用於控制挖掘機的方法和裝置、液壓控制系統、挖掘機與流程
2023-07-16 05:04:46 1
本發明涉及機械設備領域，具體地涉及一種用於控制挖掘機的方法和裝置、用於液壓挖掘機的液壓控制系統、挖掘機。
背景技術：
目前，採用負流量系統的液壓挖掘機使用的操作手柄通過液壓閥塊直接控制挖掘機各動作先導油路的油壓大小，進而控制流進執行裝置的流量大小，控制執行裝置動作與否和動作速度。液壓系統如圖1所示，發動機5為系統提供動力源，液壓泵6為系統提供液壓動力源，先導油泵7為系統提供先導控制油源。當操縱手柄3左側被壓下時，液壓滑閥2的閥芯向左側移動，液壓油缸1大腔進油，油缸伸出；當操縱手柄3右側被壓下時，液壓滑閥3的閥芯向右側移動，液壓油缸1小腔進油，油缸收回。現有技術的方案存在以下問題：操作手柄為機械液壓結構，不利於機電液一體化控制和智能化控制的實現。
技術實現要素：
本發明實施例的目的是提供一種用於控制挖掘機的方法和裝置、用於挖掘機的液壓控制系統、挖掘機，其實現機電液一體化控制和智能化控制的實現。
為了實現上述目的，本發明實施例的一個方面提供一種用於控制挖掘機的方法，該方法包括：採集與至少一個電控手柄的動作相關聯的電信號；根據電信號生成控制信號；以及將控制信號輸出至至少相應的電磁閥以控制挖掘機進行相應操作。
可選地，該方法還包括：確定電信號相比於預設電信號的第一百分比；根據第一百分比確定電控手柄的動作的操作角度；以及確定操作角度相比於預設角度的第二百分比；其中，根據電信號生成控制信號包括根據第二百分比生成控制信號。
可選地，根據第二百分比生成控制信號包括：設置電控手柄的靈敏度；根據設置的靈敏度和第二百分比生成第一數據；以及根據第一數據和選擇的操作模式生成控制信號。
可選地，根據第一數據和選擇的操作模式生成控制信號包括：根據第一數據和操作模式生成第二數據；以及根據第二數據和預設有效電流值生成控制信號。
可選地，根據第二數據和預設有效電流值生成控制信號包括：根據第二數據和預設有效電流值生成第一控制信號；以及根據第一控制信號生成變化平緩的控制信號。
本發明實施例的另一方面提供一種用於控制挖掘機的裝置，該裝置包括控制器，控制器包括：數據採集模塊，用於採集與至少一個電控手柄的動作相關聯的電信號；以及數據處理模塊，用於根據電信號生成控制信號。
可選地，控制器還包括：輸出模塊，用於將控制信號輸出至至少一個相應的電磁閥以控制挖掘機進行相應操作。
可選地，數據處理模塊用於：確定電信號相比於預設電信號的第一百分比；根據第一百分比確定電控手柄的動作的操作角度；確定操作角度相比於預設角度的第二百分比；以及根據第二百分比生成控制信號。
可選地，控制器還包括：比例及曲線選擇模塊，用於設置比例值和選擇預設曲線；操作模式選擇模塊，用於選擇電控手柄的操作模式；以及比例及曲線處理模塊，用於根據比例值和預設曲線確定電控手柄的靈敏度；數據處理模塊用於：根據靈敏度和第二百分比生成第一數據；控制器還包括數據分配模塊，用於根據第一數據和操作模式生成第二數據；和將第二數據分配給至少一個相應的電磁閥；輸出模塊用於：接收所分配的第二數據；以及根據所分配的第二數據和預設有效電流值生成控制信號。
可選地，輸出模塊包括：輸入信號模塊，用於接收所分配的第二數據，根據所分配的第二數據和預設有效電流值生成第一控制信號；斜坡信號處理模塊，用於根據第一控制信號生成變化平緩的控制信號；以及輸出信號模塊，用於輸出控制信號至與至少一個相應的電磁閥相關聯的電路以調節輸出至相應的電磁閥的輸出信號。
可選地，所述輸出信號模塊還用於採集輸出至至少一個相應的電磁閥的輸出信號；以及根據採集到的輸出信號與輸出的控制信號對電路輸出至至少一個相應的電磁閥的輸出信號進行反饋控制。
本發明實施例的另一方面提供一種用於挖掘機的液壓控制系統，該液壓控制系統包括上述的裝置。
本發明實施例的另一方面提供一種挖掘機，該挖掘機包括上述的液壓控制系統。
