[发明专利]一种挖掘机半自动施工控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种挖掘机半自动施工控制系统及控制方法，解决了使用挖掘机平地和修坡等操作过程中存在的施工效率低、施工精度低的技术问题，控制系统包括传感器模块、控制模块、测量模块和操作模块，测量模块将测量数据输入控制模块，控制模块通过建立坐标系实现高程、平整度和坡度的计算，同时传感器模块将挖掘机设备的情况反馈至控制模块，人工输入工程设计数据至控制模块，控制模块将反馈的校正输出信号传递到操作模块，挖掘机进入两联动半自动状态完成施工。本发明提供的控制系统及控制方法还具有对挖掘机操作手技术水平要求低，施工精度高，不需要二次测量等优点。

技术领域

本发明涉及挖掘机技术领域，尤其是一种挖掘机半自动的施工控制系统及施工控制方法。

背景技术

随着电控操作系统的发展为挖掘机的自动化奠定了基础，其中挖掘机的控制系统结构包括：操纵手柄、控制装置、先导控制比例阀，控制制装置除接收左、右操纵手柄8个操作位置指令信号之外，还向显示器传递系统控制信息；利用各控制信息对回转、动臂、斗杆、铲斗等4个动作机构的8个动作先导控制比例阀进行控制。同时，位移传感器和角度传感器为挖掘机的动作进行实时反馈，进而能有效的控制挖掘机的工作。在传统的挖掘机施工过程中，不同工况下的操作对挖掘机手要求很高，特别是平地、修坡等工程操作，而且挖掘机的操作手重复工作过程中疲劳度较大，施工结束后，还需要专业进行测量，存在施工效率低，人员费用高等问题。

发明内容

为解决挖掘机平地和修坡等操作对操作手的操作要求高，重复工作中容易疲劳的技术问题，本发明公开了一种挖掘机半自动施工控制系统及控制方法，具体技术方案如下：

一种挖掘机半自动施工控制系统，包括传感器模块、控制模块、测量模块和操作模块，传感器模块和测量模块将数据传输至控制模块，控制模块将反馈信息传输至操作模块；所述传感器模块包括铲斗油缸位移传感器、动臂角度传感器和斗杆角度传感器；所述控制模块包括三维数字建模单元和工程设计单元；所述测量模块包括高度测量装置、长度测量装置和角度测量装置；所述操作模块包括斗杆挖掘手柄和显示器。

进一步的，操作模块的斗杆挖掘手柄包括左手边和右手柄，斗杆挖掘手柄与主控制器相连，所述传感器模块与副控制器相连，主控制器和副控制器共同控制发动机和液压系统工作。

进一步的，控制模块的三维数字建模单元具体是根据测量模块获取的现场实际数据建立三维数字模型，所述工程设计单元包括施工设计数据录入和施工目的作业控制。

进一步的，控制模块使用的控制器为WW控制器或TD控制器。

一种挖掘机半自动控制系统的控制方法，控制方法包括坡度控制和目标平面控制，所述测量模块将测量数据输入控制模块，所述控制模块通过建立坐标系实现高程、平整度和坡度的计算，同时所述传感器模块将挖掘机设备的情况反馈至控制模块，人工输入工程设计数据至控制模块，所述控制模块将反馈的校正输出信号传递到操作模块，挖掘机进入两连动操作或三连动操作的半自动状态。

进一步的，坡度控制具体是，通过工程设计单元的施工设计数据录入部分输入斜坡的角度、长度和高度，进而确定铲斗的起点设置和终点设置，所述控制器模块根据铲斗的斗齿运动路径计算斜坡角度，显示器显示施工斜坡的角度。

进一步的，目标平面设定具体是，设置目标平面的高度和长度，铲斗的斗齿沿目标平面平稳移动实现目标平面清除。

进一步的，两连动操作具体为，操作挖掘机将铲斗齿尖放到起点位置；点动两连动按钮，控制器模块接收信号后，进入两连动操作半自动施工状态；控制器模块向显示器发送施工模式信息；拉动斗杆挖掘手柄开启半自动施工状态，防止目标平面被破坏；再次点动两连动按钮，进入普通操作模式；动臂上升操作执行后，也会进入普通操作模式；铲斗齿尖与目标平面的高度差值通过测量模块将测量结果发给显示器。