專利名稱：平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及土方工程機械的制造及應用領域，尤其涉及一種平地機(grader)鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
背景技術：
平地機(grader)是土方工程中用于整形和平整作業(yè)的主要機械，廣泛用于公路、機場等大面積的地面平整作業(yè)。平地機之所以有廣泛的輔助作業(yè)能力，是由于它的刮土板即鏟刀能在空間完成6度運動。它們可以單獨進行，也可以組合進行。平地機的鏟刀通常安裝在前后輪軸之間，能升降、傾斜、回轉和外伸，操作靈活、準確，平整場地有較高的精度，適用于構筑路基和路面、修筑邊坡、開挖邊溝，也可攪拌路面混合料、掃除積雪、推送散粒物料以及進行土路和碎石路的養(yǎng)護工作。平地機在作業(yè)過程中，常常需要將鏟刀保持在水平狀態(tài)下工作，現(xiàn)有的平地機的找平系統(tǒng)主要通過如下兩種測量方式進行:
第一種，操作手通過肉眼觀察鏟刀的角度并進行角度調(diào)整，從而達到控制地面平整度的要求。其缺點是:鏟刀角度的調(diào)整只能通過肉眼觀察，對操作手的經(jīng)驗有高度的依賴性，找平精度較低。第二種，采用激光自動找平系統(tǒng)。通常是在工作場地有效距離內(nèi)安裝一個激光發(fā)射源，車上的接收器接收激光信號，并通過控制器局域網(wǎng)(CAN, Controller Area Network)總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破鲀?nèi)，由安裝在車上的控制器控制油缸進行自動找平。其缺點是，需要額外輔助設施才能進行工作，且受工作場地的限制，使用不方便。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，使平地機在施工過程中通過傾角傳感器檢測鏟刀的水平和仰俯角度以及配合超聲波測距傳感器檢測路面高度，將檢測到的數(shù)據(jù)通過CAN總線實時、準確地傳送到操控終端上，使操作手在可視化界面下操作，對鏟刀的水平角度、仰俯角度進行實時調(diào)整，從而控制路面平整度，并提高找平精度。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
一種平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)，主要包括傾角傳感器、測距傳感器以及顯示終端；其中:
所述傾角傳感器，將陀螺儀的角度變化通過內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理，并通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)剿鲲@示終端；
所述測距傳感器，利用超聲波發(fā)生器向地面發(fā)射高頻信號，并通過接收器將反射回來的高頻信號進行接收，由內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理后，通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)剿鲲@示終端；以及
所述顯示終端，用于將所述傾角傳感器和測距傳感器輸出的數(shù)字信號轉換為對應的圖像內(nèi)容并顯示出來。其中:所述傾角傳感器為MSS-322傾角傳感器。所述測距傳感器為超聲波測距傳感器。所述顯示終端為⑶-320顯示器。一種平地機，包含鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)，所述鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)，主要包括傾角傳感器、測距傳感器以及顯示終端；其中:
所述傾角傳感器，將陀螺儀的角度變化通過內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理，并通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)剿鲲@示終端；
所述測距傳感器，利用超聲波發(fā)生器向地面發(fā)射高頻信號，并通過接收器將反射回來的高頻信號進行接收，由內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理后，通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)剿鲲@示終端；以及
所述顯示終端，用于將所述傾角傳感器和測距傳感器輸出的數(shù)字信號轉換為對應的圖像內(nèi)容并顯示出來。其中，所述傾角傳感器為MSS-322傾角傳感器。所述測距傳感器為超聲波測距傳感器。所述顯示終端為⑶-320顯示器。一種平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，包括:
A、在平地機的相應位置分別安裝傾角傳感器和測距傳感器，并將顯示終端安裝在駕駛室內(nèi)； B、將所述傾角傳感器和測距傳感器通過CAN總線相連接，并將所述傾角傳感器反饋的鏟刀水平角度及俯仰角度與所述顯示終端上的十字監(jiān)測器的X軸、Y軸分正負方向分別相對應；
C、利用車載電瓶供電，然后啟動所述鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)；
