CN115506431A - 自动铲料系统和自动铲料系统自动铲料控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动铲料系统和自动铲料系统自动铲料控制方法，属于工程机械技术领域。本发明的自动铲料系统包括装载机、扫描装置及运算装置，装载机包括铲斗和主控器，主控器与铲斗电连接；扫描装置与装载机间隔设置，用于扫描被铲物料的表面；运算装置与装载机和扫描装置间隔设置，运算装置与主控器和扫描装置通信连接；运算装置用于接收扫描装置输出的扫描数据、主控器输出的装载机动力数据及用户输入的被铲物料的目标方量，并确定铲斗的最优铲料轨迹，以使铲斗依照所述最优铲料轨迹，铲除被铲物料。本发明通过上述方案实现自动精准铲料和提高铲料效率。

Description

自动铲料系统和自动铲料系统自动铲料控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及自动铲料系统和自动铲料系统自动铲料控制方法。

背景技术

市面上的装载机以手动驾驶和手动铲运为主。装载机的铲斗通常由4个油缸驱动，举升油缸控制铲斗整体的上升，下降油缸控制铲斗整体的下降，收斗油缸控制铲斗的上挖动作，翻斗油缸控制铲斗外翻卸料。驾驶室会有个工作手柄，驾驶员通过操作工作手柄的前后左右四个动作，来控制铲斗的4个动作。手动驾驶操作复杂，需要通过油门控制装载机的前进后退，同时用手操作工作手柄控制装载机铲斗的位置动作，很难达到完美的匹配。

驾驶员驾驶装载机靠近物料，并将铲斗铲进物料。司机会人为判断铲斗进入的深度是否足够，当深度足够后就会将铲斗举起，这样物料就装进了铲斗。如果铲入的深度不够，铲斗举起后，可能物料不够吨位，造成工作效率低，铲运相同吨位的物料可能需要跑更多趟，造成能源浪费。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种自动铲料系统和自动铲料系统自动铲料控制方法，旨在解决人工铲料不精准，导致工作效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种一种自动铲料系统，所述自动铲料系统包括：

装载机，所述装载机包括铲斗和主控器，所述主控器与所述铲斗电连接；

扫描装置，所述扫描装置与所述装载机间隔设置；所述扫描装置用于扫描被铲物料的表面；及

运算装置，所述运算装置与所述装载机和所述扫描装置间隔设置，所述运算装置与所述主控器和所述扫描装置通信连接；所述运算装置用于接收所述扫描装置输出的扫描数据、所述主控器输出的装载机动力数据及用户输入的被铲物料的目标方量，并确定所述铲斗的最优铲料轨迹，以使所述铲斗依照所述最优铲料轨迹运动，铲除被铲物料。

在一实施例中，所述扫描装置包括：

扫描仪，所述扫描仪与所述装载机和所述运算装置间隔设置，所述扫描仪与所述运算装置通信连接，所述扫描仪用于扫描被铲物料的表面，以获取所述扫描仪与被铲物料表面的扫描点的直线距离信息；和

第一定位传感器，所述第一定位传感器设于所述扫描仪，所述第一定位传感器与所述运算装置通信连接，用于检测所述扫描仪垂直于铲料场所地面的第一间距信息。

在一实施例中，所述自动铲料系统还包括：

第一车载定位传感器，所述第一车载定位传感器设于所述装载机，并位于所述装载机邻近所述铲斗的位置，所述第一车载定位传感器与所述主控器电连接；所述第一车载定位传感器用于检测所述铲斗的第一实时位置信息；和

场地基准定位传感器，所述场地基准定位传感器与所述扫描装置、所述装载机及所述运算装置间隔设置；所述场地基准定位传感器与所述运算装置通信连接，用于检测基准线位置信息。

在一实施例中，所述自动铲料系统还包括设于所述装载机的第二车载定位传感器，所述第二车载定位传感器位于所述装载机远离所述铲斗的位置，并与所述第一车载定位传感器间隔设置；且所述第二车载定位传感器与所述主控器电连接，用于检测所述装载机的尾部的第二实时位置信息。

在一实施例中，所述自动铲料系统还包括设于所述装载机的第三车载定位传感器，所述第三车载定位传感器位于所述装载机的顶部位置，所述第三车载定位传感器与所述主控器电连接，用于检测所述装载机的顶部的第三实时位置信息。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种自动铲料系统自动铲料控制方法，所述自动铲料系统自动铲料控制方法包括以下步骤：

