液压挖掘机的校准系统及校准方法技术方案

液压挖掘机的当前位置运算部基于表示大臂、小臂和工作工具的尺寸及摆动角的多个参数，运算工作工具所包含的工作点的当前位置。校准装置是用于校准参数的装置。校准装置的车体坐标系运算部（65a）基于由外部测量装置测量到的第一工作点位置信息和第二工作点位置信息，运算坐标转换信息。坐标转换部（65b）使用坐标转换信息将由外部测量装置测量到的工作点在多个位置的坐标，从外部测量装置的坐标系转换为液压挖掘机的车体坐标系。第一校准运算部（65c）基于被转换为车体坐标系的工作点在多个位置的坐标，运算参数的校准值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
目前，公知的是具备检测工作装置工作点的当前位置的位置检测装置的液压挖掘机。例如，在专利文献I所示的液压挖掘机中，基于来自GPS天线的位置信息，运算铲斗的齿尖的位置坐标。具体而言，基于GPS天线和大臂销的位置关系，大臂、小臂和铲斗的各自的长度，大臂、小臂和铲斗的各自的方向角等参数，运算铲斗的齿尖的位置坐标。现有技术文献专利文献专利文献1:(日本)特开2002-181538号公报所运算的铲斗的齿尖位置坐标的精度受到上述参数精度的影响。但是，这些参数通常相对于设计值具有误差。因此，在液压挖掘机的位置检测装置的初始设定时，进行用卷尺等测量装置测量参数的工作。但是，如上所述，用卷尺等测量装置不容易高精度地测量参数。另外，在参数数目多的情况下，为了全部测定这些参数需要大量的时间，很烦杂。另外，在将所测定的参数输入位置检测装置后，进行位置检测装置的位置检测的精度的确认。例如，通过GPS直接测定铲斗的齿尖的位置坐标。然后，比较由位置检测装置运算的铲斗的齿尖位置坐标和由GPS测量装置直接测定的铲斗齿尖位置坐标。当由位置检测装置运算的铲斗齿尖位置坐标和由GPS测量装置直接测定的铲斗齿尖位置坐标不一致时，反复进行用卷尺的参数的测定和向位置检测装置的输入直至这些位置坐标一致。即，进行参数值的校准直至位置坐标的实测值和计算值一致。这样的校准工作需要大量的时间，从而很烦杂。本专利技术的课题在于提供提高工作点的位置检测精度，并且可以缩短校准工作时间的。本专利技术第一方式的液压挖掘机的校准系统包括液压挖掘机、校准装置、外部测量装置。液压挖掘机包括行驶体、旋转体、工作装置、角度检测部、当前位置运算部。旋转体可旋转地安装于行驶体。大臂可摆动地安装于旋转体。小臂可摆动地安装于大臂。工作工具可摆动地安装于小臂。角度检测部检测大臂相对于旋转体的摆动角、小臂相对于大臂的摆动角、工作工具相对于小臂的摆动角。当前位置运算部基于表示大臂、小臂和工作工具的尺寸及摆动角的多个参数，运算工作工具所具有的工作点的当前位置。校准装置是用于校准参数的装置。外部测量装置是测量工作点的位置的装置。另外，校准装置包括输入部、车体坐标系运算部、坐标转换部、校准运算部。输入部是输入有第一工作点位置信息、第二工作点位置信息的部分。第一工作点位置信息包括外部测量装置所测量到的工作装置的姿势不同的至少两个工作点的位置和工作装置的动作平面上的规定的基准点的位置，或者包括外部测量装置所测量到的工作装置的姿势不同的至少三个工作点的位置。第二工作点位置信息包括旋转体相对于行驶体的旋转角度不同的至少三个工作点的位置。车体坐标系运算部基于第一工作点位置信息运算与工作装置的动作平面垂直的第一单位法线矢量。车体坐标系运算部基于第二工作点位置信息运算与旋转体的旋转平面垂直的第二单位法线矢量。