D、設定鏟刀高度的基準面，根據(jù)測距傳感器反饋的與基準面的深度值反向調(diào)整鏟刀高度；設定鏟刀基準水平面，根據(jù)傾角傳感器反饋的水平角度和俯仰角度分別反向調(diào)整鏟刀的水平角度和俯仰角度。本發(fā)明所提供的平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，具有以下優(yōu)點: 該平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)，可精確到1°，具有測量精度高，安裝簡便的優(yōu)點。由
于配置了顯示終端，操作手能夠在可視化界面的輔助下對平地機鏟刀水平角度、仰俯角進行調(diào)整，因此具有直觀、準確和操作的實時性強的優(yōu)點，并且有利于實時掌握平地機鏟刀的工作狀況及路面平整度，極大的提高了工作效率。
圖1為本發(fā)明平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)安裝示意 圖2 圖12分別為顯示終端3上顯示的本發(fā)明鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)在各種場景下的工作狀態(tài)界面示意圖。主要部件符號說明
1:傾角傳感器
2:測距傳感器
3:顯示終端。
具體實施例方式下面結合附圖及本發(fā)明的實施例對本發(fā)明的平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法作進一步詳細的說明。圖1為本發(fā)明平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)安裝示意圖，如圖1所示，該平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)主要包括傾角傳感器1、測距傳感器2以及顯示終端3。其中:
所述傾角傳感器1，依據(jù)陀螺儀原理，通過陀螺儀的角度變化由內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理，并通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)斤@示終端3。這里，所述傾角傳感器1，可以是MSS-322傾角傳感器。所述測距傳感器2，依據(jù)超聲波原理，利用超聲波發(fā)生器向地面發(fā)射高頻信號，并通過接收器將反射回來的高頻信號進行接收，由內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理后，通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)剿鲲@示終端。這里，所述測距傳感器2，為超聲波測距傳感器。所述顯示終端3，用于將所述傾角傳感器I和測距傳感器2輸出的數(shù)字信號轉換為對應的圖像內(nèi)容并顯示出來。這里，所述顯示終端3可以是⑶-320顯示器。上述平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)的安裝過程如下:
在平地機鏟刀聯(lián)動處焊接一個支架，盡可能的使支架處于完全水平位置，通過螺栓把傾角傳感器I固定在該支架上。在駕駛室下面合適的位置固定另一個支架，盡可能的使該支架處于完全垂直位置，然后通過螺栓把測距傳感器2固定在該支架上。將顯示終端3固定在駕駛室內(nèi)的合適位置。所述傾角傳感器I和測距傳感器2與顯示終端3通過CAN總線連接，并通過車載24V電瓶供電，接通電源之后系統(tǒng)即可啟動。圖2 圖12分別為顯示終端3上顯示的本發(fā)明平地機在不同場景下的工作監(jiān)視界面示意圖。如圖所示界面的十字監(jiān)測器的X軸、Y軸的正負方向由所對應的鏟刀左右以及俯仰由傾角傳感器的安裝方向決定的，可互換，而并非固定不變。如圖2所示，操作手先刮出一個I 2米2的平面，以這個平面為基準標定超聲波測距傳感器，此時測深矩形處會顯示“0K”。如圖3 圖4所示，平地機繼續(xù)工作，操作手根據(jù)顯示器上的測深矩形的顏色變化來調(diào)整鏟刀高度。每個矩形范圍是1CM(可更改)，如果零點(最短矩形)以上第I個矩形由白色變?yōu)楹谏?，則表示此時的地面較基準面上升了 1CM，操作手可以根據(jù)提示下調(diào)鏟刀1CM。如果零點(最短矩形)以下第I個矩形由白色變?yōu)楹谏瑒t表示此時的地面較基準面下降了1CM,操作手可以根據(jù)提示上調(diào)伊刀ICM0如圖5和圖6所示，操作手也可以根據(jù)顯示器上的十字監(jiān)測器了解鏟刀的水平角度(以X軸表示)和俯仰角度(以Y軸表示)，十字監(jiān)測器上的每一個矩形可在1° (可更改)到5° (可更改)之間任意切換，當切換到1° (或5° )時，每個矩形是1° (或5° )變黑。如果X軸負方向第一個矩形由白色變黑色，則代表平地機鏟刀左側高于基準面1° (或5° )，此時操作手可以根據(jù)提示下調(diào)左側鏟刀1° (或5° )。如果X軸正方向第一個矩形由白色變黑色，則代表平地機鏟刀右側高于基準面1° (或5° )，此時操作手可以根據(jù)提示下調(diào)右側鏟刀1° (或5° )，如圖7或圖8所示。如圖9或圖10所示，如果Y軸正方向第一個矩形由白色變黑色，則代表平地機鏟刀仰角為1° (或5° )，此時操作手可以根據(jù)提示減小鏟刀1° (或5° )仰角。
