端铰接。在动臂6与回转平台5之间设置动臂油缸8，用于推动动臂6升降动作。在动臂6与斗杆7之间设置斗杆油缸9，用于推动斗杆7绕动臂上端转动，斗杆向远离驾驶室方向摆动时为斗杆打开动作，向驾驶室方向摆动时为斗杆回收动作。在斗杆7与铲斗4之间设置铲斗油缸10，用于推动铲斗4绕斗杆下端转动，铲斗向驾驶室方向转动时为铲斗回收动作，为挖掘物料入斗的动作，铲斗向远离驾驶室方向转动时为铲斗打开动作，为铲斗卸料动作。回转平台5通过回转支承安装于挖掘机的下部行走底架上，由回转马达(图中未示出)驱动回转。操作者通过操作挖掘机上的操控手柄控制挖掘机上各对应的控制主阀，驱动液压马达、动臂油缸8、斗杆油缸9、铲斗油缸10等液压执行件实现挖掘机的回转，动臂升降、斗杆回收与打开、铲斗回收与打开动作。在电控液压系统中，操控装置与挖掘机控制器连接，挖掘机控制器依据操控装置的操作信号输出控制电流，控制对应的主控制阀，实现各挖掘动作。

图3示出了本实施例中挖掘机控制器结构示意图。

挖掘机控制器11包括：称重触发模块1101、压力信号接收模块1105、位姿信号接收模块1104、波动率监测模块1102、流量控制模块1106、称重模块1107、动臂状态判断模块1102 等。

称重触发模块1101被配置为触发挖掘机称重程序进入称重流程。操作手操控挖掘机对物料完成挖掘入斗动作，进入到动臂提升和回转平台回转动作阶段，进入物料称重流程。此时称重触发模块11触发挖掘机称重程序进入称重流程。称重程序的触发，可以通过称重触发模块1101获取挖掘机挖掘过程中的参数和挖掘动作顺序进行判断自动触发，也可以是通过与挖掘机控制器11电连接的按钮触发。操作者操控挖掘机对物料完成挖掘入斗动作后按下触发按钮，称重触发模块1101接收到触发按钮的信号，触发进入称重流程。

压力信号接收模块1105，被配置为接收大腔压力传感器13发送的动臂油缸大腔压力信号和小腔压力传感器12发送的动臂油缸小腔压力信号。

位姿信号接收模块1104，被配置为接收挖掘机工作装置各关节位姿和回转平台倾角的位姿信号；位姿信号包括回转平台倾角传感器14发送的回转平台相对水平地面的倾角信号、动臂与回转平台之间角度的动臂位姿信号、斗杆相与动臂之间角度的斗杆位姿信号、铲斗与斗杆之间的铲斗位姿信号。

波动率监测模块1103，被配置为依据所接收到的动臂油缸大腔和小腔压力信号计算预定时长内动臂油缸压力波动率。在进入称重流程后，波动率监测模块11依据压力信号接收模块 1105接收到的动臂油缸大腔和小腔压力信号，计算预定时长内动臂油缸大腔和小腔压力之间压力差的平均值，将平均值除以该预定时长内压力差的最大值，得到该预定时长内的动臂油缸压力波动率，或者将该预定时长内压力差的最小值除以压力差的平均值得到动臂油缸压力波动率，动臂油缸大腔与小腔压力差波动曲线如图9所示。当动臂油缸压力波动率大于预设值，例如大于50％时认为动臂油缸压力波动较大，在此情况下获取的动臂油缸压力参数并计算斗内物料重量，将存在较大误差。

流量控制模块1106，被配置为在动臂油缸压力波动率大于预设值时向流量控制器件发送降低流向动臂油缸大腔的液压流量的控制信号。控制信号依据挖掘机液压系统而定，在一些实施中，控制信号可以是向动臂油缸供油泵的流量控制阀22发送的输出流量下降控制信号；在另一些实施例中，控制信号还可以是向动臂油缸大腔进油油路上的液压阀发送的阀口开度减小的阻尼增大控制信号。

