專利名稱：一種作業(yè)臂工位的實時測量系統及其測量方法
一種作業(yè)臂工位的實時測量系統及其測量方法技術領域：
本發(fā)明涉及工程機械領域，具體涉及一種作業(yè)臂工位的實時測量系統及其測量方法。
背景技術：
已知的，在地下工程與隧道、水利、建筑、電力、道路、礦山、港口和國防等工程施工過程中，大多數的機械設備都需要掌握或控制機器作業(yè)臂的工作角度，從而達到較好的施工效果，通過精確控制作業(yè)臂工作角度可以提高機械設備的作業(yè)效率和作業(yè)精度，保證施工質量，提高施工安全等，在實際施工過程中，操作人員可以通過控制作業(yè)臂的實時工作角度可達到遠程操作、實時調控的效果，進而實現了降低生產的成本訴求。目前，測量機械設備作業(yè)臂空間的角度多采用全站儀、量角儀類測量器械進行人工測量，而采用上述方法測量工程機械設備作業(yè)臂的工作角度時，既費時又費力，并且難以實現實時測量，無法滿足施工作業(yè)需求，即便是一些對于作業(yè)角度要求嚴格的工程機械設備自身配備了工作臂的角度控制系統，一般多采用電液聯合控制體系，但由于其大大增加了機械生產成本，經濟性差，無法得到快速推廣，那么如何提高一種即便捷，生產成本又低，又能進行實時測量作業(yè)臂位置的系統和測量方法就成了本領域技術人員的長期技術訴求。
發(fā)明內容
為克服上述技術的不足，本發(fā)明提供了一種作業(yè)臂工位的實時測量系統及其測量方法，本發(fā)明通過在作業(yè)臂上設置測量系統，并通過無線控制終端實時顯示作業(yè)臂的空間姿態(tài)方位角、俯仰角和翻滾角的角度，本發(fā)明能較好的實現實時測量的目的，從而提高作業(yè)精度和作業(yè)效率，設備可實時測量，同步顯示，并且能夠靈活拆卸，可適用于不同類型工程機械之間的互換，經濟性高，適合大范圍推廣和應用。為實現如上所述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術方案
一種作業(yè)臂工位的實時測量系統，由三軸加速度計、三軸磁強計、三軸陀螺儀、溫度傳感器、數據存儲器、數字信號處理器、程序存儲器和數據接口構成測量單元，所述測量單元連接無線模塊，所述無線模塊和測量單元分別連接電源，所述無線模塊與無線控制終端實現無線連接形成作業(yè)臂工位的實時測量系統；
所述數字信號處理器分別連接三軸加速度計、三軸磁強計、三軸陀螺儀、溫度傳感器、數據存儲器、程序存儲器和數據接口 ；
所述數據接口連接無線模塊；
所述無線控制終端包括無線發(fā)送與接收模塊、中央處理器、存儲器、輸入鍵盤和液晶顯示器，其中無線發(fā)送與接收模塊和無線模塊通過顯示器和輸入鍵盤進行數據的通訊和控制，即顯示實時測量的數據。所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，所述三軸加速度計用于確定作業(yè)臂初始的姿態(tài)，并修正和確定三軸陀螺儀在水平方向的漂移。所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，所述三軸磁強計用于提供方位角的初始對準以及修正三軸陀螺儀的方位角漂移。所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，所述三軸陀螺儀用于測量作業(yè)臂的絕對角速率，然后作業(yè)臂的姿態(tài)角就能通過設定的解算方法來獲得。所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，所述三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁強計和溫度傳感器得到的數據，全部被傳輸到數字信號處理器中。所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，所述數據接口為RS-485A數據接口，所述RS485A數據接口接收航姿信息及原始數據，同時也能通過命令方式進行交互操作。一種作業(yè)臂工位的實時測量系統的測量方法，所述方法包括以下步驟
1)、將測量系統安裝在機器的作業(yè)臂上，測量系統能動態(tài)測量作業(yè)臂的方位角、俯仰角和翻滾角；
2)、測量系統安裝完畢后將測量系統的電源打開，使測量系統處于待機狀態(tài)；
