[实用新型]一种单GPS平地机铲刀高程控制装置

说明书

本实用新型公开了一种单GPS平地机铲刀高程控制装置，GPS接收机设置在平地机的铲刀其中一端用于接收当前位置高程信号；第一方位角传感器设置在平地机的机架上，用于检测铲刀绕平地机铲刀横向中心线旋转角度；第二方位角传感器设置在铲刀上，用于检测铲刀绕垂直水平面的中心线旋转角度；第三方位角传感器设置在平地机的牵引架旋转盘上，用于检测铲刀绕平地机行驶方向中心线旋转角度；铲刀的两端分别设置一升降油缸，升降油缸调节铲刀高程至目标值。本实用新型仅采用单GPS接收机，结合方位角传感器辅助检测，实现高精度的高程控制，该系统仅采用一个GPS接收机，大大降低GPS系统应用成本。

技术领域

本实用新型涉及公路、铁路、机场、码头等建筑物土基、有机或者无机结合料稳定土垫层和基层领域，更具体的涉及一种单GPS的平地机高程控制装置及系统。

背景技术

平地机作为一种土地平整和整形作业的多用途连续作业式土方机械，在公路路基平整施工中发挥着无可比拟的作用。为了保证施工平整度，同时大幅降低操作手的劳动强度，提高施工效率，具有自动高程控制功能的平地机系统是一种有效的解决方案。

目前的高程控制系统主要有两种，一种是基于激光的二维高程控制系统，一种是基于GPS的三维高程控制系统。GPS三维高程控制的原理是：平地机铲刀两端布置的双GPS流动站实时获取铲刀高程，与设计高程比较，实时精确液压阀控制调整升降油缸动作，进而控制高程。因GPS具有精度高、可实现全天候测量、抗干扰强度大的优点，在平地机高程控制过程中可以准确的控制高程，实现精平作业。但同时可以看到一套GPS三维高程控制系统需要2个GPS流动站进行作业，单个GPS的价格在十万以上，价格昂贵。

专利CN1070468820，提出一种基于双天线GNSS的农用平地机控制系统，系统采用双GNSS获得铲刀两端高程，结合检测铲刀横向倾斜角的加速度传感器进行铲刀姿态校准，通过控制器控制油缸动作。

专利CN107842050，提出一种基于GPS-RTK的平地机人工辅助自动找平系统，该系统采用两个GPS-RTK，结合铲刀倾角传感器进行定位，对具有纵横坡度的待平整面进行自动平整。

上述专利都是采用双GPS系统对铲刀高程进行监控，控制油缸的动作，实现精平作业，然而单个GPS的价格达十万以上，价格昂贵，应用成本较高，大大超出行业预期，难以大规模应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题：

针对于目前GPS的平地技术通常采用两个GPS传感器检测铲刀高程，控制油缸动作实现自动平地作业，而单个GPS的价格达十万以上，价格昂贵，应用成本较高，难以大规模应用的问题，本实用新型的目的是提出一种基于单GPS的平地机铲刀高程控制方法、装置及系统，可以显著降低成本。

本实用新型提供的完整技术方案：

一种单GPS平地机铲刀高程控制装置，包括GPS接收机、第一方位角传感器、第二方位角传感器、第三方位角传感器和升降油缸；

GPS接收机设置在平地机的铲刀其中一端用于接收当前位置高程信号；

第一方位角传感器设置在平地机的机架上，用于检测铲刀绕平地机铲刀横向中心线旋转角度；

第二方位角传感器设置在铲刀上，用于检测铲刀绕垂直水平面的中心线旋转角度；

第三方位角传感器设置在平地机的牵引架旋转盘上，用于检测铲刀绕平地机行驶方向中心线旋转角度；

铲刀的两端分别设置一升降油缸，升降油缸根据GPS接收机、第一方位角传感器、第二方位角传感器和第三方位角传感器的信号调节铲刀高程至目标值。

进一步地，GPS接收机通过一传感器支架设置在平地机铲刀的其中一端。

进一步地，第一方位角传感器布置平面与地面平行。