用于施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)及其控制方法，更具體地，涉及一種用于施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)及其控制方法，所述控制方法能夠進(jìn)行整平工作，同時(shí)恒定地保持施工機(jī)械的?產(chǎn)斗的角運(yùn)動(dòng)并且可變地控制施工機(jī)械的動(dòng)臂和斗桿的角運(yùn)動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0002]例如挖掘機(jī)和液壓挖掘機(jī)的施工機(jī)械具有作為它們的工作設(shè)備的動(dòng)臂、斗桿和鏟斗，在這種情況下，它們具有各自的接合結(jié)構(gòu)，通過所述接合結(jié)構(gòu)，具有給定尺寸的動(dòng)臂以樞轉(zhuǎn)方式連接到車體，斗桿以給定角度以樞轉(zhuǎn)方式連接到動(dòng)臂，并且鏟斗以給定角度以樞轉(zhuǎn)方式連接到斗桿。
[0003]每個(gè)施工機(jī)械包括工作設(shè)備操作裝置，其具有適用于激活包括動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的工作設(shè)備的多個(gè)控制桿和腳踏板，因此，通過作為工作設(shè)備的動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的復(fù)雜操作執(zhí)行整平功能。
[0004]例如，在從車體給定的半徑范圍內(nèi)的地面上進(jìn)行施工機(jī)械的動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的連續(xù)多個(gè)聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以便如果進(jìn)行手動(dòng)式整平工作，則應(yīng)當(dāng)通過施工機(jī)械的操作者連續(xù)地控制從整平區(qū)域的初始位置到其最終位置，通過它們各自的液壓油缸實(shí)行的動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的運(yùn)動(dòng)。
[0005]因此，手動(dòng)式整平工作需要操作者對(duì)工作設(shè)備的復(fù)雜操作的熟練經(jīng)驗(yàn)和高度關(guān)注，因此，可能由于他的疲勞或錯(cuò)誤操作經(jīng)常降低工作效率。
[0006]為了解決上述問題，已經(jīng)提出了用于自動(dòng)控制工作設(shè)備的運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)整平系統(tǒng)。在韓國專利公開N0.1994-0002438中公開了一種傳統(tǒng)的自動(dòng)整平系統(tǒng)，其中提出了一種用于施工機(jī)械的自動(dòng)控制裝置，以控制工作設(shè)備的最佳運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0007]當(dāng)連續(xù)地改變由操作者初始設(shè)定的動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的移動(dòng)角度時(shí)，傳統(tǒng)的自動(dòng)整平系統(tǒng)產(chǎn)生最佳工作路徑。例如，如果通過操作者輸入初始挖掘位置和角度，則通過控制單元計(jì)算最佳工作路徑，以獲得作為移動(dòng)斗桿、動(dòng)臂和鏟斗所需的角運(yùn)動(dòng)的斗桿移動(dòng)角度a (t)、動(dòng)臂移動(dòng)角度β (t)和鏟斗移動(dòng)角度γ (t)?此時(shí)，所獲得的斗桿、動(dòng)臂和鏟斗的移動(dòng)角度通過包括PID操作的給定算法產(chǎn)生最佳工作路徑。
[0008]根據(jù)傳統(tǒng)的自動(dòng)整平系統(tǒng)，當(dāng)連續(xù)地改變動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的移動(dòng)角度以產(chǎn)生最佳工作路徑時(shí)，進(jìn)行整平工作。
[0009]然而，傳統(tǒng)的自動(dòng)整平系統(tǒng)在連續(xù)地確定并控制動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的角運(yùn)動(dòng)或路徑上變得復(fù)雜，并且可惜的是，傳統(tǒng)的系統(tǒng)顯著地增加了用于激活動(dòng)臂、斗桿和鏟斗所消耗的液壓和燃料的量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題
