一种挖掘机动作控制方法、装置及系统的制作方法

专利名称：一种挖掘机动作控制方法、装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及挖掘机技术领域，具体涉及一种挖掘机动作控制方法、装置及系统。
背景技术：
近年来，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一，在挖掘机市场全面 增长的大背景下需要不断推陈出新，开发新产品或改型产品。在开发出的挖掘机推出市场 前就必须对挖掘机的各项性能指标进行试验，对挖掘机的试验主要包括在挖掘机不同动作 下，测量其油耗等性能指标参数，由试验产生的各项性能指标数据需要与原有产品的数据 进行比较以确定新产品技术的先进性。
在现有技术中，挖掘机试验均采用人工操作试验的方法，由于采用人工操作，试验 驾驶员在操作时随意性过大，容易造成试验时的挖掘机动作控制不一致，将会造成两次试 验的性能指标对比性差，最终导致对产品的评价不客观，试验数据对设计贡献不大的问题。发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种挖掘机动作控制方法、装置及系统，以解 决现有技术中挖掘机试验采用人工操作，使挖掘机试验数据可对比性不强的问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下
一种挖掘机动作控制方法，所述方法包括
接收设置的动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转方向信息，所述动臂角度信息 包括动臂上限角度以及动臂下限角度，所述斗杆角度信息包括斗杆上限角度以及斗杆下限 角度；
接收开始指令后，向执行机构发送第一起始位置指令，以使所述执行机构控制驾 驶室运行到起始位置停止；
所述驾驶室运行到起始位置停止后，向所述执行机构发送动臂斗杆向下运动指 令，以使所述执行机构控制动臂以及斗杆向下运动；
接收采集到的动臂角度以及斗杆角度，判断所述动臂角度是否达到所述动臂下限 角度以及所述斗杆角度是否达到所述斗杆下限角度，如果所述动臂角度达到所述动臂下限 角度并且所述斗杆角度达到所述斗杆下限角度，则向所述执行机构发送动臂斗杆停止指 令，以使所述执行机构控制所述动臂以及所述斗杆暂停运动；
当所述动臂以及所述斗杆暂停运动大于第一设定时间阈值后，向所述执行机构发 送挖掘指令，以使所述执行机构控制铲斗进行挖掘操作；
所述铲斗挖掘操作完成后，向所述执行机构发送动臂斗杆向上运动指令，以使所 述执行机构控制所述动臂以及所述斗杆向上运动；
接收采集到的动臂角度以及斗杆角度，判断所述动臂角度是否达到所述动臂上限 角度以及所述斗杆角度是否达到所述斗杆上限角度，如果所述动臂角度达到所述动臂上限 角度并且所述斗杆角度达到所述斗杆上限角度，则向所述执行机构发送动臂斗杆停止指令以及回转指令，以使所述执行机构控制所述动臂以及所述斗杆暂停运动，并根据所述回转 方向信息控制所述驾驶室回转至终止位置停止；
当所述驾驶室回转至终止位置停止大于第二设定时间阈值后，向所述执行机构发 送卸土指令，以使所述执行机构控制所述铲斗进行卸土操作；
所述铲斗卸土操作完成后，向所述执行机构发送第二起始位置指令，以使所述执 行机构控制所述驾驶室回转至起始位置停止。
相应的，所述执行机构控制所述驾驶室运行到起始位置，通过接触预设的起始行 程开关使所述驾驶室停止运行；
所述执行机构控制所述驾驶室回转至终止位置，通过接触预设的终止行程开关使 所述驾驶室停止运行；
所述执行机构控制所述驾驶室回转至起始位置，通过接触预设的起始行程开关使 所述驾驶室停止运行。
相应的，所述方法还包括
在所述动臂以及所述斗杆暂停运动后并小于第一设定时间阈值的时间内，蜂鸣器 报警提示铲斗即将进行挖掘操作；或者，
在所述驾驶室回转至终止位置后并小于第二设定时间阈值的时间内，蜂鸣器报警 提示铲斗即将进行卸土操作。
相应的，所述方法还包括
所述动臂以及所述斗杆暂停运动后，在小于第一设定时间阈值的时间内，切换至 手动模式控制所述执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整；或者，
所述驾驶室回转至终止位置后，在小于第二设定时间阈值的时间内，切换至手动 模式控制所述执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整。
一种挖掘机动作控制装置，所述装置包括
第一接收单元，用于接收设置的动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转方向信息， 所述动臂角度信息包括动臂上限角度以及动臂下限角度，所述斗杆角度信息包括斗杆上限 角度以及斗杆下限角度；
第一发送单元，用于接收开始指令后，向执行机构发送第一起始位置指令，以使所 述执行机构控制驾驶室运行到起始位置停止；
