液压挖掘机履带行走跑偏量测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液压挖掘机履带行走跑偏量测试装置及方法，属于工程机械技术领域，在具有履带行走装置的液压挖掘机上设置光纤陀螺仪模块、GPS测速仪模块、数据采集仪和数据分析模块，在液压挖掘机稳定行驶过程中，数据采集仪通过同步采集光纤陀螺仪的角速度信号和GPS测速信号，通过数据分析模块输出特定行驶距离段内履带的跑偏量和跑偏角。本发明专利技术具有的有益效果：该发明专利技术消除了传统跑偏测量方法中液压挖掘机初始定位角度误差、履带启动不同步误差，该装置安装简单，使用方便，提高了跑偏量的测量精度，解决了跑偏量随行驶距离动态变化的问题。

Device and method for measuring running deviation of crawler in hydraulic excavator

The invention discloses a hydraulic excavator crawler walking deviation measuring device and method, which belongs to the technical field of the engineering machinery, and sets up the optical fiber gyroscope module, the GPS tachometer module, the data acquisition instrument and the data analysis module on the hydraulic excavator with the crawler walking device, and in the stable running process of the hydraulic excavator, The data acquisition instrument collects the angular velocity signal of the fiber optic gyroscope and the GPS speed signal synchronously, and outputs the running deviation and the running deviation of the track in the specific driving distance through the data analysis module. The invention has the beneficial effect: the invention eliminates the initial positioning angle error of the hydraulic excavator and the unsynchronized error of the track starting in the traditional measurement method. The installation is simple and convenient to use, and improves the measurement accuracy of the deviation of the running distance, and solves the problem of the deviation of the deviation distance from the running distance.

【技术实现步骤摘要】
液压挖掘机履带行走跑偏量测试装置及方法
本专利技术属于挖掘机
，具体涉及一种液压挖掘机履带行走跑偏量测试装置及方法。
技术介绍
液压挖掘机履带行走跑偏量是挖掘机行走性能评价的重要的指标，目前，常规的行走跑偏量测试方法为划线法，在特定的速度下通过沿规定行驶方向行驶规定的距离，测量液压挖掘机的横向偏移量，常规的测试方法存在以下问题与困难：①常规方法测试前需要保证车辆对准规定的行驶方向，初始的对准角度误差对测量结果影响很大，按国家规定的跑偏标准，其换算的20米行驶距离内跑偏角理论误差须小于3度才算合格；②常规方法测试前由于不断调整位置和角度会导致左右履带的初始涨紧力不同，导致启动瞬间发生初始角位移，影响测试精度；③常规方法测试不能跟踪行走过程中实时的跑偏量，有些行走故障是在行驶一段距离以后才会出现。④常规方法测试精度差，特别是测试结果一致性很差，对于跑偏量较小的挖机，测量难以保证精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种操作方便，测量精度高的测试装置和方法。液压挖掘机履带行走跑偏量测试装置，其特征在于：包括安装在挖掘机上的光纤陀螺仪模块、GPS测速仪模块、数据采集仪和数据分析模块；所述GPS测速仪模块测量挖掘机履带的行驶速度信号；所述光纤陀螺仪模块测量挖掘机在行走过程中挖掘机的跑偏角度信号；所述光纤陀螺仪模块和GPS测速仪模块通过信号线与数据采集仪相连；所述数据采集仪通过USB数据线与上位机的数据分析模块相连；所述数据采集仪采集光纤陀螺仪模块和GPS测速仪模块的测量信号传送至数据分析模块，由数据分析模块计算获取履带行走跑偏量。所述光纤陀螺仪模块和/或GPS测速仪模块通过胶带固定在挖掘机机棚上。所述光纤陀螺仪模块的敏感轴与挖掘机的回转轴平行。一种液压挖掘机履带行走跑偏量测试方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)输入挖掘机履带行走状态信号；(2)通过光纤陀螺仪模块测量挖掘机在行走过程中挖掘机的跑偏角度信号，通过GPS测速仪模块测量挖掘机的行驶速度信号；(3)数据采集仪采集光纤陀螺仪模块和GPS测速仪模块的测量信号传送至数据分析模块；(4)数据分析模块计算履带行走跑偏量。所述步骤(1)中的履带行走状态信号包括发动机最高转速下且左右行走脚踏最大开度时，高速前进、高速后退、低速前进、低速后退4种行走状态信号。输入挖掘机履带行走状态信号前，在液压挖掘机静止状态下，数据采集仪采集光纤陀螺仪模块30秒时长数据，并对GPS测速仪模块的信号进行初始化。设30秒内光纤陀螺仪输出角速度信号的时间序列为ω1,ω2,ω3,…ωN，则角速度的输出偏置为N为30秒内采集的角速度参数的数量。跑偏量的计算由行驶速度和跑偏角进行积分运算求得。设测量的行驶速度时间序列为v1,v2,v3…vN,光纤陀螺仪输出的角速度序列为ω1′,ω2′,ω3′,…ω′N，采样时间间隔为dt，则积分后的跑偏角度序列为α1,α2,α3,…αN；跑偏角度序列计算公式为α1＝ω1′dt,α2＝α1+ω2′dt,α3＝α2+ω3′dt,…αN＝αN-1+ω′Ndt；跑偏量的计算公式为S＝dt(v1tan(α1)+v2tan(α2)+v3tan(α3)+…vNtan(αN))。数据分析模块输出指定行驶距离内挖掘机履带行走跑偏量的时域信号、跑偏方向、跑偏角的时域信号。本专利技术所达到的有益效果：该专利技术消除了传统跑偏测量方法中液压挖掘机初始定位角度误差、履带启动不同步误差，该装置安装简单，使用方便，提高了跑偏量的测量精度，解决了跑偏量随行驶距离动态变化的问题。附图说明图1是本专利技术一个优选实施例的组成示意图。具体实施方式下面结合实施例对专利技术作进一步的详细说明。如图1所示，本例专利技术一种液压挖掘机履带行走跑偏量测试装置及方法，所述方法包括以下步骤：(1)安装在挖掘机上的光纤陀螺仪模块2，GPS测速仪模块3，数据采集仪4，数据分析模块1，构成完整的测试装置。(2)输入挖掘机履带4种行走状态信号。履带行走状态信号包括发动机最高转速下且左右行走脚踏最大开度时，高速前进、高速后退、低速前进、低速后退4种行走状态信号。(3)通过所述测试装置采集信号。(4)获取履带行走跑偏量参数。光纤陀螺仪模块2和GPS测速仪模块3通过胶带固定在挖掘机机棚上，且光纤陀螺仪模块2的敏感轴须与挖掘机的回转轴平行，推荐的安装位置为挖掘机机棚位置。GPS天线模块通常通过底部磁铁吸附在挖掘机驾驶室上部，目的是使GPS信号不会受到遮挡，GPS天线是GPS测速仪模块的一个部分，用来接收卫星定位信号，GPS测速仪模块通过卫星信号解析位置和速度参数。光纤陀螺仪模块2和GPS测速仪模块3通过信号线与数据采集仪4相连，数据采集仪4通过USB数据线与上位机的数据分析模块1相连。在输入挖掘机行走信号前，使液压挖掘机处在静止状态下，数据采集仪4记录陀螺仪模块和GPS模块30秒时长数据，用以确定陀螺仪输出的偏置量及对GPS信号进行初始化，且每测量完一次行走数据，在下一次行走测量前需进行一次30秒的预采集，以保证较高的测量精度；在测量4种行走工况时，同步采集光纤陀螺仪模块2和GPS测速仪模块3的输出数据。上位机通过数据分析模块1自动计算出行走过程中挖掘机的跑偏角度，行驶过程中的行驶速度。由于行走跑偏测量的行驶距离短，测量时间短，液压挖掘机行驶过程中瞬时回转速度很低，输出信号信噪比低，利用陀螺仪在短时间内输出精度较高的特点，通过对回转速度进行相关积分运算，且积分运算能够降低信号噪声提高信号信噪比。在测量出实际输出偏转角后，再通过相关算法输出出挖掘机的行走跑偏量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.液压挖掘机履带行走跑偏量测试装置，其特征在于：包括安装在挖掘机上的光纤陀螺仪模块、GPS测速仪模块、数据采集仪和数据分析模块；所述GPS测速仪模块测量挖掘机履带的行驶速度信号；所述光纤陀螺仪模块测量挖掘机在行走过程中挖掘机的跑偏角度信号；所述光纤陀螺仪模块和GPS测速仪模块通过信号线与数据采集仪相连；所述数据采集仪通过USB数据线与上位机的数据分析模块相连；所述数据采集仪采集光纤陀螺仪模块和GPS测速仪模块的测量信号传送至数据分析模块，由数据分析模块计算获取履带行走跑偏量。

