挖掘机铲斗齿尖定位方法、装置和挖掘机制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种挖掘机铲斗齿尖定位方法、装置和挖掘机，其中方法包括：基于挖掘机的车身姿态信息，确定车身坐标系与世界坐标系之间的坐标转换矩阵；基于挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，以及挖掘机的动臂长度、斗杆长度和铲斗长度，确定车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；基于车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移和坐标转换矩阵，确定世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；基于世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移，以及动臂支点在世界坐标系中的实时位置，确定铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置。本发明专利技术提供的方法、装置和挖掘机，提高了施工精度，提升了施工效率。提升了施工效率。提升了施工效率。

【技术实现步骤摘要】
挖掘机铲斗齿尖定位方法、装置和挖掘机


[0001]本专利技术涉及机械工程
，尤其涉及一种挖掘机铲斗齿尖定位方法、装置和挖掘机。

技术介绍

[0002]随着基础设施建设的飞速发展，客户对于操作挖掘机进行施工作业的施工质量要求越来越高。通过获取挖掘机的铲斗齿尖位置来对挖掘作业进行指导和施工，可以提高施工精度和施工质量。
[0003]现有技术中，挖掘机的铲斗齿尖位置通常是通过施工人员进行肉眼观察得到的，由于照明条件不足或者环境遮挡，施工人员并不能够连续而且准确地获知铲斗齿尖的精确位置，因而无法准确指导施工，施工精度差、效率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种挖掘机铲斗齿尖定位方法、装置和挖掘机，用于解决现有技术中需要人工对铲斗齿尖进行定位，无法准确指导施工，施工精度差、效率低的技术问题。
[0005]本专利技术提供一种挖掘机铲斗齿尖定位方法，包括：
[0006]基于挖掘机的车身姿态信息，确定车身坐标系与世界坐标系之间的坐标转换矩阵；
[0007]基于所述挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，以及所述挖掘机的动臂长度、斗杆长度和铲斗长度，确定所述车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；
[0008]基于所述车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移和所述坐标转换矩阵，确定所述世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；
[0009]基于所述世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移，以及所述动臂支点在世界坐标系中的实时位置，确定所述铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置。
[0010]根据本专利技术提供的挖掘机铲斗齿尖定位方法，还包括：
[0011]当所述挖掘机进行回转运动时，基于所述挖掘机的回转中心在世界坐标系中的实时位置，以及回转运动前所述铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置，确定回转运动前铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移；
[0012]基于所述回转运动前铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移，以及所述挖掘机在回转运动中的回转角度变化值，确定回转运动后铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移；
[0013]基于所述回转中心在世界坐标系中的实时位置，以及回转运动后铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移，确定回转运动后所述铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置。
[0014]根据本专利技术提供的挖掘机铲斗齿尖定位方法，所述基于所述挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，以及所述挖掘机的动臂长度、斗杆长度和铲斗长度，确定所述车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移，包括：
[0015]基于D
‑
H模型构建动臂坐标系、斗杆坐标系、铲斗坐标系以及铲斗齿尖坐标系；
[0016]基于动臂倾角，确定动臂坐标系至斗杆坐标系的第一变换矩阵；
[0017]基于斗杆倾角和动臂长度，确定斗杆坐标系至铲斗坐标系的第二变换矩阵；
[0018]基于铲斗倾角和斗杆长度，确定铲斗坐标系至铲斗齿尖坐标系的第三变换矩阵；
[0019]基于第一、第二及第三变换矩阵，确定动臂坐标系至铲斗齿尖坐标系的第四变换矩阵，以确定车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移。
[0020]根据本专利技术提供的挖掘机铲斗齿尖定位方法，所述动臂坐标系以动臂支点为原点，所述斗杆坐标系以斗杆支点为原点，所述铲斗坐标系以斗杆支点为原点，所述铲斗齿尖坐标系以铲斗齿尖为原点；其中，所述动臂支点为动臂相对于所述挖掘机的回转平台的枢转点，所述斗杆支点为斗杆相对于所述动臂的枢转点，所述铲斗支点为铲斗相对于所述斗杆的枢转点。
[0021]根据本专利技术提供的挖掘机铲斗齿尖定位方法，所述动臂倾角为所述动臂支点与所述斗杆支点所确定的直线和动臂支点所在的水平面之间的夹角；
[0022]所述斗杆倾角为所述动臂支点与所述斗杆支点所确定的直线和所述斗杆支点与所述铲斗支点所确定的直线之间的夹角；
[0023]所述铲斗倾角为所述斗杆支点与所述铲斗支点所确定的直线和所述铲斗支点与所述铲斗齿尖所确定的直线之间的夹角；
[0024]所述动臂长度为所述动臂支点与所述斗杆支点之间的直线距离；所述斗杆长度为所述斗杆支点与所述铲斗支点之间的直线距离；所述铲斗长度为所述铲斗支点与所述铲斗齿尖之间的直线距离；
[0025]所述车身姿态信息包括所述挖掘机在世界坐标系中的俯仰角、偏航角和横滚角。
[0026]根据本专利技术提供的挖掘机铲斗齿尖定位方法，所述动臂支点在世界坐标系中的实时位置是基于如下步骤确定的：