称重模块1107，被配置为在动臂油缸压力波动率小于预设值时获取挖掘物料称重所需压力信号和位姿信号计算斗内物料重量。挖掘物料称重所需压力信号包括动臂油缸大腔压力和小腔压力。

在一些实施例中，挖掘机控制器11还包括动臂状态判断模块1102，动臂状态判断模块 1102被配置为基于动臂位姿信号或动臂操作电控手柄的操作电信号判断挖掘机动臂是否处于上升状态。在动臂完成提升动作而相对于回转平台处于相对静止时，动臂油缸的压力波动较小，动臂油缸大腔压力油液不进出，因此无需监测动臂油缸压力波动率。

图4为本公开的挖掘机控制器的另一些实施例的结构示意图。该挖掘机控制器11包括存储器1113和处理器1111。其中：存储器1113可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储实施挖掘物料称重的控制指令。处理器1111通过BUS总线1112耦合至存储器1113，可以作为一个或多个集成电路来实施，用于执行存储器中存储的控制指令。

图2图5为本公开挖掘机上配置的挖掘物料称重系统的结构示意图。

挖掘物料称重系统包括前述实施例中的挖掘机控制器11、压力传感器、多个位置传感器、流量控制器件。流量控制器件可以是动臂油缸供油泵21、动臂油缸控制阀19或者为阻尼调节阀。挖掘机控制器11为挖掘机的整机控制器。

两个压力传感器分别是大腔压力传感器13和小腔压力传感器12，均与挖掘机控制器11 电连接，分别用于检测动臂油缸大腔的压力和动臂油缸小腔的压力。

多个位姿传感器，用于检测挖掘机工作装置各关节位姿和回转平台倾角，包括检测回转平台相对水平地面的倾角的回转平台倾角传感器、检测动臂与回转平台之间角度的动臂位姿传感器、检测斗杆与动臂之间角度的斗杆位姿传感器、检测铲斗与斗杆之间角度的铲斗位姿传感器。各传感器均与挖掘机控制器11电连接。

在挖掘物料称重系统中，向动臂油缸供油的动臂油缸供油泵21可以是一个泵，也可以是两个泵。当动臂油缸供油泵为两个泵时，两个动臂油缸供油泵21输出的液压油合流后经动臂油缸控制阀19流向动臂油缸8，如图2所示。在一些实施例中，动臂油缸控制阀19也为两个，两动臂油缸供油泵21各自与一个动臂油缸控制阀19连接，两动臂油缸控制阀19的工作油口合流后与动臂油缸8连接。

在一些实施例中，动臂油缸供油泵21为流量控制器件，其流量可进行调节，通过泵上的流量控制阀22调节泵的排量，流量控制阀22的电磁控制端与挖掘机控制器11电连接，挖掘机控制器11通过向流量控制阀22输出不同的流量控制电流，实现泵具有相应的排量，进而调整泵的流量。

在一些实施例中中，动臂油缸供油泵21由发动机或电动机等动力驱动装置20驱动，挖掘机控制器11可以向动力驱动装置20的控制器发送转速指令，使动臂油缸供油泵21工作于相应的转速下，从而调节动臂油缸供油泵的流量。

动臂油缸控制阀21为电控阀，其电磁控制端与挖掘机控制器11连接，由挖掘机控制器 1111输出主阀控制电流控制动臂油缸控制阀21的阀杆的移动方向与幅度，从而控制动臂油缸控制阀21的阀口的开度。

在一般的操作中，挖掘机控制器11根据操纵装置例如电控手柄的摆动幅度和方向输出主阀控制电流控制动臂油缸控制阀21的阀口开度。阀口开度、主阀控制电流和电控手柄的摆动幅度具有一一对应的关系。在挖掘后对挖掘物料称重的过程中，若动臂油缸压力波动率大于预定值，挖掘机控制器11则可通过降低动臂油缸控制阀21的主阀控制电流，即在依据电控手柄摆动幅度(动臂操作电控手柄的操作电信号)所确定的主阀控制电流的基础上减小一定值的控制电流，使动臂油缸控制阀21的阀口开度减小，增加油路阻尼作用，从而减小流向动臂油缸大腔的流量，降低动臂油缸的伸出速度，从而使动臂趋稳，动臂油缸压力趋于稳定。

