專利名稱：液壓挖掘機(jī)的校正裝置及液壓挖掘機(jī)的校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓挖掘機(jī)的校正裝置及液壓挖掘機(jī)的校正方法。
背景技術(shù)：
一直以來，已知有一種液壓挖掘機(jī)，該液壓挖掘機(jī)包括檢測(cè)工作裝置的作業(yè)點(diǎn)的當(dāng)前位置的位置檢測(cè)裝置。例如，在專利文獻(xiàn)I所公開的液壓挖掘機(jī)中，基于來自GPS天線的位置信息，計(jì)算鏟斗的斗齒尖的位置坐標(biāo)。具體來說，基于GPS天線與大臂銷的位置關(guān)系、大臂、小臂和鏟斗各自的長度及大臂、小臂和鏟斗各自的方向角等參數(shù)，計(jì)算鏟斗的斗齒尖的位置坐標(biāo)。專利文獻(xiàn)1:(日本)特開2002 — 181538號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題計(jì)算出的鏟斗的斗齒尖的位置坐標(biāo)的精度受上述參數(shù)的精度的影響。然而，上述參數(shù)在通常情況下相對(duì)于設(shè)計(jì)值存在誤差。因此，在對(duì)液壓挖掘機(jī)的位置檢測(cè)裝置進(jìn)行初期設(shè)定時(shí)，利用卷尺等計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)測(cè)。然而，難以如上所述地利用卷尺等計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)高精度地對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)測(cè)。另外，在參數(shù)的數(shù)量較多的情況下，為了測(cè)定全部上述參數(shù)而需要較多的時(shí)間，較為繁雜。另外，在將測(cè)定到的參數(shù)輸入到位置檢測(cè)裝置之后，對(duì)由位置檢測(cè)裝置實(shí)施的位置檢測(cè)的精度進(jìn)行確認(rèn)。例如，利用GPS直接測(cè)定鏟斗的斗齒尖的位置坐標(biāo)。然后，比較由位置檢測(cè)裝置計(jì)算出的鏟斗的斗齒尖的位置坐標(biāo)與由GPS計(jì)測(cè)裝置直接測(cè)定到的鏟斗的斗齒尖的位置坐標(biāo)。在由位置檢測(cè)裝置計(jì)算出的鏟斗的斗齒尖的位置坐標(biāo)與由GPS計(jì)測(cè)裝置直接測(cè)定到的鏟斗的斗齒尖的位置坐標(biāo)不一致的情況下，重復(fù)進(jìn)行利用卷尺進(jìn)行的參數(shù)測(cè)定和向位置檢測(cè)裝置的輸入，直至上述位置坐標(biāo)一致。即，對(duì)參數(shù)的值進(jìn)行校準(zhǔn)，直至位置坐標(biāo)的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值一致。在這樣的校正作業(yè)中需要非常多的時(shí)間，較為繁雜。本發(fā)明的技術(shù)問題在于，提供一種能夠提高作業(yè)點(diǎn)的位置檢測(cè)精度，并且能夠縮短校正作業(yè)時(shí)間的液壓挖掘機(jī)的校正裝置及校正方法。用于解決技術(shù)問題的方法本發(fā)明的第一技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置是用于在液壓挖掘機(jī)中校正參數(shù)的裝置。液壓挖掘機(jī)包括車身、工作裝置、角度檢測(cè)部和當(dāng)前位置計(jì)算部。工作裝置包括以能夠擺動(dòng)的方式安裝于車身的大臂、以能夠擺動(dòng)的方式安裝于大臂的小臂和以能夠擺動(dòng)的方式安裝于小臂的工作件。角度檢測(cè)部檢測(cè)大臂相對(duì)于車身的擺動(dòng)角、小臂相對(duì)于大臂的擺動(dòng)角和工作件相對(duì)于小臂的擺動(dòng)角。當(dāng)前位置計(jì)算部基于表示大臂、小臂和工作件的尺寸和擺動(dòng)角的多個(gè)參數(shù)，計(jì)算工作件所包括的作業(yè)點(diǎn)的當(dāng)前位置。液壓挖掘機(jī)的校正裝置包括輸入部和校正計(jì)算部。輸入部是被輸入由外部計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)到的、表示作業(yè)點(diǎn)在多個(gè)位置處的坐標(biāo)的作業(yè)點(diǎn)位置信息的部分。校正計(jì)算部基于輸入到輸入部的作業(yè)點(diǎn)位置信息，計(jì)算參數(shù)的校正值。在第一技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的第二技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，作業(yè)點(diǎn)位置信息包括工作裝置在上下方向上的位置和/或在車身前后方向上的位置不同的作業(yè)點(diǎn)的多個(gè)位置的坐標(biāo)。