所述运算装置接收所述扫描装置输出的被铲物料的扫描数据，所述运算装置根据所述扫描数据计算被铲物料的表面数据；

所述运算装置接收主控器发送的装载机动力数据，并根据所述装载机动力数据，确定所述铲斗的收斗举升轨迹；

所述运算装置根据目标方量和所述收斗举升轨迹确定所述铲斗的最优铲料轨迹，并控制所述铲斗依照所述最优铲料轨迹运动。

在一实施例中，所述运算装置接收所述扫描装置输出的被铲物料的扫描数据，所述运算装置根据所述扫描数据计算被铲物料的表面数据的步骤包括：

所述运算装置接收所述扫描仪输出的自身与被铲物料表面的扫描点之间的直线距离信息；

所述运算装置接收所述第一定位传感器检测的所述扫描仪垂直于铲料场地地面的第一间距信息；

所述运算装置根据所述直线距离信息与所述第一间距信息计算被铲物料表面的扫描点垂直于铲料场地地面的厚度信息，并根据所述厚度信息确定被铲物料的表面数据。

在一实施例中，所述运算装置根据目标方量和所述收斗举升轨迹确定所述铲斗的最优铲料轨迹，并控制所述铲斗依照所述最优铲料轨迹运动的步骤包括：

所述运算装置接收所述目标方量和所述表面数据，预估所述装载机的预设推进距离；

所述运算装置根据所述预设推进距离和所述收斗举升轨迹，计算所述装载机的第一方量；

所述运算装置将所述第一方量与所述目标方量进行比对，以确定与所述目标方量匹配的最优推进距离。

在一实施例中，所述运算装置将所述第一方量与所述目标方量进行比对，以确定与所述目标方量匹配的最优推进距离的步骤包括：

若所述运算装置判定所述第一方量等于所述目标方量，则以所述预设推进距离为最优推进距离；

若所述运算装置判定所述第一方量不等于所述目标方量，则将所述预设推进距离执行预设迭代运算步骤，以获得与所述目标方量匹配的更新推进距离，并以所述更新推进距离为最优推进距离。

在一实施例中，所述预设迭代运算步骤包括：

所述运算装置判定所述第一方量小于所述目标方量时，则将所述预设推进距离增加预设阈值得出更新推进距离；所述运算装置判定所述第一方量大于所述目标方量时，则所述预设推进距离减去预设阈值得出更新推进距离；

所述运算装置根据所述更新推进距离和所述收斗举升轨迹，计算所述装载机当前的实际方量；

所述运算装置判定所述实际方量等于所述目标方量时，则以所述更新推进距离为最优推进距离；

所述运算装置判定所述实际方量不等于所述目标方量时，则继续执行所述运算装置判定所述第一方量小于所述目标方量时，则将所述预设推进距离增加预设阈值得出更新推进距离；所述运算装置判定所述第一方量大于所述目标方量时，则所述预设推进距离减去预设阈值得出更新推进距离的步骤，直至所述更新推进距离对应的方量等于所述目标方量为止。

在一实施例中，所述扫描装置向所述运算装置输出被铲物料的扫描数据，所述运算装置根据所述扫描数据计算被铲物料的表面数据的步骤之前还包括：

所述运算装置接收所述第一车载定位传感器检测的第一实时位置信息和所述场地基准定位传感器检测的基准线位置信息，并根据所述第一实时位置信息和基准线位置信息，计算所述铲斗移动至所述场地基准定位传感器正下方的第一行进距离；

所述运算装置接收所述扫描装置扫描被铲物料的底部和所述场地基准定位传感器正下方之间的第二行进距离，并根据所述第一行进距离和所述第二行进距离确定装载机的平移移动轨迹；

所述运算装置控制所述装载机依照所述平移移动轨迹移动。

本发明的自动铲料系统包括装载机、扫描装置及运算装置，装载机包括铲斗和主控器，主控器与铲斗电连接；扫描装置与装载机间隔设置；扫描装置用于扫描被铲物料的表面；运算装置与装载机和扫描装置间隔设置，运算装置与主控器和扫描装置通信连接；运算装置用于接收扫描装置输出的扫描数据、主控器输出的装载机动力数据及用户输入的被铲物料的目标方量，并根据扫描数据、装载机动力数据及目标方量，确定铲斗的最优铲料轨迹，将最优铲料轨迹发送至主控器，以使铲斗依照所述最优铲料轨迹铲除被铲物料；如此，本发明让主控器控制铲斗依照最优铲料轨迹运动，实现自动精准铲料，进而避免人为判断铲斗进入的深度是否足够，从而大大提高铲料工作效率，减少装载机的能源耗费。

