裝載機(jī)卸料角檢測裝置及其檢測方法
【專利摘要】一種裝載機(jī)卸料角檢測裝置及其檢測方法，涉及一種傾角檢測裝置及其檢測方法，裝置包括外殼、顯示屏、電源按鍵、磁力吸盤底座、功能電路、指示燈；顯示屏、電源按鍵、指示燈分別設(shè)在外殼上，功能電路設(shè)在外殼的內(nèi)部，磁力吸盤底座連接在外殼的底部，該磁力吸盤底座吸附在裝載機(jī)鏟斗底面；功能電路包括電源模塊、卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊。方法包括步驟S1.開機(jī)；S2.安裝裝載機(jī)卸料角檢測裝置；S3.選擇工作模式進(jìn)行檢測。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)地面安裝，省時(shí)省力，消除安全隱患和誤讀數(shù)隱患，可實(shí)現(xiàn)小量程、高靈敏度測量，具有節(jié)電檢測模式和通用檢測模式兩種工種模式，還具有便攜、實(shí)用、方法簡便的特點(diǎn)，易于推廣使用。
【專利說明】
裝載機(jī)卸料角檢測裝置及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種傾角檢測裝置及其檢測方法，特別是一種裝載機(jī)卸料角檢測裝置及其檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]卸料角是指裝載機(jī)鏟斗舉升到最大高度并卸料時(shí)鏟斗底面相對(duì)于地面的角度，由于它很大程度上反映著裝載機(jī)的卸料率，受到了用戶的普遍關(guān)注，是裝載機(jī)的一個(gè)重要整機(jī)參數(shù)。對(duì)卸料角的檢測，目前普遍使用的還是通用傾角儀，工人需要攀爬到卸載的高度，對(duì)齊定位傾角儀才能夠測量。整個(gè)過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)和工人誤讀數(shù)的隱患，也不便于參數(shù)計(jì)算機(jī)歸檔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種裝載機(jī)卸料角檢測裝置及其檢測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的工人需要攀爬到卸載高度，對(duì)齊定位傾角儀才能夠測量而帶來的費(fèi)時(shí)費(fèi)力、存在安全風(fēng)險(xiǎn)和工人誤讀數(shù)隱患的不足之處。
[0004]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:一種裝載機(jī)卸料角檢測裝置，包括外殼、顯示屏、電源按鍵、磁力吸盤底座、功能電路、指示燈;所述的顯示屏、電源按鍵、指示燈分別設(shè)在外殼上，功能電路設(shè)在外殼的內(nèi)部，磁力吸盤底座連接在外殼的底部，該磁力吸盤底座測量時(shí)吸附在裝載機(jī)鏟斗底面;所述的功能電路包括電源模塊、卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊，其中，
所述的電源模塊用于在電源按鍵的控制下分別為卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊提供電源；
所述的卸料角測量模塊用于測量裝載機(jī)的卸料角，該卸料角測量模塊傾斜安裝在外殼內(nèi)；
所述的節(jié)電處理模塊的輸出端與指示燈連接，該節(jié)電處理模塊用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)與設(shè)定好的檢驗(yàn)閥值進(jìn)行比較，并輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)指示燈指示卸料角是否合格，
所述的通用處理模塊的輸出端與顯示屏連接，該通用處理模塊用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將該卸料角在顯示屏上顯示。
