一种挖掘机工作效率检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种挖掘机工作效率检测方法及系统，具体地：所述方法包括：获取动臂的相关参量、斗杆的相关参量、铲斗的相关参量以及所述铲斗中物料的相关参量；根据第一连接点的力矩平衡公式得到第一预测物料重量；根据第二连接点的力矩平衡公式得到第二预测物料重量；根据第三连接点的力矩平衡公式得到第三预测物料重量；由第一预测物料重量、第二预测物料重量、第三预测物料重量确定出当前工作循环下的物料重量；进一步根据所有的物料重量确定出目标物料重量，得到挖掘机的效率评价指数；进而对所述挖掘机的工作效率进行检测评价。本发明专利技术自动化程度高、精度高，能够面对所有挖掘机全生命周期内的工作效率进行实时监测。

A Method and System for Detecting the Working Efficiency of Excavators

The invention discloses a detection method and system for excavator working efficiency, in particular: the method includes acquiring relevant parameters of the arm, bucket bar, bucket and material in the bucket; obtaining the first predicted material weight according to the moment balance formula of the first connecting point; and obtaining the first predicted material weight according to the moment balance formula of the second connecting point; and obtaining the first predicted material weight according to the moment balance formula of the second connecting point. Second, the material weight is predicted; the third predicted material weight is obtained according to the moment balance formula of the third connecting point; the material weight under the current working cycle is determined by the first predicted material weight, the second predicted material weight and the third predicted material weight; the target material weight is further determined according to all the material weight, and the efficiency evaluation index of the excavator is obtained. The efficiency of excavator is tested and evaluated. The invention has high automation degree and high precision, and can monitor the working efficiency of all excavators in real time in the whole life cycle.

【技术实现步骤摘要】
一种挖掘机工作效率检测方法及系统
本专利技术涉及挖掘机
，尤其涉及一种挖掘机工作效率检测方法及系统。
技术介绍
挖掘机作为一种快速、高效的施工作业机械，已经成为工程机械产品家族中的一个主要机种，被称为工程机械之王；其广泛应用于工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程、农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等行业的机械化施工中。其中，挖掘机的工作效率一直是衡量挖掘机技术状态的主要指标。现有技术一般是通过试验样机，设定一定工况(一般90°、180°甩方或者装车作业)，进行作业过程中挖掘机所挖掘的斗数的计量，将平均单位时间所挖掘的斗数作为评价工作效率的唯一指标。但是，挖掘机的工作效率是整机性能、机手熟练程度、挖掘作业对象、作业工况及环境等多种因素的综合体现；仅以单位时间所挖掘的斗数无法有效、精确评价挖掘机的工作效率；通常满斗率或者说每斗所挖掘的重量、作业对象、挖掘深度、卸载高度、卸载距离、回转角度等因素也是极大影响工作效率；并且，虽然主机厂家样机测试时想办法尽量保持试验测试的一致性，但是试验测试的重复性依然不高；还有，对于用户来说，作业工况、环境多变，一致性更是无从谈起，无法准确评价及激励机手，也很难实现生产成本最低化。因此，亟待提出一种挖掘机智能检测工作效率的技术方案，解决挖掘机工作效率测试繁琐、评价指标单一的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种挖掘机工作效率检测方法及系统，具体地：第一方面提供了一种挖掘机工作效率检测方法，所述挖掘机包括动臂、斗杆、铲斗和回转平台；所述回转平台和动臂在第一连接点进行连接，所述动臂和斗杆在第二连接点进行连接，所述斗杆和铲斗在第三连接点进行连接；所述方法包括：获取动臂的相关参量、斗杆的相关参量、铲斗的相关参量以及所述铲斗中物料的相关参量；根据所述动臂的相关参量、斗杆的相关参量、铲斗的相关参量和物料的相关参量，以及所述第一连接点的力矩平衡公式，得到第一预测物料重量；根据所述斗杆的相关参量、铲斗的相关参量、物料的相关参量，以及所述第二连接点的力矩平衡公式，得到第二预测物料重量；根据所述铲斗的相关参量、物料的相关参量，以及所述第三连接点的力矩平衡公式，得到第三预测物料重量；由所述第一预测物料重量、第二预测物料重量、第三预测物料重量确定出当前工作循环下的物料重量；按照获取当前工作循环下的物料重量的方式，得到预设工作循环次数下所有的物料重量，并根据所述所有的物料重量确定出目标物料重量；所述挖掘机的工作循环次数为所述挖掘机的挖掘斗数；根据所述目标物料重量以及所述预设工作循环次数对应的作业总时长，得到所述挖掘机的效率评价指数；通过所述效率评价指数对所述挖掘机的工作效率进行检测评价。第二方面提供了一种挖掘机工作效率检测系统，所述系统包括：相关参量获取模块，用于获取挖掘机的动臂的相关参量、挖掘机的斗杆的相关参量、挖掘机的铲斗的相关参量以及所述铲斗中物料的相关参量；第一预测物料重量得到模块，用于根据所述动臂的相关参量、斗杆的相关参量、铲斗的相关参量和物料的相关参量，以及第一连接点的力矩平衡公式，得到第一预测物料重量；第一连接点为所述挖掘机的回转平台和动臂的连接处；第二预测物料重量得到模块，用于根据所述斗杆的相关参量、铲斗的相关参量、物料的相关参量，以及第二连接点的力矩平衡公式，得到第二预测物料重量；所述第二连接点为所述动臂和斗杆的连接处；第三预测物料重量得到模块，用于根据所述铲斗的相关参量、物料的相关参量，以及第三连接点的力矩平衡公式，得到第三预测物料重量；所述第三连接点为斗杆和铲斗的连接处；当前物料重量得到模块，用于由所述第一预测物料重量、第二预测物料重量、第三预测物料重量确定出当前工作循环下的物料重量；目标物料重量得到模块，用于按照获取当前工作循环下的物料重量的方式，得到预设工作循环次数下所有的物料重量，并根据所述所有的物料重量确定出目标物料重量；所述挖掘机的工作循环次数为所述挖掘机的挖掘斗数；工作效率检测模块，用于根据所述目标物料重量以及所述预设工作循环次数对应的作业总时长，得到所述挖掘机的效率评价指数；通过所述效率评价指数对所述挖掘机的工作效率进行检测评价。本专利技术提供的挖掘机工作效率检测的技术方案，具有如下技术效果：本专利技术自动化程度高、精度高，能够面对所有挖掘机全生命周期内的工作效率进行实时监测。本专利技术检测过程成本低，在自动或半自动挖掘机的基础上能够进行简单改装获取。通过本专利技术的工作效率的检测以及大量数据的获取，能够为挖掘机的智能化和产品技术升级提供大数据基础。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本说明书实施例提供的整机示意图；图2是本说明书实施例提供的一种挖掘机工作效率检测方式流程图；图3(a)是本说明书实施例提供的动臂的重心位置的示意图；图3(b)是本说明书实施例提供的斗杆的重心位置的示意图；图3(c)是本说明书实施例提供的铲斗及物料的重心位置的示意图；图4是本说明书实施例提供的挖掘终了点示意图图5是本说明书实施例提供的卸料点示意图；图6是本说明书实施例得到的满斗率统计示意图；图7是本说明书实施例得到的物料重量统计示意图；图8是本说明书实施例得到的斗数时间统计示意图；图9是本说明书实施例得到的回转角度统计示意图；图10是本说明书实施例得到的提升高度统计示意图；图11是本说明书实施例得到的扬程统计示意图；图12是本说明书实施例得到的动臂油缸做功统计示意图；图13是本说明书实施例得到的斗杆油缸做功统计示意图；图14是本说明书实施例得到的铲斗油缸做功统计示意图；图15是本说明书实施例得到的挖掘点分布频率统计示意图；图16是本说明书实施例得到的卸料点分布频率统计示意图；图17是本说明书实施例得到的工作效率统计示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本说明书实施案例提供了一种挖掘机工作效率检测的技术方案，如图1所示，所述挖掘机包括动臂、斗杆、铲斗和回转平台；所述回转平台和动臂在第一连接点(C)进行连接，所述动臂和斗杆在第二连接点(F)进行连接，所述斗杆和铲斗在第三连接点(Q)进行连接；其中图1中的G1-G9为挖掘机中对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挖掘机工作效率检测方法，所述挖掘机包括动臂、斗杆、铲斗和回转平台；所述回转平台和动臂在第一连接点进行连接，所述动臂和斗杆在第二连接点进行连接，所述斗杆和铲斗在第三连接点进行连接；其特征在于，所述方法包括：获取动臂的相关参量、斗杆的相关参量、铲斗的相关参量以及所述铲斗中物料的相关参量；根据所述动臂的相关参量、斗杆的相关参量、铲斗的相关参量和物料的相关参量，以及所述第一连接点的力矩平衡公式，得到第一预测物料重量；根据所述斗杆的相关参量、铲斗的相关参量、物料的相关参量，以及所述第二连接点的力矩平衡公式，得到第二预测物料重量；根据所述铲斗的相关参量、物料的相关参量，以及所述第三连接点的力矩平衡公式，得到第三预测物料重量；由所述第一预测物料重量、第二预测物料重量、第三预测物料重量确定出当前工作循环下的物料重量；按照获取当前工作循环下的物料重量的方式，得到预设工作循环次数下所有的物料重量，并根据所述所有的物料重量确定出目标物料重量；所述挖掘机的工作循环次数为所述挖掘机的挖掘斗数；根据所述目标物料重量以及所述预设工作循环次数对应的作业总时长，得到所述挖掘机的效率评价指数；通过所述效率评价指数对所述挖掘机的工作效率进行检测评价。...