在一些实施例中，动臂油缸控制阀21为液控阀，其阀口开度由先导阀控制，先导阀由操作手柄控制。在这种情况中，可在动臂油缸控制阀21与动臂油缸大腔之间的油路上设置阻尼调节阀23。

如图6所示，阻尼调节阀23被配置为电磁控制端与控制器电连接的电磁阀，其可在正常流通位和阻尼流通位之间切换。在一般操作过程中，阻尼调节阀23处于正常流通位，流经正常流通位的液压油所受到的阻尼作用很小，可忽略不计。在称重过程中，若动臂油缸压力波动率大于预设值时，其挖掘机控制器11输出控制电流的控制下，由正常流通位切换至阻尼流通位，阻尼调节阀23的阀口开度减小。液压油流经处于阻尼流通位的阻尼调节阀时所受到的阻尼作用较大，流向动臂油缸大腔的流量减小，降低动臂油缸的伸出速度，从而使动臂趋稳，使动臂油缸压力趋于稳定。

在本实施例这中，操作者操控挖掘机进行挖掘装车作业时，在完成物料挖掘入斗动作后，挖掘机控制器11自动触发或由操作者压按按钮触发进入称重流程。

在称重流程中，挖掘机控制器获取动臂位姿信号，或者获取动臂操作电控手柄的操作电信号判断挖掘机动臂是否处于上升状态。当在动臂处于上升状态，则检测动臂油缸大腔与小腔压力，计算在预定时长内动臂油缸压力波动率。当动臂油缸压力波动率大于预设值时，挖掘机控制器11通过向相应的流量控制器件输出控制电流或控制信号降低流向动臂油缸大腔的液压油流量。降低向动臂油缸大腔的液压油流量具体可以是在动臂油缸主控制阀19原有的主阀控制电流基础上减小一定值而减少动臂油缸控制阀的阀口开度，或者输出控制电流，使阻尼调节阀23由正常流通位切换至阻尼流通位；也可以是向动臂油缸供油泵21的流量控制阀22输出相应的流量控制电流降低动臂油缸供油泵21的排量，或者向驱动动臂油缸供油泵的动力驱动装置20如发动机或电动机的控制器发送转速控制信号降低动臂油缸供油泵21的转速。通过减少阀口开度增加阻尼或减小动臂油缸供油泵的排量或转速减小流向动臂油缸大腔的流量，使动臂油缸压力趋于稳定，降低压力波动。

当动臂油缸压力波动率小于预设值时，挖掘机控制器11获取挖掘物料称重所需参数并计算斗内物料重量，具体如下：

通过大腔压力传感器13和小腔压力传感器12检测动臂油缸大腔和小腔的压力，通过动臂油缸大腔和小腔压力的压力差以及动臂油缸大腔横截面面积和小腔横截面面积，计算动臂油缸上所受的作用力。

如图2所示，在挖掘机动臂6、斗杆7、铲斗4上安装有可检测工作装置姿态的位姿传感器，位姿传感器具有较好的动态响应性能，可以是行业内通常采用的惯性传感器(简称IMU) 或者油缸位移传感器，IMU检测的是动态的角速度和角加速度信号，需要通过相应的算法处理成角度信号；油缸位移传感器采集的油缸动态位移变化量，需通过相应的算法转换成工作装置的角度信号。

动臂位姿传感器15、斗杆位姿传感器16、铲斗位姿传感器17，位姿传感器和回转平台倾角传感器14与挖掘机控制器连接，将检测数据输入到挖掘机控制器，建立整机的坐标系。因挖掘机工作装置为多自由度机构，通常用D-H坐标变换法计算其坐标值，挖掘机控制器对工作装置各个位姿进行运算，例如重心位置、工作装置角度、工作装置角速度等。