【技术特征摘要】
1.液压挖掘机履带行走跑偏量测试装置，其特征在于：包括安装在挖掘机上的光纤陀螺仪模块、GPS测速仪模块、数据采集仪和数据分析模块；所述GPS测速仪模块测量挖掘机履带的行驶速度信号；所述光纤陀螺仪模块测量挖掘机在行走过程中挖掘机的跑偏角度信号；所述光纤陀螺仪模块和GPS测速仪模块通过信号线与数据采集仪相连；所述数据采集仪通过USB数据线与上位机的数据分析模块相连；所述数据采集仪采集光纤陀螺仪模块和GPS测速仪模块的测量信号传送至数据分析模块，由数据分析模块计算获取履带行走跑偏量。2.如权利要求1所述的液压挖掘机履带行走跑偏量测试装置，其特征在于：所述光纤陀螺仪模块和/或GPS测速仪模块通过胶带固定在挖掘机机棚上。3.如权利要求1所述的液压挖掘机履带行走跑偏量测试装置，其特征在于：所述光纤陀螺仪模块的敏感轴与挖掘机的回转轴平行。4.基于权利要求1所述的液压挖掘机履带行走跑偏量测试装置的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)输入挖掘机履带行走状态信号；(2)通过光纤陀螺仪模块测量挖掘机在行走过程中挖掘机的跑偏角度信号，通过GPS测速仪模块测量挖掘机的行驶速度信号；(3)数据采集仪采集光纤陀螺仪模块和GPS测速仪模块的测量信号传送至数据分析模块；(4)数据分析模块计算履带行走跑偏量。5.如权利要求4所述的液压挖掘机履带行走跑偏量测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中的履带行走状态信号包括发动机最高转速下且左右行走...

【专利技术属性】
技术研发人员：居世昊，王飞，张孝天，胡一明，
申请(专利权)人：徐州徐工挖掘机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32