專利名稱：一種平地機自動找平系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種平地機自動找平系統(tǒng)。
背景技術：
目前，平地機都是由操作員手工操作液壓輸出來驅動油缸，調控鏟刀，操作員在駕駛室內(nèi)看不清鏟刀，且對鏟刀的高程和傾斜度不易掌握，這樣對操作員的要求就特別高，而目前國內(nèi)高水平的平地機操作員比較缺少，且一個高水平的平地機操作員的培養(yǎng)時間比較長，鑒于此，很多平地機用戶特別希望能有一套自動控制系統(tǒng)來降低操作員的操作難度，提高作業(yè)效率和施工精度。
實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種平地機自動找平系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以使平地機按照操作員預先設定的縱坡及橫坡值進行自動控制，從而實現(xiàn)平地機的自動操作，保證平地機按照設定值進行精確平整。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型平地機自動找平系統(tǒng)包括傳感器，用于測量鏟刀的位置參數(shù)信息；比例閥組，用于控制鏟刀油缸；主控器，用于接收傳感器采集的實時信息，并經(jīng)過相應的運算與設定值進行比較，再將相應的信號輸出到比例閥組，控制鏟刀復位，按照設定值進行精確施工；操作界面，用于系統(tǒng)參數(shù)及施工參數(shù)的設定及鏟刀的實時位置參數(shù)信息的顯示；所述傳感器及操作界面通過CAN總線與主控器相連，比例閥組的信號輸入端與主控器的信號輸出端相連，比例閥組與平地機的液壓系統(tǒng)相連。
進一步地，所述傳感器包括縱坡傳感器、橫坡傳感器、旋轉傳感器和長坡傳感器。
進一步地，所述縱坡傳感器用于跟蹤位于其下的基準繩或基準面，可安裝在平地機鏟刀的一端，可為超聲波縱坡傳感器。
進一步地，所述超聲波縱坡傳感器包括7個測量距離的縱向超聲波探頭和1個補償溫度的橫向超聲波探頭。
進一步地，所述橫坡傳感器用于測量鏟刀的橫坡值，可安裝在平地機的鏟刀上，其安裝方向與鏟刀平行。
進一步地，所述旋轉傳感器用于測量鏟刀的旋轉角度，其固定部分可安裝在平地機鏟刀的旋轉固定平臺上，活動部分可安裝在鏟刀的旋轉活動平臺上。
進一步地，所述長坡傳感器用于測量平地機機身在前進方向上的傾斜角度，其安裝方向與平地機前進方向一致，可安裝在平地機的大梁上。
進一步地，所述自動找平系統(tǒng)還包括用于保證平地機的手動操作手桿能夠優(yōu)先工作的優(yōu)先閥，所述比例閥組經(jīng)過優(yōu)先閥后與平地機的液壓系統(tǒng)相連，該優(yōu)先閥可安裝在比例閥組的頂上。
進一步地，所述自動找平系統(tǒng)還包括兩個分別用于鏟刀左右兩傾的自動/手動切換按鈕，和一個用于鏟刀的手動調整按鈕，這三個按鈕均與主控器連接，并分別安裝在三個平地機手動操縱桿的頂端。
進一步地，所述主控器包括A/D轉換模塊、CPU控制模塊和信號處理放大電路，傳感器與A/D轉換模塊輸入端連接，A/D轉換模塊輸出端與CPU控制模塊連接，信號處理放大電路的輸入端與CPU控制模塊連接，其輸出端與比例閥組連接。
進一步地，所述操作界面上設置有開關、顯示屏以及輸入和切換調控按鈕。
本實用新型采用縱坡傳感器和橫坡傳感器來測量鏟刀的縱坡、橫坡值，并用旋轉傳感器和長坡傳感器測得的鏟刀旋轉角度和機身傾斜角度對橫坡值進行修正，計算出平地機的實際橫坡值，并與用戶的設定值進行比較，再將相應的PWM信號輸出到比例閥，比例閥再控制鏟刀油缸進行相應的升降，從而保證平地機按照用戶設定的橫坡值及縱坡值進行自動精確施工。


圖1為本實用新型的結構框圖；圖2為本實用新型的安裝示意圖；圖3為超聲波縱坡傳感器的工作原理示意圖；圖4為操作手柄按鈕安裝示意圖；圖5為操作界面示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述。
