推土机施工管控系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种推土机施工管控系统及方法，属于推土机技术领域，采集推土机的位置数据、航向角以及高程数据；采集推刀的垂直倾角、左倾角、右倾角以及推刀的推杆与水平面的夹角；实时计算推刀实际高程；根据推刀实际高程以及推刀预设高程，实时计算推土机的状态调整指令，根据状态调整指令控制推土机施工动作，实现推刀状态调整。本发明专利技术实现了对推刀位置姿态进行三维引导和自动控制，快速、精确地实现推土设计要求；可显示推土区域铺筑层的设计控制松铺厚度及实际松铺厚度，显示松铺厚度超标的区域；可显示推土设备型号等信息，可根据需要进行位置选择并提供相应的坐标信息。

【技术实现步骤摘要】
推土机施工管控系统及方法
本专利技术涉及推土机
，具体涉及一种可实时调整推土机推刀高程的推土机施工管控系统及方法。
技术介绍
推土机是一种工程车辆，前方装有大型的金属推土刀，使用时放下推土刀，向前铲削并推送泥、沙及石块等，推土刀位置和角度可以调整。推土机能单独完成挖土、运土和卸土工作，可进行浅挖短运，如场地清理或平整，开挖深度不大的基坑以及回填，推筑高度不大的路基等。但传统的推土机自动化程度低，缺乏施工任务的规划以及施工质量的监督。如平整地面中，推土机只能通过人眼观测哪个区域地面低，哪个区域地面高，主观地将高的地方的土料推到低的地方。实际施工水平面高度，无法准确获知如何达到施工要求就成了一个难题。且推土机推刀角度及高度调整缺乏导航及一些辅助控制系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够对推土机推刀位置姿态进行三维引导和自动控制的推土机施工管控系统及方法，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种推土机施工管控系统，该系统包括：设于推土机推刀正上方的第一定位单元，以及与第一定位单元的连线为推土机中轴线的第二定位单元，第一定位单元和第二定位单元用于采集推土机的位置数据、航向角以及高程数据；姿态传感器，用于采集推刀的垂直倾角、左倾角、右倾角以及推刀的推杆与水平面的夹角；计算单元，根据第一定位单元和第二定位单元采集的数据以及姿态传感器采集的数据，实时计算推刀实际高程；主控单元，存储有推刀的预设高程，根据推刀实际高程以及推刀预设高程，实时计算推土机的状态调整指令并发送给液压控制模块；液压控制模块，用于接收状态调整指令，并根据状态调整指令控制推土机施工动作，实现推刀状态调整。优选的，还包括：显示终端，用于显示推土机的位置数据，航向角，高程数据，推刀的垂直倾角、左倾角、右倾角以及推刀的推杆与水平面的夹角。优选的，所述第一定位单元通过L型支架安装于推刀中间支架的上方。优选的，所述第一定位单元和所述第二定位单元均为GNSS天线。优选的，所述姿态传感器安装于所述第一定位单元的L型支架上。优选的，所述姿态传感器为九轴倾角传感器。第二方面，本专利技术提供一种利用如上所述的推土机施工管控系统对推土机进行施工管控的方法，包括：采集推土机的位置数据、航向角以及高程数据；采集推刀的垂直倾角、左倾角、右倾角以及推刀的推杆与水平面的夹角；根据推土机的位置数据、航向角以及高程数据，推刀的垂直倾角、左倾角、右倾角以及推刀的推杆与水平面的夹角，实时计算推刀的实际高程；根据推刀实际高程以及推刀预设高程，计算推土机的状态调整指令并发送给液压控制模块；液压控制模块根据状态调整指令，控制推土机施工动作，实现推刀状态调整。优选的，实时计算推刀的实际高程包括：构建推刀状态模型；在推刀状态模型中根据推刀的垂直倾角，计算推刀的前端与地面的夹角；根据推刀的前端与地面的夹角计算推刀实际高程。优选的，构建推刀状态模型包括确定模型计算关键点：第一定位单元的位置为A点，L型支架的拐角处为B点，L型支架与推刀的连接处中心点为C点，C点沿推刀后侧面垂直延伸至推刀底部的点为D点，D点沿推刀斜侧面垂直延伸至推刀前端的点为E点；则，推刀的前端与地面的夹角，即推刀斜侧面与地面的夹角γ为：γ＝α-90°-β，其中，α表示推刀后侧面与斜侧面的夹角，β表示A点与垂直线的夹角。优选的，根据推刀的前端与地面的夹角计算推刀实际高程包括确定模型计算关键点的三维空间坐标；其中，A点坐标为：(X0,Y0,Z0)，由第一定位单元测得，X0、Y0、Z0分别表示X轴、Y轴、Z轴上的坐标值；B点坐标为：C点坐标为：D点坐标为：E点坐标为：其中，h1表示A点到B点的距离，l1表示B点到C点的距离，l2表示C点到D点的距离，l3表示D点到E点的距离，head表示航向角。本专利技术有益效果：根据设计的原始环境数据(测绘获取)依次创建水平定线、竖直定线、模板，最后生成所需三维设计；依照三维电子设计文件作为施工引导，快速、精确地实现推土设计要求；可显示推土区域铺筑层的设计控制松铺厚度及实际松铺厚度，显示松铺厚度超标的区域；可显示推土设备型号等信息，可根据需要进行位置选择并提供相应的坐标信息。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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他的附图。图1为本专利技术实施例所述的推土机推刀与第一定位单元的连接结构示意图。图2为本专利技术实施例所述的推土机推刀状态模型示意图。图3为本专利技术实施例所述的推土机推刀状态模型简化示意图。图4为本专利技术实施例所述的推土机推刀细节模型示意图。图5为本专利技术实施例所述的推土机定位单元及姿态传感器安装示意图。其中：1-第一定位单元；2-L型支架；3-推刀后侧面；4-推刀斜侧面；5-推刀；6-第二定位单元；7-姿态传感器。具体实施方式下面详细叙述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。为便于理解本专利技术，下面结合附图以具体实施例对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种推土机施工管控系统，其特征在于，包括：/n设于推土机推刀正上方的第一定位单元(1)，以及与第一定位单元(1)的连线位于推土机对称面上的第二定位单元，第一定位单元(1)和第二定位单元用于采集推土机的位置数据、航向角以及高程数据；/n姿态传感器，用于采集推刀(5)的垂直倾角、左倾角、右倾角以及推刀的推杆与水平面的夹角；/n计算单元，根据第一定位单元和第二定位单元采集的数据以及姿态传感器采集的数据，实时计算推刀实际高程；/n主控单元，存储有推刀的预设高程，根据推刀实际高程以及推刀预设高程，实时计算推土机的状态调整指令并发送给液压控制模块；/n液压控制模块，用于接收状态调整指令，并根据状态调整指令控制推土机施工动作，实现推刀状态调整。/n