通過上述技術方案，通過使用電控手柄將操作者的操作抓轉為電信號並根據電信號生成控制信號以及將該控制信號輸出至電磁閥以控制挖掘機，實現了機電液一體化控制和智能控制。
本發明實施例的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
附圖是用來提供對本發明實施例的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明實施例，但並不構成對本發明實施例的限制。在附圖中：
圖1是現有技術中的一液壓系統的原理圖；
圖2是根據本發明的一實施方式提供的用於控制挖掘機的方法的流程圖；
圖3是根據本發明的另一實施方式提供的用於控制挖掘機的方法的流程圖；
圖4是根據本發明的另一實施方式提供的用於控制挖掘機的方法的流程圖；
圖5是根據本發明的一實施方式提供的用於控制挖掘機的裝置的結構框圖；
圖6是根據本發明的另一實施方式提供的用於控制挖掘機的裝置的結構框圖；
圖7是根據本發明的另一實施方式提供的用於控制挖掘機的裝置的結構框圖；
圖8是根據本發明的另一實施方式提供的用於控制挖掘機的裝置的結構框圖；
圖9是根據本發明的一實施方式提供的液壓系統原理圖；
圖10是根據本發明的一實施方式提供的電氣系統原理圖；
圖11是根據本發明的一實施方式提供的電控手柄曲線圖；
圖12是根據本發明的一實施方式提供的數據處理程序模塊框圖；以及
圖13是根據本發明的一實施方式提供的比例電磁閥輸出程序模塊框圖。
附圖標記說明
1液壓油缸2液壓滑閥
3操縱手柄4回油過濾器
5發動機6液壓泵
7先導油泵8吸油過濾器
9電磁閥10控制器
11數據採集模塊12數據處理模塊
13輸出模塊14比例及曲線選擇模塊
15操作模式選擇模塊16數據分配模塊
17斜坡信號處理模塊18輸出信號模塊
19顯示器20比例及曲線處理模塊
21左側電控手柄22右側電控手柄
23數據採集處理模塊24輸入信號模塊
31左側手柄左右方向32左側手柄前後方向
33右側手柄左右方向34右側手柄前後方向
具體實施方式
以下結合附圖對本發明實施例的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明實施例，並不用於限制本發明實施例。
在本發明實施例中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如「前、後、左、右」通常是指挖掘機操作人員在操作電控手柄時電控手柄相對於操作人員的動作方向，即前、後、左、右。
本發明實施例的一個方面提供一種用於控制挖掘機的方法。例如，如圖2所示。圖2是根據本發明的一實施方式提供的用於控制挖掘機的方法的流程圖。如圖2所示，該方法包括：
步驟s20：採集電信號，即採集與至少一個電控手柄的動作相關聯的電信號；
步驟s21：生成控制信號，即根據電信號生成控制信號；以及
步驟s22：輸出電信號，即將控制信號輸出至至少一個相應的電磁閥以控制挖掘機進行相應操作。
如此，實現了機電液一體化控制和智能控制。其中，電信號可以是電壓值。另外，電控手柄的使用克服了操作手柄配置的液壓性能固定使得其缺乏適應性的缺陷。
圖3是根據本發明的另一實施方式提供的用於控制挖掘機的方法的流程圖。如圖3所示，圖3所示的方法與圖2所示的方法相比，其不同之處在於，圖3所示的方法還包括：
步驟s31：確定第一百分比，即確定電信號相比於預設電信號的第一百分比，該預設電信號為一參考電信號，例如參考電壓；
步驟s32：確定操作角度，即根據第一百分比確定電控手柄的動作的操作角度；其中，該操作角度包括了操作方向和角度的大小；例如，如圖11，電信號為電壓值，將電壓值相比於預設電壓得到第一百分比為40％，則可從圖11中確定出方向為左方向，角度為5°；
步驟s33：確定第二百分比，即確定操作角度相比於預設角度的第二百分比；其中，該預設角度可以與操作方向相關，例如在步驟s32中確定的操作方向為左方向，則該預設角度可以為左方向上的預設角度；以及