3)、打開無線控制終端的電源，使無線控制終端與測量系統進行無線通訊，即可實時測量作業(yè)臂的空間姿態(tài)，其中作業(yè)臂的方位角測量誤差<0.2°、俯仰角及翻滾角誤差^ O. 05°，重復性誤差彡O. 5°，內部更新率IOOHz ;
4)、通過無線控制終端的輸入鍵盤能實現對測量數據的控制；
5)、測量結束后，關閉電源即完成了一次測量。采用如上所述的技術方案，本發(fā)明具有如下所述的優(yōu)越性
本發(fā)明所述的一種作業(yè)臂工位的實時測量系統及其測量方法，本發(fā)明通過在作業(yè)臂上設置測量系統，并通過無線控制終端實時顯示和控制作業(yè)臂的方位角、俯仰角和翻滾角的角度，本發(fā)明能較好的實現實時測量的目的，從而提高作業(yè)精度和作業(yè)效率，本發(fā)明具有輕便靈活，重復拆卸，多機型匹配的特點，且操作方法簡單，實施成本低，測量精度高，適合大范圍推廣和應用。

圖I為本發(fā)明機械作業(yè)臂空間姿態(tài)測量示意 圖2為本發(fā)明測量裝置結構原理 圖3為本發(fā)明姿態(tài)測量單元的結構原理 圖中1、作業(yè)臂；2、測量系統；3、無線控制終端。
具體實施方式
通過下面的實施例可以更詳細的解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于下面的實施例；
結合附圖2 3所述一種作業(yè)臂工位的實時測量系統，由三軸加速度計、三軸磁強計、三軸陀螺儀、溫度傳感器、數據存儲器、數字信號處理器(DSP)、程序存儲器和數據接口構成測量單元，所述測量單元連接無線模塊，所述無線模塊和測量單元分別連接電源，所述無線模塊與無線控制終端3實現無線連接形成作業(yè)臂I工位的實時測量系統2 ;所述數字信號處理器分別連接三軸加速度計、三軸磁強計、三軸陀螺儀、溫度傳感器、數據存儲器、程序存儲器和數據接口 ；所述數據接口連接無線模塊；所述無線控制終端3包括無線發(fā)送與接收模塊、中央處理器、存儲器、輸入鍵盤和液晶顯示器，其中無線發(fā)送與接收模塊和無線模塊通過顯示器和輸入鍵盤進行數據的通訊和控制，即顯示實時測量的數據。所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，所述三軸加速度計用于確定作業(yè)臂I初始的姿態(tài)，并修正和確定三軸陀螺儀在水平方向(俯仰角和翻滾角)的漂移。所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，所述三軸磁強計用于提供方位角的初始對準以及修正三軸陀螺儀的方位角漂移。
所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，所述三軸陀螺儀用于測量作業(yè)臂I的絕對角速率，然后作業(yè)臂I的姿態(tài)角(方位角、俯仰角和翻滾角)就能通過設定的解算方法來獲得。所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，所述三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁強計和溫度傳感器得到的數據，全部被傳輸到數字信號處理器(嵌入式系統DSP)中。所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，所述數據接口為RS-485A數據接口，所述RS485A數據接口接收航姿信息及原始數據，同時也能通過命令方式進行交互操作。結合附圖I實施本發(fā)明所述的一種作業(yè)臂工位的實時測量系統的作業(yè)臂工位的實時測量測量方法，所述方法包括以下步驟
1)、將測量系統2安裝在機器的作業(yè)臂I上，測量系統2能動態(tài)測量作業(yè)臂I的方位角、俯仰角和翻滾角；
2)、測量系統2安裝完畢后將測量系統2的電源打開，使測量系統2處于待機狀態(tài)；
3)、打開無線控制終端3的電源，使無線控制終端3與測量系統2進行無線通訊，即可實時測量作業(yè)臂I的空間姿態(tài)，其中作業(yè)臂I的方位角測量誤差< O. 2。、俯仰角及翻滾角誤差彡O. 05°，重復性誤差彡0.5°，內部更新率IOOHz ;
4)、通過無線控制終端3的輸入鍵盤能實現對測量數據的控制；
