CN115110598B - 一种三维拟合现场挖掘破碎装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三维拟合现场挖掘破碎装置，包括：多个三维拟合单元，用于以钎杆的作业点为中心，构建一个三维模型；定位单元，用于获取钎杆的位置；数据处理单元；显示单元，用于显示钎杆的位置、三维模型和交叉点Li，并按照交叉线数量从多到少进行推荐显示；自动控制单元，与挖掘机的控制系统连接，用于通过挖掘机的控制系统控制钎杆对预工作点进行破碎；作业点分析单元，用于对三维模型进行分析计算，获得地面破碎的预工作点。本发明通过对三维模型进行显示，显示能力强，解决了驾驶员观察不方便的问题，且可以通过推荐的交叉点进行破碎，破碎效率快且质量高。

Description

一种三维拟合现场挖掘破碎装置
技术领域
本发明涉及挖掘机技术领域，尤其是一种三维拟合现场挖掘破碎装置。
背景技术
挖掘机，又称挖掘机械，又称挖土机，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。挖掘机最重要的三个参数:操作重量(质量)，发动机功率和铲斗斗容。
挖掘机并不仅限于挖掘作业，还可以在挖掘机的机械臂上安装钎杆，对地面进行破碎，地面可以是水泥路面等，破碎过程中需要操作员在驾驶室进行俯视观察，且作业点容易被钎杆或者的连接基座阻挡，造成作业点观察困难，此外，操作员长时间保持伸脖子姿势，容易造成疲劳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过对三维模型进行显示，显示能力强，便于驾驶员观察，能够通过推荐的交叉点进行破碎，破碎效率快、破碎质量高的三维拟合现场挖掘破碎装置。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种三维拟合现场挖掘破碎装置，包括：
多个三维拟合单元，用于以钎杆的作业点为中心，构建一个三维模型；
定位单元，用于获取钎杆的位置；
数据处理单元，用于构建一个空间坐标系，并将三维模型置入到空间坐标系中，并通过空间坐标系显示各个三维模型的各个点；作业点分析单元，用于对三维模型进行分析计算，获得地面破碎的预工作点；
显示单元，用于显示钎杆的位置、三维模型和交叉点Li，并按照交叉线数量从多到少进行推荐显示；
自动控制单元，与挖掘机的控制系统连接，用于通过挖掘机的控制系统控制钎杆对预工作点进行破碎；
作业点分析单元，用于对三维模型进行分析计算，获得地面破碎的预工作点。
所述多个三维拟合单元通过支撑体安装在隔音罩上且呈圆周分布在钎杆的四周，所述隔音罩为倒置的漏斗结构，隔音罩以钎杆为中心罩设在钎杆上，隔音罩上方设置连接基座，所述支撑体为基座或支架；所述定位单元安装在钎杆或者连接基座上。
所述三维拟合单元采用雷达或摄像头。
所述隔音罩由隔音材料和支撑壳体组合制成，隔音罩为相互可升降折叠嵌套的圈状结构，通过不同半径的圈状结构通过连接膜或者滑动嵌套组成倒置的漏斗结构。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：通过对三维模型进行显示，显示能力强，解决了驾驶员观察不方便的问题，且可以通过推荐的交叉点进行破碎，破碎效率快且质量高。
附图说明
图1为本装置的电路框图；
图2为本装置的结构示意图。
图3为图2的俯视图；
图4为图3的A-A向剖视图。
具体实施方式
如图1所示，一种三维拟合现场挖掘破碎装置，包括：
多个三维拟合单元，用于以钎杆3的作业点为中心，构建一个三维模型；
定位单元，可以安装在钎杆3或者连接基座1上，用于获取钎杆3的位置；
数据处理单元，用于构建一个空间坐标系，并将三维模型置入到空间坐标系中，并通过空间坐标系显示各个三维模型的各个点；作业点分析单元，用于对三维模型进行分析计算，获得地面破碎的预工作点；
显示单元，用于显示钎杆3的位置、三维模型和交叉点Li，并按照交叉线数量从多到少进行推荐显示；
自动控制单元，与挖掘机的控制系统连接，用于通过挖掘机的控制系统控制钎杆3对预工作点进行破碎。
作业点分析单元，用于对三维模型进行分析计算，获得地面破碎的预工作点。
如图2、3、4所示，所述多个三维拟合单元通过支撑体安装在隔音罩2上且呈圆周分布在钎杆3的四周，所述隔音罩2为倒置的漏斗结构，隔音罩2以钎杆3为中心罩设在钎杆3上，隔音罩2上方设置连接基座1，所述支撑体为基座或支架；所述定位单元安装在钎杆3或者连接基座1上。所述三维拟合单元采用雷达4或摄像头。所述隔音罩2由隔音材料和支撑壳体组合制成，隔音罩2为相互可升降折叠嵌套的圈状结构，通过不同半径的圈状结构通过连接膜或者滑动嵌套组成倒置的漏斗结构。
多个所述的三维拟合单元可以均对钎杆3的端部进行聚焦，从而可以探测出以钎杆3端部为中心向外辐射的一个三维模型。三维拟合单元的扫描高度H等于钎杆的长度H’与一个预设的长度b之和，当钎杆3抬起时，通过三维拟合单元对钎杆的轴线延长线进行扫描，获得作业点及其周围的三维模型，从而便于操作者观察，其中b为钎杆3工作的抬起高度，可以根据操作员习惯、抬起高度平均值进行设计，即当进行作业点转移时钎杆3的习惯抬起高度等。
地面破碎的预工作点的获取方法为：在三维模型表面获取采集点坐标，采集点坐标是三维模型表面的点，通过对三维模型表面随机采集，或对三维模型表面进行阵列式采集；所述空间坐标系以地面为平面，获得采集点坐标为(xi，yi，zi)，其中，i为采集点坐标编号，并判断是否大于一个预先A标，此处的A标为判定地面高度方差的标准值，A标判定地面是平面还是破碎后的碎石面，如果判断结果为是，则判定采集点坐标为破碎后地面的坐标，否则，则判定采集点坐标为未破碎地面的采集点坐标，并进行记录，将未破碎地面的采集点坐标进行连接，其所覆盖的三维模型平面为未破碎地面；获得未破碎地面与碎石面交界的界边线，对边界线进行圆滑处理，获得平滑边界线，所述的圆滑处理采用去除离散点的方法：对平滑边界线做一个预先设置距离a朝向未破碎地面的平移，并计算平移后的平滑边界线的交叉点Li，对交叉点Li的按照交叉线数量从多到少进行排序为预工作点，所述a根据钎杆的破碎能力、底面材料厚度、破碎块大小进行设定
显示单元，用于显示钎杆3的位置、三维模型和交叉点Li，并按照交叉线数量从多到少进行推荐显示，排序可以通过各种颜色进行区分，例如，交叉线数量最多的交叉点可以采用黑色、其次为红色、蓝色等，交叉线数量为1个时，所述的交叉点为一条线。显示单元对预工作点的三维模型进行显示时，为z＝0平面的俯视图及当前钎杆3位置。
自动控制单元，可以与挖掘机控制系统连接，用于通过控制系统控制钎杆3对预工作点进行破碎，当然也可以通过人工进行控制作业，也不排除半自动控制，通过推荐交叉点人后人工选择，最后实现自动控制。通过对三维模型进行显示，显示能力强，解决了驾驶员观察不方便的问题，且可以通过推荐的交叉点进行破碎，破碎效率快且质量高。
所述的支撑体上可拆卸固定设置有隔音罩2，隔音罩2的设置用于隔断钎杆3作业时产生的噪音，隔音罩2可以是倒置的漏斗结构，从而增加隔音效果，钎杆3在作业点碰撞产生的噪音，向四周散播，向上的声音会被隔音罩2阻挡而反射，接近路面散播的噪音受地面阻碍而降低。隔音罩2的设置不能完全隔离噪音，但是大大降低了噪音散播污染。隔音罩2可以是隔音材料和支撑壳体组合制成，隔音罩2可以是相互可升降折叠嵌套的圈状结构，通过不同半径的圈状结构通过连接膜或者滑动嵌套组成倒置的漏斗结构，当隔音罩2收到阻碍时，可以自动收缩避免作业阻碍。当钎杆3进行地面破碎时，可以将隔音罩2安装在支撑体上，当然还可以将三维拟合单元直接固定在隔音罩2的内部。
综上所述，本发明通过对三维模型进行显示，显示能力强，解决了驾驶员观察不方便的问题，且可以通过推荐的交叉点进行破碎，破碎效率快且质量高。

