挖掘机的挖掘作业中的铲斗沙土量的测量方法技术

本发明专利技术涉及一种挖掘机的挖掘作业中的铲斗沙土量的测量方法，尤其涉及一种能够用传感器获取装载于铲斗的沙土的形状，并基于用所述传感器获取的沙土的形状图像或点群数据来推定铲斗的沙土量的数值、几何建模方法。

【技术实现步骤摘要】
挖掘机的挖掘作业中的铲斗沙土量的测量方法
本专利技术涉及一种挖掘机的挖掘作业中的铲斗沙土量的测量方法。
技术介绍
作为主要挖掘沙土的装备，挖掘机是能够进行沙土装载、建筑物基础作业、宅地建造作业及货物装载等多种作业的工程机械。通常，挖掘机构成为在液压油箱吸入的液压油从主泵排出并基于控制杆手柄的操作通过作为方向转换阀的控制阀被供应至安装在挖掘机的动臂缸、斗杆缸、铲斗缸来启动驱动器部，即动臂、斗杆、铲斗等，从而能够进行期望的作业。由于挖掘环境非常恶劣、危险，逐渐积极展开对智能型挖掘机的研究，所述智能型挖掘机利用规定的控制算法来自动地进行控制，而不是利用作业者的手动操作来进行控制。利用这样的智能型挖掘机的挖掘作业自动化及无人化系统构成为，在作业过程中不实施铲斗沙土量的测量，而是将既定的作业区域按照挖掘机的规格分为多个区段(Section)(分区，Cell)，并按照预先定义并编程的铲斗的路径(trajectory)反复既定的挖掘次数。该方法虽然有着算法简单的有点，但在结束自动作业后，结果有可能会与作业计划不同，且作业效率也可能低于人工直接作业的结果。其原因是，由于只依赖于程序化的铲斗的路径来进行控制，在铲斗未被最大限度地隆装的状态下，结束一次挖掘后，作业量可能未达成。相反，也可能发生尽管铲斗被最大限度地隆装但未结束一次挖掘而导致超过铲斗的容积的沙土塌落，因而只会浪费时间和燃料的情况。在最坏的情况下，还可能只有铲斗在空中进行动作而实际挖掘却没有进行，或者，因过度的负荷反复施作用而对挖掘机造成负面影响。即，前述方法的问题在于，在未掌握当前挖掘状态的状况下，仅依赖于所编程的铲斗的路径反复既定的挖掘次数来进行作业。前述
技术介绍
是虽然专利技术人为导出本专利技术而持有但却是在本专利技术的导出过程中习得的技术信息，因而并不能视为在申请本专利技术之前对一般的公众公开的公知技术。
技术实现思路
技术问题本专利技术为解决前述问题而提出，其目的在于，向挖掘机的自动化、无人化系统提供每次挖掘时的铲斗的沙土量，以便能够基于所述铲斗的沙土量主动地修改动臂、斗杆、铲斗的路径，并能够对作业计划和当前进行率进行比较。此外，本专利技术的目的在于，提供一种能够用传感器获取装载于铲斗的沙土的形状，并基于用所述传感器获取的沙土的形状图像或点群数据来推定铲斗的沙土量的数值、几何建模的方法。技术方案作为用于解决前述课题的方案，本专利技术包括具有如下特征的实施例。本专利技术的实施例提供一种铲斗沙土量的测量方法，用于测量挖掘机的挖掘作业中的铲斗沙土量，所述铲斗沙土量的测量方法的特征在于，包括：准备获取沙土的装载形状的准备步骤；用传感器获取装载于所述铲斗的沙土的装载形状的装载形状获取步骤；以及由所述沙土的装载形状计算沙土量的沙土量计算步骤。其中，所述准备步骤包括：接收所述挖掘机的动臂、斗杆、以及铲斗的位置的步骤；以及确认所述动臂、斗杆、以及铲斗的位置是否达到预先设定的位置的位置确认步骤。其中，所述沙土量计算步骤包括：判断所述铲斗的沙土量是否超过平装状态的超过平装判断步骤。其中，所述沙土量计算步骤包括：当所述铲斗的沙土量为平装状态以下时，基于铲斗内沙土的平均高度所对应的对照表来计算所述铲斗的所述沙土量的体积(volume)，并将沙土量的体积与铲斗体积进行比较来计算比率(％)。其中，所述沙土量计算步骤包括：当所述铲斗的沙土量超过平装状态时，对超过平装部分的沙土采用几何模型来计算沙土的体积(volume)，对其余沙土计算平装满载时沙土的体积，并对所述超过平装部分的沙土和其余沙土的体积进行加法计算来计算沙土的总体积；以及将沙土的总体积与隆装状态下的标准满载体积进行比较来计算比率(％)。此外，本专利技术的实施例还提供一种对无人自动化挖掘程序进行规整化的方法，其特征在于，包括：接收地形信息及挖掘机的作业计划的步骤；将所述挖掘机的路径(trajectory)设定为初始值的步骤；在每次挖掘时测量铲斗的沙土量的步骤；基于所述铲斗的沙土量，当所述铲斗的沙土量超过最大隆装沙土量(V_max)或未达到最小隆装沙土量(V_min)时，决定用于进行最优隆装的最优的动臂、斗杆或铲斗的路径(trajectory)的挖掘路径修改步骤；更新当前地形信息的步骤；判断挖掘作业是否相对于作业计划达到目标量的进行率判断步骤；以及当未达到所述目标量时，更新作业现况及作业计划的步骤。此外，本专利技术的实施例还提供一种自动挖掘机，其特征在于，包括：上部体，其具备驾驶员能够搭乘的驾驶室和能够安装动力产生装置的内部空间；下部体，其从所述动力产生装置接收动力来进行驱动；前部作业装置，其具备从所述上部体延伸的动臂、结合于所述动臂的一端的斗杆、以及结合于所述斗杆的一端的铲斗来执行作业；控制装置，其自动地控制所述前部作业装置；通信装置，其用于远程地接收或传输数据；以及传感器，其安装于所述驾驶室或所述前部作业装置，并能够识别地形和障碍物。其中，所述传感器获取在所述前部作业装置进行挖掘作业过程中装载于铲斗的沙土的装载形状，所述控制装置利用所述传感器获取的所述装载形状来计算装载于铲斗的沙土量后，利用计算出的沙土量信息来控制所述前部作业装置。其中，所述挖掘机通过所述通信装置预先接收地形信息及挖掘机的作业计划，以进行自动挖掘程序。其中，所述传感器选自电磁波传感器或摄像头传感器中的至少一个。其中，当计算出的铲斗的沙土量未达到预先设定的值时，所述控制装置修改之前的挖掘路径。其中，所述控制装置利用所述传感器获取的信息来区分装载于铲斗的沙土的种类，并基于所述沙土的种类来控制所述前部作业装置。专利技术的效果本专利技术具有如下效果：能够用传感器获取装载于铲斗的沙土的形状，并基于用所述传感器获取的沙土的形状图像或点群数据来推定铲斗的沙土量。此外，本专利技术还具有如下效果：向挖掘机的自动化、无人化系统提供每次挖掘时的铲斗的沙土量，以便能够基于所述铲斗的沙土量主动地修改动臂、斗杆、铲斗的路径，并能够对作业计划和当前进行率进行比较。此外，本专利技术还具有如下效果：向挖掘机的无人自动化系统提供铲斗的沙土量，以便在每次挖掘时维持最优的隆装状态，并抑制对挖掘机施加过负荷的问题的发生，且能够消耗对每个作业的最小限度的时间和燃料，从而能够有效地执行无人自动化挖掘机的运营。附图说明图1是图示挖掘机的侧面图。图2是本专利技术的一实施例的关于对无人自动化挖掘程序进行规整化的方法的顺序图。图3是本专利技术的一实施例的关于测量挖掘机铲斗的沙土量的方法的顺序图。图4是本专利技术的一实施例的通过三维传感器获取到的沙土隆装于挖掘机铲斗的状态下的正面图。图5是通过三维传感器获取到的图4的平面图。图6是本专利技术的一实施例的通过三维传感器获取到的沙土平装于挖掘机铲斗的状态下的正面图。图7是通过三维传感器获取到的图6的平面图。图8是本专利技术的一实施例的通过三维传感器获取到的装载于挖掘机铲斗的沙土未本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铲斗沙土量的测量方法，用于测量挖掘机的挖掘作业中的铲斗沙土量，所述铲斗沙土量的测量方法的特征在于，包括：/n用传感器获取装载于所述铲斗的沙土的装载形状的装载形状获取步骤；以及/n由所述沙土的装载形状计算沙土量的沙土量计算步骤。/n