5)、測量結束后，關閉電源即完成了一次測量。 本發(fā)明未詳述部分為現有技術。為了公開本發(fā)明的目的而在本文中選用的實施例，當前認為是適宜的，但是，應了解的是，本發(fā)明旨在包括一切屬于本構思和發(fā)明范圍內的實施例的所有變化和改進。
權利要求
1.一種作業(yè)臂工位的實時測量系統，其特征是由三軸加速度計、三軸磁強計、三軸陀螺儀、溫度傳感器、數據存儲器、數字信號處理器、程序存儲器和數據接口構成測量單元，所述測量單元連接無線模塊，所述無線模塊和測量單元分別連接電源，所述無線模塊與無線控制終端(3)實現無線連接形成作業(yè)臂(I)工位的實時測量系統(2); 所述數字信號處理器分別連接三軸加速度計、三軸磁強計、三軸陀螺儀、溫度傳感器、數據存儲器、程序存儲器和數據接口 ； 所述數據接口連接無線模塊； 所述無線控制終端(3)包括無線發(fā)送與接收模塊、中央處理器、存儲器、輸入鍵盤和液晶顯示器，其中無線發(fā)送與接收模塊和無線模塊通過顯示器和輸入鍵盤進行數據的通訊和控制，即顯示實時測量的數據。
2.根據權利要求I所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，其特征是所述三軸加速度計用于確定作業(yè)臂(I)初始的姿態(tài)，并修正和確定三軸陀螺儀在水平方向的漂移。
3.根據權利要求I所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，其特征是所述三軸磁強計用于提供方位角的初始對準以及修正三軸陀螺儀的方位角漂移。
4.根據權利要求I所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，其特征是所述三軸陀螺儀用于測量作業(yè)臂(I)的絕對角速率，然后作業(yè)臂(I)的姿態(tài)角就能通過設定的解算方法來獲得。
5.根據權利要求I所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，其特征是所述三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁強計和溫度傳感器得到的數據，全部被傳輸到數字信號處理器中。
6.根據權利要求I所述的作業(yè)臂工位的實時測量系統，其特征是所述數據接口為RS-485A數據接口，所述RS485A數據接口接收航姿信息及原始數據，同時也能通過命令方式進行交互操作。
7.實施權利要求I 6任一權利要求所述的一種作業(yè)臂工位的實時測量系統的一種作業(yè)臂工位的實時測量系統的測量方法，所述方法包括以下步驟 . 1)、將測量系統(2)安裝在機器的作業(yè)臂(I)上，測量系統(2)能動態(tài)測量作業(yè)臂(I)的方位角、俯仰角和翻滾角； .2)、測量系統(2)安裝完畢后將測量系統(2)的電源打開，使測量系統(2)處于待機狀態(tài)； .3 )、打開無線控制終端(3 )的電源，使無線控制終端(3 )與測量系統(2 )進行無線通訊，即可實時測量作業(yè)臂(I)的空間姿態(tài)，其中作業(yè)臂(I)的方位角測量誤差≤ O. 2。、俯仰角及翻滾角誤差≤O. 05°，重復性誤差≤O. 5°，內部更新率IOOHz ; . 4)、通過無線控制終端(3)的輸入鍵盤能實現對測量數據的控制； .5)、測量結束后，關閉電源即完成了一次測量。
全文摘要
一種作業(yè)臂工位的實時測量系統及其測量方法，涉及工程機械領域，本發(fā)明通過在作業(yè)臂上設置測量系統，并通過無線控制終端實時顯示和控制作業(yè)臂的方位角、俯仰角和翻滾角的角度，本發(fā)明能較好的實現實時測量的目的，從而提高作業(yè)精度和作業(yè)效率，本發(fā)明具有輕便靈活，重復拆卸，多機型匹配的特點，且操作方法簡單，實施成本低，測量精度高，適合大范圍推廣和應用。
文檔編號G01C1/00GK102914284SQ20121039806
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權日2012年10月19日
發(fā)明者洪開榮, 于少輝, 白中坤, 于保亮, 王剛, 李治國, 李建華, 楊立新, 羅占夫, 張文新 申請人:中鐵隧道集團有限公司