第二发送单元，用于所述驾驶室运行到起始位置停止后，向所述执行机构发送动 臂斗杆向下运动指令，以使所述执行机构控制动臂以及斗杆向下运动；
第二接收单元，用于接收采集到的动臂角度以及斗杆角度；
第一判断单元，用于判断所述动臂角度是否达到所述动臂下限角度以及所述斗杆 角度是否达到所述斗杆下限角度；
第三发送单元，用于如果所述动臂角度达到所述动臂下限角度并且所述斗杆角度 达到所述斗杆下限角度，则向所述执行机构发送动臂斗杆停止指令，以使所述执行机构控 制所述动臂以及所述斗杆暂停运动；
第四发送单元，用于当所述动臂以及所述斗杆暂停运动大于第一设定时间阈值 后，向所述执行机构发送挖掘指令，以使所述执行机构控制铲斗进行挖掘操作；
第五发送单元，用于所述铲斗挖掘操作完成后，向所述执行机构发送动臂斗杆向上运动指令，以使所述执行机构控制所述动臂以及所述斗杆向上运动；
第三接收单元，用于接收采集到的动臂角度以及斗杆角度；
第二判断单元，用于判断所述动臂角度是否达到所述动臂上限角度以及所述斗杆 角度是否达到所述斗杆上限角度；
第六发送单元，用于如果所述动臂角度达到所述动臂上限角度并且所述斗杆角度 达到所述斗杆上限角度，则向所述执行机构发送动臂斗杆停止指令以及回转指令，以使所 述执行机构控制所述动臂以及所述斗杆暂停运动，并根据所述回转方向信息控制所述驾驶 室回转至终止位置停止；
第七发送单元，用于当所述驾驶室回转至终止位置停止大于第二设定时间阈值 后，向所述执行机构发送卸土指令，以使所述执行机构控制所述铲斗进行卸土操作；
第八发送单元，用于所述铲斗卸土操作完成后，向所述执行机构发送第二起始位 置指令，以使所述执行机构控制所述驾驶室回转至起始位置停止。
相应的，所述装置还包括
第一切换单元，用于所述动臂以及所述斗杆暂停运动后，在小于第一设定时间阈 值的时间内，切换至手动模式控制执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整；
第二切换单元，用于所述驾驶室回转至终止位置后，在小于第二设定时间阈值的 时间内，切换至手动模式控制执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整。
一种挖掘机动作控制系统，所述系统包括
设置于挖掘机动臂前端的动臂角度传感器、设置于挖掘机斗杆前端的斗杆角度传 感器、控制单元以及执行机构；所述动臂角度传感器以及所述斗杆角度传感器与控制单元 相连，所述控制单元与所述执行机构相连；
所述动臂角度传感器，用于采集动臂角度；
所述斗杆角度传感器，用于采集斗杆角度；
所述控制单元，用于接收设置的动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转方向信息， 所述动臂角度信息包括动臂上限角度以及动臂下限角度，所述斗杆角度信息包括斗杆上限 角度以及斗杆下限角度；接收开始指令后，向执行机构发送第一起始位置指令；所述驾驶 室运行到起始位置停止后，向所述执行机构发送动臂斗杆向下运动指令；接收所述动臂角 度传感器采集到的动臂角度以及斗杆角度传感器采集到的斗杆角度，判断所述动臂角度是 否达到所述动臂下限角度以及所述斗杆角度是否达到所述斗杆下限角度，如果所述动臂角 度达到所述动臂下限角度并且所述斗杆角度达到所述斗杆下限角度，则向所述执行机构发 送动臂斗杆停止指令；当所述动臂以及所述斗杆暂停运动大于第一设定时间阈值后，向所 述执行机构发送挖掘指令；所述铲斗挖掘操作完成后，向所述执行机构发送动臂斗杆向上 运动指令；接收所述动臂角度传感器采集到的动臂角度以及斗杆角度传感器采集到的斗杆 角度，判断所述动臂角度是否达到所述动臂上限角度以及所述斗杆角度是否达到所述斗杆 上限角度，如果所述动臂角度达到所述动臂上限角度并且所述斗杆角度达到所述斗杆上限 角度，则向所述执行机构发送动臂斗杆停止指令以及回转指令；当所述驾驶室回转至终止 位置停止大于第二设定时间阈值后，向所述执行机构发送卸土指令；所述铲斗卸土操作完 成后，向所述执行机构发送第二起始位置指令；
所述执行单元，用于接收到所述控制单元发送的第一起始位置指令后，控制驾驶室运行到起始位置停止；接收到所述控制单元发送的动臂斗杆向下运动指令后，控制动臂 以及斗杆向下运动；接收到所述控制单元发送的动臂斗杆停止指令后，控制所述动臂以及 所述斗杆暂停运动；接收到所述控制单元发送的挖掘指令后，控制铲斗进行挖掘操作；接 收到所述控制单元发送的动臂斗杆向上运动指令后，控制所述动臂以及所述斗杆向上运 动；接收到所述控制单元发送的动臂斗杆停止指令以及回转指令后，控制所述动臂以及所 述斗杆暂停运动，并根据所述回转方向信息控制所述驾驶室回转至终止位置停止；接收到 所述控制单元发送的卸土指令后，控制所述铲斗进行卸土操作；接收到所述控制单元发送 的第二起始位置指令后，控制所述驾驶室回转至起始位置停止。
相应的，所述系统还包括
预设在转向轮上方的起始行程开关以及终止行程开关；