在第一技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的第三技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，作業(yè)點(diǎn)位置信息包括在大臂的擺動(dòng)角變?yōu)樽畲蟮墓ぷ餮b置的姿態(tài)、小臂的擺動(dòng)角變?yōu)樽钚〉墓ぷ餮b置的姿態(tài)、小臂的擺動(dòng)角變?yōu)樽畲蟮墓ぷ餮b置的姿態(tài)、工作件的擺動(dòng)角變?yōu)樽钚〉墓ぷ餮b置的姿態(tài)和工作件的擺動(dòng)角變?yōu)樽畲蟮墓ぷ餮b置的姿態(tài)中的至少一種工作裝置的姿態(tài)下，作業(yè)點(diǎn)的位置的坐標(biāo)。在第三技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的第四技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，作業(yè)點(diǎn)位置信息包括與工作裝置的多個(gè)姿態(tài)對(duì)應(yīng)的作業(yè)點(diǎn)的多個(gè)位置的中間位置的坐標(biāo)。在第一技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的第五技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，作業(yè)點(diǎn)位置信息包括車身前后方向上的位置不同的地面上的第一位置及第二位置的坐標(biāo)、車身前后方向上的位置不同的空中的第三位置及第四位置的坐標(biāo)以及位于第一位置、第二位置、第三位置和第四位置的中間的第五位置的坐標(biāo)。在第一技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的第六技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，工作裝置還包括驅(qū)動(dòng)大臂的大臂液壓缸、驅(qū)動(dòng)小臂的小臂液壓缸和驅(qū)動(dòng)工作件的工作件液壓缸。角度檢測(cè)部檢測(cè)大臂液壓缸、小臂液壓缸和工作件液壓缸各自的液壓缸行程。參數(shù)包括用于從液壓缸行程計(jì)算大臂的擺動(dòng)角、小臂的擺動(dòng)角和工作件的擺動(dòng)角的大臂的尺寸信息、小臂的尺寸信息和工作件的尺寸信息。在第一技術(shù)方案至第六技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的液壓挖掘機(jī)的校正裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的第七技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，校正計(jì)算部通過數(shù)值解析來計(jì)算參數(shù)的校正值。本發(fā)明的第八技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正方法是用于在液壓挖掘機(jī)中校正參數(shù)的方法。液壓挖掘機(jī)包括車身、工作裝置、角度檢測(cè)部和當(dāng)前位置計(jì)算部。工作裝置包括以能夠擺動(dòng)的方式安裝于車身的大臂、以能夠擺動(dòng)的方式安裝于大臂的小臂和以能夠擺動(dòng)的方式安裝于小臂的工作件。角度檢測(cè)部檢測(cè)大臂相對(duì)于車身的擺動(dòng)角、小臂相對(duì)于大臂的擺動(dòng)角和工作件相對(duì)于小臂的擺動(dòng)角。當(dāng)前位置計(jì)算部基于表示大臂、小臂和工作件的尺寸和擺動(dòng)角的多個(gè)參數(shù)，計(jì)算工作件所包括的作業(yè)點(diǎn)的當(dāng)前位置。液壓挖掘機(jī)的校正方法包括將由外部計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)到的、表示作業(yè)點(diǎn)在多個(gè)位置處的坐標(biāo)的作業(yè)點(diǎn)位置信息，向校正參數(shù)的校正裝置中輸入的步驟；校正裝置基于作業(yè)點(diǎn)位置信息來計(jì)算參數(shù)的校正值的步驟。發(fā)明效果在本發(fā)明的第一技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，基于由外部計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)到的作業(yè)點(diǎn)在多個(gè)位置處的坐標(biāo)，計(jì)算參數(shù)的校正值。因此，不需要利用卷尺等測(cè)定機(jī)構(gòu)來實(shí)測(cè)參數(shù)的值。或者，能夠減少需要實(shí)測(cè)的參數(shù)的數(shù)量。另外，不需要將參數(shù)的值校準(zhǔn)至位置坐標(biāo)的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值一致。由此，在本發(fā)明的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，能夠提高作業(yè)點(diǎn)的位置檢測(cè)的精度，并且能夠縮短校正作業(yè)時(shí)間。