[0005]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的電源按鍵包括電源總開關(guān)按鍵、工作模式選擇按鍵;所述的電源模塊包括電池充電控制模塊、電池、用于輸出5V電源的模擬電源穩(wěn)壓模塊、用于輸出3V電源的數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊;所述的電池充電控制模塊的輸入端與USB充電接口連接，該USB充電接口設(shè)在外殼上；電池充電控制模塊的輸出端與電池的輸入端連接；電池通過船開關(guān)SWl與模擬電源穩(wěn)壓模塊連接，模擬電源穩(wěn)壓模塊還通過船開關(guān)SW2與數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊串接;所述的卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊與模擬電源穩(wěn)壓模塊的輸出端連接，通用處理模塊與數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊的輸出端連接;所述的電源總開關(guān)按鍵與船開關(guān)SWl連動(dòng)，工作模式選擇按鍵與船開關(guān)SW2連動(dòng)。
[0006]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的卸料角測量模塊包括用于測量裝載機(jī)的卸料角的加速度傳感器，該加速度傳感器傾斜安裝在外殼內(nèi)，該加速度傳感器與磁力吸盤底座或裝載機(jī)鏟斗底面的夾角β=45°。
[0007]本發(fā)明的再進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的加速度傳感器采用SCA103T單軸加速度傳感器。
[0008]本發(fā)明的再進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的節(jié)電處理模塊包括閥值設(shè)定器、比較器，所述的閥值設(shè)定器用于預(yù)先設(shè)定卸料角是否合格的最小值，所述的比較器的輸入端分別與卸料角測量模塊、閥值設(shè)定器的輸出端連接，比較器的輸出端與指示燈連接;該比較器用于根據(jù)卸料角測量模塊實(shí)時(shí)傳送來的表征當(dāng)前卸料角的電壓信號(hào)與設(shè)定好的最小值進(jìn)行比較，并輸出邏輯電平驅(qū)動(dòng)指示燈指示卸料角是否合格。
[0009]本發(fā)明的再進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的通用處理模塊包括控制器，該控制器分別通過SPI總線與卸料角測量模塊、顯示屏連接，用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將該卸料角在顯示屏上顯示。
[0010]本發(fā)明的更進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的外殼上還設(shè)置有操作按鈕，該操作按鈕包括按鈕SB1、按鈕SB2 ；該按鈕SB1、按鈕SB2的輸出端分別與控制器的中斷輸入端連接，按鈕SB1用于控制控制器在延時(shí)數(shù)秒待鏟斗置于卸料狀態(tài)后，通過SPI總線接收卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角;按鈕SB2用于控制控制器將內(nèi)存中的卸料角測量結(jié)果通過SPI總線發(fā)送給顯示屏顯示，并在數(shù)秒延時(shí)后節(jié)電熄屏。
[0011 ] 本發(fā)明的更進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的控制器還通過無線通訊模塊與上位機(jī)連接，用于完成遠(yuǎn)程控制和測量結(jié)果的上傳。
[0012]本發(fā)明的更進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的無線通訊模塊包括天線;所述的顯示屏采用OLED顯示屏;所述的電池為單節(jié)3.7V、2000mAh鋰離子電池;所述的電池充電控制模塊包括TP4057電池充電控制芯片。
[0013]本發(fā)明的另一技術(shù)方案是:一種裝載機(jī)卸料角檢測方法，該方法包括如下步驟:
51.開機(jī):
按下電源總開關(guān)按鍵，船開關(guān)SWl上電開機(jī)；