主控器安裝在平地機鏟刀旋轉平臺的固定部分，主控器包括A/D轉換模塊、CPU控制模塊和信號處理放大電路，傳感器與A/D轉換模塊輸入端連接，A/D轉換模塊輸出端與CPU控制模塊連接，信號處理放大電路的輸入端與CPU控制模塊連接，其輸出端與比例閥組連接。如圖1所示，它是整個系統(tǒng)的核心，超聲波縱坡傳感器、橫坡傳感器、旋轉傳感器、長坡傳感器及操作員界面盒通過CAN總線與之相連，所有傳感器采集的實時信息都匯總到主控器，主控器經(jīng)過相應的運算，并與用戶的設定值進行比較，再將相應的PWM信號輸出到比例閥的，比例閥再控制鏟刀油缸進行相應的升降，從而保證系統(tǒng)的按照用戶設定的橫坡值及縱坡值進行自動精確施工。
其中，如圖2、圖3所示，超聲波傳感器1安裝在平地機鏟刀2的一端，用于跟蹤位于其下的基準面3，通過它實時地測量裝有超聲波傳感器一端與基準面的距離，并將測量的距離值通過CAN總線傳送至主控器，主控器再將它與保存在系統(tǒng)中的用戶事先設定好的縱坡設定值進行比較，系統(tǒng)根據(jù)兩者的差值將相應的電信號發(fā)給比例閥組4的電磁閥，電磁閥再控制鏟刀本側油缸作相應的升降，將鏟刀2調整到相應位置，使得超聲波縱坡傳感器1與基準面始終保持恒定的距離。這樣通過超聲波縱坡傳感器1的實時檢測，系統(tǒng)就可以實現(xiàn)鏟刀2的自動調整，使得鏟刀2始終按照用戶的事先設定縱坡值進行自動施工。目前世界上，用于跟蹤基準繩超聲波傳感器由5個測量距離的縱向超聲波探頭、1個補償溫度的橫向超聲波探頭組成，這種超聲波傳感器由于總長度不夠長，在平地機施工時，基準繩容易偏到超聲波傳感器的外面，這樣，超聲波傳感器就不能測量到基準繩的距離；為了克服這個缺點，本系統(tǒng)采用特別開發(fā)的超長超聲波傳感器，它由7個測量距離的縱向超聲波探頭、1個補償溫度的橫向超聲波探頭組成，這樣便能適應平地機速度快、左右搖擺幅度大的情況，從而保證系統(tǒng)始終能夠測量到基準繩的距離。
如圖2所示，橫坡傳感器5安裝在平地機鏟刀2的刀背上，其安裝方向與鏟刀2平行，用于測量鏟刀2的橫坡。通過它實時地測量鏟刀2的橫坡值，并將測量到的橫坡值(該橫坡值需經(jīng)旋轉傳感器測量到的該時刻的旋轉角度及長坡傳感器測量到的該時刻的平地機在前進方向上的傾斜角度的矯正)通過CAN總線傳送至主控器，主控器再將它與保存在系統(tǒng)中的用戶事先設定好的橫坡設定值進行比較，系統(tǒng)根據(jù)兩者的差值將相應的電信號發(fā)給比例閥組4的電磁閥，電磁閥再控制鏟刀2兩側油缸作相應的升降，將鏟刀2調整到相應位置，使得平地機回到設定的橫坡。這樣通過橫坡傳感器5的實時檢測，系統(tǒng)就可以實現(xiàn)鏟刀2的自動調整，使得鏟刀2始終按照用戶的事先設定的橫坡值進行自動施工。
如圖2所示，旋轉傳感器6的固定部分安裝在平地機鏟刀2的旋轉固定平臺上，活動部分安裝在鏟刀3的旋轉活動平臺上，用于測量鏟刀2的旋轉角度。通過它實時地測量鏟刀2的旋轉角度，并將測量到的旋轉角度通過CAN總線傳送至主控器，該旋轉角度與長坡傳感器7測量到的該時刻的平地機在前進方向上的傾斜角度一起參與平地機實際橫坡值的計算。
如圖2所示，長坡傳感器7安裝在平地機的大梁上，其安裝方向與平地機前進方向一致，它與橫坡傳感器5實際上是同一種設備，只是安裝位置及安裝方向不同，主要用于測量平地機機身在前進方向上的傾斜角度。通過它實時地測量平地機機身在前進方向上的傾斜角度，該傾斜角度與旋轉傳感器測量到的該時刻的旋轉角度一起參與平地機實際橫坡值的計算。
如圖2所示，比例閥組4是系統(tǒng)的執(zhí)行部件，安裝在平地機的大梁上，經(jīng)過優(yōu)先閥后與平地機的液壓系統(tǒng)相連，比例閥組4的電磁閥接收主控器的發(fā)出的鏟刀升降電信號后，電磁閥控制鏟刀兩側油缸完成鏟刀兩端的升降。優(yōu)先閥安裝在比例閥組4的頂上，平地機的液壓系統(tǒng)先通過它再與比例閥組相連，其主要功能就是保證平地機的操作員手動操作手桿能夠優(yōu)先工作，即當操作員操作手桿時，不管平地機自動找平系統(tǒng)處于何種工作狀態(tài)，平地機液壓系統(tǒng)首先響應手動操作手桿信號。
如圖2、圖4所示，操作手柄按鈕共有三個，分別安裝在三個平地機的左右手動操縱桿9的頂端，其中按鈕1和按鈕2分別用于鏟刀左右兩傾的自動/手動切換，按鈕3用于鏟刀的手動調整，這三個按鈕均與主控器連接。