[0011]因此，鑒于現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題已經(jīng)作出本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)及其控制方法，所述控制方法能夠允許操作者根據(jù)地面的狀態(tài)在整平區(qū)域上，容易地選擇合適的整平模式，并且在已經(jīng)選擇了整平模式之后的整平工作過程中，將施工機(jī)械的鏟斗的角運(yùn)動(dòng)恒定地保持在起始角度，同時(shí)可變地控制施工機(jī)械的動(dòng)臂和斗桿的角運(yùn)動(dòng)。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)及其控制方法，所述控制方法能夠?qū)⒃诘孛嫔系恼絽^(qū)域中的動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)所需的液壓存儲(chǔ)為整平歷史數(shù)據(jù)，并且同時(shí)根據(jù)存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)，在整個(gè)整平區(qū)域中，自動(dòng)地或重復(fù)地進(jìn)行各自的動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的運(yùn)動(dòng)。
[0013]本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種用于施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)及其控制方法，所述控制方法能夠在地面上的整平工作過程中，使施工機(jī)械的鏟斗的角運(yùn)動(dòng)最小，由此顯著地減少控制工作設(shè)備的運(yùn)動(dòng)所消耗的液壓和燃料的量。
[0014]技術(shù)方案
[0015]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)，包括:工作設(shè)備，其具有以樞轉(zhuǎn)方式連接到車體的一側(cè)的動(dòng)臂、以樞轉(zhuǎn)方式連接到動(dòng)臂的前端部的斗桿和以樞轉(zhuǎn)方式連接到斗桿的前端部的鏟斗；動(dòng)臂角度檢測傳感器，其安裝在動(dòng)臂的一側(cè)上，以感測動(dòng)臂相對(duì)于車體的角運(yùn)動(dòng)；斗桿角度檢測傳感器，其安裝在斗桿的一側(cè)上，以感測斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的角運(yùn)動(dòng)；開關(guān)面板，為整平工作選擇的標(biāo)準(zhǔn)整平模式開關(guān)、整平歷史存儲(chǔ)開關(guān)和歷史整平模式開關(guān)設(shè)置在其上；電子控制單元，其適用于接收在操作整平模式開關(guān)和用于控制工作設(shè)備的操作桿時(shí)，從角度檢測傳感器施加的整平輸入信號(hào)，并且根據(jù)預(yù)定控制算法計(jì)算整平輸入信號(hào)，以輸出用于控制動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的角運(yùn)動(dòng)的整平控制信號(hào)，以便將鏟斗的角運(yùn)動(dòng)從初始整平位置到最終整平位置，固定為給定的起始角度，并且將動(dòng)臂和斗桿的角運(yùn)動(dòng)確定為可變角度，以保持給定的初始角度；以及工作設(shè)備控制閥，其適用于響應(yīng)整平控制信號(hào)，控制用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂油缸、斗桿油缸和鏟斗油缸的液壓。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，如果按壓歷史整平模式開關(guān)，則將通過在初始整平區(qū)域內(nèi)從初始整平位置到最終整平位置的動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的角運(yùn)動(dòng)確定的整平控制信號(hào)，作為給定的整平歷史數(shù)據(jù)記錄在電子控制單元中，并且通過整平歷史數(shù)據(jù)，在鄰近整平區(qū)域中重復(fù)地操作工作設(shè)備。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，整平控制信號(hào)包括驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂油缸和斗桿油缸以進(jìn)行動(dòng)臂和斗桿的角運(yùn)動(dòng)所需的流量控制信號(hào)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，用于控制工作設(shè)備的操縱桿包括液壓操縱桿。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，用于控制控制閥的流量的比例壓力控制閥塊包括由電子控制單元控制的比例壓力控制閥和電磁閥。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，自動(dòng)整平系統(tǒng)還包括安裝在車體的一側(cè)上的回轉(zhuǎn)角度檢測傳感器。
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于控制施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)的方法，所述自動(dòng)整平系統(tǒng)包括:開關(guān)面板，其具有安裝在車體的一側(cè)中的多個(gè)模式開關(guān)；多個(gè)角度檢測傳感器，其用于感測包括動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的工作設(shè)備的角運(yùn)動(dòng)；電子控制單元，其用于根據(jù)預(yù)定控制算法計(jì)算并輸出整平控制信號(hào)，以控制動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的角運(yùn)動(dòng)；以及工作設(shè)備控制閥，其適用于響應(yīng)整平控制信號(hào)，控制用于激活動(dòng)臂油缸、斗桿油缸和鏟斗油缸的液壓，所述方法包括以下步驟:如果打開標(biāo)準(zhǔn)整平模式開關(guān)，則在初始整平區(qū)域Gi中執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)整平模式，動(dòng)臂、斗桿和鏟斗移動(dòng)到初始整平位置Gi并且設(shè)定為各自的初始角度γ、β和α (步驟100);如果動(dòng)臂、斗桿和鏟斗從初始整平位置Gi移動(dòng)到最終整平位置Ge，則響應(yīng)動(dòng)臂角度檢測傳感器、斗桿角度檢測傳感器和鏟斗角度檢測傳感器的輸入值，在電子控制單元中，根據(jù)預(yù)定控制算法，計(jì)算包括動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的角運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)油缸所需的流量的整平控制信號(hào)，并且將動(dòng)臂和斗桿的角運(yùn)動(dòng)確定為給定的動(dòng)臂可變角度YL和斗桿可變角度f3L，以保持鏟斗的初始角度α (步驟200);如果操作整平歷史存儲(chǔ)開關(guān)，則將計(jì)算的和確定的整平控制信號(hào)記錄在電子控制單元中(步驟S300);并且如果打開歷史整平模式開關(guān)，則動(dòng)臂、斗桿和鏟斗移動(dòng)并安置到初始整平位置Gi，并且根據(jù)記錄的整平控制信號(hào)，在鄰近整平區(qū)域G2中，從初始整平區(qū)域Gl重復(fù)地進(jìn)行動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的角運(yùn)動(dòng)。
[0022]有益效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明，提供了用于施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)，其能夠允許操作者根據(jù)要整平的地面的狀態(tài)容易地選擇標(biāo)準(zhǔn)整平模式和歷史整平模式，并且根據(jù)選擇的模式，將鏟斗的角運(yùn)動(dòng)恒定地保持在起始角度，同時(shí)可變地控制動(dòng)臂和斗桿的角運(yùn)動(dòng)。
[0024]因此，根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)整平系統(tǒng)能夠?qū)⒃诘孛嫔系某跏颊絽^(qū)域中進(jìn)行的動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的運(yùn)動(dòng)、以及運(yùn)動(dòng)所需的液壓作為整平歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電子控制單元中，由此同時(shí)根據(jù)存儲(chǔ)的整平歷史數(shù)據(jù)，在鄰近整平區(qū)域中自動(dòng)地進(jìn)行工作設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。
【附圖說明】
[0025]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的用作施工機(jī)械的挖掘機(jī)的示意圖。
[0026]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)的框圖。
[0027]圖3a和圖3b是示出了根據(jù)本發(fā)明的施工機(jī)械的鏟斗、斗桿和動(dòng)臂的角運(yùn)動(dòng)的示意圖，其中圖3a示出了在整平地面上的施工機(jī)械的鏟斗、斗桿和動(dòng)臂的角運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，并且圖3b示出了在初始整平位置和最終整平位置之間移動(dòng)的鏟斗、斗桿和動(dòng)臂的狀態(tài)。
[0028]圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的在連續(xù)整平區(qū)域中進(jìn)行的自動(dòng)整平模式的狀態(tài)的示意圖。
[0029]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的液壓操縱桿功能的電路原理圖。
[0030]圖6是示出了用于控制根據(jù)本發(fā)明的施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)的方法的流程圖。[0031 ] 圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的挖掘機(jī)的自動(dòng)整平操作的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將參考附圖給出根據(jù)本發(fā)明的用于施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)及其控制方法的說明。
[0033]參考圖1至圖4，用于施工機(jī)械的自動(dòng)整平系統(tǒng)包括工作裝置，其具有以樞轉(zhuǎn)方式連接到車體I的一側(cè)的動(dòng)臂2、以樞轉(zhuǎn)方式連接到動(dòng)臂2的前端部的斗桿3以及以樞轉(zhuǎn)方式連