高精度坐标测量挖掘机的制作方法

本发明涉及挖掘机技术领域，特别是涉及一种高精度坐标测量挖掘机。

背景技术：

目前，某些大型施工项目对施工精度要求很高，比如高速公路对于路面的平整度要求，水利工程中对于坡度的要求等。这些施工项目的设计图纸一般是按照大地坐标来进行设计的。图纸设计完成后就需要施工人员严格按照图纸规定的坐标进行施工，所以这个过程中就用到了大地坐标测量设备，而测量的方法、精度决定了整个项目的质量、成本及工期。

为了达到施工图纸要求的精度，在实际施工过程中通常会配备一名测量人员、一名引导人员和一台挖掘机。测量人员根据施工图纸要求，在现场使用测量设备(如全站仪等)找到精确的坐标位置，做好标记，然后挖掘机司机根据引导人员的指示，操控挖掘机完成相应工作。但是，上述施工过程人力成本较高，并且工作人员的劳动强度大。在施工地形较复杂时，测量人员很难完成精确的坐标位置测量。在夜间，测量人员也无法进行测量工作，影响了施工工期。除此之外，在施工时，因施工现场人员较多，常发生挖掘机伤到测量人员的事故。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高精度坐标测量挖掘机，解决目前挖掘机在高精度要求的施工中需要测量人员进行坐标精确测量的问题。

本发明提供一种高精度坐标测量挖掘机，高精度坐标测量挖掘机包括机体、动臂、斗杆和铲斗，机体铰接动臂，动臂铰接斗杆，斗杆铰接铲斗；高精度坐标测量挖掘机还包括设置于机体上的坐标计算器、显示器、全球卫星定位导航单元和惯性测量单元；高精度坐标测量挖掘机还包括用于监测动臂位姿的第一传感器、用于监测斗杆位姿的第二传感器、用于监测铲斗位姿的第三传感器；坐标计算器分别信号连接显示器、全球卫星定位导航单元、惯性测量单元块、第一传感器、第二传感器和第三传感器。

进一步的，第一传感器为设置于机体与动臂之间的动臂行程传感油缸，或者第一传感器为设置于动臂上的第一倾角传感器，或者第一传感器为设置于机体与动臂的铰接位置的第一角度传感器。

进一步的，第二传感器为设置于动臂与斗杆之间的斗杆行程传感油缸，或者第二传感器为设置于斗杆上的第二倾角传感器，或者第二传感器为设置于动臂与斗杆的铰接位置的第二角度传感器。

进一步的，第三传感器为设置于斗杆与铲斗之间的铲斗行程传感油缸，或者第三传感器为设置于铲斗上的第三倾角传感器，或者第三传感器为设置于斗杆与铲斗的铰接位置的第三角度传感器。

进一步的，机体上设置有与坐标计算器信号连接的语音发声器。

进一步的，机体上的驾驶室内设置显示器。

与现有技术相比，本发明的高精度坐标测量挖掘机具有以下特点和优点：

本发明的高精度坐标测量挖掘机，在高精度要求的施工过程中，不再需要测量人员进行精确的坐标位置测量，挖掘机驾驶员就可以独自完成精确坐标位置测量工作，节省了人工成本，降低了工作人员的劳动强度；在施工地形较复杂时，挖掘机驾驶员进行的测量效率远远高于测量人员的人工测量；挖掘机驾驶员进行的测量不受光线影响，即使在夜间也可以完成测量工作，缩短了施工工期；施工现场人员减少后，施工的安全性也有所提高，避免发生挖掘机伤到测量人员的事故。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中高精度坐标测量挖掘机的结构示意图；