在本發(fā)明的第二技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，基于作業(yè)點(diǎn)在各位置處的坐標(biāo)進(jìn)行校正，因此能夠提高基于作業(yè)點(diǎn)位置信息的參數(shù)的校正值的計(jì)算精度。在本發(fā)明的第三技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，基于作業(yè)點(diǎn)在大臂、小臂或者工作件伸展至最大的狀態(tài)、或者收縮至最小的狀態(tài)下的位置來進(jìn)行校正，因此能夠進(jìn)一步提高基于作業(yè)點(diǎn)位置信息的參數(shù)校正值的計(jì)算精度。在本發(fā)明的第四技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，基于作業(yè)點(diǎn)在各位置處的坐標(biāo)來進(jìn)行校正，因此能夠進(jìn)一步提高基于作業(yè)點(diǎn)位置信息的參數(shù)校正值的計(jì)算精度。在本發(fā)明的第五技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，基于作業(yè)點(diǎn)在各位置處的坐標(biāo)來進(jìn)行校正，因此能夠進(jìn)一步提高基于作業(yè)點(diǎn)位置信息的參數(shù)校正值的計(jì)算精度。在本發(fā)明的第六技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，從液壓缸行程計(jì)算大臂、小臂和工作件的擺動(dòng)角。該情況下，與利用角度傳感器檢測(cè)擺動(dòng)角的情況相比，響應(yīng)性優(yōu)良，但另一方面，計(jì)算擺動(dòng)角所需的參數(shù)增多。因此，在利用卷尺等測(cè)定機(jī)構(gòu)測(cè)定全部的參數(shù)的情況下，校正作業(yè)時(shí)間增加。然而，在本發(fā)明的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，通過計(jì)算來求得參數(shù)的校正值，因此，即使參數(shù)的數(shù)量增多，也能夠抑制校正作業(yè)時(shí)間的增加。在本發(fā)明的第七技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正裝置中，通過數(shù)值解析來計(jì)算參數(shù)的校正值。由此，能夠易于計(jì)算參數(shù)的校正值。在本發(fā)明的第八技術(shù)方案的液壓挖掘機(jī)的校正方法中，基于由外部計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)到的作業(yè)點(diǎn)在多個(gè)位置處的坐標(biāo)，計(jì)算參數(shù)的校正值。因此，不需要利用卷尺等測(cè)定機(jī)構(gòu)來實(shí)測(cè)參數(shù)的值?；蛘?，能夠減少需要實(shí)測(cè)的參數(shù)的數(shù)量。此外，不需要將參數(shù)的值校準(zhǔn)至位置坐標(biāo)的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值一致。由此，在本發(fā)明的液壓挖掘機(jī)的校正方法中，能夠提高作業(yè)點(diǎn)的位置檢測(cè)的精度，并且能夠縮短校正作業(yè)時(shí)間。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的立體圖。圖2是示意性地表示液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示液壓挖掘機(jī)所包括的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是表示設(shè)計(jì)地形的結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖5是表示指弓丨畫面的一例的圖。圖6是表示參數(shù)的列表的圖。圖7是大臂的側(cè)視圖。圖8是小臂的側(cè)視圖。圖9是鏟斗及小臂的側(cè)視圖。圖10是鏟斗的側(cè)視圖。圖11是表示用于表示液壓缸長度的參數(shù)的計(jì)算方法的圖。圖12是表示操作人員進(jìn)行校正時(shí)的作業(yè)順序的流程圖。圖13是表示外部計(jì)測(cè)裝置的設(shè)置位置的圖。圖14是表示在工作裝置的五個(gè)姿態(tài)下的斗齒尖的位置的側(cè)視圖。圖15是表示在第一位置至第五位置的各位置處的液壓缸的行程長度的表。圖16是表示基準(zhǔn)天線上的第一計(jì)測(cè)點(diǎn)和第二計(jì)測(cè)點(diǎn)的位置的俯視圖。
圖17是表示方向天線上的第三計(jì)測(cè)點(diǎn)和第四計(jì)測(cè)點(diǎn)的位置的俯視圖。圖18是表示回轉(zhuǎn)角不同的三個(gè)斗齒尖位置的俯視圖。圖19是表示校正裝置的操作畫面的一例的圖。圖20是表示與校正裝置的校正有關(guān)的處理功能的功能框圖。圖21是表示坐標(biāo)轉(zhuǎn)換信息的計(jì)算方法的圖。圖22是表示坐標(biāo)轉(zhuǎn)換信息的計(jì)算方法的圖。