大腔压力传感器13和小腔压力传感器12采集动臂油缸压力，并将压力信号输入至挖掘机控制运器中，运算出动臂油缸作用力Fbc，如下：

Fbc＝PH*A1-PR*A2

式中，Fbc-动臂油缸作用力；PH-动臂油缸大腔压力；PR-动臂油缸小腔压力；A1-动臂油缸大腔横截面面积；A2-动臂油缸小腔横截面面积。

如图7所示，根据静力学平衡方程，动臂6下端与回转平台5铰接的铰接点o点为平衡点，动臂6、斗杆7、铲斗4和斗内物重四部分对o点的重力矩等于动臂液压缸推力分力对 o的力矩，其平衡方程为：

式中：-是动臂油缸作用力Fbc在垂直方向的分力；xbc、xb、xa、xk、x分别为动臂油缸在动臂铰接点、动臂重心点、斗杆重心点、铲斗重心点和载荷重心点在xoz坐标上的横坐标值。Gb、Ga、Gk、G分别为动臂、斗杆、铲斗、斗内物料的重量值。

利用上述平衡方程，根据动臂油缸压力和工作装置位姿，可计算斗内物料重量。

本实施例公开一种挖掘机挖掘装车作业过程中称量挖掘物料重量的挖掘物料称重方法，流程如图8所示，具体如下：

步骤S1：进入挖掘称重流程。

在步骤S1中，操作手操控挖掘机对物料完成了挖掘入斗，进入到动臂提升和回转平台回转动作时，进入物料称重阶段，此时称重触发模块触发挖掘机称重程序进入称重流程。称重程序的触发，可以通过挖掘机控制器获取挖掘机挖掘过程中的参数和挖掘动作顺序进行判断自动触发，也可以是通过与挖掘机控制器电连接的按钮触发，例如操作手操控挖掘机对物料完成了挖掘入斗后按下触发按钮，称重触发模块接收到触发按钮的信号，触发进入称重流程。

步骤S2：检测动臂油缸大腔与小腔压力，计算在预定时长内动臂油缸压力波动率。

在进入称重流程后，依据动臂油缸大腔和小腔压力信号计算预定时长内动臂油缸大腔和小腔之间的压力差平均值，将压力差平均值除以该预定时长内压力差的最大值，得到该预定时长内的动臂油缸压力波动率，或者将该预定时长内压力差的最小值除以压力差的平均值得到动臂油缸压力波动率。

在一些实施例中，在执行步骤步骤S2时，还包括动臂状态判断步骤S21。动臂状态判断步骤S21是基于动臂位姿信号或者动臂操作电控手柄的操作电信号判断挖掘机动臂是否处于上升状态。若动臂相对回转平台处于静止时，动臂油缸的压力波动较小，动臂油缸大腔压力油液不进出，因此无需监测动臂油缸压力波动率，称重方法略过步骤S3，执行步骤S4；若动臂处于上升状态，则监测动臂油缸压力波动率，当动臂油缸压力波动率小于预定值时则执行执行步骤S4，若动臂油缸压力波动率大于预定值时则执行执行步骤S3。

步骤S3：当动臂油缸压力波动率大于预设值时，降低流向动臂油缸大腔的液压油流量。当动臂油缸压力波动率下降至小于预设值时，执行步骤S4。

降低流向动臂油缸大腔的液压油流量具有两种途径，其一是降低动臂油缸供油泵的输出流量，其二是增加压力油流向动臂油缸大腔时的阻尼作用。

降低动臂油缸供油泵的输出流量，在一些实施例中，可通过向动臂油缸供油泵21的流量控制阀22输出排量减小的流量控制电流，降低动臂油缸供油泵21的排量，在动臂油缸供油泵21转速不变的情况下，排量减小，动臂油缸供油泵的输出流量减小。

降低动臂油缸供油泵的流量，在一些实施例中，还可通过向驱动动臂油缸供油泵21转动工作的动力驱动装置20如电动机或发动机发送转速控制指令，降低动力驱动装置20的转速，也即降低动臂油缸供油泵21的转速。在排量不变的情况下，降低动臂油缸供油泵21的转速可使其流量减小。

增加压力油流向动臂油缸大腔时的阻尼作用，具有两种途径，在一些全电控液压系统的实施例中，动臂油缸控制阀19为电磁阀，可通过改变动臂油缸控制阀的主阀控制电流，减少其阀口开度，从而增加压力油流向动臂油缸大腔时的阻尼作用。