Claims (4)

1.一种三维拟合现场挖掘破碎装置，其特征在于：包括：
多个三维拟合单元，用于以钎杆(3)的作业点为中心，构建一个三维模型；
定位单元，用于获取钎杆(3)的位置；
数据处理单元，用于构建一个空间坐标系，并将三维模型置入到空间坐标系中，并通过空间坐标系显示各个三维模型的各个点；作业点分析单元，用于对三维模型进行分析计算，获得地面破碎的预工作点；地面破碎的预工作点的获取方法为：在三维模型表面获取采集点坐标，采集点坐标是三维模型表面的点，通过对三维模型表面随机采集，或对三维模型表面进行阵列式采集；所述空间坐标系以地面为平面，获得采集点坐标为(xi，yi，zi)，其中，i为采集点坐标编号，并判断是否大于一个预先A标，此处的A标为判定地面高度方差的标准值，A标判定地面是平面还是破碎后的碎石面，如果判断结果为是，则判定采集点坐标为破碎后地面的坐标，否则，则判定采集点坐标为未破碎地面的采集点坐标，并进行记录，将未破碎地面的采集点坐标进行连接，其所覆盖的三维模型平面为未破碎地面；获得未破碎地面与碎石面交界的界边线，对边界线进行圆滑处理，获得平滑边界线，所述的圆滑处理采用去除离散点的方法：对平滑边界线做一个预先设置距离a朝向未破碎地面的平移，并计算平移后的平滑边界线的交叉点Li，对交叉点Li的按照交叉线数量从多到少进行排序为预工作点，所述a根据钎杆的破碎能力、底面材料厚度、破碎块大小进行设定；
显示单元，用于显示钎杆(3)的位置、三维模型和交叉点Li，并按照交叉线数量从多到少进行推荐显示；
自动控制单元，与挖掘机的控制系统连接，用于通过挖掘机的控制系统控制钎杆(3)对预工作点进行破碎。
2.根据权利要求1所述的三维拟合现场挖掘破碎装置，其特征在于：所述多个三维拟合单元通过支撑体安装在隔音罩(2)上且呈圆周分布在钎杆(3)的四周，所述隔音罩(2)为倒置的漏斗结构，隔音罩(2)以钎杆(3)为中心罩设在钎杆(3)上，隔音罩(2)上方设置连接基座(1)，所述支撑体为基座或支架；所述定位单元安装在钎杆(3)或者连接基座(1)上。
3.根据权利要求1所述的三维拟合现场挖掘破碎装置，其特征在于：所述三维拟合单元采用雷达(4)或摄像头。
4.根据权利要求2所述的三维拟合现场挖掘破碎装置，其特征在于：所述隔音罩(2)由隔音材料和支撑壳体组合制成，隔音罩(2)为相互可升降折叠嵌套的圈状结构，通过不同半径的圈状结构通过连接膜或者滑动嵌套组成倒置的漏斗结构。
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