具體實(shí)施例方式1.結(jié)構(gòu)1-1.液壓挖掘機(jī)的整體結(jié)構(gòu)以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的校正裝置及校正方法進(jìn)行說明。圖1是實(shí)施由校正裝置進(jìn)行的校正的液壓挖掘機(jī)100的立體圖。液壓挖掘機(jī)100具有車身I和工作裝置2。車身I具有回轉(zhuǎn)平臺(tái)3、駕駛室4和行駛機(jī)體5?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)3以能夠回轉(zhuǎn)的方式安裝于行駛機(jī)體5?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)3容納有液壓泵37 (參照?qǐng)D3)和未圖示的發(fā)動(dòng)機(jī)等裝置。駕駛室4裝載在回轉(zhuǎn)平臺(tái)3的前部。在駕駛室4內(nèi)，配置有后述的顯示輸入裝置38及操作裝置25(參照?qǐng)D3)。行駛機(jī)體5具有履帶5a、5b，通過履帶5a、5b的旋轉(zhuǎn)而使液壓挖掘機(jī)100行駛。工作裝置2安裝于車身I的前部,具有大臂6、小臂7、鏟斗8、大臂液壓缸10、小臂液壓缸11和鏟斗液壓缸12。大臂6的基端部經(jīng)由大臂銷13以能夠擺動(dòng)的方式安裝在車身I的前部。即，大臂銷13與大臂6相對(duì)于回轉(zhuǎn)平臺(tái)3的擺動(dòng)中心相當(dāng)。小臂7的基端部經(jīng)由小臂銷14以能夠擺動(dòng)的方式安裝在大臂6的前端部。即，小臂銷14與小臂7相對(duì)于大臂6的擺動(dòng)中心相當(dāng)。在小臂7的前端部經(jīng)由鏟斗銷15以能夠擺動(dòng)的方式安裝有鏟斗8。即，鏟斗銷15與鏟斗8相對(duì)于小臂7的擺動(dòng)中心相當(dāng)。圖2是示意性地表示液壓挖掘機(jī)100的結(jié)構(gòu)的圖。圖2的(a)是液壓挖掘機(jī)100的側(cè)視圖。圖2的(b)是液壓挖掘機(jī)100的后視圖。圖2的(C)是液壓挖掘機(jī)100的俯視圖。如圖2的(a)所示，大臂6的長度、即大臂銷13與小臂銷14之間的長度為LI。小臂7的長度、即小臂銷14與鏟斗銷15之間的長度為L2。鏟斗8的長度、即鏟斗銷15與鏟斗8的斗齒尖P之間的長度為L3。圖1所示的大臂液壓缸10、小臂液壓缸11和鏟斗液壓缸12都是由液壓驅(qū)動(dòng)的液壓缸。大臂液壓缸10的基端部經(jīng)由大臂液壓缸基部銷IOa以能夠擺動(dòng)的方式安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)3上。另外，大臂液壓缸10的前端部經(jīng)由大臂液壓缸頂部銷IOb以能夠擺動(dòng)的方式安裝在大臂6上。大臂液壓缸10利用液壓進(jìn)行伸縮，從而驅(qū)動(dòng)大臂6。小臂液壓缸11的基端部經(jīng)由小臂液壓缸基部銷Ila以能夠擺動(dòng)的方式安裝在大臂6上。另外，小臂液壓缸11的前端部經(jīng)由小臂液壓缸頂部銷Ilb以能夠擺動(dòng)的方式安裝在小臂7上。小臂液壓缸11利用液壓進(jìn)行伸縮，從而驅(qū)動(dòng)小臂7。鏟斗液壓缸12的基端部經(jīng)由鏟斗液壓缸基部銷12a以能夠擺動(dòng)的方式安裝在小臂7上。另外，鏟斗液壓缸12的前端部經(jīng)由鏟斗液壓缸頂部銷12b以能夠擺動(dòng)的方式安裝在第一連桿部件47的一端及第二連桿部件48的一端。第一連桿部件47的另一端經(jīng)由第一連桿銷47a以能夠擺動(dòng)的方式安裝在小臂7的前端部。第二連桿部件48的另一端經(jīng)由第二連桿銷48a以能夠擺動(dòng)的方式安裝在鏟斗8上。鏟斗液壓缸12利用液壓進(jìn)行伸縮，從而驅(qū)動(dòng)鏟斗8。圖3是表示液壓挖掘機(jī)100所包括的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。在大臂6上設(shè)有第一角度檢測(cè)部16，在小臂7上設(shè)有第二角度檢測(cè)部17，在鏟斗8上設(shè)有第三角度檢測(cè)部18。第一角度檢測(cè)部16、第二角度檢測(cè)部17及第三角度檢測(cè)部18是行程傳感器，通過檢測(cè)各液壓缸10 12的行程長度，間接地檢測(cè)大臂6相對(duì)于車身I的擺動(dòng)角、小臂7相對(duì)于大臂6的擺動(dòng)角和鏟斗8相對(duì)于小臂7的擺動(dòng)角。具體來說，第一角度檢測(cè)部16檢測(cè)大臂液壓缸10的行程長度。后述的顯示控制器39從第一角度檢測(cè)部16檢測(cè)出的大臂液壓缸10的行程長度，計(jì)算大臂6相對(duì)于圖2的(a)所示的車身坐標(biāo)系的z軸的擺動(dòng)角a。第二角度檢測(cè)部17檢測(cè)小臂液壓缸11的行程長度。顯示控制器39從第二角度檢測(cè)部17檢測(cè)出的小臂液壓缸11的行程長度，計(jì)算小臂7相對(duì)于大臂6的擺動(dòng)角β。第三角度檢測(cè)部18檢測(cè)鏟斗液壓缸12的行程長度。顯示控制器39從第三角度檢測(cè)部18檢測(cè)出的鏟斗液壓缸12的行程長度，計(jì)算鏟斗8相對(duì)于小臂7的擺動(dòng)角Y。擺動(dòng)角α、β、Y的計(jì)算方法將在后文中詳細(xì)說明。如圖2的(a)所示，在車身I上具有位置檢測(cè)部19。