[0027]基于所述挖掘机上GNSS接收器获取的实时位置、以及所述GNSS接收器和所述动臂支点在所述挖掘机的回转平台上的相对位置，确定所述动臂支点在世界坐标系中的实时位置。
[0028]本专利技术提供一种挖掘机铲斗齿尖定位装置，包括：
[0029]获取模块，用于获取挖掘机的车身姿态信息，以及所述挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角；
[0030]控制模块，用于基于挖掘机的车身姿态信息，确定车身坐标系与世界坐标系之间的坐标转换矩阵；
[0031]所述控制模块还用于基于所述挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，以及所述挖掘机的动臂长度、斗杆长度和铲斗长度，确定所述车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；并用于基于所述车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移和所述坐标转换矩阵，确定所述世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；
[0032]所述控制模块还用于基于所述世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移，以及所述动臂支点在世界坐标系中的实时位置，确定所述铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置。
[0033]本专利技术提供一种挖掘机，包括所述的挖掘机铲斗齿尖定位装置。
[0034]本专利技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所
述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述挖掘机铲斗齿尖定位方法的步骤。
[0035]本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述挖掘机铲斗齿尖定位方法的步骤。
[0036]本专利技术提供的挖掘机铲斗齿尖定位方法、装置和挖掘机，根据挖掘机的车身姿态信息，确定车身坐标系与世界坐标系之间的坐标转换矩阵，根据挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，以及挖掘机的动臂长度、斗杆长度和铲斗长度，确定车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移，进而根据坐标转换矩阵，将铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移从车身坐标系转换到世界坐标系中，结合动臂支点在世界坐标系中的实时位置，确定铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置，能够连续而且准确地得到铲斗齿尖的实时位置，无需施工人员现场测量和查看，能够用于精确地指导施工作业，提高了施工精度，提升了施工效率。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机铲斗齿尖定位方法，其特征在于，包括：基于挖掘机的车身姿态信息，确定车身坐标系与世界坐标系之间的坐标转换矩阵；基于所述挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，以及所述挖掘机的动臂长度、斗杆长度和铲斗长度，确定所述车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；基于所述车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移和所述坐标转换矩阵，确定所述世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移；基于所述世界坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移，以及所述动臂支点在世界坐标系中的实时位置，确定所述铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置。2.根据权利要求1所述的挖掘机铲斗齿尖定位方法，其特征在于，还包括：当所述挖掘机进行回转运动时，基于所述挖掘机的回转中心在世界坐标系中的实时位置，以及回转运动前所述铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置，确定回转运动前铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移；基于所述回转运动前铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移，以及所述挖掘机在回转运动中的回转角度变化值，确定回转运动后铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移；基于所述回转中心在世界坐标系中的实时位置，以及回转运动后铲斗齿尖与回转中心之间的相对位移，确定回转运动后所述铲斗齿尖在世界坐标系中的实时位置。3.根据权利要求1或2所述的挖掘机铲斗齿尖定位方法，其特征在于，所述基于所述挖掘机的动臂倾角、斗杆倾角和铲斗倾角，以及所述挖掘机的动臂长度、斗杆长度和铲斗长度，确定所述车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移，包括：基于D
‑
H模型构建动臂坐标系、斗杆坐标系、铲斗坐标系以及铲斗齿尖坐标系；基于动臂倾角，确定动臂坐标系至斗杆坐标系的第一变换矩阵；基于斗杆倾角和动臂长度，确定斗杆坐标系至铲斗坐标系的第二变换矩阵；基于铲斗倾角和斗杆长度，确定铲斗坐标系至铲斗齿尖坐标系的第三变换矩阵；基于第一、第二及第三变换矩阵，确定动臂坐标系至铲斗齿尖坐标系的第四变换矩阵，以确定车身坐标系中铲斗齿尖与动臂支点之间的相对位移。4.根据权利要求3所述的挖掘机铲斗齿尖定位方法，其特征在于，所述动臂坐标系以动臂支点为原点，所述斗杆坐标系以斗杆支点为原点，所述铲斗坐标系以斗杆支点为原点，所述铲斗齿尖坐标系以铲斗齿尖为原点；其中，所述动臂支点为动臂相对于所述挖掘机的回转平台的枢转点，所述斗杆支点为斗杆相对于所述动臂的枢转点，所述铲斗支点为铲...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴，朱晓光，颜焱，
申请(专利权)人：上海华兴数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：