车体坐标系运算部运算与第一单位法线矢量和第二单位法线矢量垂直的第三单位法线矢量。坐标转换部使用第一单位法线矢量、第二单位法线矢量和第三单位法线矢量，将由外部测量装置测量到的工作点在多个位置的坐标，从外部测量装置的坐标系转换为液压挖掘机的车体坐标系。校准运算部基于被转换为车体坐标系的工作点在多个位置的坐标，运算参数的校准值。本专利技术第二方式的液压挖掘机的校准系统在第一方式的液压挖掘机的校准系统的基础上，车体坐标系运算部运算工作装置的动作平面和旋转体的旋转平面的交线矢量。车体坐标系运算部将通过工作装置的动作平面和旋转平面的交线矢量且与工作装置的动作平面垂直的平面的单位法线矢量作为第二单位法线矢量来运算。本专利技术第三方式的液压挖掘机的校准系统在第一方式的液压挖掘机的校准系统的基础上，第一工作点位置信息包括工作装置在上下方向上的位置和/或在车体前后方向上的位置不同的多个位置的坐标。本专利技术第四方式的液压挖掘机的校准系统在第一方式的液压挖掘机的校准系统的基础上，参数包括第一距离、第二距离和第三距离。第一距离是大臂相对于旋转体的摆动中心和小臂相对于大臂的摆动中心之间的距离。第二距离是小臂相对于大臂的摆动中心和工作工具相对于小臂的摆动中心之间的距离。第三距离是工作工具相对于小臂的摆动中心和工作点之间的距离。当前位置运算部基于第一距离、第二距离和第三距离的摆动角，运算车体坐标系的工作点的当前位置。校准运算部基于由外部测量装置测量且被转换为车体坐标系的工作点在多个位置的坐标，运算第一距离、第二距离和第三距离的校准值。本专利技术第五方式的液压挖掘机的校准系统在从第一至第四方式中的任一方式的液压挖掘机的校准系统的基础上，外部测量装置是全站仪。本专利技术第六方式的液压挖掘机的校准方法是在液压挖掘机中用于校准参数的方法。液压挖掘机包括行驶体、旋转体、工作装置、角度检测部、当前位置运算部。旋转体可旋转地安装于行驶体。大臂可摆动地安装于旋转体。小臂可摆动地安装于大臂。工作工具可摆动地安装于小臂。角度检测部检测大臂相对于旋转体的摆动角、小臂相对于大臂的摆动角、工作工具相对于小臂的摆动角。当前位置运算部基于表示大臂、小臂和工作工具的尺寸及摆动角的多个参数，运算工作工具所具有的工作点的当前位置。液压挖掘机的校准方法包括下面的第一步骤至第五步骤。在第一步骤中，利用外部测量装置测量工作点的位置。在第二步骤中，将第一工作点位置信息和第二工作点位置信息输入用于校准参数的校准装置。第一信息包括外部测量装置所测量到的工作装置的姿势不同的至少两个工作点的位置和工作装置的动作平面上的规定的基准点的位置，或者包括外部测量装置所测量到的工作装置的姿势不同的至少三个工作点的位置。第二工作点位置信息包括旋转体相对于行驶体的旋转角度不同的至少三个工作点的位置。在第三步骤中，校准装置基于第一工作点位置信息运算与工作装置的动作平面垂直的第一单位法线矢量，基于第二工作点位置信息运算与旋转体的旋转平面垂直的第二单位法线矢量，并且运算与第一单位法线矢量和第二单位法线矢量垂直的第三单位法线矢量。在第四步骤中，校准装置使用第一单位法线矢量、第二单位法线矢量和第三单位法线矢量，将由外部测量装置测量到的工作点在多个位置的坐标，从外部测量装置的坐标系转换为液压挖掘机的车体坐标系。在第五步骤中，校准装置基于被转换为车体坐标系的工作点在多个位置的坐标运算参数的校准值。专利技术效果在本专利技术第一方式的液压挖掘机的校准系统中，由外部测量装置测量到的工作点在多个位置的坐标被转换为车体坐标系。