位置檢測(cè)部19檢測(cè)液壓挖掘機(jī)100的車身I的當(dāng)前位置。位置檢測(cè)部19具有圖1所示的RTK - GNSS (Real TimeKinematic — Global Navigation Satellite Systems (實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量-全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))，GNSS被稱為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。)用的兩根天線21、22和圖2的(a)所示的三維位置傳感器23。天線21、22沿后述的車身坐標(biāo)系X — y — z的y軸(參照?qǐng)D2的(C))隔開一定距離配置。與天線21、22所接收到的GNSS電波相應(yīng)的信號(hào)被輸入到三維位置傳感器23。三維位置傳感器23檢測(cè)天線21、22在整體坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置。整體坐標(biāo)系是利用GNSS計(jì)測(cè)的坐標(biāo)系，是以固定于地球的原點(diǎn)為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系。與此相對(duì)，后述的車身坐標(biāo)系是以固定于車身I (具體來說是回轉(zhuǎn)平臺(tái)3)的原點(diǎn)為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系。天線21 (以下，稱作“基準(zhǔn)天線21”)是用于檢測(cè)車身I的當(dāng)前位置的天線。天線22 (以下，稱作“方向天線22”)是用于檢測(cè)車身I (具體來說是回轉(zhuǎn)平臺(tái)3)的朝向的天線。位置檢測(cè)部19通過基準(zhǔn)天線21和方向天線22的位置，檢測(cè)后述的車身坐標(biāo)系的X軸在整體坐標(biāo)系中的方向角。此外，天線21、22也可以是GPS用的天線。如圖3所示，在車身I上具有側(cè)傾角傳感器24和俯仰角傳感器29。如圖2的(b)所示，側(cè)傾角傳感器24檢測(cè)車身I的寬度方向相對(duì)于重力方向(鉛直線)的傾斜角Θ1 (以下，稱作“側(cè)傾角Θ1”)。在本實(shí)施方式中，寬度方向是指鏟斗8的寬度方向，其與車輛寬度方向一致。但是，在工作裝置2包括后述的傾斜斗的情況下，鏟斗8的寬度方向與車輛寬度方向就可能不一致。如圖2的(a)所示，俯仰角傳感器29檢測(cè)車身I的前后方向相對(duì)于重力方向的傾斜角Θ2 (以下，稱為“俯仰角Θ2”)。如圖3所示，液壓挖掘機(jī)100包括操作裝置25、工作裝置控制器26、工作裝置控制裝置27和液壓泵37。操作裝置25具有工作裝置操作部件31、工作裝置操作檢測(cè)部32、行駛操作部件33、行駛操作檢測(cè)部34、回轉(zhuǎn)操作部件51和回轉(zhuǎn)操作檢測(cè)部52。工作裝置操作部件31是操作人員用以操作工作裝置2的部件，例如是操作桿。工作裝置操作檢測(cè)部32檢測(cè)工作裝置操作部件31的操作內(nèi)容，并將該操作內(nèi)容作為檢測(cè)信號(hào)而向工作裝置控制器26輸送。行駛操作部件33是操作人員用以操作液壓挖掘機(jī)100的行駛的部件，例如是操作桿。行駛操作檢測(cè)部34檢測(cè)行駛操作部件33的操作內(nèi)容,將其作為檢測(cè)信號(hào)而向工作裝置控制器26輸送。回轉(zhuǎn)操作部件51是操作人員用以操作回轉(zhuǎn)平臺(tái)3的回轉(zhuǎn)的部件，例如是操作桿。回轉(zhuǎn)操作檢測(cè)部52檢測(cè)回轉(zhuǎn)操作部件51的操作內(nèi)容，并將該操作內(nèi)容作為檢測(cè)信號(hào)而向工作裝置控制器26輸送。工作裝置控制器26具有RAM、ROM等存儲(chǔ)部35和CPU等計(jì)算部36。工作裝置控制器26主要對(duì)工作裝置2的動(dòng)作及回轉(zhuǎn)平臺(tái)3的回轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。工作裝置控制器26根據(jù)工作裝置操作部件31的操作生成用于使工作裝置2進(jìn)行動(dòng)作的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)向工作裝置控制裝置27輸出。工作裝置控制裝置27具有比例控制閥等液壓控制設(shè)備。工作裝置控制裝置27基于來自工作裝置控制器26的控制信號(hào)，控制自液壓泵37向液壓缸10 12供給的液壓油的流量。液壓缸10 12與自工作裝置控制裝置27供給來的液壓油相應(yīng)地被驅(qū)動(dòng)。由此，使工作裝置2進(jìn)行動(dòng)作。另外，工作裝置控制器26根據(jù)回轉(zhuǎn)操作部件51的操作生成用于使回轉(zhuǎn)平臺(tái)3進(jìn)行回轉(zhuǎn)的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)向回轉(zhuǎn)馬達(dá)49輸出。由此，驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)49，使回轉(zhuǎn)平臺(tái)3進(jìn)行回轉(zhuǎn)。