如果Y軸負方向第一個矩形由白色變黑色，則代表平地機鏟刀俯角為1° (或5° )，此時操作手可以根據(jù)提示減小鏟刀1° (或5° )俯角，如圖11或12所示。同理，X軸、Y軸的 正負方向上，反映的角度值也可以是2°、3°、……10° (10°、15°、……、50° )時的變換情況。當大于10° (50° )時操作手可以根據(jù)數(shù)據(jù)進行判斷。如果需要修正一定度數(shù)坡度時，只需根據(jù)實際數(shù)據(jù)提示將鏟刀調(diào)整到該度數(shù)，然后標定傾角傳感器，默認此時是水平的。當平地機繼續(xù)工作時，操作手根據(jù)顯示器的提示合理調(diào)整鏟刀的水平和俯仰角度數(shù)即可。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)，其特征在于，主要包括傾角傳感器、測距傳感器以及顯示終端；其中: 所述傾角傳感器，將陀螺儀的角度變化通過內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理，并通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)剿鲲@示終端； 所述測距傳感器，利用超聲波發(fā)生器向地面發(fā)射高頻信號，并通過接收器將反射回來的高頻信號進行接收，由內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理后，通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)剿鲲@示終端；以及 所述顯示終端，用于將所述傾角傳感器和測距傳感器輸出的數(shù)字信號轉換為對應的圖像內(nèi)容并顯示出來。
2.根據(jù)權利要求1所述平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)，其特征在于，所述傾角傳感器為MSS-322傾角傳感器。
3.根據(jù)權利要求1所述平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)，其特征在于，所述測距傳感器為超聲波測距傳感器。
4.根據(jù)權利要求1所述平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示終端為⑶-320顯示器。
5.一種平地機，其特征在于，包含鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)，所述鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)，主要包括傾角傳感器、測距傳感器以及顯示終端；其中: 所述傾角傳感器，將陀螺儀的角度變化通過內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理，并通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)剿鲲@示終端； 所述測距傳感器，利用超聲波發(fā)生器向地面發(fā)射高頻信號，并通過接收器將反射回來的高頻信號進行接收，由內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理后，通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)剿鲲@示終端；以及 所述顯示終端，用于將所述傾角傳感器和測距傳感器輸出的數(shù)字信號轉換為對應的圖像內(nèi)容并顯示出來。
6.根據(jù)權利要求5所述平地機，其特征在于，所述傾角傳感器為MSS-322傾角傳感器。
7.根據(jù)權利要求5所述平地機，其特征在于，所述測距傳感器為超聲波測距傳感器。
8.根據(jù)權利要求5所述平地機，其特征在于，所述顯示終端為⑶-320顯示器。
9.一種平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括: A、在平地機的相應位置分別安裝傾角傳感器和測距傳感器，并將顯示終端安裝在駕駛室內(nèi)； B、將所述傾角傳感器和測距傳感器通過CAN總線相連接，并將所述傾角傳感器反饋的鏟刀水平角度及俯仰角度與所述顯示終端上的十字監(jiān)測器的X軸、Y軸分正負方向分別相對應； C、利用車載電瓶供電，然后啟動所述鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)； D、設定鏟刀高度的基準面，根據(jù)測距傳感器反饋的與基準面的深度值反向調(diào)整鏟刀高度；設定鏟刀基準水平面，根據(jù)傾角傳感器反饋的水平角度和俯仰角度分別反向調(diào)整鏟刀的水平角度和俯仰角度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種平地機鏟刀角度監(jiān)測找平系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，主要包括傾角傳感器，將陀螺儀的角度變化通過內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理，并通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)剿鲲@示終端；測距傳感器，利用超聲波發(fā)生器向地面發(fā)射高頻信號，并通過接收器將反射回來的高頻信號進行接收，由內(nèi)部電路進行數(shù)據(jù)處理后，通過CAN總線將數(shù)字信號傳輸?shù)剿鲲@示終端；以及顯示終端，用于將所述傾角傳感器和測距傳感器輸出的數(shù)字信號轉換為對應的圖像內(nèi)容并顯示出來。采用本發(fā)明，能夠?qū)ζ降貦C鏟刀的水平角度、仰俯角度進行實時調(diào)整，從而控制路面平整度，并提高找平精度。
文檔編號E02F3/815GK103161186SQ20131004606
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權日2013年2月5日
發(fā)明者于洪波, 呂曉光, 閻維佳, 季明 申請人:德國Moba自動控制股份有限公司