52.安裝裝載機(jī)卸料角檢測裝置:
當(dāng)裝載機(jī)鏟斗落下處于裝料位置時(shí)，通過磁力吸盤底座將裝載機(jī)卸料角檢測裝置吸附于鏟斗底面；
53.選擇工作模式進(jìn)行檢測:
按下工作模式選擇按鍵選擇工作模式進(jìn)行檢測，當(dāng)選擇節(jié)電檢測模式時(shí)，裝載機(jī)卸料角檢測裝置隨同裝載機(jī)鏟斗提升至卸載高度并保持卸料角度，電路中只有加速度傳感器、角度閥值設(shè)定器、比較器工作，此時(shí)加速度傳感器將表征當(dāng)前卸料角的電壓信號(hào)實(shí)時(shí)送入比較器，與設(shè)定好的檢驗(yàn)閥值進(jìn)行比較，由比較器輸出的邏輯電平驅(qū)動(dòng)發(fā)光管指示卸料角是否合格；當(dāng)選擇通用檢測模式時(shí)，主程序在上電啟動(dòng)時(shí)完成各功能模塊的初始化設(shè)置后即進(jìn)入節(jié)電休眠狀態(tài)，通過外殼上的各按鈕或上位機(jī)發(fā)出的命令以中斷的方式喚醒控制器，并在各中斷服務(wù)程序中完成相應(yīng)功能后返回主程序的節(jié)電休眠狀態(tài);按下按鈕SB1觸發(fā)進(jìn)入外部中斷服務(wù)程序，程序內(nèi)延時(shí)數(shù)秒等待鏟斗置于卸料狀態(tài)后，控制器通過SPI總線，以數(shù)字信號(hào)的方式從加速度傳感器中獲得重力加速度在其Z軸上的投影，根據(jù)重力加速度與傾角的關(guān)系計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，將結(jié)果存入RAM內(nèi)存空間并通過控制器UART 口以協(xié)議報(bào)文的形式發(fā)送給無線通訊模塊，最終傳送到上位機(jī)便于數(shù)據(jù)歸檔;按下按鈕SB2觸發(fā)進(jìn)入外部中斷服務(wù)程序，程序則將內(nèi)存中的卸料角測量結(jié)果通過SPI總線發(fā)送給顯示屏顯示，并在數(shù)秒延時(shí)后節(jié)電熄屏。
[0014]由于采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明之裝載機(jī)卸料角檢測裝置及其檢測方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
I.可實(shí)現(xiàn)地面安裝，以消除安全隱患:
由于本發(fā)明之裝載機(jī)卸料角檢測裝置包括外殼、顯示屏、電源按鍵、磁力吸盤底座、功能電路、指示燈;其中顯示屏、電源按鍵、指示燈分別設(shè)在外殼上，功能電路設(shè)在外殼的內(nèi)部，磁力吸盤底座連接在外殼的底部，該磁力吸盤底座安裝在裝載機(jī)鏟斗底面。所述的功能電路包括電源模塊、卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊，其中，卸料角測量模塊傾斜安裝在外殼內(nèi)。
[0015]因此，本裝置在出廠裝配時(shí)，就已將卸料角測量模塊按設(shè)定好的度數(shù)傾斜安裝在外殼內(nèi)。當(dāng)本裝配在使用時(shí)，可在裝載機(jī)鏟斗落下處于裝料位置時(shí)，工人在地面上通過磁力吸盤底座直接將裝載機(jī)卸料角檢測裝置吸附于鏟斗底面，然后按下SB1按鈕啟動(dòng)延時(shí)后再讓鏟斗在延時(shí)到時(shí)前上升并處于卸料狀態(tài)，最后通過控制器即可獲得卸料角信息，因而本發(fā)明避免了工人攀爬到卸載的高度，對(duì)齊定位傾角儀才能夠測量的不足之處。而且整個(gè)過程省時(shí)省力，減少了安全風(fēng)險(xiǎn);而且檢測結(jié)構(gòu)可直接在顯示屏上顯示，消除了工人誤讀數(shù)的隱患。
[0016]2.可實(shí)現(xiàn)小量程、高靈敏度測量:
由于不同型號(hào)裝載機(jī)設(shè)計(jì)要求的卸料角會(huì)有所不同，但都在45±5°范圍。考慮加工和裝配誤差后，確定實(shí)際裝載機(jī)卸料角變化范圍45±10°。目前小量程MEMS加速度傳感器的測量范圍普遍是±0.5g或土g，若直接應(yīng)用于靜態(tài)傾角測量，測量范圍對(duì)應(yīng)是±15°或±30°。而且工作原理的限制，其靈敏度和線性度隨著傾角的增大而變差，導(dǎo)致大傾角時(shí)測量誤差增大。而本裝置選用SCA103T單軸加速度傳感器，通過調(diào)整傳感器安裝角度，可實(shí)現(xiàn)45 土 10°小量程，高靈敏度的卸料角測量。在卸料角測量時(shí)，測量裝置通過磁力吸盤底座吸附于裝載機(jī)鏟斗底面，設(shè)計(jì)安裝傳感器使其與底座面夾角β=45°放置。此時(shí)重力加速度g在傳感器Z軸方向上的投影為:g*sin(a+0-9O° )=g*sin(a-45。)，對(duì)卸料角的靈敏度為:g*cos(a-45° )，可見卸料角在45°附近時(shí)裝置靈敏度最大。
[0017]3.可實(shí)現(xiàn)節(jié)電檢測模式和通用檢測模式兩種工種模式:
本裝置不僅能夠在節(jié)電檢測模式下的完成卸料角的快速合格檢驗(yàn)，還能在通用檢測模式下實(shí)現(xiàn)卸料角的精確測量、顯示、結(jié)果無線上傳。當(dāng)船開關(guān)SW2斷開時(shí)，裝置處于節(jié)電檢驗(yàn)?zāi)Ｊ?。該模式下只有加速度傳感器、閥值設(shè)定器、比較器工作。卸料角是否合格的最小值即檢驗(yàn)閥值可以通過設(shè)定器預(yù)先設(shè)定;檢驗(yàn)時(shí)加速度傳感器將表征當(dāng)前卸料角的電壓信號(hào)實(shí)時(shí)送入比較器，與設(shè)定好的檢驗(yàn)閥值進(jìn)行比較，由比較器輸出的邏輯電平驅(qū)動(dòng)發(fā)光管指示卸料角是否合格。當(dāng)船開關(guān)SW2閉合時(shí)，裝置進(jìn)入通用檢測模式。按鍵SB1按下，延時(shí)數(shù)秒待鏟斗置于卸料狀態(tài)后，控制器通過SPI總線，以數(shù)字信號(hào)的方式從傳感器中獲得重力加速度在其Z軸上的投影，根據(jù)上述的重力加速度與傾角的關(guān)系計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將結(jié)果通過控制器UART 口以協(xié)議報(bào)文的形式發(fā)送給無線通訊模塊，最終傳送到上位機(jī)便于數(shù)據(jù)歸檔。控制器與顯示屏通過SPI總線連接，按鈕SB2可以控制顯示屏的結(jié)果顯示和節(jié)電熄屏。
[0018]4.便攜、實(shí)用
本裝置屬便攜設(shè)備，內(nèi)置單節(jié)3.7V/2000mAh鋰離子電池供電，USB充電接口可外接計(jì)算機(jī)USB或適配器電源，內(nèi)部的電池充電控制芯片TP4057完成電池的充電管理，并具有過溫保護(hù)，電壓反接保護(hù)功能。
[0019]5.方法簡便
本發(fā)明通過外殼上的按鈕和按鍵即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的操作，其方法比較簡便。
[0020]6.易于推廣使用
本發(fā)明專門針對(duì)裝載機(jī)卸料角設(shè)計(jì)，非常適合于裝載機(jī)卸料角的檢測。
[0021]下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明之裝載機(jī)卸料角檢測裝置及其檢測方法的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。
【附圖說明】
[0022]圖1:實(shí)施例一所述本發(fā)明之裝載機(jī)卸料角檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2:實(shí)施例一加速度傳感器與磁力吸盤底座之間的安裝位置關(guān)系示意圖，
圖3:實(shí)施例一所述本發(fā)明之裝載機(jī)卸料角檢測裝置的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4:實(shí)施例二所述本發(fā)明之裝載機(jī)卸料角檢測方法在通用檢測模式下的主程序和各中斷服務(wù)程序流程圖。
[0023]在上述附圖中，各附圖標(biāo)記說明如下:
1_外殼，2_顯不屏，3_天線，
4-操作按鈕，401-按鈕SB1，402-按鈕SB2，
5-電源按鍵，501-電源總開關(guān)按鍵，502-工作模式選擇按鍵，
6-磁力吸盤底座，7-USB充電接口，8-功能電路，9-指示燈。