1 — 2.顯示系統(tǒng)28的結(jié)構(gòu)在液壓挖掘機(jī)100上搭載有顯示系統(tǒng)28。顯示系統(tǒng)28是用于向操作人員提供信息的系統(tǒng)，該信息是用于挖掘作業(yè)區(qū)域內(nèi)的地面而形成為后述的設(shè)計(jì)面那樣的形狀的信息。顯示系統(tǒng)28具有顯示輸入裝置38和顯示控制器39。顯示輸入裝置38具有觸摸面板式的輸入部41和IXD等顯示部42。顯示輸入裝置38顯示用于提供用于進(jìn)行挖掘的信息的指引畫面。另外，在指引畫面中，顯示出各種操作鍵。操作人員能夠通過觸摸指引畫面上的各種操作鍵，而執(zhí)行顯示系統(tǒng)28的各種功能。指引畫面將在后文中詳細(xì)說明。顯示控制器39執(zhí)行顯示系統(tǒng)28的各種功能。顯示控制器39與工作裝置控制器26能夠通過無線或者有線的通信機(jī)構(gòu)彼此通信。顯示控制器39具有RAM、ROM等存儲(chǔ)部43和CPU等計(jì)算部44。計(jì)算部44基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部43中的各種數(shù)據(jù)和位置檢測(cè)部19的檢測(cè)結(jié)果，執(zhí)行用于顯示指引畫面的各種計(jì)算。在顯示控制器39的存儲(chǔ)部43中，預(yù)先制成并存儲(chǔ)有設(shè)計(jì)地形數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)地形數(shù)據(jù)是與三維設(shè)計(jì)地形的形狀及位置相關(guān)的信息。設(shè)計(jì)地形表示作為作業(yè)對(duì)象的地面的目標(biāo)形狀。顯示控制器39基于設(shè)計(jì)地形數(shù)據(jù)和來自上述各種傳感器的檢測(cè)結(jié)果等數(shù)據(jù)，使指引畫面顯示在顯示輸入裝置38上。具體來說，如圖4所示，設(shè)計(jì)地形由利用三角形多邊形分別表現(xiàn)的多個(gè)設(shè)計(jì)面45構(gòu)成。在圖4中僅對(duì)多個(gè)設(shè)計(jì)面中的一部分標(biāo)注了附圖標(biāo)記45，省略了其它設(shè)計(jì)面的附圖標(biāo)記。操作人員將上述設(shè)計(jì)面45中的一個(gè)或者多個(gè)設(shè)計(jì)面45選擇為目標(biāo)面70。顯示控制器39將用于向操作人員通報(bào)目標(biāo)面70的位置的指弓丨畫面顯示在顯示輸入裝置38上。2.指引畫面以下，詳細(xì)說明指引畫面。指引畫面是用于表示目標(biāo)面70與鏟斗8的斗齒尖的位置關(guān)系，并且引導(dǎo)液壓挖掘機(jī)100的工作裝置2以使作業(yè)對(duì)象即地面與目標(biāo)面70成為相同形狀的畫面。2-1.指引畫面的結(jié)構(gòu)在圖5中表示指引畫面53。指引畫面53包括表示作業(yè)區(qū)域的設(shè)計(jì)地形和液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置的俯視圖53a以及表示目標(biāo)面70與液壓挖掘機(jī)100的位置關(guān)系的側(cè)視圖53b。指引畫面53的俯視圖53a利用多個(gè)三角形多邊形表現(xiàn)俯視下的設(shè)計(jì)地形。更具體來說，俯視圖53a以液壓挖掘機(jī)100的回轉(zhuǎn)平面為投影面而表現(xiàn)設(shè)計(jì)地形。因而，俯視圖53a是從液壓挖掘機(jī)100的正上方觀察到的圖，在液壓挖掘機(jī)100發(fā)生傾斜時(shí)設(shè)計(jì)面45變得傾斜。另外，自多個(gè)設(shè)計(jì)面45選擇出的目標(biāo)面70用不同于其它設(shè)計(jì)面45的顏色顯示。在圖5中，液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置由俯視下的液壓挖掘機(jī)的圖標(biāo)61表示，但也可以由其它符號(hào)表不。另外，俯視圖53a包括用于使液壓挖掘機(jī)100與目標(biāo)面70正對(duì)的信息。用于使液壓挖掘機(jī)100與目標(biāo)面70正對(duì)的信息顯示為正對(duì)羅盤73。正對(duì)羅盤73是表示相對(duì)于目標(biāo)面70的正對(duì)方向和應(yīng)使液壓挖掘機(jī)100回轉(zhuǎn)的方向的圖標(biāo)。操作人員能夠利用正對(duì)羅盤73來確認(rèn)與目標(biāo)面70的正對(duì)度。指引畫面53的側(cè)視圖53b包括表示目標(biāo)面70與鏟斗8的斗齒尖的位置關(guān)系的圖像和表示目標(biāo)面70與鏟斗8的斗齒尖之間的距離的距離信息88。具體來說，側(cè)視圖53b包括設(shè)計(jì)面線81、目標(biāo)面線82和側(cè)視下的液壓挖掘機(jī)100的圖標(biāo)75。設(shè)計(jì)面線81表示目標(biāo)面70以外的設(shè)計(jì)面45的截面。目標(biāo)面線82表示目標(biāo)面70的截面。