然后，基于被转换为车体坐标系的工作点在多个位置的坐标运算参数的校准值。因此，不需要利用卷尺等测定装置实测参数的值。或者可以减少需要实测的参数的数量。另外，不需要进行参数的值的校准直至位置坐标的实测值和计算值一致。由此，在本专利技术的液压挖掘机的校准系统中，可以提高工作点的位置检测精度，并且可以缩短校准工作时间。在本专利技术第二方式的液压挖掘机的校准系统中，不是将从第二工作点位置信息特定的与旋转平面垂直的单位法线矢量作为第二单位法线矢量使用，而是，首先运算工作装置的动作平面和旋转体的旋转平面的交线矢量，然后通过工作装置的动作平面和旋转平面的交线矢量且与工作装置的动作平面垂直的平面的单位法线矢量作为第二单位法线矢量来运算。因此，在工作装置的动作平面和旋转体的旋转平面不是严格地垂直的情况下，可以高精度地运算车体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.24 JP 2011-0659771.一种液压挖掘机的校准系统，其特征在于，包括: 液压挖掘机，其包含行驶体；能够旋转地安装于所述行驶体的旋转体；包括能够摆动地安装于所述旋转体的大臂、能够摆动地安装于所述大臂的小臂和能够摆动地安装于所述小臂的工作工具的工作装置；检测所述大臂相对于所述旋转体的摆动角、所述小臂相对于所述大臂的摆动角和所述工作工具相对于所述小臂的摆动角的角度检测部；基于表示所述大臂、所述小臂和所述工作工具的尺寸及所述摆动角的多个参数，运算所述工作工具所具有的工作点的当前位置的当前位置运算部； 校准装置，其用于校准所述参数； 外部测量装置，其测量所述工作点的位置； 所述校准装置包括: 输入部，其输入有第一工作点位置信息和第二工作点位置信息，该第一工作点位置信息包括所述外部测量装置所测量到的所述工作装置的姿势不同的至少两个所述工作点的位置和所述工作装置的动作平面上的规定的基准点的位置，或者包括所述外部测量装置所测量到的所述工作装置的姿势不同的至少三个所述工作点的位置，该第二工作点位置信息包含所述旋转体相对于所述行驶体的旋转角度不同的至少三个所述工作点的位置； 车体坐标系运算部，其基于所述第一工作点位置信息运算与所述工作装置的动作平面垂直的第一单位法线矢量，基于所述第二工作点位置信息运算与所述旋转体的旋转平面垂直的第二单位法线矢量，并且运算与所述第一单位法线矢量和所述第二单位法线矢量垂直的第三单位法线矢量； 坐标转换部，其使用所述第一单位法线矢量、所述第二单位法线矢量和所述第三单位法线矢量，将由所述外部测量装置测量到的所述工作点在多个位置的坐标，从所述外部测量装置的坐标系转换为所 述液压挖掘机的车体坐标系； 校准运算部，其基于被转换为所述车体坐标系的所述工作点在多个位置的坐标，运算所述参数的校准值。2.如权利要求1所述的液压挖掘机的校准系统，其特征在于， 所述车体坐标系运算部运算所述工作装置的动作平面和所述旋转体的旋转平面的交线矢量，且将通过所述工作装置的动作平面和所述旋转平面的交线矢量并与所述工作装置的动作平面垂直的平面的单位法线矢量作为所述第二单位法线矢量来运算。3.如权利要求1所述的液压挖掘机的校准系统，其特征在于， 所述第一工作点位置信息包括所述工作装置在上下方向上的位置和/或在车体前后方向上的位置不同的多个位置的坐标。4.如权利要求1所述的液压挖掘机的校准系统，其特征在于， 所述参数包括所...

【专利技术属性】
技术研发人员：关正畅，
申请(专利权)人：株式会社小松制作所，
类型：
国别省市：