[0024]圖2中，各字母表示如下:
A:水平面，B:鏟斗底面，C:加速度傳感器安裝面，
S，重力加速度α:水平面與裝載機(jī)鏟斗底面夾角， β:裝載機(jī)鏟斗底面與加速度傳感器安裝面夾角，
Θ:傳感器安裝面與重力加速度的夾角。
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例一
一種裝載機(jī)卸料角檢測裝置，包括外殼1、顯示屏2、電源按鍵5、磁力吸盤底座6、USB充電接口 7、功能電路8、指示燈9;
所述的外殼I為金屬防水外殼，顯示屏2采用OLED顯示屏，電源按鍵5包括電源總開關(guān)按鍵501、工作模式選擇按鍵502，所述的指示燈9采用LED指示燈。
[0026]上述的電源按鍵5、USB充電接口7、指示燈9分別設(shè)在外殼I上，功能電路8設(shè)在外殼I的內(nèi)部，磁力吸盤底座6連接在外殼I的底部，該磁力吸盤底座6安裝在裝載機(jī)鏟斗底面;所述的功能電路8包括電源模塊、卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊，其中， 所述的電源模塊用于在電源按鍵的控制下分別為卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊提供電源，該電源模塊包括電池充電控制模塊、電池、用于輸出5V電源的模擬電源穩(wěn)壓模塊、用于輸出3V電源的數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊;所述的電池充電控制模塊的輸入端與USB充電接口 7連接，USB充電接口可外接計(jì)算機(jī)USB或適配器電源；電池充電控制模塊的輸出端與電池的輸入端連接;電池通過船開關(guān)SWI與模擬電源穩(wěn)壓模塊連接，模擬電源穩(wěn)壓模塊還通過船開關(guān)SW2與數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊串接;所述的卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊與模擬電源穩(wěn)壓模塊的輸出端連接，通用處理模塊與數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊的輸出端連接;所述的電源總開關(guān)按鍵與船開關(guān)SWl連動(dòng)，工作模式選擇按鍵與船開關(guān)SW2連動(dòng)。所述的電池為單節(jié)3.7V、2000mAh鋰離子電池；電池充電控制模塊包括TP4057電池充電控制芯片，該TP4057電池充電控制芯片可完成電池的充電管理，并具有過溫保護(hù)，電壓反接保護(hù)功能。
[0027]所述的卸料角測量模塊用于測量裝載機(jī)的卸料角，該卸料角測量模塊包括加速度傳感器，該加速度傳感器采用SCA103T單軸加速度傳感器，加速度傳感器傾斜安裝在外殼內(nèi)，加速度傳感器與磁力吸盤底座或裝載機(jī)鏟斗底面的夾角β=45°。此時(shí)重力加速度g在加速度傳感器Z軸方向上的投影為:g*sin(a+0-9O° )=g*sin(a-45° )，對(duì)卸料角的靈敏度為:g*cos(a-45° )，可見卸料角在45°附近時(shí)裝置靈敏度最大。
[0028]所述的節(jié)電處理模塊的輸出端與指示燈連接，該節(jié)電處理模塊用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)與設(shè)定好的最小值進(jìn)行比較，并輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)指示燈指示卸料角是否合格，所述的節(jié)電處理模塊包括閥值設(shè)定器、比較器，其中閥值設(shè)定器用于預(yù)先設(shè)定卸料角是否合格的最小值(即檢驗(yàn)閥值)，所述的比較器的輸入端分別與卸料角測量模塊、閥值設(shè)定器的輸出端連接，比較器的輸出端與指示燈連接;該比較器用于根據(jù)卸料角測量模塊實(shí)時(shí)傳送來的表征當(dāng)前卸料角的電壓信號(hào)與設(shè)定好的最小值進(jìn)行比較，并輸出邏輯電平驅(qū)動(dòng)指示燈指示卸料角是否合格。