【技术特征摘要】
1.一种推土机施工管控系统，其特征在于，包括：
设于推土机推刀正上方的第一定位单元(1)，以及与第一定位单元(1)的连线位于推土机对称面上的第二定位单元，第一定位单元(1)和第二定位单元用于采集推土机的位置数据、航向角以及高程数据；
姿态传感器，用于采集推刀(5)的垂直倾角、左倾角、右倾角以及推刀的推杆与水平面的夹角；
计算单元，根据第一定位单元和第二定位单元采集的数据以及姿态传感器采集的数据，实时计算推刀实际高程；
主控单元，存储有推刀的预设高程，根据推刀实际高程以及推刀预设高程，实时计算推土机的状态调整指令并发送给液压控制模块；
液压控制模块，用于接收状态调整指令，并根据状态调整指令控制推土机施工动作，实现推刀状态调整。


2.根据权利要求1所述的推土机施工管控系统，其特征在于，还包括：
显示终端，用于显示推土机的位置数据，航向角，高程数据，推刀的垂直倾角、左倾角、右倾角以及推刀的推杆与水平面的夹角。


3.根据权利要求1所述的推土机施工管控系统，其特征在于：
所述第一定位单元通过L型支架(2)安装于推刀中间支架的上方。


4.根据权利要求3所述的推土机施工管控系统，其特征在于：
所述第一定位单元和所述第二定位单元均为GNSS天线。


5.根据权利要求4所述的推土机施工管控系统，其特征在于：
所述姿态传感器安装于所述第一定位单元的L型支架上。


6.根据权利要求5所述的推土机施工管控系统，其特征在于：
所述姿态传感器为九轴倾角传感器。


7.一种利用如权利要求1-6任一项所述的推土机施工管控系统对推土机进行施工管控的方法，其特征在于，包括：
采集推土机的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，李士攀，李金金，付洪彬，乔杨，宋君君，
申请(专利权)人：山东四维卓识信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37