如圖2所示，操作員界面盒8安裝在平地機的操作室內(nèi)，如圖5所示，其上設置有開關11、顯示屏12以及輸入按鈕13和切換按鈕14，通過它操作員可以對橫坡值、縱坡值以及其他系統(tǒng)參數(shù)進行設定，也可以對左右手動、自動進行設定以及對平地方向等參數(shù)進行設定。
權利要求1.一種平地機自動找平系統(tǒng)，其特征在于，包括傳感器，用于測量鏟刀的位置參數(shù)信息；比例閥組，用于控制鏟刀油缸；主控器，用于接收傳感器采集的實時信息，并經(jīng)過相應的運算與設定值進行比較，再將相應的信號輸出到比例閥組，控制鏟刀復位，按照設定值進行精確施工；操作界面，用于系統(tǒng)參數(shù)及施工參數(shù)的設定及鏟刀的實時位置參數(shù)信息的顯示；所述傳感器及操作界面通過CAN總線與主控器相連，比例閥組的信號輸入端與主控器的信號輸出端相連，比例閥組與平地機的液壓系統(tǒng)相連。
2.如權利要求1所述的平地機自動找平系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括縱坡傳感器、橫坡傳感器、旋轉傳感器和長坡傳感器。
3.如權利要求2所述的平地機自動找平系統(tǒng)，其特征在于，所述縱坡傳感器用于跟蹤位于其下的基準繩或基準面，可安裝在平地機鏟刀的一端，可為超聲波縱坡傳感器。
4.如權利要求3所述的平地機自動找平系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波縱坡傳感器包括7個測量距離的縱向超聲波探頭和1個補償溫度的橫向超聲波探頭。
5.如權利要求2所述的平地機自動找平系統(tǒng)，其特征在于，所述橫坡傳感器用于測量鏟刀的橫坡值，可安裝在平地機的鏟刀上，其安裝方向與鏟刀平行。
6.如權利要求2所述的平地機自動找平系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉傳感器用于測量鏟刀的旋轉角度，其固定部分可安裝在平地機鏟刀的旋轉固定平臺上，活動部分可安裝在鏟刀的旋轉活動平臺上。
7.如權利要求2所述的平地機自動找平系統(tǒng)，其特征在于，所述長坡傳感器用于測量平地機機身在前進方向上的傾斜角度，其安裝方向與平地機前進方向一致，可安裝在平地機的大梁上。
8.如權利要求1至6任一所述的平地機自動找平系統(tǒng)，其特征在于，所述自動找平系統(tǒng)還包括用于保證平地機的手動操作手桿能夠優(yōu)先工作的優(yōu)先閥，所述比例閥組經(jīng)過優(yōu)先閥后與平地機的液壓系統(tǒng)相連，該優(yōu)先閥可安裝在比例閥組的頂上。
9.如權利要求1至6任一所述的平地機自動找平系統(tǒng)，其特征在于，所述自動找平系統(tǒng)還包括兩個分別用于鏟刀左右兩傾的自動/手動切換按鈕，和一個用于鏟刀的手動調整按鈕，這三個按鈕均與主控器連接，并分別安裝在三個平地機手動操縱桿的頂端。
10.如權利要求1至6任一所述的平地機自動找平系統(tǒng)，其特征在于，所述主控器包括A/D轉換模塊、CPU控制模塊和信號處理放大電路，傳感器與A/D轉換模塊輸入端連接，A/D轉換模塊輸出端與CPU控制模塊連接，信號處理放大電路的輸入端與CPU控制模塊連接，其輸出端與比例閥組連接。
專利摘要本實用新型公開了一種平地機自動找平系統(tǒng)，包括用于測量鏟刀的位置參數(shù)信息的傳感器、用于控制鏟刀油缸的比例閥組、用于設定系統(tǒng)參數(shù)及施工參數(shù)及顯示鏟刀的實時位置參數(shù)信息的操作界面、用于接收傳感器采集的實時信息的主控器，主控器根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過相應的運算與設定值進行比較，再將相應的信號輸出到比例閥組，控制鏟刀復位，傳感器及操作界面通過CAN總線與主控器相連，比例閥組的信號輸入端與主控器的信號輸出端相連，比例閥組與平地機的液壓系統(tǒng)相連。本系統(tǒng)可以使平地機按照操作員預先設定的縱坡及橫坡值進行自動控制，從而實現(xiàn)平地機的自動操作，保證平地機按照設定值進行精確平整。
文檔編號E02F3/76GK2782778SQ20052001149
公開日2006年5月24日 申請日期2005年4月5日 優(yōu)先權日2005年4月5日
發(fā)明者吳駿, 陳軍 申請人:吳駿, 陳軍