铲斗插入物料的自动识别方法及装载机自动铲装控制方法技术

铲斗插入物料的自动识别方法及装载机自动铲装控制方法，本发明专利技术涉及装载机自动铲装，为简单、快速、准确地感知铲斗是否已经插入物料的问题；提供一种铲斗插入物料的自动识别方法，步骤是实时获取装载机的速度并计算装载机的速度变化率，依据速度变化率判断装载机是否处于物料感知状态；装载机处于物料感知状态时，实时获取装载机动臂油缸压力并计算固定时间间隔内动臂油缸压力变化率，当动臂油缸压力变化率大于预设压力变化率时，判断该时刻铲斗已经插入物料。本发明专利技术除了整车状态信息外，只使用车速变化率以及动臂油缸压力变化率两个信号的变化过程，实现简单快速准确地感知铲斗是否已经插入物料。

【技术实现步骤摘要】
铲斗插入物料的自动识别方法及装载机自动铲装控制方法
本专利技术涉及一种装载机自动铲装技术，更具体地说，涉及一种铲斗插入物料的自动识别方法及装载机自动铲装控制方法。
技术介绍
随着智能化技术在工程机械上的应用被逐渐重视，在装载机上铲装过程自动化技术的应用也将逐步被重视。装载机的自动铲装过程可以分为主要的两部分，物料铲装准备工作和物料铲装。物料铲装准备工作包括装载机状态准备和物料感知，其中装载机状态准备将装载机的铲斗、动臂、制动系统、发动机及传动系统调整到符合自动铲装条件的状态，物料感知就是通过获取装载机的一些参数判断装载机铲斗是否插入物料，物料铲装就是装载机控制系统自动控制动臂油缸和转斗油缸的动作，自动完成物料入斗的过程。装载机状态准备可以通过操作者操作机器使装载机的相关部件达到自动铲装所要求的条件并通过设置传感器获取装载机整车状态信息进行逻辑判断而确定，比较容易实现。但随后的物料感知却存在技术难点，在物料感知过程中过滤掉其它因外部环境、路况等因素，尽可能少地出现“误感知”或“不能感知”的情况。如何快速、准确、有效地感知铲斗是否已经插入物料将是铲装过程自动化技术中的一项关键技术。在现有的铲装物料感知方法中，主要有两种，其一是通过检测变矩器的输入和输出端变化，并辅以其它检测参数信号，间接地判断出机器是否已经插入物料。这种物料感知方法中涉及到变矩器的设计参数、其它辅助参数、机型等有关，固化参数过程较复杂。另一种就是单独地通过判断动臂油缸的压力变化，较为直观地判断出铲斗是否已经插入物料，该方法对插入物料前的车速变化因素影响较大，且存在判断时间长、“误感知”或“不能感知”之间的平衡点较难把握的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种铲斗插入物料的自动识别方法及装载机自动铲装控制方法，以便装载机在进行自动铲装的过程中，能够快速、准确、有效地感知铲斗是否已经插入物料。本专利技术为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种铲斗插入物料的自动识别方法，其特征在于包括如下步骤：S1：实时获取装载机的速度并计算装载机的速度变化率，依据速度变化率判断装载机是否处于物料感知状态；S2：装载机处于物料感知状态时，实时获取装载机动臂油缸压力并计算固定时间间隔内动臂油缸压力变化率，当动臂油缸压力变化率大于预设压力变化率时，判断该时刻铲斗已经插入物料。进一步地，上述铲斗插入物料的自动识别方法中，当速度变化率小于预设速度变化率时判定装载机处于物料感知状态。速度变化率也即装载机的加速度，当速度变化率大于零时，说明装载机速度增加，处于增速阶段，速度变化率小于零时，装载机在减速，处于减速阶段。通过同种机型对铲斗多次插入不同物料的数据分析，选取确立对应的预设速度变化率值和预设压力变化率值，且能满足识别多种物料的需求。这些变化率值在样机上调试完成后即可固化为软件参数，制造过程无需修正或标定。进一步地，铲斗插入物料的自动识别方法中，所述装载机为六连杆正铲机构装载机。进一步地，铲斗插入物料的自动识别方法中，在步骤S1之前还包括依据装载机整车状态信息进行自动铲装准备条件判断步骤，当装载机满足自动铲装准备条件时进行骤S1。进一步地，铲斗插入物料的自动识别方法中，自动铲装准备条件判断步骤包括工作装置姿态、传动与制动系统状态、发动机状态的判断且自动铲装功能处于允许自动激活的状态。本专利技术为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种装载机自动铲装控制方法，依次包括自动铲装整机准备步骤、物料感知步骤、物料铲装入斗步骤，其特征在于物料感知步骤依次包括以下步骤：S1：实时获取装载机的速度并计算装载机的速度变化率，依据速度变化率判断装载机是否处于物料感知状态；S2：装载机处于物料感知状态时，实时获取装载机动臂油缸压力并计算固定时间间隔内动臂油缸压力变化率，当动臂油缸压力变化率大于预设压力变化率时，判断该时刻铲斗已经插入物料。进一步地，当速度变化率小于预设速度变化率时判定装载机处于物料感知状态。