所述执行机构控制所述驾驶室运行到起始位置，通过接触所述起始行程开关使所 述驾驶室停止运行；所述执行机构控制所述驾驶室回转至终止位置，通过接触所述终止行 程开关使所述驾驶室停止运行；所述执行机构控制所述驾驶室回转至起始位置，通过接触 所述起始行程开关使所述驾驶室停止运行。
相应的，所述系统还包括
显示设置单元，与所述控制单元相连，用于设置所述动臂角度信息、所述斗杆角度 信息以及所述回转方向信息；输入所述开始指令。
相应的，所述系统还包括
蜂鸣器，用于在所述动臂以及所述斗杆暂停运动后并小于第一设定时间阈值的时 间内，报警提示铲斗即将进行挖掘操作；或者，在所述驾驶室回转至终止位置后并小于第二 设定时间阈值的时间内，报警提示铲斗即将进行卸土操作。
相应的，所述控制单元还用于
所述动臂以及所述斗杆暂停运动后，在小于第一设定时间阈值的时间内，切换至 手动模式控制执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整；或者，所述驾驶室回转 至终止位置后，在小于第二设定时间阈值的时间内，切换至手动模式控制执行机构对所述 动臂以及所述斗杆的位置进行调整。
相应的，所述控制单元是上述的一种挖掘机动作控制装置。
由此可见，本发明具有如下有益效果
本发明根据设置的挖掘机各动作的限制条件以及采集到的挖掘机各部分的反馈 信号，通过向挖掘机执行机构发送控制指令，使执行机构控制挖掘机进行操作，实现了挖掘 机试验过程的精确自动化控制，增强了挖掘机试验动作的一致性，避免了人工操作的误差， 使多次挖掘机试验的数据具有对比性。其次，采用蜂鸣器进行报警，能够使操作人员更容易 察觉挖掘机挖掘、卸土等危险操作，当挖掘机没有处于理想的位置时，可以临时切换至人工 操作，对挖掘机位置进行调整，保证了挖掘机试验过程的安全性。另外，可以设置挖掘机各 动作的限制条件，使挖掘机操作具有灵活性。


图1为挖掘机的结构示意图2为本发明挖掘机动作控制方法的流程图3为本发明挖掘机动作控制装置的结构示意图4为本发明挖掘机动作控制系统的结构示意图5为本发明挖掘机动作控制系统各组成部分在挖掘机中安装位置示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。
本发明一种挖掘机动作控制方法，针对现有技术中挖掘机试验采用人工操作，使 挖掘机试验数据可对比性不强的问题，提出设置挖掘机各动作的限制条件，通过采集挖掘 机各部分的反馈信号，利用执行机构对挖掘机试验时的各动作进行精确控制。
参见图1所示，挖掘机大体上可以由转向轮1、驾驶室2、动臂3、斗杆4以及铲斗5 组成。基于上述思想，参见图2所示，本发明一种挖掘机动作控制方法包括以下步骤
步骤101 :接收设置的动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转方向信息，动臂角度 信息包括动臂上限角度以及动臂下限角度，斗杆角度信息包括斗杆上限角度以及斗杆下限 角度。
对动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转方向信息的设置可以在驾驶室中的显示 设置模块中进行。
步骤102 :接收开始指令后，向执行机构发送第一起始位置指令，以使执行机构控 制驾驶室运行到起始位置停止。
可以通过点击显示设置模块的开始按钮，使控制模块接收开始指令；执行机构控 制驾驶室运行到起始位置，可以通过接触预设的起始行程开关使驾驶室停止运行。行程开 关是指利用机械运动部件的碰撞使其触头动作，来实现接通或断开控制电路的设备。起始 行程开关可以安装于转向轮的上方，具体位置可以根据实际情况设定。
步骤103 :驾驶室运行到起始位置停止后，向执行机构发送动臂斗杆向下运动指 令，以使执行机构控制动臂以及斗杆向下运动。
步骤104 :接收采集到的动臂角度以及斗杆角度，判断动臂角度是否达到动臂下 限角度以及斗杆角度是否达到斗杆下限角度，如果动臂角度达到动臂下限角度并且斗杆角 度达到斗杆下限角度，则向执行机构发送动臂斗杆停止指令，以使执行机构控制动臂以及 斗杆暂停运动。
其中，动臂角度可以通过设置于动臂前端的动臂角度传感器采集，斗杆角度可以 通过设置于斗杆前端的斗杆角度传感器采集。
步骤105 :当动臂以及斗杆暂停运动大于第一设定时间阈值后，向执行机构发送 挖掘指令，以使执行机构控制铲斗进行挖掘操作。
在动臂以及斗杆运行到下限位置停止后，此时即将进行挖掘操作，因此需要暂停 第一设定时间阈值的时间，第一设定时间阈值可以设置为5秒，以保证挖掘操作的安全性。 在暂停的时间内，即动臂以及所述斗杆暂停运动后并小于第一设定时间阈值的时间内，可 以采用蜂鸣器报警提示铲斗即将进行挖掘操作；如果当前挖掘机动臂以及斗杆的位置无法 顺利进行挖掘操作，还可以临时切换至手动模式控制执行机构对动臂以及斗杆的位置进行 调整，将动臂以及斗杆调整到合适位置后，再进行后续流程，以使执行机构控制铲斗进行挖掘操作。这样，在进行挖掘相对危险的操作前，预留了报警时间，并可以在这段时间内进行 挖掘机部件位置的微调，充分保证了挖掘操作的安全性。