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机工作效率检测方法，所述挖掘机包括动臂、斗杆、铲斗和回转平台；所述回转平台和动臂在第一连接点进行连接，所述动臂和斗杆在第二连接点进行连接，所述斗杆和铲斗在第三连接点进行连接；其特征在于，所述方法包括：获取动臂的相关参量、斗杆的相关参量、铲斗的相关参量以及所述铲斗中物料的相关参量；根据所述动臂的相关参量、斗杆的相关参量、铲斗的相关参量和物料的相关参量，以及所述第一连接点的力矩平衡公式，得到第一预测物料重量；根据所述斗杆的相关参量、铲斗的相关参量、物料的相关参量，以及所述第二连接点的力矩平衡公式，得到第二预测物料重量；根据所述铲斗的相关参量、物料的相关参量，以及所述第三连接点的力矩平衡公式，得到第三预测物料重量；由所述第一预测物料重量、第二预测物料重量、第三预测物料重量确定出当前工作循环下的物料重量；按照获取当前工作循环下的物料重量的方式，得到预设工作循环次数下所有的物料重量，并根据所述所有的物料重量确定出目标物料重量；所述挖掘机的工作循环次数为所述挖掘机的挖掘斗数；根据所述目标物料重量以及所述预设工作循环次数对应的作业总时长，得到所述挖掘机的效率评价指数；通过所述效率评价指数对所述挖掘机的工作效率进行检测评价。2.根据权利要求1所述的挖掘机工作效率检测方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述预设工作循环次数下的平均物料影响系数，并获取所述预设工作循环次数下的平均卸料影响系数；根据所述效率评价指数、平均物料影响系数和平均卸料影响系数，得到所述挖掘机的第一修正工作效率；按照得到所述第一修正工作效率的方式，得到多个预测修正工作效率；通过控制变量法，对多个预测修正工作效率进行比较分析。3.根据权利要求2所述的挖掘机工作效率检测方法，其特征在于，所述获取所述预设工作循环次数下的平均物料影响系数，包括：根据第一公式得到第i次工作循环中的物料影响系数；其中，P31i(t)为第i次工作循环中所述铲斗的油缸大腔压力相对时间的数据记录表达函数，设定P31i(t)大于等于8Mpa；m4i为第i次工作循环的物料重量；C1为常数；按照获取第i次工作循环中的物料影响系数的方式，得到所述预设工作循环次数下的所有物料影响系数；将所述所有物料影响系数进行加权平均，得到所述平均物料影响系数。4.根据权利要求2所述的挖掘机工作效率检测方法，其特征在于，所述获取所述预设工作循环次数下的平均卸料影响系数，包括：获取第i次工作循环中的卸料高度H、卸料扬程L以及所述回转平台相对于所述挖掘机的组合行走架的回转角度β；所述组合行走架和所述回转平台通过回转支承进行连接；根据第二公式k21＝C2hi+C3Li+C4βi，得到第i次工作循环中的卸料影响系数；其中，C2、C3、C4为常数，C2与动臂和斗杆的开收速度相关，C3与动臂和斗杆的开收速度相关，C4和所述挖掘机的回转速度相关；hi、Li、βi分别为第i次工作循环的卸料高度、卸料扬程、回转角度；按照获取第i次工作循环中的卸料影响系数的方式，得到所述预设工作循环次数下的所有卸料影响系数；根据第三公式得到所述预设工作循环次数下的平均卸料影响系数；其中，m4i为第i次工作循环的物料重量；表示单次循环平均物料重量，n为预设工作循环次数。5.根据权利要求1所述的挖掘机工作效率检测方法，其特征在于，所述动臂的相关参量包括动臂的油缸作用力、动臂油缸相对第一连接点的综合力臂、动臂相对所述第一连接点的转动惯量；所述斗杆的相关参量包括斗杆的油缸作用力、斗杆油缸相对第二连接点的综合力臂、斗杆相对所述第一连接点和所述第二连接点的转动惯量；所述铲斗的相关参量包括铲斗的油缸作用力、铲斗油缸相对第三连接点的综合力臂、铲斗相对所述第一连接点、第二连接点和第三连接点的转动惯量；所述物料的相关参量包括物料相对所述第一连接点、第二连接点和第三连接点的转动惯量。6.根据权利要求5所述的挖掘机工作效率检测方法，其特征在于，所述获取动臂的相关参量、斗杆的相关参量、铲斗的相关参量以及物料的相关参量，包括：获取动臂的第一惯量相关参数和第一油缸相关参数、斗杆的第二惯量相关参数和第二油缸相关参数、铲斗的第三惯量相关参数和第三油缸相关参数，以及所述铲斗中物料的第四惯量相关参数；根据所述第一惯量相关参数得到所述动臂相对所述第一连接点的转动惯量，根据所述第一油缸相关参数得到所述动臂的油缸作用力；根据所述第二惯量相关参数得到所述斗杆相对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴韦林，何周雄，卢书湘，刘剑，林深才，肖青松，陶鹏，雷艳梅，俞松松，刘建，
申请(专利权)人：柳州柳工挖掘机有限公司，柳工常州机械有限公司，广西柳工机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45