附图说明

图1是本发明自动铲料系统的结构示意图；

图2为本发明自动铲料系统的扫描装置与场地基准定位传感器配合的结构示意图；

图3为本发明自动铲料系统的铲斗的铲料轨迹示意图；

图4为本发明自动铲料系统自动铲料控制方法第一实施例的流程示意图；

图5为本发明自动铲料系统自动铲料控制方法的一实施例中步骤S10的一细化流程示意图；

图6为自动铲料系统自动铲料控制方法的一实施例中步骤S30的一细化流程示意图；

图7为自动铲料系统自动铲料控制方法的一实施例中步骤S33的一细化流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	装载机	22	第一定位传感器
11	铲斗	30	运算装置
				11a	收斗举升轨迹	40	第一车载定位传感器
12	主控器	50	场地基准定位传感器
				20	扫描装置	60	第二车载定位传感器
21	扫描仪	70	第三车载定位传感器

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种自动铲料系统。

在本发明实施例中，参照图1至图3，自动铲料系统包括装载机10、扫描装置20及运算装置30，装载机10包括铲斗11和主控器12，主控器12与铲斗11电连接；扫描装置20与装载机10间隔设置；扫描装置20用于扫描被铲物料的表面；运算装置30与装载机10和扫描装置20间隔设置，运算装置30与主控器12和扫描装置20通信连接；运算装置30用于接收扫描装置20输出的扫描数据、主控器12输出的装载机动力数据及用户输入的被铲物料的目标方量，并确定铲斗11的最优铲料轨迹，以使铲斗11依照最优铲料轨迹运动，铲除被铲物料。

在本实施例中，当主控器12控制装载机10移动至被铲物料的底部时，即装载机10的铲斗11的尖端与被铲物料的底部抵接时；此时控制扫描装置20对被铲物料的表面的某一位置发射光线，光线反馈至扫描装置20，以获得被铲物料表面的某一位置对应的扫描数据；随后控制主控器12向运算装置30发送装载机10的装载机动力数据，并提示用户输入当前的被铲物料的目标方量；运算装置30根据接收到的被铲物料的某一位置的扫描数据和目标方量，采用预演迭代算法计算得出被铲物料表面的各个位置的表面数据，并根据多个表面数据构建模拟被铲物料的立体模型，最后根据被铲物料的立体模型和装载机动力数据，确定铲斗11的最优铲料轨迹；将最优铲料轨迹发送至主控器12，以让主控器12控制铲斗11依照最优铲料轨迹运动，实现自动精准铲料，进而避免人为判断铲斗11进入的深度是否足够，从而大大提高铲料工作效率，同时也减少装载机10的运作次数，进而减少装载机10的能源耗费。

值得说明的是，装载机10的主控器12可以采用防爆装载机控制仪表盘或操纵杆控制器，并与装载机10的铲斗11电连接，使得用户可通过主控器12接收运算装置30发送的各种控制信号，并通过主控器12控制铲斗11移动。

运算装置30为具备运算功能和比对功能的计算机。

在一实施例中，参照图1至图3，扫描装置20包括扫描仪21和第一定位传感器22，扫描仪21与装载机10和运算装置30间隔设置，扫描仪21与运算装置30通信连接，扫描仪21用于扫描被铲物料的表面，以获取扫描仪21与被铲物料表面的扫描点的直线距离信息；第一定位传感器22设于扫描仪21，第一定位传感器22与运算装置30通信连接，用于检测扫描仪21垂直于铲料场所地面的第一间距信息；运算装置30用于接收直线距离信息和第一间距信息，并根据直线距离信息和第一间距信息，计算被铲物料表面的扫描点垂直于铲料场所地面的厚度数据，其中厚度数据为被铲物料的表面数据。

在本实施例中，扫描仪21可设置在装载机10，也可设置安装支架进行固定，只要扫描仪21位于被铲物料的上方即可；第一定位传感器22设于扫描仪21上，作为装载机10运动控制的基准。

先控制扫描仪21以一定角度α发射射线，射线到达被铲物料表面，并反馈至扫描仪21上，以让扫描仪21获取被铲物料表面的某一扫描点至扫描仪21的直线距离Y；采用相同的检测方式，控制扫描仪21间隔一定水平距离或者间隔一定角度扫描被铲物料表面，以获得被铲物料表面的多个扫描点的直线距离Y0、Y1、Y2……；随后控制第一定位传感器22检测扫描仪21与铲料场地地面之间的第一间距信息G，鉴于扫描仪21仅在水平方向移动或转动，因此扫描仪21与铲料场地地面之间的第一间距信息是固定值。扫描仪21将检测到的多个扫描点的直线距离Y和第一定位传感器22检测到的第一间距信息G发送至运算装置30，运算装置30将每一扫描点、扫描仪21的光线发射点及扫描仪21的光线发射点与扫描点垂直相交的相交点连线形成三角形轨迹，并根据该扫描点的直线距离Y和第一间距信息G依照勾股定理进行计算，以获得扫描仪21的光线发射点与扫描点的垂直距离，随后再根据通过第一间距信息G减去垂直距离以获得该扫描点距离铲料场所地面的厚度数据H；依次类推，运算装置30根据多个扫描点的直线距离Y和第一间距信息G计算获得多个扫描点距离铲料场所地面的厚度数据H；如此，使得运算装置30可通过多个厚度数据H模拟被铲物料大致的立体模型，为后期计算最优铲料轨迹提供了精准的数据基础。