步骤106 :铲斗挖掘操作完成后，向执行机构发送动臂斗杆向上运动指令，以使执 行机构控制动臂以及斗杆向上运动。
步骤107 :接收采集到的动臂角度以及斗杆角度，判断动臂角度是否达到动臂上 限角度以及斗杆角度是否达到斗杆上限角度，如果动臂角度达到动臂上限角度并且斗杆角 度达到斗杆上限角度，则向执行机构发送动臂斗杆停止指令以及回转指令，以使执行机构 控制动臂以及斗杆暂停运动，并根据回转方向信息控制驾驶室回转至终止位置停止。
动臂角度以及斗杆角度依然可以通过动臂角度传感器以及斗杆角度传感器分别 进行米集。
执行机构控制驾驶室回转至终止位置，可以通过接触预设的终止行程开关使驾驶 室停止运行。终止行程开关可以安装于转向轮的上方，具体位置可以根据实际情况设定，终 止行程开关一般设置于起始行程开关的后方，即更靠近车尾的方向。
步骤108 :当驾驶室回转至终止位置停止大于第二设定时间阈值后，向执行机构 发送卸土指令，以使执行机构控制铲斗进行卸土操作。
在动臂以及斗杆运行到上限位置停止并回转到卸土位置后，此时即将进行卸土操 作，因此需要暂停第二设定时间阈值的时间，第二设定时间阈值可以设置为5秒，以保证卸 土操作的安全性。在暂停的时间内，即驾驶室回转至终止位置后并小于第二设定时间阈值 的时间内，可以采用蜂鸣器报警提示铲斗即将进行卸土操作；如果当前挖掘机动臂以及斗 杆所处的位置不是理想的卸土位置，还可以临时切换至手动模式控制执行机构对动臂以及 斗杆的位置进行调整，将动臂以及斗杆调整到合适位置后，再进行后续流程，以使执行机构 控制铲斗进行卸土操作。这样，在进行卸土这个相对危险的操作前，预留了报警时间，并可 以在这段时间内进行挖掘机部件位置的微调，以保证铲斗卸土操作的安全性。
步骤109 :铲斗卸土操作完成后，向执行机构发送第二起始位置指令，以使执行机 构控制驾驶室回转至起始位置停止。
在此步骤中，执行机构控制所述驾驶室回转至起始位置，依然可以通过接触预设 的起始行程开关使驾驶室停止运行。
这样，通过上述实施例中的流程，可以实现挖掘机试验动作的控制。具体的，根据 设置的挖掘机各动作的限制条件以及采集到的挖掘机各部分的反馈信号，通过向挖掘机执 行机构发送控制指令，使执行机构控制挖掘机进行操作，实现了挖掘机试验过程的精确自 动化控制，增强了挖掘机试验动作的一致性，避免了人工操作的误差，使多次挖掘机试验的 数据具有对比性。其次，采用蜂鸣器进行报警，能够使操作人员更容易察觉挖掘机挖掘、卸 土等危险操作，当挖掘机没有处于理想的位置时，可以临时切换至人工操作，对挖掘机位置 进行调整，保证了挖掘机试验过程的安全性。另外，可以设置挖掘机各动作的限制条件，使 挖掘机操作具有灵活性。
相应的，本发明还提供一种挖掘机动作控制装置，参见图3所示，该装置包括第 一接收单元301、第一发送单元302、第二发送单元303、第二接收单元304、第一判断单元 305、第三发送单元306、第四发送单元307、第五发送单元308、第三接收单元309、第二判断 单元310、第六发送单元311、第七发送单元312以及第八发送单元313。
其中，第一接收单元301，用于接收设置的动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转 方向信息，动臂角度信息包括动臂上限角度以及动臂下限角度，斗杆角度信息包括斗杆上 限角度以及斗杆下限角度。
第一发送单元302，用于接收开始指令后，向执行机构发送第一起始位置指令，以 使执行机构控制驾驶室运行到起始位置停止。
第二发送单元303，用于驾驶室运行到起始位置停止后，向执行机构发送动臂斗杆 向下运动指令，以使执行机构控制动臂以及斗杆向下运动。
第二接收单元304，用于接收采集到的动臂角度以及斗杆角度。
第一判断单元305，用于判断动臂角度是否达到动臂下限角度以及斗杆角度是否 达到斗杆下限角度。
第三发送单元306，用于如果动臂角度达到动臂下限角度并且斗杆角度达到斗杆 下限角度，则向执行机构发送动臂斗杆停止指令，以使执行机构控制动臂以及斗杆暂停运动。
第四发送单元307，用于当动臂以及斗杆暂停运动大于第一设定时间阈值后，向执 行机构发送挖掘指令，以使执行机构控制铲斗进行挖掘操作。
第五发送单元308，用于铲斗挖掘操作完成后，向执行机构发送动臂斗杆向上运动 指令，以使执行机构控制动臂以及斗杆向上运动。
第三接收单元309，用于接收采集到的动臂角度以及斗杆角度。
第二判断单元310，用于判断动臂角度是否达到动臂上限角度以及斗杆角度是否 达到斗杆上限角度。
第六发送单元311，用于如果动臂角度达到动臂上限角度并且斗杆角度达到斗杆 上限角度，则向执行机构发送动臂斗杆停止指令以及回转指令，以使执行机构控制动臂以 及斗杆暂停运动，并根据回转方向信息控制驾驶室回转至终止位置停止。