步驟s34：生成控制信號，即根據第二百分比生成控制信號。
進一步地，在根據本發明的實施方式中，根據第二百分比生成控制信號可以包括：設置電控手柄的靈敏度；根據設置的靈敏度和第二百分比生成第一數據；以及根據第一數據和選擇的操作模式生成控制信號。其中，設置靈敏度可通過設置與靈敏度相關的比例值和選擇與靈敏度相關的曲線來實現。如此，實現了根據操作人員的熟練程度不同設置不同的靈敏度以便於操作人員的操作。另外地，操作人員可以選擇曲線，這改善了挖掘機系統的性能和可操控性。此外，可以選擇操作模式，使得操作人員可根據自己的操作習慣調整操作模式，方便操作人員的操作，提高工作效率。其中，操作模式的種類很多，例如iso標準操作模式、日本挖掘機操作模式等。其中，日本挖掘機操作操作模式和iso標準操作模式的區別在於操作手柄與挖掘機動作的對應不同，例如在日本挖掘機操作模式中，左手柄的左右動作對應挖掘機鬥杆的伸出和收入，前後動作對應整車的右旋轉和左旋轉。
進一步地，在根據本發明的實施方式中，根據第一數據和選擇的操作模式生成控制信號可以包括：根據第一數據和操作模式生成第二數據；以及根據第二數據和預設有效電流值生成控制信號。
進一步地，在根據本發明的實施方式中，根據所述第二數據和預設有效電流值生成所述控制信號可以包括：根據第二數據和預設有效電流值生成第一控制信號；以及根據第一控制信號生成變化平緩的控制信號。其中，該預設有效電流值與電磁閥相關。
圖4是根據本發明的另一實施方式提供的用於控制挖掘機的方法的流程圖。如圖4所示，圖4所示的方法與圖3所示的方法的不同之處在於，圖4所示的方法還包括：
步驟s44：設置靈敏度，即設置電控手柄的靈敏度；
步驟s45：生成第一數據，即根據設置的靈敏度和第二百分比生成第一數據；
步驟s46：生成第二數據，即根據第一數據和選擇的操作模式生成第二數據；
步驟s47：生成第一控制信號，即根據第二數據和預設有效電流值生成第一控制信號；以及
步驟s48：生成變化平緩的控制信號，即根據第一控制信號生成變化平緩的控制信號。
如此，可通過設置不同的靈敏度方便操作熟練程度不同的操作人員操作挖掘機。另外，操作人員還可根據自己的操作習慣選擇操作模式。將控制信號處理成變化平緩的控制信號使得操作人員在操作挖掘機時，挖掘機在不同的動作之間有適應的過程，便於保護挖掘機，延長使用壽命。
另外，本發明的實施例的另一方面還提供了一種用於控制挖掘機的裝置。圖5是根據本發明的一實施方式提供的用於控制挖掘機的裝置的結構框圖。如圖5所示，該裝置包括控制器10。控制器10包括數據採集模塊11和數據處理模塊12。其中，數據採集模塊11用於採集與至少一個電控手柄的動作相關聯的電信號，數據處理模塊12用於根據電信號生成控制信號。如此，實現了機電液一體化控制和智能控制。其中，電信號可以是電壓值。另外，電控手柄的使用克服了操作手柄配置的液壓性能固定使得其缺乏適應性的缺陷。
圖6是根據本發明的另一實施方式提供的用於控制挖掘機的裝置的結構框圖。圖6所示的裝置與圖5所示的裝置不同之處在於，圖6所示的控制器10還包括輸出模塊13，用於將控制信號輸出至至少一個相應的電磁閥以控制挖掘機進行相應操作。如圖9所示，使用電磁閥9代替傳統的液壓滑閥3(如圖1所示)，通過控制電磁閥9控制挖掘機進行相應操作。其中，在該實施方式中，電磁閥可以是比例電磁閥。比例電磁閥的作用是調節先導控制油路的壓力和流量。
在根據本發明的實施方式中，數據處理模塊12用於確定電信號相比於預設電信號的第一百分比；根據第一百分比確定電控手柄的動作的操作角度；確定操作角度相比於預設角度的第二百分比；以及根據第二百分比生成控制信號。以電信號為電壓為例。例如，數據處理模塊12將電壓值相比於預設電壓得到第一百分比為40％，從圖11中可確定出方向為左方向，角度為5°。將角度值5與左方向的預設角度相比得到第二百分比，數據處理模塊12根據第二百分比生成控制信號。
