铲运机铲装控制系统及方法、铲运机技术方案

本发明专利技术涉及一种铲运机铲装控制系统及方法、铲运机，其中，控制系统包括：料堆位置检测模块(10)，用于检测铲运机相对于物料堆(3)的位置；工作状态检测模块，用于在铲运机进行铲装作业的过程中检测执行机构的工作状态；控制部件(60)，能够根据料堆位置检测模块(10)的反馈信号判断出铲斗(2)到达物料堆(3)后，根据工作状态检测模块的反馈信号，控制大臂(1)和铲斗(2)中的至少一个运动以实现自主铲装物料。此种铲装控制通过自主铲装物料，能够提高铲装物料的效率，简化人工操作，节省时间，优化铲运机的运动，工作稳定且可靠性高；尤其是在铲运机工作环境较恶劣时，可避免危险有害因素危害驾驶员的生命健康和人身安全。

【技术实现步骤摘要】
铲运机铲装控制系统及方法、铲运机
本专利技术涉及工程机械
，尤其涉及一种铲运机铲装控制系统及方法、铲运机。
技术介绍
地下铲运机是地下金属矿山中矿石的重要运输设备，其工作环境中粉尘浓度大，噪声强，机械振动剧烈，岩石应力分布复杂。随着金属矿山深部开采的推进，高地热，高岩石应力和高岩溶水压等问题逐渐凸显，铲运机工作环境进一步恶化。上述危险有害因素直接危害着地下铲运机司机的生命健康与人身安全。而且，通过驾驶员控制铲装过程对操作者的经验要求较高，而且铲装物料的效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种铲运机铲装控制系统及方法、铲运机，能够提高铲运机铲装物料的效率。根据本专利技术的一方面，提出一种铲运机铲装控制系统，包括：料堆位置检测模块，用于检测铲运机相对于物料堆的位置；工作状态检测模块，用于在铲运机进行铲装作业的过程中检测执行机构的工作状态；控制部件，能够根据料堆位置检测模块的反馈信号判断出铲斗到达物料堆后，根据工作状态检测模块的反馈信号，控制大臂和铲斗中的至少一个运动以实现自主铲装物料。进一步地，控制系统还包括速度检测模块，能够检测铲运机在空载或带载工况下的行驶速度；控制部件能够根据速度检测模块的反馈信号控制铲运机以需要的速度运动，实现整机驶向物料堆、驶离物料堆或使铲斗插入物料堆。进一步地，料堆位置检测模块包括测距传感器，测距传感器能够检测铲斗与物料堆之间的距离；控制部件能够根据铲斗与物料堆的距离判断铲运机是否到达物料堆。进一步地，料堆位置检测模块包括车载定位导航系统，车载定位导航系统能够检测铲运机所处的位置；控制部件能够根据预存的物料堆位置和铲运机当前的位置判断铲运机是否到达物料堆。进一步地，工作状态检测模块包括大臂位置检测模块，能够通过检测大臂相对于整机的旋转角度获得大臂相对于整机的位置；控制部件能够根据大臂位置检测模块的反馈信号控制大臂运动至铲装位置对应的大臂角度，并在铲装物料之后控制大臂举升至运输位置对应的大臂角度。进一步地，大臂位置检测模块包括安装支架、随动支架和角度传感器，安装支架设在铲运机的前车架上，随动支架与大臂连接且能与大臂随动，角度传感器设在大臂的侧面且输出轴垂直于大臂的旋转平面，角度传感器的主体部设在安装支架上，输出轴与随动支架连接。进一步地，工作状态检测模块包括铲斗位置检测模块，能够通过检测铲斗相对于大臂的旋转角度获得铲斗相对于大臂的位置；控制部件能够根据铲斗位置检测模块的反馈信号控制铲斗运动至铲装位置对应的铲斗角度，并在铲装物料之后控制铲斗收回至运输位置对应的铲斗角度。进一步地，铲斗位置检测模块包括安装支架、随动支架和角度传感器，安装支架设在大臂上，随动支架与铲斗连接且能与铲斗随动，角度传感器设在铲斗的侧面且输出轴垂直于铲斗的旋转平面，角度传感器的主体部设在安装支架上，输出轴与随动支架连接。进一步地，控制部件能够在铲斗达到铲装位置后，控制铲运机驶向物料堆以使铲斗逐渐插入物料堆，并在铲运机的速度减小至零的情况下，控制铲斗执行收斗动作同时使整车向前行驶，在铲斗收回至预设位置时停止收斗动作。进一步地，控制系统还包括称重模块，能够检测铲斗装载物料的重量；控制部件能够将称重模块的反馈信号与目标装载重量进行比较，并在当前装载重量未达到目标装载重量时控制铲运机驶离物料堆预设距离重新装载，在当前装载重量达到目标装载重量时控制大臂执行举升动作。进一步地，称重模块包括设在大臂油缸上的压力传感器，能够检测大臂油缸的工作压力；工作状态检测模块包括大臂位置检测模块，能够通过检测大臂相对于整机的旋转角度获得大臂相对于整机的位置；控制部件能够根据大臂油缸的工作压力以及大臂相对于整机的位置获得铲斗装载物料的重量。