在一实施例中，参照图1至图3，自动铲料系统还包括第一车载定位传感器40和场地基准定位传感器50，第一车载定位传感器40设于装载机10，并位于装载机10邻近铲斗11的位置，第一车载定位传感器40与主控器12电连接；第一车载定位传感器40用于检测铲斗11的第一实时位置信息；场地基准定位传感器50与扫描装置20、装载机10及运算装置30间隔设置；场地基准定位传感器50与运算装置30通信连接，用于检测基准线位置信息。

在本实施例中，场地基准定位传感器50可通过安装支架固定，并位于被铲物料、扫描仪21及装载机10的上方；场地基准定位传感器50启动运行后，会持续向运算装置30发送基准线位置信息；定义装载机10的铲斗11的尖端放平在铲料场所地面的位置为铲斗11切料点，装载机10的车身结构尺寸是固定的，只要将铲斗11的尖端放平在铲料场所地面即可让第一车载定位传感器40检测到，即第一实时位置信息。如此设置，使得运算装置30可根据第一车载定位传感器40发送的第一实时位置信息和场地基准定位传感器50发送的基准线位置信息，将第一实时位置信息在铲料场所地面投影得到的第一位置点，将基准线位置信息在铲料场所地面投影得到的基准位置点，并计算第一位置点和基准位置点之间的间距，将该间距定义为第一行进距离S，运算装置30可将第一行进距离S发送至装载机10的主控器12，使得装载机10可依照第一行进距离S移动至场地基准定位传感器50的下方，以便运算装置30能计算出更精准的最优铲料轨迹。

场地基准定位传感器50与被铲物料的底部之间的间距则定义为第二行进距离A，当装载机10移动至场地基准定位传感器50的正下方后，控制扫描仪21持续扫描铲斗11的尖端与被铲物料的底部之间的位置，进而获取第二行进距离A的具体数值，并将第二行进距离A发送至主控器12，使得主控器12依照第二行进距离A控制装载机10移动。

当第二行进距离A和第一行进距离S均为正数时，则表示装载机10远离基准场地定位传感器和被铲物料的底部；当第二行进距离A为正数，第一行进距离S为负数时，则表示装载机10位于基准场地定位传感器和被铲物料的底部之间。

在一实施例中，参照图1至图3，自动铲料系统还包括设于装载机10的第二车载定位传感器60，第二车载定位传感器60位于装载机10远离铲斗11的位置，并与第一车载定位传感器40间隔设置；且第二车载定位传感器60与主控器12电连接，用于检测装载机10的尾部的第二实时位置信息。

在本实施例中，通过在装载机10远离铲斗11的位置设置第二车载定位传感器60，如此，利用第二车载定位传感器60可检测到装载机10尾部的第二实时位置信息，使得运算装置30可根据第一实时位置信息和第二实时位置信息，计算第一实时位置信息与第二实时位置信息之间的间距，获取装载机10的车身长度；使得运算装置30可根据装载机10的车身长度模拟出装载机10当前的姿态，便于运算装置30向装载机10的主控器12发送姿态数据，为主控器12输出位置调整指令提供数据基础，从而实现装载机10自动调整位置。

在一实施例中，参照图1至图3，自动铲料系统还包括设于装载机10的第三车载定位传感器70，第三车载定位传感器70位于装载机10的顶部位置，第三车载定位传感器70与主控器12电连接，用于检测装载机10的顶部的第三实时位置信息。

在本实施例中，通过在装载机10的顶部位置设置第三车载定位传感器70，如此，利用第三车载定位传感器70可检测到装载机10顶部的第三实时位置信息，使得运算装置30可第三实时位置信息计算出装载机10顶部与铲料场地地面的高度间距，该高度间距实际为装载机10的高度；使得运算装置30可根据计算得出的高度间距更精准地模拟出装载机10当前的姿态，便于运算装置30向装载机10的主控器12发送姿态数据，为主控器12输出位置调整指令提供数据基础，从而实现装载机10自动调整位置。

本发明还提出一种自动铲料系统自动铲料控制方法，请结合图1和图4，该自动铲料系统的具体结构参照上述实施例，由于本自动铲料系统自动铲料控制方法中的自动铲料系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