增加压力油流向动臂油缸大腔时的阻尼作用的另一种途径是在一些非电控液压系统的实施例中，动臂油缸控制阀19为液控阀。在该实施例中，在动臂油缸控制阀19与动臂油缸大腔的连接油路上设置阻尼调节阀23，如图6所示，阻尼调节阀23被配置为电磁阀，其可在正常流通位和阻尼流通位之间切换。阻尼调节阀23处于正常流通位时，流经正常流通位的液压油所受到的阻尼作用很小，可忽略不计。阻尼调节阀23处于阻尼流通位时，阻尼调节阀 23的阀口相对正常流通位的阀口开度减小，液压油流经阻尼调节阀23时所受到的阻尼作用较大。在需要增加阻尼时，控制阻尼调节阀23由正常流通位切换至阻尼流通位，否则控制阻尼调节阀工作于正常流通位。

在一些实施例中，降低流向动臂油缸大腔的液压油流量时，降低动臂油缸供油泵的输出流量和增加压力油流向动臂油缸大腔时的阻尼作用两种途径比较着使用，具体是当向动臂油缸供油泵的输出流量大于第一预定流量且动臂油缸控制主阀的阀口开度小于第一预定开度时通过降低向动臂油缸供油泵的输出流量降低流向动臂油缸大腔的流量；当向动臂油缸供油泵的流量小于第二预定流量且动臂油缸控制主阀的阀口开度大于第二预定开度时通过增加动臂油缸大腔进油油路的阻尼降低流向动臂油缸大腔的流量；第一预定流量大于等于第二预定流量；第一预定开度小于等于第二预定开度。动臂油缸供油泵的输出流量的大小可通过其转速、流量控制电流进行界定，动臂油缸控制主阀的阀口开度的大小可以使用主阀控制电流进行界定。

步骤S4：当动臂油缸压力波动率小于预设值时，进入获取挖掘物料称重所需参数并计算斗内物料重量的称重步骤。

挖掘物料称重所需参数包括动臂油缸大腔和小腔的压力、回转平台相对水平地面的倾角、动臂与回转平台之间的角度、斗杆与动臂之间的角度、铲斗与斗杆之间的角度。通过上述参数以及挖掘设计时就固定的部件尺寸与重量参数，通过几何计算获得挖斗内挖掘物料的重量。

在本发明中，在获取挖掘物料称重所需参数之前对动臂油缸大小腔压力差进行监测，并在波动较大时降低流向动臂油缸大腔的流量，使动臂油缸大腔压力趋稳，以提高斗内挖掘物料的称重准确性。

Claims (19)

1.一种挖掘物料称重方法，用于挖掘机挖掘装车作业，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：进入挖掘称重流程；

步骤S2：检测动臂油缸大腔与小腔压力，计算在预定时长内动臂油缸压力波动率；

步骤S3：当动臂油缸压力波动率大于预设值时，降低流向动臂油缸大腔的液压油流量；

步骤S4：当动臂油缸压力波动率小于预设值时，进入获取挖掘物料称重所需参数并计算斗内物料重量的称重步骤。

2.根据权利要求1所述的挖掘物料称重方法，其特征在于所述动臂油缸压力波动率是预定时长内动臂油缸大腔与小腔之间压力差的最大值或者最小值与压力差平均值的比值。

3.根据权利要求1所述的挖掘物料称重方法，其特征在于在步骤S1中，还包括检测动臂姿态，若动臂处于提升状态时执行步骤S2。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的挖掘物料称重方法，其特征在于通过增加动臂油缸大腔进油油路的阻尼降低流向动臂油缸大腔的流量。

5.根据权利要求4所述的挖掘物料称重方法，其特征在于通过减小动臂油缸控制主阀的阀口开度增加动臂油缸大腔进油油路的阻尼。

6.根据权利要求4所述的挖掘物料称重方法，其特征在于在动臂油缸大腔与动臂油缸控制主阀之间的连接油路上设置有可在正常流通和阻尼流通之间切换的阻尼调节阀，通过控制减小可阻尼调节阀的阀口开度增加动臂油缸大腔进油油路的阻尼。