速度变化率也即装载机的加速度，当速度变化率大于零时，说明装载机速度增加，处于增速阶段，速度变化率小于零时，装载机在减速，处于减速阶段。通过同种机型对铲斗多次插入不同物料的数据分析，选取确立对应的预设速度变化率值和预设压力变化率值，且能满足识别多种物料的需求。这些变化率值在样机上调试完成后即可固化为软件参数，制造过程无需修正或标定。所述装载机为六连杆正铲机构装载机。本专利技术与现有技术相比，本专利技术整个物料感知过程除了整车状态信息外，只使用车速变化率以及动臂油缸压力变化率两个信号的变化过程，可以简单、快速、准确地感知铲斗是否已经插入物料。附图说明图1是本专利技术装载机自动铲装过程中车速和动臂油缸压力参数变化曲线图。具体实施方式下面结合附图说明具体实施方案。装载机进行自动铲装作业时，首先操纵机器进行自动铲装整机准备工作，使装载机状态符合自动铲装作业，自动铲装整机准备完成后，装载机控制系统进行物料感知，通过物料感知判断装载机铲斗插入物料后，控制系统控制装载机进行物料铲装入斗的操纵步骤。在实施例中，装载机的工作装置为六连杆正铲工作装置。装载机铲装前的自动铲装整机准备工作基本上是固定的：包括铲斗处于找平的调整操作；动臂处于铲斗贴近地面时所处位置的调整操作；将行车制动系统和驻车制动系统均处于不制动状态的操作；以及车辆未出现影响铲装作业的故障以及发动机处于高转速状态的检查等。并且装载机的自动铲装功能处于允许自动激活的状态下，装载机控制系统通过传感器获取装载机整机信息通过逻辑判定满足自动铲装整机准备条件后，控制系统进行后续的物料感知和物料铲装入口的后续控制。当装载机满足自动铲装准备条件后，装载机进行铲斗是否插入物料进行判断的物料感知步骤。当装载机铲斗以一定速度V插入物料时，因受物料阻力作用，装载机车速将会下降；而插入物料的过程中，因装载机工作装置连杆的特性，动臂油缸(大腔)的压力必然会增大。在装载机自动铲装控制方法的物料感知步骤依次包括以下步骤：实时获取装载机的速度V并计算装载机的速度变化率a，依据速度变化率a判断装载机是否处于物料感知状态；当速度变化率a小于预设速度变化率A时判定装载机处于物料感知状态。速度变化率也即装载机的加速度，当速度变化率a大于零时，说明装载机速度增加，处于增速阶段，速度变化率a小于零时，装载机在减速，处于减速阶段。。为了应对不同的铲装物料，具有通用性更好的预设值，对于同种机型，通过对铲斗多次插入不同物料的数据分析，选取确立对应的预设速度变化率值和预设压力变化率值，且能满足识别多种物料的需求。这些变化率值在样机上调试完成后即可固化为软件参数，制造过程无需修正或标定。在图1中，为了方便对比，当加速时，速度变化率a取值为0，并将将预设速度变化率A和速度变化率a的值分别实时求模，因此在图1中，装载机的速度变化率a的模|a|大于预设速度变化率A的模|A|的时间区域为装载机的物料感知时间段(物料感知区)，在此时间段，装载机处于物料感知状态。装载机处于物料感知状态时，实时获取装载机动臂油缸的大腔压力并计算固定时间间隔Δt内动臂油缸压力变化率Δp，当动臂油缸压力变化率大于预设压力变化率时，判断该时刻铲斗已经插入物料。对于同种机型，通过对铲斗多次插入不同物料的数据分析，选取确立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铲斗插入物料的自动识别方法，其特征在于包括如下步骤：S1：实时获取装载机的速度并计算装载机的速度变化率，依据速度变化率判断装载机是否处于物料感知状态；S2：当装载机处于物料感知状态时，实时获取装载机动臂油缸压力并计算固定时间间隔内动臂油缸压力变化率，当动臂油缸压力变化率大于预设压力变化率时，判断该时刻铲斗已经插入物料。

【技术特征摘要】
1.一种铲斗插入物料的自动识别方法，其特征在于包括如下步骤：S1：实时获取装载机的速度并计算装载机的速度变化率，依据速度变化率判断装载机是否处于物料感知状态；S2：当装载机处于物料感知状态时，实时获取装载机动臂油缸压力并计算固定时间间隔内动臂油缸压力变化率，当动臂油缸压力变化率大于预设压力变化率时，判断该时刻铲斗已经插入物料。2.根据权利要求1所述的铲斗插入物料的自动识别方法，其特征在于当速度变化率小于预设速度变化率时判定装载机处于物料感知状态。3.根据权利要求1所述的铲斗插入物料的自动识别方法，其特征在于所述装载机为六连杆正铲机构装载机。4.根据权利要求1所述的铲斗插入物料的自动识别方法，其特征在于在步骤S1之前还包括依据装载机整车状态信息进行自动铲装准备条件判断步骤，当装载机满足自动铲装准备条件时进行骤S1。5.根据权利要求4所述的铲斗插入物料...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶林裕，黄健，王军，蔡登胜，孙金泉，
申请(专利权)人：广西柳工机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45