该自动铲料系统自动铲料控制方法包括以下步骤：

步骤S10：所述运算装置30接收所述扫描装置20输出的被铲物料的扫描数据，所述运算装置30根据所述扫描数据计算被铲物料的表面数据；

具体地，控制扫描装置20以一定角度α对被铲物料的表面的各个扫描点发出射线，当射线反射回扫描装置20，以让扫描装置20获取各个扫描点的扫描数据；随后扫描装置20将各个扫描点的扫描数据发送至运算装置30，运算装置30根据各个扫描点的扫描数据计算出被铲物料的各个扫描点的表面数据，使得运算装置30可根据各个扫描点的表面数据模拟形成被铲物料的立体模型。

步骤S20：运算装置30接收主控器12发送的装载机动力数据，并根据装载机动力数据，确定铲斗11的收斗举升轨迹11a；

值得说明的是，装载机10铲料过程分为推进阶段、收斗阶段及举升阶段，其中这里的收斗阶段和举升阶段形成的移动轨迹为收斗举升轨迹11a。

装载机10内设置的动力机构只要没有异常或破损的情况下，动力机构输出的动力是恒定的，即装载机动力数据是固定值，装载机动力数据具体是指装载机10的驱动气缸的运行气压或驱动电机的运行频率；因此，主控器12将装载机动力数据发送至运算装置30，使得运算装置30可根据装载机动力数据确定铲斗11的收斗举升轨迹11a，即铲斗11的收斗举升轨迹11a是固定的；且运算装置30根据铲斗11的收斗举升轨迹11a可直接确定铲斗11在收斗阶段和举升阶段铲除物料的收斗举升方量。

步骤S30：运算装置30根据目标方量和收斗举升轨迹11a确定铲斗11的最优铲料轨迹，并控制铲斗11依照所述最优铲料轨迹运动。

铲料场所上的被铲物料一般都是通过运输车辆运输的，因此通过运输车辆的规格和运输的次数即可预估出被铲物料的目标方量，目标方量具体是被铲物料的体积；用户在运算装置30输入被铲物料的目标方量数据后，运算装置30可根据目标方量和收斗举升轨迹11a对应的收斗举升方量相减，以获得铲斗11的推进方量；随后运算装置30根据铲斗11的推进方量和装载机动力数据，进而计算出铲斗11在推进阶段的推进距离，并可根据推进距离确定铲斗11的推进轨迹，最后通过将推进轨迹结合收斗举升轨迹11a形成完整的最优铲料轨迹。

当运算装置30将计算得出的最优铲料轨迹发送至主控器12，主控器12根据最优铲料轨迹输出控制指令，并将该控制指令发送至铲斗11，使得铲斗11根据控制指令对被铲物料铲除。

进一步的，参照图1、图4及图5，本发明自动铲料系统自动铲料控制方法的第一实施例，基于上述图5所示的实施例，所述运算装置30接收所述扫描装置20输出的被铲物料的扫描数据，所述运算装置30根据所述扫描数据计算被铲物料的表面数据的步骤包括：

步骤S11：所述运算装置30接收所述扫描仪21输出的自身与被铲物料表面的扫描点之间的直线距离信息；

具体地，扫描仪21以一定角度对被铲物料表面的各个扫描点发出射线，直至射线反射回扫描仪21，进而让扫描仪21可获取到自身与被铲物料表面的各个扫描点的直线距离信息Y0、Y1、Y2……。

步骤S12：所述运算装置30接收所述第一定位传感器22检测的所述扫描仪21垂直于铲料场地地面的第一间距信息；

控制第一定位传感器22检测扫描仪21与铲料场地地面之间的第一间距信息G，鉴于扫描仪21仅在水平方向移动或转动，并没有在竖直方向移动，因此扫描仪21与铲料场地地面之间的第一间距信息G是固定值。

步骤S13：所述运算装置30根据所述直线距离信息与所述第一间距信息计算被铲物料表面的扫描点垂直于铲料场地地面的厚度信息，并根据所述厚度信息确定被铲物料的表面数据。

扫描仪21将检测到的多个扫描点的直线距离Y和第一定位传感器22检测到的第一间距信息G发送至运算装置30，运算装置30将每一扫描点、扫描仪21的光线发射点及扫描仪21的光线发射点与扫描点垂直相交的相交点连线形成三角形轨迹，并根据该扫描点的直线距离Y和第一间距信息G依照勾股定理进行计算，以获得扫描仪21的光线发射点与扫描点的垂直距离，随后再根据通过第一间距信息G减去垂直距离以获得该扫描点距离铲料场所地面的厚度数据H；依次类推，运算装置30根据多个扫描点的直线距离Y0、Y1、Y2……和第一间距信息G计算获得多个扫描点距离铲料场所地面的厚度数据H0、H1、H2……；如此，使得运算装置30可通过多个厚度数据H0、H1、H2……模拟被铲物料大致的立体模型，为后期计算最优铲料轨迹提供了数据基础。