圖7是根據本發明的另一實施方式提供的用於控制挖掘機的裝置的結構框圖。如圖7所示，在該實施方式中，該裝置包括控制器10。控制器10包括數據採集模塊11、數據處理模塊12、輸出模塊13、比例及曲線選擇模塊14、操作模式選擇模塊15、數據分配模塊16和比例及曲線處理模塊20。其中，比例及曲線選擇模塊14用於設置比例值和選擇預設曲線，該比例值和預設曲線與靈敏度相關。操作模式選擇模塊15用於選擇電控手柄的操作模式。比例及曲線處理模塊20用於根據比例值和預設曲線確定電控手柄的靈敏度。數據採集模塊11用於採集與至少一個電控手柄的動作相關聯的電信號。數據處理模塊12用於確定電信號相比於預設電信號的第一百分比；根據第一百分比確定電控手柄的動作的操作角度；確定操作角度相比於預設角度的第二百分比；根據靈敏度和第二百分比生成第一數據。數據分配模塊16用於根據第一數據和操作模式生成第二數據以及將第二數據分配給至少一個相應的電磁閥。例如，操作人員的某一操作需要操作多個電磁閥(例如電磁閥a、b、c、d、e、f、g、h)，數據分配模塊16根據操作人員選擇的操作模式將第一數據處理成第二數據並將第二數據分配給該多個電磁閥，即根據操作模式將第一數據處理成與多個電磁閥對應的第二數據。在該實施方式中，輸出模塊13用於接收所分配的第二數據以及根據所分配的第二數據和預設有效電流值生成控制信號。其中，預設有效電流值與電磁閥有關。如此，實現了根據操作人員的熟練程度不同設置不同的靈敏度以便於操作人員的操作。此外，可以選擇操作模式，使得操作人員可根據自己的操作習慣調整操作模式，方便操作人員的操作，提高工作效率。其中，預設操作模式中所包含的操作模式的種類很多，例如iso標準操作模式、日本挖掘機操作模式等。另外，在該實施方式中，操作人員可通過操作人機互動界面，例如顯示屏，設置比例值、選擇預設曲線以及選擇預設操作模式。
在根據本發明的實施方式中，輸出模塊13可包括輸入信號模塊24，用於接收所分配的第二數據，根據所分配的第二數據和預設有效電流值生成第一控制信號。輸出模塊13還可包括斜坡信號處理模塊17，用於根據第一控制信號生成變化平緩的控制信號。輸出模塊13還可包括輸出信號模塊18，用於輸出控制信號至與至少一個相應的電磁閥相關聯的電路以調節輸出至相應的電磁閥的輸出信號。
在根據本發明的實施方式中，輸出信號模塊18還可用於採集輸出至至少一個相應的電磁閥的輸出信號；以及根據採集到的輸出信號與輸出的控制信號對電路輸出至至少一個相應的電磁閥的輸出信號進行反饋控制。如此，使得液壓系統控制挖掘機更加智能化。
圖8是根據本發明的另一實施方式提供的用於控制挖掘機的裝置的結構框圖。如圖8所示，與圖7所示的裝置的不同之處在於，在圖8所示的裝置中，輸出模塊13包括輸入信號模塊24、斜坡信號處理模塊17和輸出模塊18。在該實施方式中，使用兩電控手柄操作挖掘機，左側電控手柄21和右側電控手柄22，以電信號為電壓為例。此外，操作人員可在人機互動界面，如顯示器19(如圖12所示)設置與靈敏度相關的比例值和選擇與靈敏度相關的預設曲線以及操作模式。數據採集模塊11採集與電控手柄的相關聯的電壓，並將其存儲起來。可根據該電信號判斷操作人員操作的是左手柄還是右手柄以及電控手柄的操作方向。如圖10所示，31表示左側電控手柄左右方向，32表示左側電控手柄前後方向，33表示右側電控手柄左右方向，34表示右側電控手柄前後方向，根據電控手柄與控制器的連接線路，可根據採集到的電信號得出操作人員操作的哪個手柄以及其操作方向是前後還是左右。數據處理模塊12將該電壓值與預設電壓值相比得到第一百分比。根據第一百分比確定電控手柄的操作角度，該操作角度包括了電控手柄的具體操作方向以及操作角度，例如根據電信號確定操作人員操作的是左側電控手柄的左右方向則在圖11中可根據角度與百分比值的關係確定出操作人員操作的左側電控手柄的左方向還是右方向以及具體的操作角度。本領域技術人員可以理解的是，還可作出前後方向與百分比值的關係以當操作人員操作電控手柄的前後方向時確定出具體方向和角度。