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1、10申请公布号CN103938671A43申请公布日20140723CN103938671A21申请号201310124294422申请日20130410E02F9/2020060171申请人常州华达科捷光电仪器有限公司地址213023江苏省常州市钟楼经济开发区梅花路16号72发明人张瓯宗晓明74专利代理机构上海翰鸿律师事务所31246代理人李佳铭54发明名称一种挖掘机引导系统及引导方法57摘要本发明提供一种挖掘机工作引导系统，包括大臂角度传感器，其用于采集大臂及车身间的相对角度，小臂角度传感器，其用于采集大臂及小臂间的相对角度，铲斗角度传感器，其用于采集小臂及铲斗间的相对角度，激光扫平仪，用。
2、于投射激光水平基准面，激光传感器，设于大臂，小臂，铲斗上的任意位置，用于接收激光扫平仪发出的投射激光，并发出一水平位置信号，无线接收模块，其通过无线通信，获得相关角度位置信号以及水平位置信号，计算模块，与无线接收模块连接，获取第一，第二，第三角度位置信号及水平位置信号，计算出挖掘机挖掘时的工作参数，显示模块，与计算模块连接，向操作者显示挖掘机挖掘时的工作参数。51INTCL权利要求书2页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书4页附图1页10申请公布号CN103938671ACN103938671A1/2页21一种挖掘机工作引导系统，其特征在于，包。
3、括设于挖掘机大臂上的大臂角度传感器，其用于采集大臂及车身间的相对角度，并发出第一角度位置信号，设于挖掘机小臂上的小臂角度传感器，其用于采集大臂及小臂间的相对角度，并发出第二角度位置信号，设于挖掘机铲斗上的铲斗角度传感器，其用于采集小臂及铲斗间的相对角度，并发出第三角度位置信号，激光扫平仪，用于投射激光水平基准面，激光传感器，设于所述小臂上的任意位置，用于接收所述激光扫平仪发出的投射激光，并发出一水平位置信号，接收模块，其通过与所述大臂，小臂，铲斗角度传感器的通信，获得所述第一，第二及第三角度位置信号，通过与所述激光传感器的通讯，获得所述水平位置信号，计算模块，与所述无线接收模块连接，获取所述第。
4、一，第二，第三角度位置信号及水平位置信号，计算出所述挖掘机挖掘时的工作参数，显示模块，与所述计算模块连接，向操作者显示所述挖掘机挖掘时的工作参数。2如权利要求1所述的引导系统，其特征在于，所述激光传感器被整合于所述小臂角度传感器中。3如权利要求12任一项所述的引导系统，其特征在于，所述显示模块被整合于所述无线接收模块中。4如权利要求12任一项所述的引导系统，其特征在于，所述计算模块整合有一输入模块，通过所述输入模块，操作者可输入初始工作参数。5如权利要求12任一项所述的引导系统，其特征在于，所述工作参数为铲斗的挖掘深度，角度及距离中的一种或多种。6如权利要求12任一项所述的引导系统，其特征在于。
5、，所述大臂，小臂，铲斗传感器及激光传感器与所述接收模块之间为无线通信。7一种如权利要求1所述的引导系统实现引导的方法，其特征在于，包括通过设于挖掘机大臂上的大臂角度传感器，采集大臂及车身间的相对角度，并发出第一角度位置信号，通过设于挖掘机小臂上的小臂角度传感器，采集大臂及小臂间的相对角度，并发出第二角度位置信号，通过设于挖掘机铲斗上的铲斗角度传感器，采集小臂及铲斗间的相对角度，发出第三角度位置信号，通过激光扫平仪，投射激光水平基准面，操作人员通过设于所述小臂上的任意位置上的激光传感器，手动寻找所述激光扫平仪发出的投射激光，并发出一水平位置信号，所述无线接收模块，与所述大臂，小臂，铲斗角度传感器。
6、无线通信，获得所述第一，第二及第三角度位置信号，与所述激光传感器的无线通讯，获得水平位置信号，计算模块，通过所述无线接收装置，获取所述第一，第二，第三角度位置信号及水平位置信号，计算出所述挖掘机挖掘时的工作参数，权利要求书CN103938671A2/2页3显示模块，通过所述控制装置连接，向操作者显示所述挖掘机挖掘时的工作参数。8如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述激光传感器被整合于所述小臂传感器中。9如权利要求78任一项所述的方法，其特征在于，所述显示模块被整合于所述无线接收模块中。10如权利要求78任一项所述的方法，其特征在于，所述工作参数为铲斗的挖掘深度，角度及距离中的一种或多种。权利。