[0029]所述的通用處理模塊的輸出端與顯示屏連接，該通用處理模塊用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將該卸料角在顯示屏上顯示。所述的通用處理模塊包括控制器，該控制器分別通過SPI總線與卸料角測量模塊、顯示屏連接，用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將該卸料角在顯示屏上顯示。所述的控制器還通過無線通訊模塊與上位機(jī)連接，用于完成遠(yuǎn)程控制和測量結(jié)果的上傳，該無線通訊模塊包括天線。
[0030]所述的外殼上還設(shè)置有操作按鈕4，該操作按鈕4包括按鈕SBdOl、按鈕SB2402 ；該按鈕SBi401、按鈕SB2402的輸出端分別與控制器的中斷輸入端還連接，按鈕SB1用于控制控制器在延時(shí)8秒待鏟斗置于卸料狀態(tài)后，通過SPI總線，以數(shù)字信號(hào)的方式從加速度傳感器中獲得重力加速度在其Z軸上的投影，根據(jù)上述的重力加速度與傾角的關(guān)系計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將結(jié)果通過控制器UART 口以協(xié)議報(bào)文的形式發(fā)送給無線通訊模塊，最終傳送到上位機(jī)便于數(shù)據(jù)歸檔。按鈕SB2用于控制控制器將內(nèi)存中的卸料角測量結(jié)果通過SPI總線發(fā)送給顯示屏顯示，并在數(shù)秒延時(shí)后節(jié)電熄屏。
[0031]實(shí)施例二
一種裝載機(jī)卸料角檢測方法，該方法包括如下步驟:
S1.開機(jī):
按下電源總開關(guān)按鍵，船開關(guān)SWl上電開機(jī)，觀察顯示屏確認(rèn)裝載機(jī)卸料角檢測裝置正常工作；
52.安裝裝載機(jī)卸料角檢測裝置:
當(dāng)裝載機(jī)鏟斗落下處于裝料位置時(shí)，通過磁力吸盤底座將裝載機(jī)卸料角檢測裝置吸附于鏟斗底面，調(diào)節(jié)裝載機(jī)卸料角檢測裝置放置角度使之與鏟斗底面焊縫對(duì)齊；
53.選擇工作模式進(jìn)行檢測:
按下工作模式選擇按鍵選擇工作模式進(jìn)行檢測，當(dāng)選擇節(jié)電檢測模式時(shí)，裝載機(jī)卸料角檢測裝置隨同裝載機(jī)鏟斗提升至卸載高度并保持卸料角度，電路中只有加速度傳感器、角度閥值設(shè)定器、比較器工作，此時(shí)加速度傳感器將表征當(dāng)前卸料角的電壓信號(hào)實(shí)時(shí)送入比較器，與設(shè)定好的檢驗(yàn)閥值進(jìn)行比較，由比較器輸出的邏輯電平驅(qū)動(dòng)發(fā)光管指示卸料角是否合格；當(dāng)選擇通用檢測模式時(shí)，主程序在上電啟動(dòng)時(shí)完成各功能模塊的初始化設(shè)置后即進(jìn)入節(jié)電休眠狀態(tài)，通過外殼上的各按鈕或上位機(jī)發(fā)出的命令以中斷的方式喚醒控制器，并在各中斷服務(wù)程序中完成相應(yīng)功能后返回主程序的節(jié)電休眠狀態(tài);按下按鈕SB1觸發(fā)進(jìn)入外部中斷服務(wù)程序，程序內(nèi)延時(shí)8秒等待鏟斗置于卸料狀態(tài)后，控制器通過SPI總線，以數(shù)字信號(hào)的方式從加速度傳感器中獲得重力加速度在其Z軸上的投影，根據(jù)重力加速度與傾角的關(guān)系計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，將結(jié)果存入RAM內(nèi)存空間并通過控制器UART 口以協(xié)議報(bào)文的形式發(fā)送給無線通訊模塊，最終傳送到上位機(jī)便于數(shù)據(jù)歸檔;按下按鈕SB2觸發(fā)進(jìn)入外部中斷服務(wù)程序，程序則將內(nèi)存中的卸料角測量結(jié)果通過SPI總線發(fā)送給顯示屏顯示，并在5秒延時(shí)后節(jié)電熄屏。