數據處理模塊12確定操作角度後將角度值與相應方向的預設角度相比以得到第二百分比。操作人員在顯示器19上設置比例值和選擇的預設曲線，比例及曲線處理模塊20根據比例值和預設曲線的乘積確定電控手柄的靈敏度。數據處理模塊12將第二百分比與靈敏度相乘得到第一數據，其中，該第一數據是一百分比值。根據操作人員在顯示器19上選擇的操作模式，數據分配模塊16將第一數據處理成第二數據，並將第二數據分配給相對應的電磁閥，例如如圖12所示，與電磁閥a、b、c、d、e、f、g、h相對應，將第二數據分配給輸出a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1，其中，該第二數據是一百分比值。輸入信號模塊24通過與電磁閥a、b、c、d、e、f、g、h相對應的入口a2、b2、c2、d2、e2、f2、g2、h2接收分配的第二數據並將分配的第二數據與預設有效電流值相乘得到第一控制信號(如圖13所示)，該預設有效電流值與電磁閥相關。斜坡信號處理模塊17將第一控制信號處理成變化平緩的控制信號。輸出信號模塊18將變化平緩的控制信號通過其與電磁閥a、b、c、d、e、f、g、h相對應的輸出口a3、b3、c3、d3、e3、f3、g3、h3輸出至與電磁閥a、b、c、d、e、f、g、h相關聯的電路以調節輸出至電磁閥a、b、c、d、e、f、g、h的輸出信號。另外地，輸出信號模塊18還具有閉環控制功能保證輸出信號與目標值相同。例如，採集輸出至電磁閥a、b、c、d、e、f、g、h輸出信號；以及根據採集到的輸出信號與其輸出的控制信號對與電磁閥a、b、c、d、e、f、g、h相關聯的電路輸出至電磁閥a、b、c、d、e、f、g、h的輸出信號進行反饋控制。此外，在根據本發明的實施方式中，可將數據採集模塊11和數據處理模塊集成為數據採集處理模塊23，如圖12所示。
另外地，本發明實施例的另一方面提供一種用於挖掘機的液壓控制系統。該液壓控制系統包括上述的裝置。
另外地，本發明實施例的另一方面提供一種挖掘機，該挖掘機包括上述的液壓控制系統。
綜上所述，通過電控手柄將操作人員的操作轉換成電信號，根據該電信號生成控制信號，將該控制信號輸出至相應的電磁閥以控制挖掘機進行相應的操作，實現了機電液一體化控制和智能控制。而且，使用電控手柄克服了操作手柄配置的液壓閥性能固定、缺乏適應性的缺點。此外，可通過設置不同的靈敏度實現很好的適應於操作熟練程度不同的操作人員。另外，操作人員還可根據自己的操作習慣調整操作模式以更方便的操作挖掘機，提高工作效率。
以上結合附圖詳細描述了本發明例的可選實施方式，但是，本發明實施例並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明實施例的技術構思範圍內，可以對本發明實施例的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明實施例的保護範圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本發明實施例對各種可能的組合方式不再另行說明。
本領域技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬體來完成，該程序存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一個(可以是單片機，晶片等)或處理器(processor)執行本申請各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬碟、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。
此外，本發明實施例的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明實施例的思想，其同樣應當視為本發明實施例所公開的內容。