进一步地，在当前装载重量达到目标装载重量的情况下，控制部件能够在控制大臂举升至运输位置后停止举升动作，并使铲运机反向驶离物料堆。根据本专利技术的另一方面，提出一种铲运机，包括上述实施例的铲运机铲装控制系统。进一步地，铲运机为地下铲运机。根据本专利技术的再一方面，提出一种铲运机铲装控制方法，包括：料堆位置检测模块检测铲运机相对于物料堆的位置；工作状态检测模块在铲运机进行铲装作业的过程中检测执行机构的工作状态；控制部件根据料堆位置检测模块的反馈信号判断出铲斗是否到达物料堆，如果已经到达物料堆，则根据工作状态检测模块的反馈信号，控制大臂和铲斗中的至少一个运动以实现自主铲装物料。进一步地，控制部件根据料堆位置检测模块的反馈信号判断出铲斗是否到达物料堆的步骤具体包括：测距传感器检测铲斗与物料堆之间的距离；控制部件根据铲斗与物料堆的距离判断铲运机是否到达物料堆。进一步地，控制部件根据料堆位置检测模块的反馈信号判断出铲斗是否到达物料堆的步骤具体包括：车载定位导航系统检测铲运机所处的位置；控制部件根据预存的物料堆位置和铲运机当前的位置判断铲运机是否到达物料堆。进一步地，在判断出铲运机到达物料堆之后，根据工作状态检测模块的反馈信号，控制大臂运动以实现自主铲装物料的步骤包括：大臂位置检测模块通过检测大臂相对于整机的旋转角度获得大臂相对于整机的位置；控制部件根据大臂位置检测模块的反馈信号判断大臂是否处于铲装位置对应的大臂角度，如果是则使大臂不动，否则控制大臂下降至铲装位置对应的大臂角度。进一步地，在判断出大臂到达与铲装位置对应的大臂角度之后，根据工作状态检测模块的反馈信号，控制铲斗运动以实现自主铲装物料的步骤还包括：铲斗位置检测模块通过检测铲斗相对于大臂的旋转角度获得铲斗相对于大臂的位置；控制部件根据铲斗位置检测模块的反馈信号判断铲斗是否处于铲装位置对应的铲斗角度，如果是则使铲斗不动以开始铲装物料，否则控制铲斗放斗至铲装位置。进一步地，铲斗到达铲装位置后，铲装物料的步骤具体包括：控制部件控制铲运机驶向物料堆以使铲斗逐渐插入物料堆；速度检测模块检测铲运机的行驶速度；控制部件根据速度检测模块的反馈信号判断铲运机的运行速度是否为零，如果是则控制铲斗执行收斗动作，否则控制整车继续朝向物料堆行驶。进一步地，在控制铲斗执行收斗动作的过程中，控制方法还包括：控制部件使整车继续向前行驶；控制部件根据铲斗位置检测模块的反馈信号判断铲斗是否收回至运输位置对应的铲斗角度，如果是则使铲斗停止运动，否则持续收回。进一步地，在判断出铲斗已经收回至运输位置对应的铲斗角度之后，控制方法还包括：称重模块检测铲斗装载物料的重量；控制部件根据称重模块的反馈信号判断当前装载重量是否达到目标装载重量，如果达到则控制大臂执行举升动作，否则控制铲运机驶离物料堆预设距离重新装载。进一步地，在判断出铲斗已经收回至运输位置对应的铲斗角度之后，控制方法还包括：控制部件控制大臂执行举升动作；控制部件根据大臂位置检测模块的反馈信号判断大臂是否举升至运输位置对应的大臂角度，如果是则控制铲运机换向并驶向卸料点，否则持续举升。基于上述技术方案，本专利技术实施例的铲运机铲装控制系统，通过设置料堆位置检测模块和工作状态检测模块，控制部件能够根据料堆位置检测模块的反馈信号判断出铲斗到达物料堆后，根据工作状态检测模块的反馈信号，控制大臂和铲斗中的至少一个运动以实现自主铲装物料。此种铲装控制通过自主铲装物料，能够提高铲装物料的效率，简化人工操作，节省时间，优化铲运机的运动，工作稳定且可靠性高；尤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铲运机铲装控制系统，其特征在于，包括：料堆位置检测模块(10)，用于检测铲运机相对于物料堆(3)的位置；工作状态检测模块，用于在所述铲运机进行铲装作业的过程中检测执行机构的工作状态；控制部件(60)，能够在根据所述料堆位置检测模块(10)的反馈信号判断出铲斗(2)到达物料堆(3)后，根据所述工作状态检测模块的反馈信号，控制大臂(1)和铲斗(2)中的至少一个运动以实现自主铲装物料。

【技术特征摘要】