如圖4所示，設(shè)計(jì)面線81和目標(biāo)面線82是對(duì)通過鏟斗8的斗齒尖在寬度方向上的中點(diǎn)P (以下，僅稱作“鏟斗8的斗齒尖”)的當(dāng)前位置的平面77與設(shè)計(jì)面45的交線80進(jìn)行計(jì)算而求得的。計(jì)算鏟斗8的斗齒尖的當(dāng)前位置的方法將在后文中詳細(xì)說明。如上所述，在指引畫面53中，利用圖像表示了設(shè)計(jì)面線81、目標(biāo)面線82與包括鏟斗8的液壓挖掘機(jī)100的相對(duì)位置關(guān)系。操作人員能夠通過使鏟斗8的斗齒尖沿目標(biāo)面線82移動(dòng)而容易地進(jìn)行挖掘，使得當(dāng)前的地形變?yōu)樵O(shè)計(jì)地形。2-2.斗齒尖位置的計(jì)算方法接著，詳細(xì)說明上述鏟斗8的斗齒尖位置的計(jì)算方法。顯示控制器39的計(jì)算部44基于位置檢測(cè)部19的檢測(cè)結(jié)果以及存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部43的多個(gè)參數(shù)，計(jì)算鏟斗8的斗齒尖的當(dāng)前位置。在圖6中表示存儲(chǔ)部43所存儲(chǔ)的參數(shù)的列表。參數(shù)包括工作裝置參數(shù)和天線參數(shù)。工作裝置參數(shù)包括表示大臂6、小臂7和鏟斗8的尺寸和擺動(dòng)角的多個(gè)參數(shù)。天線參數(shù)包括表示天線21、22與大臂6的位置關(guān)系的多個(gè)參數(shù)。如圖3所示，顯示控制器39的計(jì)算部44具有第一當(dāng)前位置計(jì)算部44a和第二當(dāng)前位置計(jì)算部44b。第一當(dāng)前位置計(jì)算部44a基于工作裝置參數(shù)，計(jì)算鏟斗8的斗齒尖在車身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置。第二當(dāng)前位置計(jì)算部44b從天線參數(shù)、位置檢測(cè)部19檢測(cè)出的天線21、22在整體坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置和第一當(dāng)前位置計(jì)算部44a計(jì)算出的鏟斗8的斗齒尖在車身坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置，計(jì)算鏟斗8的斗齒尖在整體坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置。具體來說，鏟斗8的斗齒尖的當(dāng)前位置以下述方式求得。 首先，如圖2所示，設(shè)定將大臂銷13的軸與后述工作裝置2的動(dòng)作平面的交點(diǎn)作為原點(diǎn)的車身坐標(biāo)系X — y — z。在以下的說明中，大臂銷13的位置是指大臂銷13在車輛寬度方向上的中點(diǎn)的位置。另外，從第一度檢測(cè)部16、第二度檢測(cè)部17和第三角度檢測(cè)部18的檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算上述的大臂6、小臂7及鏟斗8的當(dāng)前的擺動(dòng)角α、β、Y。擺動(dòng)角
Y的計(jì)算方法見后述。車身坐標(biāo)系下的鏟斗8的斗齒尖的坐標(biāo)(X，y, ζ)是使用大臂6、小臂7、鏟斗8的擺動(dòng)角α、β、γ和大臂6、小臂7、鏟斗8的長度L1、L2、L3，通過以下的數(shù)I式來計(jì)算。
[算式I]X=Llsin a +L2sin ( α + β ) +L3sin ( α + β + y )y=0Z=Llcos α +L2cos ( α + β ) +L3cos ( α + β + γ )另外，由算式I求得的車身坐標(biāo)系下的鏟斗8的斗齒尖的坐標(biāo)(X，y, ζ)通過以下的算式2，轉(zhuǎn)換為整體坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(X，Y，Ζ)。[算式2]
權(quán)利要求
1.一種液壓挖掘機(jī)的校正裝置，其特征在于， 所述液壓挖掘機(jī)包括:車身；工作裝置，其包括以能夠擺動(dòng)的方式安裝于所述車身的大臂、以能夠擺動(dòng)的方式安裝于所述大臂的小臂和以能夠擺動(dòng)的方式安裝于所述小臂的工作件；角度檢測(cè)部，其檢測(cè)所述大臂相對(duì)于所述車身的擺動(dòng)角、所述小臂相對(duì)于所述大臂的擺動(dòng)角和所述工作件相對(duì)于所述小臂的擺動(dòng)角；當(dāng)前位置計(jì)算部，其基于表示所述大臂、所述小臂和所述工作件的尺寸和所述擺動(dòng)角的多個(gè)參數(shù)，計(jì)算所述工作件所包括的作業(yè)點(diǎn)的當(dāng)前位置； 所述校正裝置用于在所述液壓挖掘機(jī)中校正所述參數(shù)，包括: 輸入部，其被輸入由外部計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)到的、表示所述作業(yè)點(diǎn)在多個(gè)位置處的坐標(biāo)的作業(yè)點(diǎn)位置信息； 校正計(jì)算部，其基于輸入到所述輸入部的所述作業(yè)點(diǎn)位置信息，計(jì)算所述參數(shù)的校正值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓挖掘機(jī)的校正裝置，其特征在于， 