[发明专利]一种工程机械定位方法及系统

说明书

一种工程机械定位方法及系统，其中，该方法包括：步骤一、通过调整工程机械的机械臂，使得工程机械的指定臂架的延伸方向与导向激光的方向平行；步骤二、获取指定臂架与工程机械本体之间各个机械臂的相对位置关系数据以及导向激光的导向激光姿态数据，根据相对位置关系数据以及导向激光姿态数据确定工程机械本体的姿态数据。本方法通过使得指定臂架与导向激光平行，以此利用导向激光来确定出指定臂架在隧道空间坐标系下的姿态，进而根据各个臂架之间的相对位置关系来确定出工程机械本体在隧道空间坐标系下的姿态。本方法对于测量环境的要求更低，这样也就能够有效提高整个系统的适应性，使得该系统以及方法能够应用于诸多条件恶劣的工况下。

技术领域

本发明涉及工程定位技术领域，具体地说，涉及一种工程机械定位方法及系统。

背景技术

在智能建造施工中，为实现工程机械的自动化施工，首先需确定和保持设备的位置和姿态，这样才能够提高自动化施工的精度和质量。其中，对于工程机械的姿态测量是其主要难点，因此在工程机械的施工过程中也就需要配备定位系统。

目前工程机械的定位主要通过全站仪定位系统来实现，基于全站仪的定位系统具有自动化程度高、精度好等特点。但这种测量定位系统的结构较为复杂、成本较高，且不具有较好的防爆特性，因此在实际应用中也受到了一定限制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种工程机械定位方法，所述方法包括：

步骤一、通过调整工程机械的机械臂，使得所述工程机械的指定臂架的延伸方向与导向激光的方向平行；

步骤二、获取所述指定臂架与所述工程机械本体之间各个机械臂的相对位置关系数据以及所述导向激光的导向激光姿态数据，根据所述相对位置关系数据以及导向激光姿态数据确定所述工程机械本体的姿态数据。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤一中，

将结构相同的第一标靶和第二标靶设置在所述指定臂架上，并且使得分别形成在两个标靶中心的孔洞的连线与所述指定臂架的延伸方向平行；

调整所述工程机械的机械臂，使得所述导向激光同时穿过所述第一标靶和第二标靶的孔洞。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，获取所述工程机械的各个关节的角度数据，从而得到所述相对位置关系数据。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，利用安装在各个关节位置的角度传感器来获取所述各个关节的角度数据。

根据本发明的一个实施例，所述工程机械本体的姿态数据包括所述工程机械本体在隧道空间坐标系中的姿态角。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，

根据所述各个关节的角度数据分别生成各个臂架在其后一臂架所对应的坐标系下的姿态矩阵以及工程机械本体在与工程机械本体连接关系最为靠近的第一臂架所对应的坐标系下的姿态矩阵；

根据各个姿态矩阵确定所述工程机械本体的姿态数据。

根据本发明的一个实施例，当第n个臂架所对应的坐标系相对第n+1个臂架所对应的坐标系作绕X轴的转动时，所述第n个臂架在第n+1个臂架所对应的坐标系的姿态矩阵为：

当第n个臂架所对应的坐标系相对第n+1个臂架所对应的坐标系作绕Y轴的转动时，所述第n个臂架在第n+1个臂架所对应的坐标系的姿态矩阵为：

当第n个臂架所对应的坐标系相对第n+1个臂架所对应的坐标系作绕Z轴的转动时，所述第n个臂架在第n+1个臂架所对应的坐标系的姿态矩阵为：