进一步的，参照图1、图4及图6，本发明自动铲料系统自动铲料控制方法的第一实施例，基于上述图6所示的实施例，所述运算装置30根据目标方量和所述收斗举升轨迹11a确定所述铲斗11的最优铲料轨迹，并控制所述铲斗11依照所述最优铲料轨迹运动的步骤包括：

步骤S31：所述运算装置30接收所述目标方量和所述表面数据，预估所述装载机10的预设推进距离；

步骤S32：所述运算装置30根据所述预设推进距离和所述收斗举升轨迹11a，计算所述装载机10的第一方量；

运算装置30根据表面数据计算得出被铲物料的体积，再将被铲物料的体积与目标方量比对，若目标方量与被铲物料的体积相当，则按照主控器12收集的装载机10的运作数据预估出装载机10在推进阶段的预设推进距离；若目标方量与被铲物料的体积的差值较大，获取目标方量与被铲物料的体积的差值，并根据差值适当调整并预估装载机10的预设推进距离。

随后再将预估的预设推进距离结合装载机动力数据，则能计算出铲斗11在推进阶段的推进方量，再将推进方量加上收斗举升轨迹11a对应的收斗举升方量得出完整的铲料方量，这里所述的铲料方量为第一方量。

步骤S33：所述运算装置30将所述第一方量与所述目标方量进行比对，以确定与所述目标方量匹配的最优推进距离。

通过第一方量和目标方量持续比对，直至找出换算的方量数与目标方量最接近的最优推进距离。

进一步的，参照图1、图4及图7，本发明自动铲料系统自动铲料控制方法的第一实施例，基于上述图7所示的实施例，所述运算装置30将所述第一方量与所述目标方量进行比对，以确定与所述目标方量匹配的最优推进距离的步骤包括：

步骤S331：若所述运算装置30判定所述第一方量等于所述目标方量，则以所述预设推进距离为最优推进距离；

当第一方量等于目标方量时，则确定第一方量对应的预设推进距离为最优推进距离，随后根据最优推进距离计算出装载机10在推进阶段的推进轨迹，最终将推进轨迹与收斗举升轨迹11a结合形成最优铲料轨迹。

步骤S332：若所述运算装置30判定所述第一方量不等于所述目标方量，则将所述预设推进距离执行预设迭代运算步骤，以获得与所述目标方量匹配的更新推进距离，并以所述更新推进距离为最优推进距离。

当第一方量不等于目标方量时，则将预设推进距离执行预设迭代运算步骤，以改变预设推进距离的数值，形成更新推进距离；随后运算装置30再将更新推进距离和收斗举升轨迹11a获取调整后的第一方量，使得调整后的第一方量等于目标方量，此时则表明装载机10按照更新推进距离推进以及按照收斗举升轨迹11a收斗举升后铲除的总方量等于目标方量。

通过上述调整，使得装载机10能在动力恒定的情况下铲除最多的方量，进而避免装载机10浪费太多动力或过载。

进一步的，本发明自动铲料系统自动铲料控制方法的第一实施例，基于上述图7所示的实施例，所述预设迭代运算步骤包括：

所述运算装置30判定所述第一方量小于所述目标方量时，则将所述预设推进距离增加预设阈值得出更新推进距离；所述运算装置30判定所述第一方量大于所述目标方量时，则所述预设推进距离减去预设阈值得出更新推进距离；

所述运算装置30根据所述更新推进距离和所述收斗举升轨迹11a，计算所述装载机10当前的实际方量；

所述运算装置30判定所述实际方量等于所述目标方量时，则以所述更新推进距离为最优推进距离；

所述运算装置30判定所述实际方量不等于所述目标方量时，则继续执行所述运算装置30判定所述第一方量小于所述目标方量时，则将所述预设推进距离增加预设阈值得出更新推进距离；所述运算装置30判定所述第一方量大于所述目标方量时，则所述预设推进距离减去预设阈值得出更新推进距离的步骤，直至所述更新推进距离对应的方量等于所述目标方量为止。

在本实施例中，当通过第一方量与目标方量比对，根据比对结果来调整预设推进距离，以形成更新推进距离；随后再根据更新推进距离和收斗举升轨迹11a，计算装载机10当前的实际方量，并将实际方量继续与目标方量比对；运算装置30根据实际方量与目标方量的比对结果来判定更新推进距离是否继续调整；当比对结果是实际方量等于目标方量时，则停止调整，将更新推进距离确定为最优推进距离；当比对结果是实际方量不等于目标方量时，则继续调整更新推进距离，即将更新推进距离代入迭代公式调整，直至调整后的更新推进距离对应的实际方量等于目标方量为止。

进一步的，参照图1和图4，本发明自动铲料系统自动铲料控制方法的第二实施例，基于上述图4所示的实施例，所述扫描装置20向所述运算装置30输出被铲物料的扫描数据，所述运算装置30根据所述扫描数据计算被铲物料的表面数据的步骤之前还包括：