所述作業(yè)點(diǎn)位置信息包括:所述工作裝置在上下方向上的位置和/或在車身前后方向上的位置不同的所述作業(yè)點(diǎn)的多個(gè)位置的坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓挖掘機(jī)的校正裝置，其特征在于， 所述作業(yè)點(diǎn)位置信息包括:在所述大臂的擺動(dòng)角變?yōu)樽畲蟮乃龉ぷ餮b置的姿態(tài)、所述小臂的擺動(dòng)角變?yōu)樽钚〉乃龉ぷ餮b置的姿態(tài)、所述小臂的擺動(dòng)角變?yōu)樽畲蟮乃龉ぷ餮b置的姿態(tài)、所述工作件的擺動(dòng)角變?yōu)樽钚〉乃龉ぷ餮b置的姿態(tài)和所述工作件的擺動(dòng)角變?yōu)樽畲蟮乃龉ぷ餮b置的姿態(tài)中的至少一種所述工作裝置的姿態(tài)下，所述作業(yè)點(diǎn)的位置的坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓挖掘機(jī)的校正裝置，其特征在于， 所述作業(yè)點(diǎn)位置信息包括:與所述工作裝置的多個(gè)姿態(tài)對(duì)應(yīng)的所述作業(yè)點(diǎn)的多個(gè)位置的中間位置的坐標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓挖掘機(jī)的校正裝置，其特征在于， 所述作業(yè)點(diǎn)位置信息包括:車身前后方向上的位置不同的地面上的第一位置及第二位置的坐標(biāo)、車身前后方向上的位置不同的空中的第三位置及第四位置的坐標(biāo)以及位于所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置的中間的第五位置的坐標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓挖掘機(jī)的校正裝置，其特征在于， 所述工作裝置還包括驅(qū)動(dòng)所述大臂的大臂液壓缸、驅(qū)動(dòng)所述小臂的小臂液壓缸和驅(qū)動(dòng)所述工作件的工作件液壓缸， 所述角度檢測(cè)部檢測(cè)所述大臂液壓缸、所述小臂液壓缸和所述工作件液壓缸各自的液壓缸行程， 所述參數(shù)包括用于從所述液壓缸行程計(jì)算所述大臂的擺動(dòng)角、所述小臂的擺動(dòng)角和所述工作件的擺動(dòng)角的所述大臂的尺寸信息、所述小臂的尺寸信息和所述工作件的尺寸信肩、O
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的液壓挖掘機(jī)的校正裝置，其特征在于， 所述校正計(jì)算部通過數(shù)值解析來計(jì)算所述參數(shù)的校正值。
8.一種液壓挖掘機(jī)的校正方法，其特征在于，所述液壓挖掘機(jī)包括:車身；工作裝置，其包括以能夠擺動(dòng)的方式安裝于所述車身的大臂、以能夠擺動(dòng)的方式安裝于所述大臂的小臂和以能夠擺動(dòng)的方式安裝于所述小臂的工作件；角度檢測(cè)部，其檢測(cè)所述大臂相對(duì)于所述車身的擺動(dòng)角、所述小臂相對(duì)于所述大臂的擺動(dòng)角和所述工作件相對(duì)于所述小臂的擺動(dòng)角；當(dāng)前位置計(jì)算部，其基于表示所述大臂、所述小臂和所述工作件的尺寸和所述擺動(dòng)角的多個(gè)參數(shù)，計(jì)算所述工作件所包括的作業(yè)點(diǎn)的當(dāng)前位置； 所述校正方法用于在所述液壓挖掘機(jī)中校正所述參數(shù)，包括: 將由外部計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)到的、表示所述作業(yè)點(diǎn)在多個(gè)位置處的坐標(biāo)的作業(yè)點(diǎn)位置信息，向校正所述參數(shù)的校正裝置中輸入的步驟； 所述校正裝置基于所述作業(yè)點(diǎn)位置信息來計(jì)算所述參數(shù)的校正值的步驟。
全文摘要
液壓挖掘機(jī)的校正裝置是用于在液壓挖掘機(jī)中校正參數(shù)的裝置。液壓挖掘機(jī)的當(dāng)前位置計(jì)算部基于表示大臂、小臂和鏟斗的尺寸和擺動(dòng)角的多個(gè)參數(shù)，計(jì)算工作件所包括的作業(yè)點(diǎn)的當(dāng)前位置。液壓挖掘機(jī)的校正裝置包括輸入部(63)、第一校正計(jì)算部(65c)及第二校正計(jì)算部(65d)。輸入部(63)是被輸入由外部計(jì)測(cè)裝置計(jì)測(cè)到的、表示作業(yè)點(diǎn)在多個(gè)位置處的坐標(biāo)的第一作業(yè)點(diǎn)位置信息的部分。第一校正計(jì)算部(65c)及第二校正計(jì)算部(65d)基于輸入到輸入部(63)的第一作業(yè)點(diǎn)位置信息，計(jì)算參數(shù)的校正值。
文檔編號(hào)E02F3/43GK103080427SQ201280002722
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
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