7.根据权利要求1所述的挖掘物料称重方法，其特征在于通过降低向动臂油缸供油泵的输出流量降低流向动臂油缸大腔的流量。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的挖掘物料称重方法，其特征在于当增加动臂油缸大腔进油油路的阻尼后且动臂油缸压力波动率大于预设值时降低向动臂油缸供油泵的输出流量降低流向动臂油缸大腔的流量。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的挖掘物料称重方法，其特征在于在步骤S3中：

当动臂油缸供油泵的输出流量大于第一预定流量且动臂油缸控制主阀的阀口开度小于第一预定开度时通过降低动臂油缸供油泵的输出流量降低流向动臂油缸大腔的流量；

当动臂油缸供油泵的输出流量小于第二预定流量且动臂油缸控制主阀的阀口开度大于第二预定开度时通过增加动臂油缸大腔进油油路的阻尼降低流向动臂油缸大腔的流量；

第一预定流量大于等于第二预定流量；第一预定开度小于等于第二预定开度。

10.一种挖掘机控制器，包括：

称重触发模块，被配置为触发挖掘机称重程序进入称重流程；

压力信号接收模块，被配置为接收压力传感器发送的动臂油缸大腔和小腔压力信号；

位姿信号接收模块，被配置为接收挖掘机工作装置各关节位姿和回转平台倾角的位姿信号；

波动率监测模块，被配置为依据所接收到的动臂油缸大腔和小腔压力信号计算预定时长内动臂油缸压力波动率；

流量控制模块，被配置为在动臂油缸压力波动率大于预设值时向流量控制器件发送降低流向动臂油缸大腔的液压流量的控制信号；

称重模块，被配置为在动臂油缸压力波动率小于预设值时获取挖掘物料称重所需压力信号和位姿信号计算斗内物料重量。

11.根据权利要求10所述的挖掘机控制器，其特征在于挖掘机控制器还包括：

动臂状态判断模块，被配置为基于动臂位姿信号或动臂操作电控手柄的操作电信号判断挖掘机动臂是否处于上升状态。

12.根据权利要求10所述的挖掘机控制器，其特征在于：

所述流量控制模块被配置为在动臂油缸压力波动率大于预设值时向动臂油缸供油泵的流量控制阀发送输出流量下降控制信号。

13.根据权利要求10所述的挖掘机控制器，其特征在于：

所述流量控制模块被配置为在动臂油缸压力波动率大于预设值时向动臂油缸大腔进油油路上的液压阀发送阀口开度减小的阻尼增大控制信号。

14.一种挖掘机控制器，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-9中任一项所述的挖掘物料称重方法。

15.一种挖掘物料称重系统，其特征在于包括：

权利要求10至14任一所述的挖掘机控制器；

两个压力传感器，被配置为分别向所述挖掘机控制器发送动臂油缸大腔和小腔压力信号；

多个位姿传感器，被配置为分别向所述挖掘机控制器发送工作装置各关节位姿信号和回转平台倾角信号。

16.根据权利要求15所述的挖掘物料称重系统，其特征在于称重系统包括：

阻尼调节阀，被配置为电磁控制端与控制器电连接的电磁阀，设置于动臂油缸大腔与动臂油缸控制主阀之间的连接油路上且可在正常流通位和阻尼流通位之间切换，用于在动臂油缸压力波动率大于预设值时受所述挖掘机控制器控制减小阀口开度。

17.根据权利要求15所述的挖掘物料称重系统，其特征在于称重系统包括：

动臂油缸控制主阀，被配置为电磁控制端与控制器电连接的电磁阀，在动臂油缸压力波动率大于预设值时受所述挖掘机控制器控制减小阀口开度。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的挖掘物料称重系统，其特征在于称重系统包括：

动臂油缸供油泵，其流量控制阀的电磁控制端与控制器电连接，被配置为在动臂油缸压力波动率大于预设值时受所述挖掘机控制器控制降低其输出流量。

19.一种挖掘机，其特征在于具有权利要求15-18中任一项所述的挖掘物料称重系统。