第七发送单元312，用于当驾驶室回转至终止位置停止大于第二设定时间阈值后， 向执行机构发送卸土指令，以使执行机构控制铲斗进行卸土操作。
第八发送单元313，用于铲斗卸土操作完成后，向执行机构发送第二起始位置指 令，以使执行机构控制驾驶室回转至起始位置停止。
根据上述实施例，该装置还可以包括第一切换单元314以及第二切换单元315。
第一切换单元314，用于所述动臂以及所述斗杆暂停运动后，在小于第一设定时间 阈值的时间内，切换至手动模式控制执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整。
第二切换单元315，用于所述驾驶室回转至终止位置后，在小于第二设定时间阈值 的时间内，切换至手动模式控制执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整。
相应的，本发明还提供一种挖掘机动作控制系统，参见图4所示，该系统包括
设置于挖掘机动臂前端的动臂角度传感器41、设置于挖掘机斗杆前端的斗杆角度 传感器42、控制单元43以及执行机构44 ;动臂角度传感器41以及斗杆角度传感器42与控 制单元43相连，控制单元43与执行机构44相连。
其中，动臂角度传感器41，用于采集动臂角度；
斗杆角度传感器42，用于采集斗杆角度；
控制单元43，用于接收设置的动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转方向信息，动臂角度信息包括动臂上限角度以及动臂下限角度，斗杆角度信息包括斗杆上限角度以及斗 杆下限角度；接收开始指令后，向执行机构发送第一起始位置指令；驾驶室运行到起始位 置停止后，向执行机构发送动臂斗杆向下运动指令；接收动臂角度传感器采集到的动臂角 度以及斗杆角度传感器采集到的斗杆角度，判断动臂角度是否达到动臂下限角度以及斗杆 角度是否达到斗杆下限角度，如果动臂角度达到动臂下限角度并且斗杆角度达到斗杆下限 角度，则向执行机构发送动臂斗杆停止指令；当动臂以及斗杆暂停运动大于第一设定时间 阈值后，向执行机构发送挖掘指令；铲斗挖掘操作完成后，向执行机构发送动臂斗杆向上运 动指令；接收动臂角度传感器采集到的动臂角度以及斗杆角度传感器采集到的斗杆角度， 判断动臂角度是否达到动臂上限角度以及斗杆角度是否达到斗杆上限角度，如果动臂角度 达到动臂上限角度并且斗杆角度达到斗杆上限角度，则向执行机构发送动臂斗杆停止指令 以及回转指令；当驾驶室回转至终止位置停止大于第二设定时间阈值后，向执行机构发送 卸土指令；铲斗卸土操作完成后，向执行机构发送第二起始位置指令；
执行单元44，用于接收到控制单元发送的第一起始位置指令后，控制驾驶室运行 到起始位置停止；接收到控制单元发送的动臂斗杆向下运动指令后，控制动臂以及斗杆向 下运动；接收到控制单元发送的动臂斗杆停止指令后，控制动臂以及斗杆暂停运动；接收 到控制单元发送的挖掘指令后，控制铲斗进行挖掘操作；接收到控制单元发送的动臂斗杆 向上运动指令后，控制动臂以及斗杆向上运动；接收到控制单元发送的动臂斗杆停止指令 以及回转指令后，控制动臂以及斗杆暂停运动，并根据回转方向信息控制驾驶室回转至终 止位置停止；接收到控制单元发送的卸土指令后，控制铲斗进行卸土操作；接收到控制单 元发送的第二起始位置指令后，控制驾驶室回转至起始位置停止。
在上述实施例中，控制单元43还可以用于
动臂以及斗杆暂停运动后，在小于第一设定时间阈值的时间内，切换至手动模式 控制执行机构对动臂以及斗杆的位置进行调整；或者，驾驶室回转至终止位置后，在小于 第二设定时间阈值的时间内，切换至手动模式控制执行机构对动臂以及斗杆的位置进行调難iF. ο
另外，本发明一种挖掘机动作控制系统还可以包括预设在转向轮上方的起始行 程开关45和终止行程开关46、显示设置单元47以及蜂鸣器48 ；
执行机构控制驾驶室运行到起始位置，通过接触起始行程开关使驾驶室停止运 行；执行机构控制驾驶室回转至终止位置，通过接触终止行程开关使驾驶室停止运行；执 行机构控制驾驶室回转至起始位置，通过接触起始行程开关使驾驶室停止运行。
显示设置单元47，与控制单元相连，用于设置动臂角度信息、斗杆角度信息以及回 转方向信息；输入开始指令。
蜂鸣器48，用于在动臂以及斗杆暂停运动后并小于第一设定时间阈值的时间内， 报警提示铲斗即将进行挖掘操作；或者，在驾驶室回转至终止位置后并小于第二设定时间 阈值的时间内，报警提示铲斗即将进行卸土操作。
动臂角度传感器41、斗杆角度传感器42、控制单元43、执行机构44、起始行程开关 45、终止行程开关46、蜂鸣器47以及显示设置单元48的安装位置示意图，可以参见图5所 示，动臂角度传感器41可以设置于挖掘机动臂前端、斗杆角度传感器42可以设置于挖掘机 斗杆前端，控制单元43、执行机构44、显示设置单元47以及蜂鸣器48可以安装于驾驶室内，起始行程开关45以及终止行程开关46可以安装于转向轮上方，具体的安装位置可以根 据实际情况设定。