步骤S40：所述运算装置30接收所述第一车载定位传感器40检测的第一实时位置信息和所述场地基准定位传感器50检测的基准线位置信息，并根据所述第一实时位置信息和基准线位置信息，计算所述铲斗11移动至所述场地基准定位传感器50正下方的第一行进距离；

步骤S50：所述运算装置30接收所述扫描装置20扫描被铲物料的底部和所述场地基准定位传感器50正下方之间的第二行进距离，并根据所述第一行进距离和所述第二行进距离确定装载机10的平移移动轨迹；

步骤S60：所述运算装置30控制所述装载机10依照所述平移移动轨迹移动。

具体地，先控制第一车载定位传感器40和场地基准定位传感器50同步检测，获取装载机10当前的第一实时位置信息和基准线位置信息，使得运算装置30可根据第一实时位置信息和基准线信息相减，获取场地基准定位传感器50与装载机10的间距，即第一行进距离。

当计算得出的第一行进距离为负数，则表明装载机10位于场地基准定位传感器50与被铲物料的底部之间。当计算得出的第一行进距离为正数，则表明装载机10位于场地基准定位传感器50远离被铲物料底部的另一侧位置。

随后再控制扫描装置20扫描被铲物料的底部和所述场地基准定位传感器50正下方之间的位置，也就是控制扫描装置20朝远离被铲物料的底部的方向移动并扫描，直接可获取被铲物料的底部和所述场地基准定位传感器50正下方之间的间距，即第二行进距离。

运算装置30再将第一行进距离和第二行进距离相加，得出装载机10的总行进距离，根据总行进距离确定装载机10的平移移动轨迹；最后通过主控器12根据平移移动轨迹控制装载机10移动，实现装载机10自动行进至被铲物料的底部。

当装载机10成功自动铲起被铲物料后，控制装载机10的第二车载定位传感器60和第三车载定位传感器70，确定装载机10附近的卸料点；当确定卸料点后，控制第一车载定位传感器40、第二车载定位传感器60、第三车载定位传感器70及场地基准定位传感器50同步检测，以获取装载机10当前的姿态和卸料点的具体位置；使得主控器12可根据装载机10当前的姿态调整为倒车姿态，并控制装载机10倒车至装载机10到达卸料点；主控器12再控制装载机10将铲斗11转向卸料点，进而控制装载机10慢速前进卸料，最后再次控制第一车载定位传感器40、第二车载定位传感器60、第三车载定位传感器70及场地基准定位传感器50同步检测，以获取装载机10当前的姿态和被铲物料的具体位置，进而让主控器12及时控制装载机10倒车调整回位。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种自动铲料系统，其特征在于，所述自动铲料系统包括：

装载机，所述装载机包括铲斗和主控器，所述主控器与所述铲斗电连接；

扫描装置，所述扫描装置与所述装载机间隔设置；所述扫描装置用于扫描被铲物料的表面；及

运算装置，所述运算装置与所述装载机和所述扫描装置间隔设置，所述运算装置与所述主控器和所述扫描装置通信连接；所述运算装置用于接收所述扫描装置输出的扫描数据、所述主控器输出的装载机动力数据及用户输入的被铲物料的目标方量，并确定所述铲斗的最优铲料轨迹，以使所述铲斗依照所述最优铲料轨迹运动，铲除被铲物料。

2.如权利要求1所述的自动铲料系统，其特征在于，所述扫描装置包括：

扫描仪，所述扫描仪与所述装载机和所述运算装置间隔设置，所述扫描仪与所述运算装置通信连接，所述扫描仪用于扫描被铲物料的表面，以获取所述扫描仪与被铲物料表面的扫描点的直线距离信息；和

第一定位传感器，所述第一定位传感器设于所述扫描仪，所述第一定位传感器与所述运算装置通信连接，用于检测所述扫描仪垂直于铲料场所地面的第一间距信息。

3.如权利要求1所述的自动铲料系统，其特征在于，所述自动铲料系统还包括：

第一车载定位传感器，所述第一车载定位传感器设于所述装载机，并位于所述装载机邻近所述铲斗的位置，所述第一车载定位传感器与所述主控器电连接；所述第一车载定位传感器用于检测所述铲斗的第一实时位置信息；和

场地基准定位传感器，所述场地基准定位传感器与所述扫描装置、所述装载机及所述运算装置间隔设置；所述场地基准定位传感器与所述运算装置通信连接，用于检测基准线位置信息。

4.如权利要求3所述的自动铲料系统，其特征在于，所述自动铲料系统还包括设于所述装载机的第二车载定位传感器，所述第二车载定位传感器位于所述装载机远离所述铲斗的位置，并与所述第一车载定位传感器间隔设置；且所述第二车载定位传感器与所述主控器电连接，用于检测所述装载机的尾部的第二实时位置信息。