1.一种铲运机铲装控制系统，其特征在于，包括：料堆位置检测模块(10)，用于检测铲运机相对于物料堆(3)的位置；工作状态检测模块，用于在所述铲运机进行铲装作业的过程中检测执行机构的工作状态；控制部件(60)，能够在根据所述料堆位置检测模块(10)的反馈信号判断出铲斗(2)到达物料堆(3)后，根据所述工作状态检测模块的反馈信号，控制大臂(1)和铲斗(2)中的至少一个运动以实现自主铲装物料。2.根据权利要求1所述的铲运机铲装控制系统，其特征在于，还包括速度检测模块(40)，能够检测铲运机在空载或带载工况下的行驶速度；所述控制部件(60)能够根据所述速度检测模块(40)的反馈信号控制所述铲运机以需要的速度运动，实现整机驶向物料堆(3)、驶离物料堆(3)或使所述铲斗(2)插入物料堆(3)。3.根据权利要求1所述的铲运机铲装控制系统，其特征在于，所述料堆位置检测模块(10)包括测距传感器，所述测距传感器能够检测所述铲斗(2)与物料堆(3)之间的距离；所述控制部件(60)能够根据所述铲斗(2)与物料堆(3)的距离判断所述铲运机是否到达物料堆(3)。4.根据权利要求1所述的铲运机铲装控制系统，其特征在于，所述料堆位置检测模块(10)包括车载定位导航系统，所述车载定位导航系统能够检测所述铲运机所处的位置；所述控制部件(60)能够根据预存的物料堆(3)位置和所述铲运机当前的位置判断所述铲运机是否到达物料堆(3)。5.根据权利要求1所述的铲运机铲装控制系统，其特征在于，所述工作状态检测模块包括大臂位置检测模块(20)，能够通过检测大臂(1)相对于整机的旋转角度获得大臂(1)相对于整机的位置；所述控制部件(60)能够根据所述大臂位置检测模块(20)的反馈信号控制大臂(1)运动至铲装位置对应的大臂角度，并在铲装物料之后控制所述大臂(1)举升至运输位置对应的大臂角度。6.根据权利要求5所述的铲运机铲装控制系统，其特征在于，所述大臂位置检测模块(20)包括安装支架(6)、随动支架(8)和角度传感器(7)，所述安装支架(6)设在所述铲运机的前车架(5)上，所述随动支架(8)与所述大臂(1)连接且能与大臂(1)随动，所述角度传感器(7)设在所述大臂(1)的侧面且输出轴垂直于所述大臂(1)的旋转平面，所述角度传感器(7)的主体部设在所述安装支架(6)上，输出轴与所述随动支架(8)连接。7.根据权利要求1所述的铲运机铲装控制系统，其特征在于，所述工作状态检测模块包括铲斗位置检测模块(30)，能够通过检测所述铲斗(2)相对于大臂(1)的旋转角度获得铲斗(2)相对于大臂(1)的位置；所述控制部件(60)能够根据所述铲斗位置检测模块(30)的反馈信号控制铲斗(2)运动至铲装位置对应的铲斗角度，并在铲装物料之后控制所述铲斗(2)收回至运输位置对应的铲斗角度。8.根据权利要求7所述的铲运机铲装控制系统，其特征在于，所述铲斗位置检测模块(30)包括安装支架(6)、随动支架(8)和角度传感器(7)，所述安装支架(6)设在所述大臂(1)上，所述随动支架(8)与所述铲斗(2)连接且能与铲斗(2)随动，所述角度传感器(7)设在所述铲斗(2)的侧面且输出轴垂直于所述铲斗(2)的旋转平面，所述角度传感器(7)的主体部设在所述安装支架(6)上，输出轴与所述随动支架(8)连接。9.根据权利要求1所述的铲运机铲装控制系统，其特征在于，所述控制部件(60)能够在所述铲斗(2)达到铲装位置后，控制所述铲运机驶向物料堆(3)以使铲斗(2)逐渐插入物料堆(3)，并在所述铲运机的速度减小至零的情况下，控制所述铲斗(2)执行收斗动作同时使整车向前行驶，在所述铲斗(2)收回至预设位置时停止收斗动作。10.根据权利要求1所述的铲运机铲装控制系统，其特征在于，还包括称重模块(50)，能够检测所述铲斗(2)装载物料的重量；所述控制部件(60)能够将所述称重模块(50)的反馈信号与目标装载重量进行比较，并在当前装载重量未达到所述目标装载重量时控制所述铲运机驶离物料堆(3)预设距离重新装载，在当前装载重量达到所述目标装载重量时控制大臂(1)执行举升动作。11.根据权利要求10所述的铲运机铲装控制系统，其特征在于，所述称重模块(50)包括设在大臂油缸上的压力传感器，能够检测所述大臂油缸的工作压力；所述工作状态检测模块包括大臂位置检测模块(20)，能够通过检测大臂(1)相对于整机的旋转角度获得大臂(1)相对于整机的位置；所述控制部件(60)能够根据所述大臂油缸的工作压力以及所述大臂(1)相对于整机的位置获得所述铲斗(2)装载物料的重量。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏广娟，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32