[发明专利]挖掘机铲斗齿尖定位方法、装置和挖掘机

说明书

本发明提供一种挖掘机铲斗齿尖定位方法、装置和挖掘机，其中方法包括：基于挖掘机的车身姿态信息，确定车身坐标系与世界坐标系之间的坐标转换矩阵；基于挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，以及挖掘机的动臂长度、斗杆长度和铲斗长度，确定车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；基于车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移和坐标转换矩阵，确定世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；基于世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移，以及动臂支点在世界坐标系中的实时位置，确定铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置。本发明提供的方法、装置和挖掘机，提高了施工精度，提升了施工效率。

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种挖掘机铲斗齿尖定位方法、装置和挖掘机。

背景技术

随着基础设施建设的飞速发展，客户对于操作挖掘机进行施工作业的施工质量要求越来越高。通过获取挖掘机的铲斗齿尖位置来对挖掘作业进行指导和施工，可以提高施工精度和施工质量。

现有技术中，挖掘机的铲斗齿尖位置通常是通过施工人员进行肉眼观察得到的，由于照明条件不足或者环境遮挡，施工人员并不能够连续而且准确地获知铲斗齿尖的精确位置，因而无法准确指导施工，施工精度差、效率低。

发明内容

本发明提供一种挖掘机铲斗齿尖定位方法、装置和挖掘机，用于解决现有技术中需要人工对铲斗齿尖进行定位，无法准确指导施工，施工精度差、效率低的技术问题。

本发明提供一种挖掘机铲斗齿尖定位方法，包括：

基于挖掘机的车身姿态信息，确定车身坐标系与世界坐标系之间的坐标转换矩阵；

基于所述挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，以及所述挖掘机的动臂长度、斗杆长度和铲斗长度，确定所述车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；

基于所述车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移和所述坐标转换矩阵，确定所述世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；

基于所述世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移，以及所述动臂支点在世界坐标系中的实时位置，确定所述铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置。

根据本发明提供的挖掘机铲斗齿尖定位方法，还包括：

当所述挖掘机进行回转运动时，基于所述挖掘机的回转中心在世界坐标系中的实时位置，以及回转运动前所述铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置，确定回转运动前铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移；

基于所述回转运动前铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移，以及所述挖掘机在回转运动中的回转角度变化值，确定回转运动后铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移；

基于所述回转中心在世界坐标系中的实时位置，以及回转运动后铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移，确定回转运动后所述铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置。

根据本发明提供的挖掘机铲斗齿尖定位方法，所述基于所述挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，以及所述挖掘机的动臂长度、斗杆长度和铲斗长度，确定所述车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移，包括：

基于D-H模型构建动臂坐标系、斗杆坐标系、铲斗坐标系以及铲斗齿尖坐标系；

基于动臂倾角，确定动臂坐标系至斗杆坐标系的第一变换矩阵；

基于斗杆倾角和动臂长度，确定斗杆坐标系至铲斗坐标系的第二变换矩阵；

基于铲斗倾角和斗杆长度，确定铲斗坐标系至铲斗齿尖坐标系的第三变换矩阵；

基于第一、第二及第三变换矩阵，确定动臂坐标系至铲斗齿尖坐标系的第四变换矩阵，以确定车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移。