7、要求书CN103938671A1/4页4一种挖掘机引导系统及引导方法技术领域0001本发明涉及一种挖掘机引导系统及引导方法。背景技术0002挖掘机辅助引导系统具有提高反应、节约能源、操作方便，安全舒适、省工省本等特点，可广泛应用于水利及工程建设工程中。在工程机械应用中本系统具有明显的提高施工精度和省工省料的优点，适应我国工程机械向着精准化的方向发展，智能化工程机械已被国家列为重点支持的领域。0003该系统主要针对以挖掘机为主要对象的水利、建设用工程机械，开发出高精度精密传感引导系统。0004在技术研究水平上，欧美国家一直走在前列，欧美国家从20世纪70年代后开始，随着液压技术的应用，拓展工程机。
8、械的电子化，机电液一体化，等到20世纪80年代后至今一直致力于微电子液压一体化的工程机械，采用了微机、微处理器和传感器技术，除了对自动怠速油门控制、功率优化等方面研发外，特别重视工作模式控制、监控系统建立等，旨在提高效率、操作轻便、安全舒适，省工省本。其中之一是微机控制激光导向接收和角度传感器形成操作自动化系统。0005国外尤其是欧美如（德、法）已有雄厚的研究基础和成果，主要在传感器技术，软件技术，遥控技术方面，国内与之比较还有相当差距。0006现代工程机械的智能化趋势使得各种传感器的应用和激光检测和控制系统的应用已经拓展到平地机、挖掘机、铣刨机、摊铺机甚至大规模的施工机群，激光传感器、角度传。
9、感器及其系统产品在工程机械智能化控制中所占的地位越来越显著。0007因此，亟待一种结构更为简单，精度更高的挖掘机引导系统。发明内容0008本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种可以实现挖掘机自动操纵和控制的全新的方法和装置。0009本发明的另一个目的是通过增加人工输入指令程序功能，来实现引导驾驶员驾驶挖掘机保持基准精度始终恒定地在所需要的某一数值上。0010本发明一方面在于提供一种挖掘机，其包括设于挖掘机小臂上的小臂角度传感器，其用于采集大臂及小臂间的相对角度，并发出第二角度位置信号，0011设于挖掘机铲斗上的铲斗角度传感器，其用于采集小臂及铲斗间的相对角度，并发出第三角度位置信号，0。
10、012激光扫平仪，用于投射激光水平基准面，0013激光传感器，设于所述小臂上的任意位置，用于接收所述激光扫平仪发出的投射激光，并发出一水平位置信号，0014无线接收模块，其通过与所述大臂，小臂，铲斗角度传感器的无线通信，获得所述说明书CN103938671A2/4页5第一，第二及第三角度位置信号，通过与所述激光传感器的无线通讯，获得水平位置信号，0015计算模块，与所述无线接收装置连接，获取所述第一，第二，第三角度位置信号及水平位置信号，计算出所述挖掘机挖掘时的工作参数，0016显示模块，与所述控制装置连接，向操作者显示所述挖掘机挖掘时的工作参数。0017优选地，激光传感器被整合于所述小臂传感。
11、器中。0018优选地，显示模块被整合于无线接收模块中。0019优选地，控制模块整合有一输入模块，通过输入模块，用户可输入初始工作参数。0020上述工作参数为铲斗的挖掘深度，角度及距离中的一种或多种。0021优选地，上述大臂，小臂，铲斗传感器及激光传感器使用太阳能电池。0022本发明的另一方面，在于提供一种引导系统实现引导的方法，包括0023通过设于挖掘机大臂上的大臂角度传感器，采集大臂及车身间的相对角度，并发出第一角度位置信号，0024通过设于挖掘机小臂上的小臂角度传感器，采集大臂及小臂间的相对角度，并发出第二角度位置信号，0025通过设于挖掘机铲斗上的铲斗角度传感器，采集小臂及铲斗间的相对角。
12、度，发出第三角度位置信号，0026通过激光扫平仪，投射激光水平基准面，0027操作人员通过设于所述小臂上的任意位置上的激光传感器，手动寻找所述激光扫平仪发出的投射激光，并发出一水平位置信号，0028所述无线接收模块，与所述大臂，小臂，铲斗角度传感器无线通信，获得所述第一，第二及第三角度位置信号，与所述激光传感器的无线通讯，获得水平位置信号，0029计算模块，通过所述无线接收装置，获取所述第一，第二，第三角度位置信号及水平位置信号，计算出所述挖掘机挖掘时的工作参数，0030显示模块，通过所述控制装置连接，向操作者显示所述挖掘机挖掘时的工作参数。0031上述方法中，优选地，激光传感器被整合于所述小。
13、臂传感器中。0032优选地，显示模块被整合于所述无线接收模块中。上述工作参数，优选地可为铲斗的挖掘深度，角度及距离中的一种或多种。0033本发明具有以下技术效果具体优点如下00341在挖掘施工作业时，采用激光扫平系统能够迅速地进行一次性施工基准自动精确定位，方便准确、省时省力、工作效率极高，而且挖掘的平整精度都有了保障。00352在挖掘施工作业中，采用角度传感器收集各抓臂的角度数据，并采用特殊的算法能够自动进行精度控制，施工的进度和质量都有了可靠的保证。00363采用自动检测确定与人工设定指令程序相结合，既能满足挖掘质量要求，又能实现最大限度地节约用材的目标。00374自动检测、自动定位、引导。