5.如权利要求4所述的自动铲料系统，其特征在于，所述自动铲料系统还包括设于所述装载机的第三车载定位传感器，所述第三车载定位传感器位于所述装载机的顶部位置，所述第三车载定位传感器与所述主控器电连接，用于检测所述装载机的顶部的第三实时位置信息。

6.一种如权利要求1至5中任一自动铲料系统的自动铲料控制方法，其特征在于，所述自动铲料系统自动铲料控制方法包括以下步骤：

所述运算装置接收所述扫描装置输出的被铲物料的扫描数据，所述运算装置根据所述扫描数据计算被铲物料的表面数据；

所述运算装置接收主控器发送的装载机动力数据，并根据所述装载机动力数据，确定所述铲斗的收斗举升轨迹；

所述运算装置根据目标方量和所述收斗举升轨迹确定所述铲斗的最优铲料轨迹，并控制所述铲斗依照所述最优铲料轨迹运动。

7.如权利要求6所述的自动铲料系统自动铲料控制方法，其特征在于，所述运算装置接收所述扫描装置输出的被铲物料的扫描数据，所述运算装置根据所述扫描数据计算被铲物料的表面数据的步骤包括：

所述运算装置接收所述扫描仪输出的自身与被铲物料表面的扫描点之间的直线距离信息；

所述运算装置接收所述第一定位传感器检测的所述扫描仪垂直于铲料场地地面的第一间距信息；

所述运算装置根据所述直线距离信息与所述第一间距信息计算被铲物料表面的扫描点垂直于铲料场地地面的厚度信息，并根据所述厚度信息确定被铲物料的表面数据。

8.如权利要求6所述的自动铲料系统自动铲料控制方法，其特征在于，所述运算装置根据目标方量和所述收斗举升轨迹确定所述铲斗的最优铲料轨迹，并控制所述铲斗依照所述最优铲料轨迹运动的步骤包括：

所述运算装置接收所述目标方量和所述表面数据，预估所述装载机的预设推进距离；

所述运算装置根据所述预设推进距离和所述收斗举升轨迹，计算所述装载机的第一方量；

所述运算装置将所述第一方量与所述目标方量进行比对，以确定与所述目标方量匹配的最优推进距离。

9.如权利要求8所述的自动铲料系统自动铲料控制方法，其特征在于，所述运算装置将所述第一方量与所述目标方量进行比对，以确定与所述目标方量匹配的最优推进距离的步骤包括：

若所述运算装置判定所述第一方量等于所述目标方量，则以所述预设推进距离为最优推进距离；

若所述运算装置判定所述第一方量不等于所述目标方量，则将所述预设推进距离执行预设迭代运算步骤，以获得与所述目标方量匹配的更新推进距离，并以所述更新推进距离为最优推进距离。

10.如权利要求9所述的自动铲料系统自动铲料控制方法，其特征在于，所述预设迭代运算步骤包括：

所述运算装置判定所述第一方量小于所述目标方量时，则将所述预设推进距离增加预设阈值得出更新推进距离；所述运算装置判定所述第一方量大于所述目标方量时，则所述预设推进距离减去预设阈值得出更新推进距离；

所述运算装置根据所述更新推进距离和所述收斗举升轨迹，计算所述装载机当前的实际方量；

所述运算装置判定所述实际方量等于所述目标方量时，则以所述更新推进距离为最优推进距离；

所述运算装置判定所述实际方量不等于所述目标方量时，则继续执行所述运算装置判定所述第一方量小于所述目标方量时，则将所述预设推进距离增加预设阈值得出更新推进距离；所述运算装置判定所述第一方量大于所述目标方量时，则所述预设推进距离减去预设阈值得出更新推进距离的步骤，直至所述更新推进距离对应的方量等于所述目标方量为止。

11.如权利要求6所述的自动铲料系统自动铲料控制方法，其特征在于，所述扫描装置向所述运算装置输出被铲物料的扫描数据，所述运算装置根据所述扫描数据计算被铲物料的表面数据的步骤之前还包括：

所述运算装置接收所述第一车载定位传感器检测的第一实时位置信息和所述场地基准定位传感器检测的基准线位置信息，并根据所述第一实时位置信息和基准线位置信息，计算所述铲斗移动至所述场地基准定位传感器正下方的第一行进距离；

所述运算装置接收所述扫描装置扫描被铲物料的底部和所述场地基准定位传感器正下方之间的第二行进距离，并根据所述第一行进距离和所述第二行进距离确定装载机的平移移动轨迹；

所述运算装置控制所述装载机依照所述平移移动轨迹移动。

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