图2为本发明实施例1中高精度坐标测量挖掘机的方案拓扑图；

其中，1、机体，2、动臂，3、斗杆，4、铲斗，41、齿尖,51、动臂行程传感油缸，52、斗杆行程传感油缸，53、铲斗行程传感油缸，6、全球卫星定位导航单元，7、惯性测量单元，8、显示器，9、回转中心点。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，本实施例提供一种高精度坐标测量挖掘机，包括机体1、动臂2、斗杆3和铲斗4等部件。机体1经转轴铰接动臂2，动臂2经转轴铰接斗杆3，斗杆3经转轴铰接铲斗4。机体1上设置有坐标计算器和显示器8，其中，显示器8设置于机体1上驾驶室内的左前方，以方便驾驶员查看。机体1上还设置有语音发声器，语音发声器同步提示施工人员铲斗4上齿尖41的精确坐标位置。机体1上设置有全球卫星定位导航单元6和惯性测量单元7，机体1与动臂2之间设置有动臂行程传感油缸51，动臂2与斗杆3之间设置有斗杆行程传感油缸52，斗杆3与铲斗4之间设置有铲斗行程传感油缸53。坐标计算器分别经信号电缆信号连接显示器8、语音发声器、全球卫星定位导航单元6、惯性测量单元块7、动臂行程传感油缸51、斗杆行程传感油缸52和铲斗行程传感油缸53。

本实施例的高精度坐标测量挖掘机，惯性测量单元7，可以测量挖掘机机体1的横滚、俯仰角度等位姿变化以及三轴加速度、角速度，以得到机体1的倾斜角度。动臂行程传感油缸51、斗杆行程传感油缸52和铲斗行程传感油缸53，是在普通的液压油缸上增加了位移传感器，可以实时监测油缸的位移。全球卫星定位导航单元6，可以精确得到定位点的精确坐标位置。

挖掘机的铰接点位置及几何尺寸是固定不变的，根据动臂行程传感油缸51、斗杆行程传感油缸52和铲斗行程传感油缸53三者油缸的位移以及机体1的倾斜角度，根据机构运动学理论就可以计算出铲斗4上齿尖41与回转中心点9的距离l、高度h。全球卫星定位导航单元6的定位点与回转中心点9的相对位置是固定不变的，只要得到了全球卫星定位导航单元6的定位点的坐标信息，经过简单换算就可以得到回转中心点9的精确坐标，然后通过上面计算出的l、h数据信息，就可以计算出铲斗4上齿尖41的精确坐标。坐标计算器读取上述数据信息并处理，经显示器8实时显示齿尖41的精确坐标位置，经语音发声器同步提示施工人员铲斗4上齿尖41的精确坐标位置。只要挖掘机驾驶员操作挖掘机将铲斗4上齿尖41移动到想要测量坐标的位置，就可以在显示器8上实时看到精确坐标位置，施工人员通过语音发声器也可以知悉该处的精确坐标位置。

本实施例的高精度坐标测量挖掘机，在高精度要求的施工过程中，不再需要测量人员进行精确的坐标位置测量，挖掘机驾驶员就可以独自完成精确坐标位置测量工作，节省了人工成本，降低了工作人员的劳动强度；在施工地形较复杂时，挖掘机驾驶员进行的测量效率远远高于测量人员的人工测量；挖掘机驾驶员进行的测量不受光线影响，即使在夜间也可以完成测量工作，缩短了施工工期；施工现场人员减少后，施工的安全性也有所提高，避免发生挖掘机伤到测量人员的事故。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于，动臂2上设置有第一倾角传感器，斗杆3上设置有第二倾角传感器，铲斗4上设置有第三倾角传感器，坐标计算器分别经信号电缆信号连接第一倾角传感器、第二倾角传感器和第三倾角传感器。第一倾角传感器实时监测动臂2的倾角，第二倾角传感器实时监测斗杆3的倾角，第三倾角传感器实时监测铲斗4的倾角。根据第一倾角传感器、第二倾角传感器和第三倾角传感器的倾角以及机体1的倾斜角度，根据机构运动学理论就可以计算出铲斗4上齿尖41与回转中心点9的距离l、高度h。

实施例3

本实施例与实施例1的区别之处在于，机体1与动臂2的铰接位置设置有第一角度传感器，动臂2与斗杆3的铰接位置设置有第二角度传感器，斗杆3与铲斗4的铰接位置设置有第三角度传感器，坐标计算器分别经信号电缆信号连接第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器。第一角度传感器实时监测动臂2相对于机体1的旋转角度，第二角度传感器实时监测斗杆3相对于动臂2的旋转角度，第三角度传感器实时监测铲斗4相对于斗杆3的旋转角度。根据第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器的旋转角度以及机体1的倾斜角度，根据机构运动学理论就可以计算出铲斗4上齿尖41与回转中心点9的距离l、高度h。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。