用于施工機械的自動整平系統(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械的自動整平系統(tǒng)及其控制方法，更具體地，涉及一種用于施工機械的自動整平系統(tǒng)及其控制方法，所述控制方法能夠進行整平工作，同時恒定地保持施工機械的?產(chǎn)斗的角運動并且可變地控制施工機械的動臂和斗桿的角運動。
【背景技術(shù)】
[0002]例如挖掘機和液壓挖掘機的施工機械具有作為它們的工作設(shè)備的動臂、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)方式連接到動臂，并且鏟斗以給定角度以樞轉(zhuǎn)方式連接到斗桿。
[0003]每個施工機械包括工作設(shè)備操作裝置，其具有適用于激活包括動臂、斗桿和鏟斗的工作設(shè)備的多個控制桿和腳踏板，因此，通過作為工作設(shè)備的動臂、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)的地面上進行施工機械的動臂、斗桿和鏟斗的連續(xù)多個聯(lián)動運動或樞轉(zhuǎn)運動，以便如果進行手動式整平工作，則應(yīng)當(dāng)通過施工機械的操作者連續(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行的動臂、斗桿和鏟斗的運動。
[0005]因此，手動式整平工作需要操作者對工作設(shè)備的復(fù)雜操作的熟練經(jīng)驗和高度關(guān)注，因此，可能由于他的疲勞或錯誤操作經(jīng)常降低工作效率。
[0006]為了解決上述問題，已經(jīng)提出了用于自動控制工作設(shè)備的運動的自動整平系統(tǒng)。在韓國專利公開N0.1994-0002438中公開了一種傳統(tǒng)的自動整平系統(tǒng)，其中提出了一種用于施工機械的自動控制裝置，以控制工作設(shè)備的最佳運動軌跡。
[0007]當(dāng)連續(xù)地改變由操作者初始設(shè)定的動臂、斗桿和鏟斗的移動角度時，傳統(tǒng)的自動整平系統(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，則通過控制單元計算最佳工作路徑，以獲得作為移動斗桿、動臂和鏟斗所需的角運動的斗桿移動角度a (t)、動臂移動角度β (t)和鏟斗移動角度γ (t)?此時，所獲得的斗桿、動臂和鏟斗的移動角度通過包括PID操作的給定算法產(chǎn)生最佳工作路徑。
[0008]根據(jù)傳統(tǒng)的自動整平系統(tǒng)，當(dāng)連續(xù)地改變動臂、斗桿和鏟斗的移動角度以產(chǎn)生最佳工作路徑時，進行整平工作。
[0009]然而，傳統(tǒng)的自動整平系統(tǒng)在連續(xù)地確定并控制動臂、斗桿和鏟斗的角運動或路徑上變得復(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)明的一個目的是提供一種用于施工機械的自動整平系統(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，將施工機械的鏟斗的角運動恒定地保持在起始角度，同時可變地控制施工機械的動臂和斗桿的角運動。
[0012]本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于施工機械的自動整平系統(tǒng)及其控制方法，所述控制方法能夠?qū)⒃诘孛嫔系恼絽^(qū)域中的動臂、斗桿和鏟斗的運動和運動所需的液壓存儲為整平歷史數(shù)據(jù)，并且同時根據(jù)存儲的歷史數(shù)據(jù)，在整個整平區(qū)域中，自動地或重復(fù)地進行各自的動臂、斗桿和鏟斗的運動。
[0013]本發(fā)明的又一個目的是提供一種用于施工機械的自動整平系統(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，使施工機械的鏟斗的角運動最小，由此顯著地減少控制工作設(shè)備的運動所消耗的液壓和燃料的量。
[0014]技術(shù)方案
[0015]為了實現(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械的自動整平系統(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)的動臂、以樞轉(zhuǎn)方式連接到動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；動臂角度檢測傳感器，其安裝在動臂的一側(cè)上，以感測動臂相對于車體的角運動；斗桿角度檢測傳感器，其安裝在斗桿的一側(cè)上，以感測斗桿相對于動臂的角運動；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，從角度檢測傳感器施加的整平輸入信號，并且根據(jù)預(yù)定控制算法計算整平輸入信號，以輸出用于控制動臂、斗桿和鏟斗的角運動的整平控制信號，以便將鏟斗的角運動從初始整平位置到最終整平位置，固定為給定的起始角度，并且將動臂和斗桿的角運動確定為可變角度，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，控制用于驅(qū)動動臂油缸、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臂、斗桿和鏟斗的角運動確定的整平控制信號，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，整平控制信號包括驅(qū)動動臂油缸和斗桿油缸以進行動臂和斗桿的角運動所需的流量控制信號。
[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械的自動整平系統(tǒng)的方法，所述自動整平系統(tǒng)包括:開關(guān)面板，其具有安裝在車體的一側(cè)中的多個模式開關(guān)；多個角度檢測傳感器，其用于感測包括動臂、斗桿和鏟斗的工作設(shè)備的角運動；電子控制單元，其用于根據(jù)預(yù)定控制算法計算并輸出整平控制信號，以控制動臂、斗桿和鏟斗的角運動；以及工作設(shè)備控制閥，其適用于響應(yīng)整平控制信號，控制用于激活動臂油缸、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，動臂、斗桿和鏟斗移動到初始整平位置Gi并且設(shè)定為各自的初始角度γ、β和α (步驟100);如果動臂、斗桿和鏟斗從初始整平位置Gi移動到最終整平位置Ge，則響應(yīng)動臂角度檢測傳感器、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，計算包括動臂、斗桿和鏟斗的角運動和驅(qū)動油缸所需的流量的整平控制信號，并且將動臂和斗桿的角運動確定為給定的動臂可變角度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開關(guān)，則將計算的和確定的整平控制信號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)，則動臂、斗桿和鏟斗移動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，在鄰近整平區(qū)域G2中，從初始整平區(qū)域Gl重復(fù)地進行動臂、斗桿和鏟斗的角運動。
[0022]有益效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明，提供了用于施工機械的自動整平系統(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，將鏟斗的角運動恒定地保持在起始角度，同時可變地控制動臂和斗桿的角運動。
[0024]因此，根據(jù)本發(fā)明的自動整平系統(tǒng)能夠?qū)⒃诘孛嫔系某跏颊絽^(qū)域中進行的動臂、斗桿和鏟斗的運動、以及運動所需的液壓作為整平歷史數(shù)據(jù)存儲在電子控制單元中，由此同時根據(jù)存儲的整平歷史數(shù)據(jù)，在鄰近整平區(qū)域中自動地進行工作設(shè)備的運動。
【附圖說明】
[0025]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的用作施工機械的挖掘機的示意圖。
[0026]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于施工機械的自動整平系統(tǒng)的框圖。
[0027]圖3a和圖3b是示出了根據(jù)本發(fā)明的施工機械的鏟斗、斗桿和動臂的角運動的示意圖，其中圖3a示出了在整平地面上的施工機械的鏟斗、斗桿和動臂的角運動的狀態(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的鏟斗、斗桿和動臂的狀態(tài)。
[0028]圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的在連續(xù)整平區(qū)域中進行的自動整平模式的狀態(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)明的施工機械的自動整平系統(tǒng)的方法的流程圖。[0031 ] 圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的挖掘機的自動整平操作的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將參考附圖給出根據(jù)本發(fā)明的用于施工機械的自動整平系統(tǒng)及其控制方法的說明。
[0033]參考圖1至圖4，用于施工機械的自動整平系統(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)的動臂2、以樞轉(zhuǎn)方式連接到動臂2的前端部的斗桿3以及以樞轉(zhuǎn)方式連