上位機(jī)通過無線通訊模塊向裝置發(fā)送檢測命令，觸發(fā)進(jìn)入U(xiǎn)ART中斷服務(wù)程序，控制器實(shí)時(shí)地獲取傳感器加速度信號(hào)將計(jì)算出的卸料角保存至內(nèi)存并通過無線通訊模塊反饋給上位機(jī)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種裝載機(jī)卸料角檢測裝置，其特征在于:包括外殼(I)、顯示屏(2)、電源按鍵(5)、磁力吸盤底座(6)、功能電路(8)、指示燈(9);所述的顯示屏(2)、電源按鍵(5)、指示燈(9)分別設(shè)在外殼(I)上，功能電路(8)設(shè)在外殼(I)的內(nèi)部，磁力吸盤底座(6)連接在外殼(I)的底部，該磁力吸盤底座(6)測量時(shí)吸附在裝載機(jī)鏟斗底面;所述的功能電路(8)包括電源模塊、卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊，其中， 所述的電源模塊用于在電源按鍵的控制下分別為卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊、通用處理模塊提供電源； 所述的卸料角測量模塊用于測量裝載機(jī)的卸料角，該卸料角測量模塊傾斜安裝在外殼內(nèi)； 所述的節(jié)電處理模塊的輸出端與指示燈連接，該節(jié)電處理模塊用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)與設(shè)定好的檢驗(yàn)閥值進(jìn)行比較，并輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)指示燈指示卸料角是否合格， 所述的通用處理模塊的輸出端與顯示屏連接，該通用處理模塊用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將該卸料角在顯示屏上顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載機(jī)卸料角檢測裝置，其特征在于:所述的電源按鍵(5)包括電源總開關(guān)按鍵(501)、工作模式選擇按鍵(502);所述的電源模塊包括電池充電控制模塊、電池、用于輸出5V電源的模擬電源穩(wěn)壓模塊、用于輸出3V電源的數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊;所述的電池充電控制模塊的輸入端與USB充電接口( 7 )連接，該USB充電接口( 7 )設(shè)在外殼(I)上；電池充電控制模塊的輸出端與電池的輸入端連接;電池通過船開關(guān)SWI與模擬電源穩(wěn)壓模塊連接，模擬電源穩(wěn)壓模塊還通過船開關(guān)SW2與數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊串接;所述的卸料角測量模塊、節(jié)電處理模塊與模擬電源穩(wěn)壓模塊的輸出端連接，通用處理模塊與數(shù)字電源穩(wěn)壓模塊的輸出端連接;所述的電源總開關(guān)按鍵與船開關(guān)SWl連動(dòng)，工作模式選擇按鍵與船開關(guān)SW2連動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載機(jī)卸料角檢測裝置，其特征在于:所述的卸料角測量模塊包括用于測量裝載機(jī)的卸料角的加速度傳感器，該加速度傳感器傾斜安裝在外殼內(nèi)，該加速度傳感器與磁力吸盤底座或裝載機(jī)鏟斗底面的夾角β=45°。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝載機(jī)卸料角檢測裝置，其特征在于:所述的加速度傳感器采用SCA103T單軸加速度傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝載機(jī)卸料角檢測裝置，其特征在于:所述的節(jié)電處理模塊包括閥值設(shè)定器、比較器，所述的閥值設(shè)定器用于預(yù)先設(shè)定卸料角是否合格的最小值，所述的比較器的輸入端分別與卸料角測量模塊、閥值設(shè)定器的輸出端連接，比較器的輸出端與指示燈連接;該比較器用于根據(jù)卸料角測量模塊實(shí)時(shí)傳送來的表征當(dāng)前卸料角的電壓信號(hào)與設(shè)定好的最小值進(jìn)行比較，并輸出邏輯電平驅(qū)動(dòng)指示燈指示卸料角是否合格。