具体的，控制单元43可以是本发明提供的一种挖掘机动作控制装置。
本系统的工作原理是
操作人员通过显示设置单元设置动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转方向信 息，动臂角度信息包括动臂上限角度以及动臂下限角度，斗杆角度信息包括斗杆上限角度 以及斗杆下限角度；
控制单元接收设置的动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转方向信息；
操作人员点击显示设置单元中的开始按钮，控制单元接收开始指令后，向执行机 构发送第一起始位置指令，执行机构根据第一起始位置指令控制驾驶室向起始位置运行， 驾驶室接触到预设的起始行程开关停止；
控制单元接收驾驶室运行到起始位置停止信号后，向执行机构发送动臂斗杆向下 运动指令，执行机构根据动臂斗杆向下运动指令控制动臂以及斗杆向下运动；
在动臂以及斗杆向下运动的过程中，动臂角度传感器以及斗杆角度传感器不断采 集动臂角度以及斗杆角度，控制单元接收采集到的动臂角度以及斗杆角度，判断动臂角度 是否达到动臂下限角度以及斗杆角度是否达到斗杆下限角度，如果动臂角度达到动臂下限 角度并且斗杆角度达到斗杆下限角度，则向执行机构发送动臂斗杆停止指令，执行单元根 据动臂斗杆停止指令控制动臂以及斗杆暂停运动；
蜂鸣器报警提示铲斗即将进行卸土操作，如果当前挖掘机位置不是理想挖掘位 置，控制单元可以临时切换至手动模式控制执行机构对动臂以及斗杆的位置进行调整；
当动臂以及斗杆暂停运动大于第一设定时间阈值后，控制单元向执行机构发送挖 掘指令，执行机构根据挖掘指令控制铲斗进行挖掘操作；
控制单元接收到铲斗挖掘操作完成信号后，向执行机构发送动臂斗杆向上运动指 令，执行机构根据动臂斗杆向上运动指令控制动臂以及斗杆向上运动；
在动臂以及斗杆向上运动的过程中，动臂角度传感器以及斗杆角度传感器不断采 集动臂角度以及斗杆角度，控制单元接收采集到的动臂角度以及斗杆角度，判断动臂角度 是否达到动臂上限角度以及斗杆角度是否达到斗杆上限角度，如果动臂角度达到动臂上限 角度并且斗杆角度达到斗杆上限角度，则向执行机构发送动臂斗杆停止指令以及回转指 令，执行机构根据动臂斗杆停止指令控制动臂以及斗杆暂停运动，并根据回转指令以及预 先设置的回转方向信息控制驾驶室进行回转，接触到预先设置的终止行程开关停止；
蜂鸣器报警提示铲斗即将进行卸土操作，如果当前挖掘机位置不是理想卸土位 置，控制单元可以临时切换至手动模式控制执行机构对动臂以及斗杆的位置进行调整；
当驾驶室回转至终止位置停止大于第二设定时间阈值后，控制单元向执行机构发 送卸土指令，执行机构根据卸土指令控制铲斗进行卸土操作；
控制单元接收到铲斗卸土操作完成信号后，向执行机构发送第二起始位置指令， 执行机构根据第二起始位置指令控制驾驶室向起始位置回转，驾驶室接触到起始行程开关 停止，至此挖掘机试验结束。
这样，本发明根据设置的挖掘机各动作的限制条件以及角度传感器、行程开关采 集到的挖掘机各部分的反馈信号，通过控制器向挖掘机执行机构发送控制指令，使执行机构控制挖掘机进行操作，实现了挖掘机试验过程的精确自动化控制，增强了挖掘机试验动作的一致性，避免了人工操作的误差，使多次挖掘机试验的数据具有对比性。其次，采用蜂鸣器进行报警，能够使操作人员更容易察觉挖掘机挖掘、卸土等危险操作，当挖掘机没有处于理想的位置时，可以临时切换至人工操作，对挖掘机位置进行调整，保证了挖掘机试验过程的安全性。另外，可以通过显示设置单元设置挖掘机各动作的限制条件，使挖掘机操作具有灵活性。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种挖掘机动作控制方法，其特征在于，所述方法包括接收设置的动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转方向信息，所述动臂角度信息包括动臂上限角度以及动臂下限角度，所述斗杆角度信息包括斗杆上限角度以及斗杆下限角度；接收开始指令后，向执行机构发送第一起始位置指令，以使所述执行机构控制驾驶室运行到起始位置停止；所述驾驶室运行到起始位置停止后，向所述执行机构发送动臂斗杆向下运动指令，以使所述执行机构控制动臂以及斗杆向下运动；接收采集到的动臂角度以及斗杆角度，判断所述动臂角度是否达到所述动臂下限角度以及所述斗杆角度是否达到所述斗杆下限角度，如果所述动臂角度达到所述动臂下限角度并且所述斗杆角度达到所述斗杆下限角度，则向所述执行机构发送动臂斗杆停止指令，以使所述执行机构控制所述动臂以及所述斗杆暂停运动；当所述动臂以及所述斗杆暂停运动大于第一设定时间阈值后，向所述执行机构发送挖掘指令，以使所述执行机构控制铲斗进行挖掘操作；所述铲斗挖掘操作完成后，向所述执行机构发送动臂斗杆向上运动指令，以使所述执行机构控制所述动臂以及所述斗杆向上运动；接收采集到的动臂角度以及斗杆角度，判断所述动臂角度是否达到所述动臂上限角度以及所述斗杆角度是否达到所述斗杆上限角度，如果所述动臂角度达到所述动臂上限角度并且所述斗杆角度达到所述斗杆上限角度，则向所述执行机构发送动臂斗杆停止指令以及回转指令，以使所述执行机构控制所述动臂以及所述斗杆暂停运动，并根据所述回转方向信息控制所述驾驶室回转至终止位置停止；当所述驾驶室回转至终止位置停止大于第二设定时间阈值后，向所述执行机构发送卸土指令，以使所述执行机构控制所述铲斗进行卸土操作；所述铲斗卸土操作完成后，向所述执行机构发送第二起始位置指令，以使所述执行机构控制所述驾驶室回转至起始位置停止。