14、操纵挖掘机作业，既节省大量人工、减轻劳动强度，又极大提高工效和施工质量精度。00385本发明易于扩展激光扫平仪、激光角度传感器、控制系统、无线接收显示装置等多项功能，来实现各系统相应的多种功能。00396本发明自动化程度高，其装置体积小、结构简单稳固可靠、无振动和噪音、安全说明书CN103938671A3/4页6性高、操作简便实用，制造和维护成本较低。00407激光角度传感器采用太阳能电池，节省能源，为清洁能源。传感器采用无线通讯方式，减少了对线缆的依赖，大大提高了产品的适用性。00418本发明适应范围较宽，对目前已有的绝大部分的挖掘机均适用。附图说明0042图1为本发明挖掘机的结构示意图；0。
15、043图2为本发明引导系统的示意图。具体实施方式0044以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。0045如附图1所示，本发明的一方面在于提供一种挖掘机，该挖掘机包括0046设于挖掘机大臂106上的大臂角度传感器，其用于采集大臂106及车身101间的相对角度，并发出第一角度位置信号，0047设于挖掘机小臂105上的小臂角度传感器，其用于采集大臂106及小臂105间的相对角度，并发出第二角度位置信号，0048设于挖掘机铲斗104上的铲斗角度传感器，其用于采集小臂105及铲斗104间的相对角度，并发出第三角度位置信号，0049激光扫平仪，用于投射激光水平基准面103，优选地，为了固定该激光扫。
16、平仪，设置有一可伸缩的固定架，0050激光传感器，设于小臂上的任意位置，用于接收所述激光扫平仪发出的投射激光，并发出一水平位置信号，0051无线接收模块，其通过与所述大臂，小臂，铲斗角度传感器的无线通信，获得所述第一，第二及第三角度位置信号，通过与所述激光传感器的无线通讯，获得水平位置信号，0052计算模块，与无线接收装置连接，获取第一，第二，第三角度位置信号及水平位置信号，计算出挖掘机挖掘时的工作参数，0053显示模块，与计算模块连接，向操作者显示所述挖掘机挖掘时的工作参数。0054优选地，激光传感器被整合于所述小臂传感器中。0055优选地，显示模块被整合于无线接收模块中。0056优选地，计。
17、算模块整合有一输入模块，通过输入模块，用户可输入初始工作参数。0057上述工作参数为铲斗的挖掘深度，角度及距离中的一种或多种。0058优选地，上述大臂，小臂，铲斗传感器及激光传感器使用太阳能电池，且其被设置为实时收集上述角度信息。0059优选地，上述显示模块，无线接收模块，输入模块以及计算模块被置于车身101的操作室102内。0060本领域技术人员可以轻易理解的是，由于上述大臂，小臂，铲斗传感器可分别被置于大臂，小臂及铲斗的任意位置上，通过后续数据处理，即可获得准确的角度信息。0061如附图2所示，本发明的另一方面，在于提供一种引导系统实现引导的方法，包括说明书CN103938671A4/4页。
18、70062通过设于挖掘机大臂上的角度传感器1，采集大臂及车身间的相对角度，并发出第一角度位置信号，0063通过设于挖掘机小臂上的角度传感器3，采集大臂及小臂间的相对角度，并发出第二角度位置信号，0064通过设于挖掘机铲斗上的角度传感器2，采集小臂及铲斗间的相对角度，发出第三角度位置信号，0065通过激光扫平仪，投射激光水平基准面，0066操作人员通过与角度传感器2整合在一起的激光传感器，手动寻找所述激光扫平仪发出的投射激光，并发出一水平位置信号，在此，需要说明的是，本领域技术人员可以轻易理解的，该激光传感器可被整合在角度传感器2上，或不与角度传感器2整合，单独设置在挖掘机上。0067无线接收模。
19、块，与角度传感器1,2,3无线通信，获得第一，第二及第三角度位置信号，与激光传感器的无线通讯，获得水平位置信号，0068计算模块，通过无线接收装置，获取第一，第二，第三角度位置信号及水平位置信号，计算出所述挖掘机挖掘时的工作参数，优选地，在计算模块上，整合有一输入模块，用于使操作者输入初始工作参数。0069显示模块，通过所述控制计算模块连接，向操作者显示所述挖掘机挖掘时的工作参数。优选地，显示模块被整合于所述无线接收模块中。上述工作参数，优选地可为铲斗的挖掘深度，角度及距离中的一种或多种。0070应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。说明书CN103938671A1/1页8图1图2说明书附图CN103938671A。