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝載機(jī)卸料角檢測裝置，其特征在于:所述的通用處理模塊包括控制器，該控制器分別通過SPI總線與卸料角測量模塊、顯示屏連接，用于根據(jù)卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，并將該卸料角在顯示屏上顯示。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝載機(jī)卸料角檢測裝置，其特征在于:所述的外殼上還設(shè)置有操作按鈕(4)，該操作按鈕(4)包括按鈕SBiUOl)、按鈕SB2(402);該按鈕SB1UOlh按鈕SB2(402)的輸出端分別與控制器的中斷輸入端連接，按鈕SB1用于控制控制器在延時(shí)數(shù)秒待鏟斗置于卸料狀態(tài)后，通過SPI總線接收卸料角測量電路測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角；按鈕SB2用于控制控制器將內(nèi)存中的卸料角測量結(jié)果通過SPI總線發(fā)送給顯示屏顯示，并在數(shù)秒延時(shí)后節(jié)電熄屏。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝載機(jī)卸料角檢測裝置，其特征在于:所述的控制器還通過無線通訊模塊與上位機(jī)連接，用于完成遠(yuǎn)程控制和測量結(jié)果的上傳。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝載機(jī)卸料角檢測裝置，其特征在于:所述的無線通訊模塊包括天線;所述的顯示屏采用OLED顯示屏;所述的電池為單節(jié)3.7V、2000mAh鋰離子電池;所述的電池充電控制模塊包括TP4057電池充電控制芯片。10.一種裝載機(jī)卸料角檢測方法，其特征在于:該方法包括如下步驟: S1.開機(jī): 按下電源總開關(guān)按鍵，船開關(guān)SWl上電開機(jī)； S2.安裝裝載機(jī)卸料角檢測裝置: 當(dāng)裝載機(jī)鏟斗落下處于裝料位置時(shí)，通過磁力吸盤底座將裝載機(jī)卸料角檢測裝置吸附于鏟斗底面； S3.選擇工作模式進(jìn)行檢測: 按下工作模式選擇按鍵選擇工作模式進(jìn)行檢測，當(dāng)選擇節(jié)電檢測模式時(shí)，裝載機(jī)卸料角檢測裝置隨同裝載機(jī)鏟斗提升至卸載高度并保持卸料角度，電路中只有加速度傳感器、角度閥值設(shè)定器、比較器工作，此時(shí)加速度傳感器將表征當(dāng)前卸料角的電壓信號(hào)實(shí)時(shí)送入比較器，與設(shè)定好的檢驗(yàn)閥值進(jìn)行比較，由比較器輸出的邏輯電平驅(qū)動(dòng)發(fā)光管指示卸料角是否合格；當(dāng)選擇通用檢測模式時(shí)，主程序在上電啟動(dòng)時(shí)完成各功能模塊的初始化設(shè)置后即進(jìn)入節(jié)電休眠狀態(tài)，通過外殼上的各按鈕或上位機(jī)發(fā)出的命令以中斷的方式喚醒控制器，并在各中斷服務(wù)程序中完成相應(yīng)功能后返回主程序的節(jié)電休眠狀態(tài);按下按鈕SB1觸發(fā)進(jìn)入外部中斷服務(wù)程序，程序內(nèi)延時(shí)數(shù)秒等待鏟斗置于卸料狀態(tài)后，控制器通過SPI總線，以數(shù)字信號(hào)的方式從加速度傳感器中獲得重力加速度在其Z軸上的投影，根據(jù)重力加速度與傾角的關(guān)系計(jì)算出裝載機(jī)的卸料角，將結(jié)果存入RAM內(nèi)存空間并通過控制器UART 口以協(xié)議報(bào)文的形式發(fā)送給無線通訊模塊，最終傳送到上位機(jī)便于數(shù)據(jù)歸檔;按下按鈕SB2觸發(fā)進(jìn)入外部中斷服務(wù)程序，程序則將內(nèi)存中的卸料角測量結(jié)果通過SPI總線發(fā)送給顯示屏顯示，并在數(shù)秒延時(shí)后節(jié)電熄屏。
【文檔編號(hào)】G01B21/22GK105937897SQ201610536542
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】梁蔓安, 徐武彬, 花慶寶, 王國安, 李冰, 莫琦, 靳龍, 何銳波, 彭迪, 張鋮林, 李易澤
【申請人】廣西科技大學(xué), 廣西柳工機(jī)械股份有限公司