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行机构控制所述驾驶室运行到起始位置，通过接触预设的起始行程开关使所述驾驶室停止运行；所述执行机构控制所述驾驶室回转至终止位置，通过接触预设的终止行程开关使所述驾驶室停止运行；所述执行机构控制所述驾驶室回转至起始位置，通过接触预设的起始行程开关使所述驾驶室停止运行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述动臂以及所述斗杆暂停运动后并小于第一设定时间阈值的时间内，蜂鸣器报警提示伊斗即将进行挖掘操作；或者，在所述驾驶室回转至终止位置后并小于第二设定时间阈值的时间内，蜂鸣器报警提示韦产斗即将进行卸土操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括所述动臂以及所述斗杆暂停运动后，在小于第一设定时间阈值的时间内，切换至手动模式控制所述执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整；或者，所述驾驶室回转至终止位置后，在小于第二设定时间阈值的时间内，切换至手动模式控制所述执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整。
5.一种挖掘机动作控制装置，其特征在于，所述装置包括第一接收单元，用于接收设置的动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转方向信息，所述动臂角度信息包括动臂上限角度以及动臂下限角度，所述斗杆角度信息包括斗杆上限角度以及斗杆下限角度；第一发送单元，用于接收开始指令后，向执行机构发送第一起始位置指令，以使所述执行机构控制驾驶室运行到起始位置停止；第二发送单元，用于所述驾驶室运行到起始位置停止后，向所述执行机构发送动臂斗杆向下运动指令，以使所述执行机构控制动臂以及斗杆向下运动；第二接收单元，用于接收采集到的动臂角度以及斗杆角度；第一判断单元，用于判断所述动臂角度是否达到所述动臂下限角度以及所述斗杆角度是否达到所述斗杆下限角度；第三发送单元，用于如果所述动臂角度达到所述动臂下限角度并且所述斗杆角度达到所述斗杆下限角度，则向所述执行机构发送动臂斗杆停止指令，以使所述执行机构控制所述动臂以及所述斗杆暂停运动；第四发送单元，用于当所述动臂以及所述斗杆暂停运动大于第一设定时间阈值后，向所述执行机构发送挖掘指令，以使所述执行机构控制铲斗进行挖掘操作；第五发送单元，用于所述铲斗挖掘操作完成后，向所述执行机构发送动臂斗杆向上运动指令，以使所述执行机构控制所述动臂以及所述斗杆向上运动；第三接收单元，用于接收采集到的动臂角度以及斗杆角度；第二判断单元，用于判断所述动臂角度是否达到所述动臂上限角度以及所述斗杆角度是否达到所述斗杆上限角度；第六发送单元，用于如果所述动臂角度达到所述动臂上限角度并且所述斗杆角度达到所述斗杆上限角度，则向所述执行机构发送动臂斗杆停止指令以及回转指令，以使所述执行机构控制所述动臂以及所述斗杆暂停运动，并根据所述回转方向信息控制所述驾驶室回转至终止位置停止；第七发送单元，用于当所述驾驶室回转至终止位置停止大于第二设定时间阈值后，向所述执行机构发送卸土指令，以使所述执行机构控制所述铲斗进行卸土操作；第八发送单元，用于所述铲斗卸土操作完成后，向所述执行机构发送第二起始位置指令，以使所述执行机构控制所述驾驶室回转至起始位置停止。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一切换单元，用于所述动臂以及所述斗杆暂停运动后，在小于第一设定时间阈值的时间内，切换至手动模式控制执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整；第二切换单元，用于所述驾驶室回转至终止位置后，在小于第二设定时间阈值的时间内，切换至手动模式控制执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整。