【技术特征摘要】
20190516 KR 10-2019-00573781.一种铲斗沙土量的测量方法，用于测量挖掘机的挖掘作业中的铲斗沙土量，所述铲斗沙土量的测量方法的特征在于，包括：
用传感器获取装载于所述铲斗的沙土的装载形状的装载形状获取步骤；以及
由所述沙土的装载形状计算沙土量的沙土量计算步骤。


2.根据权利要求1所述的铲斗沙土量的测量方法，其特征在于，
所述铲斗沙土量的测量方法包括：
准备获取沙土的装载形状的准备步骤。


3.根据权利要求2所述的铲斗沙土量的测量方法，其特征在于，
所述准备步骤包括：
接收所述挖掘机的动臂、斗杆、以及铲斗的位置的步骤；以及
确认所述动臂、斗杆、以及铲斗的位置是否达到预先设定的位置的位置确认步骤。


4.根据权利要求1所述的铲斗沙土量的测量方法，其特征在于，
所述沙土量计算步骤包括：
判断所述铲斗的沙土量是否超过平装状态的超过平装判断步骤。


5.根据权利要求4所述的铲斗沙土量的测量方法，其特征在于，
所述沙土量计算步骤包括：
当所述铲斗的沙土量为平装状态以下时，基于铲斗内沙土的平均高度所对应的对照表来计算所述铲斗的所述沙土量的体积，并将沙土量的体积与铲斗体积进行比较来计算比率。


6.根据权利要求4所述的铲斗沙土量的测量方法，其特征在于，
所述沙土量计算步骤包括：
当所述铲斗的沙土量超过平装状态时，对超过平装部分的沙土采用几何模型来计算沙土的体积，对其余沙土计算平装满载时沙土的体积，并对所述超过平装部分的沙土和其余沙土的体积进行加法计算来计算沙土的总体积；以及
将沙土的总体积与隆装状态下的标准满载体积进行比较来计算比率。


7.一种对无人自动化挖掘程序进行规整化的方法，其特征在于，包括：
以权利要求1至6中任一项所述的沙土量的测量方法在每次挖掘时测量铲斗的沙土量的步骤；以及
基于所述铲斗的沙土量，当所述铲斗的沙土量超过最大隆装沙土量或未达到最小隆装沙土量时，决定用于进行最优隆装的最优的动臂、斗杆或铲斗的路径的挖掘路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪熙承，金东牧，李熙珍，南亨都，卢致元，李秀俊，
申请(专利权)人：斗山英维高株式会社，佛特尼株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR