[发明专利]用于确定由作业设备移动的有效载荷质量的系统和方法

说明书

本发明涉及一种用于确定由机器的作业设备移动的有效载荷的质量的系统，其包括：提升部件，其可沿着轨道移动并被配置成移动作业设备；传感器系统，其设置有多个给出机器状态的机器状态信号；力传感系统，其设置有给出提升部件上的力的提升力信号；和控制装置，其被配置成：使用系统参数来确定载荷；随后，当得到的结果不适用时，使用预配置的参数作为初始值进行校准；在未负载状态下校准，其中随后自动使用预定义的机器的激发轨迹，或者向操作员发出指示以激发参数；使用传感器记系统状态，并对这些信息进行系统识别；基于经识别和/或预配置的系统参数和系统状态来确定有效载荷的质量。

技术领域

本发明涉及用于确定由作业设备移动的有效载荷质量的系统和方法，特别是被具有铲斗的挖掘机接收的有效载荷。

背景技术

对于较大型的建筑项目，通常要求挖掘土方和将挖出的土运走。为此将开挖的土装到卡车上，通常借助于挖掘机完成。为了尽可能提高效率，尽力将要装土的卡车装载到它允许达到的最大装载量。但是这里存在的问题是，没有关于通过挖掘机装载到卡车上的土的质量或重量的信息，也就使得卡车经常超载或装载不够。如果卡车超载，必须用挖掘机从卡车上再卸下材料，从而减少负荷并保证卡车的安全运行。

因此，在这种情况下，本发明载荷质量估算的目的就是估算通过挖掘机铲斗抓取的载荷质量。由此可以更加准确地装载卡车，直至所装载的质量非常准确地达到其最大允许运输重量，因此保证了尽可能有效地挖掘和运走挖出的土。

现有技术中基本上已知两种不同的可以进行载荷质量估算的方法。第一种方法中，可以记录挖掘机臂的工作腔上气缸力的特性曲线，其中第一个特性曲线仅在工具未负载状态下创建，另一个特性曲线在挖掘机臂的角度上负载的状态下创建的。在此过程中，挖掘机臂抓取的参考负载应为最大允许质量。两种特性曲线在特定的运动下创建并且也仅在这些运动的准确性下有效。速度、角度位置和加速度的偏差使之后借助内推法得出的载荷质量估算的额结果失真。

第二种可能性是基于模型的方法。在此方法中，技术装备或挖掘机或挖掘机臂的枢轴上的扭矩通过气缸压力来计算。另外，通过运动方程得到理论上施加的扭矩，其中所测量的和基于模型的扭矩再现载荷质量的信息。

在US 7912612 B2、US 8909437 B2或US 8660758中有基于模型的实例。

缺点是，前面提到的示例性的已知现有技术，在估算载荷质量之前需要对运动方程的参数进行参考运行或校准运行。

发明内容

本发明的目的是，提供用于估算载荷质量的经过改进的方法或经改进的系统，不需要参考运行或不需要校准性就可以估算载荷质量。

这个目的通过具有权利要求1的所有技术特征的系统来实现。因此，所述用于确定由机器的作业设备移动的有效载荷的质量的系统包括：提升部件，它可沿着路径移动并被配置成用于移动作业设备；传感器系统，其被配置成设置有多个指示机器状态的机器状态信号；力传感系统，其被配置成设置有指示提升部件上的力的提升力信号；和

控制装置，其被配置成使用系统参数确定载荷，所述系统参数来源于预配置的CAD数据和/或正在进行的系统参数的校准，所述CAD数据优选地为工作端的预配置CAD数据；随后，当得到的结果不适用时，使用预配置的参数作为初始化来进行校准；在未负载状态下的校准，即，用空载的作业设备进行的校准，随后自动使用机器的预定义的激发轨迹(Anregungstrajektorien)，或者向操作员提供指令来激发参数；使用传感器来记录系统状态并对这些信息进行系统识别；并且基于所识别和/或预配置的系统参数和系统状态来确定有效载荷的质量，优选地基于提升部件的位置、速度、加速度和/或提升部件上的力或扭矩。

因此，根据本发明不再要求在估算载荷质量之前进行校准或初始化，至今为止都要求进行校准和初始化来识别全部或部分的系统参数。