7.一种挖掘机动作控制系统，其特征在于，所述系统包括设置于挖掘机动臂前端的动臂角度传感器、设置于挖掘机斗杆前端的斗杆角度传感器、控制单元以及执行机构；所述动臂角度传感器以及所述斗杆角度传感器与控制单元相连，所述控制单元与所述执行机构相连；所述动臂角度传感器，用于采集动臂角度；所述斗杆角度传感器，用于采集斗杆角度；所述控制单元，用于接收设置的动臂角度信息、斗杆角度信息以及回转方向信息，所述动臂角度信息包括动臂上限角度以及动臂下限角度，所述斗杆角度信息包括斗杆上限角度以及斗杆下限角度；接收开始指令后，向执行机构发送第一起始位置指令；所述驾驶室运行到起始位置停止后，向所述执行机构发送动臂斗杆向下运动指令；接收所述动臂角度传感器采集到的动臂角度以及斗杆角度传感器采集到的斗杆角度，判断所述动臂角度是否达到所述动臂下限角度以及所述斗杆角度是否达到所述斗杆下限角度，如果所述动臂角度达到所述动臂下限角度并且所述斗杆角度达到所述斗杆下限角度，则向所述执行机构发送动臂斗杆停止指令；当所述动臂以及所述斗杆暂停运动大于第一设定时间阈值后，向所述执行机构发送挖掘指令；所述铲斗挖掘操作完成后，向所述执行机构发送动臂斗杆向上运动指令；接收所述动臂角度传感器采集到的动臂角度以及斗杆角度传感器采集到的斗杆角度，判断所述动臂角度是否达到所述动臂上限角度以及所述斗杆角度是否达到所述斗杆上限角度，如果所述动臂角度达到所述动臂上限角度并且所述斗杆角度达到所述斗杆上限角度，则向所述执行机构发送动臂斗杆停止指令以及回转指令；当所述驾驶室回转至终止位置停止大于第二设定时间阈值后，向所述执行机构发送卸土指令；所述铲斗卸土操作完成后，向所述执行机构发送第二起始位置指令；所述执行单元，用于接收到所述控制单元发送的第一起始位置指令后，控制驾驶室运行到起始位置停止；接收到所述控制单元发送的动臂斗杆向下运动指令后，控制动臂以及斗杆向下运动；接收到所述控制单元发送的动臂斗杆停止指令后，控制所述动臂以及所述斗杆暂停运动；接收到所述控制单元发送的挖掘指令后，控制铲斗进行挖掘操作；接收到所述控制单元发送的动臂斗杆向上运动指令后，控制所述动臂以及所述斗杆向上运动；接收到所述控制单元发送的动臂斗杆停止指令以及回转指令后，控制所述动臂以及所述斗杆暂停运动，并根据所述回转方向信息控制所述驾驶室回转至终止位置停止；接收到所述控制单元发送的卸土指令后，控制所述铲斗进行卸土操作；接收到所述控制单元发送的第二起始位置指令后，控制所述驾驶室回转至起始位置停止。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括预设在转向轮上方的起始行程开关以及终止行程开关；所述执行机构控制所述驾驶室运行到起始位置，通过接触所述起始行程开关使所述驾驶室停止运行；所述执行机构控制所述驾驶室回转至终止位置，通过接触所述终止行程开关使所述驾驶室停止运行；所述执行机构控制所述驾驶室回转至起始位置，通过接触所述起始行程开关使所述驾驶室停止运行。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示设置单元，与所述控制单元相连，用于设置所述动臂角度信息、所述斗杆角度信息以及所述回转方向信息；输入所述开始指令。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括蜂鸣器，用于在所述动臂以及所述斗杆暂停运动后并小于第一设定时间阈值的时间内，报警提示铲斗即将进行挖掘操作；或者，在所述驾驶室回转至终止位置后并小于第二设定时间阈值的时间内，报警提示铲斗即将进行卸土操作。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制单元还用于所述动臂以及所述斗杆暂停运动后，在小于第一设定时间阈值的时间内，切换至手动模式控制执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整；或者，所述驾驶室回转至终止位置后，在小于第二设定时间阈值的时间内，切换至手动模式控制执行机构对所述动臂以及所述斗杆的位置进行调整。
12.根据权利要求7-11任一项所述的系统，其特征在于，所述控制单元是权利要求5或 6所述的一种挖掘机动作控制装置。
全文摘要
本发明公开了一种挖掘机动作控制系统，用于实现挖掘机试验中挖掘机动作的准确控制，该系统包括设置于挖掘机动臂前端的动臂角度传感器、设置于挖掘机斗杆前端的斗杆角度传感器、控制单元以及执行机构；动臂角度传感器以及斗杆角度传感器与控制单元相连，控制单元与执行机构相连；动臂角度传感器，用于采集动臂角度；斗杆角度传感器，用于采集斗杆角度；控制单元，用于根据各种反馈信号向执行单元发送控制指令；执行单元，用于根据控制单元发送的控制指令，控制挖掘机各部分执行相应的操作。本发明还公开了一种挖掘机动作控制方法及装置。
文档编号E02F3/42GK102995679SQ201210549838
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者张露捷, 杜志良, 盛云, 吴岳 申请人:潍柴动力股份有限公司