一種平地機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種平地機(jī)控制系統(tǒng)，包括：平地機(jī)及控制器；所述平地機(jī)具有平地鏟；所述控制器用于控制所述平地鏟的位置，所述控制系統(tǒng)還包括三維掃描裝置，用于掃描所述平地鏟的作業(yè)面，以形成作業(yè)面地形信息，并將所述作業(yè)面地形信息發(fā)送至所述控制器；所述控制器根據(jù)所述作業(yè)面地形信息調(diào)整所述平地鏟的位置，使經(jīng)所述平地鏟作業(yè)后的所述作業(yè)面平整。采用上述技術(shù)方案后，控制系統(tǒng)內(nèi)的平地機(jī)能掃描整個平地面的地形，實時地調(diào)節(jié)平地鏟的位置，在豎直和水平方向上同時提高整平精度。
【專利說明】一種平地機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種平地機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今農(nóng)田耕作中平地機(jī)的使用已經(jīng)十分普遍，激光整平系統(tǒng)對于改造鹽堿地為耕地的實際作用已經(jīng)在內(nèi)蒙、寧夏等地區(qū)獲得了實踐。現(xiàn)如今的平地機(jī)只對平地鏟的高度作控制，提高田間土地平整的精度，但在對高差較大的土地面進(jìn)行整平操作時，需要根據(jù)作業(yè)過程中不同的地面高度調(diào)整平地鏟的位置，在平地鏟多次調(diào)節(jié)后，平地鏟的水平位置極易發(fā)生變化，造成整平后的土地滿足平整度的要求卻在水平位置上無法滿足要求，致使平地機(jī)整出的土地相對于水平位置存在一傾角，經(jīng)過不同的整平過程整平后的土地水平度大相徑庭，致使平地效果不佳，精度降低。且由于平地過程中作業(yè)面無法精確確定，平地完成后的作業(yè)面常常與使用者所期望的作業(yè)面要求不符合，而再次平地的話原本已經(jīng)把握準(zhǔn)確的作業(yè)面的水平方位和豎直方位又要重新調(diào)整，大大降低了工作效率。
[0003]所以，農(nóng)田平整領(lǐng)域急需一種平地機(jī)，能掃描整個作業(yè)面的地形，實時地調(diào)節(jié)平地鏟的水平位置，在豎直和水平方向上同時提高整平精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種平地機(jī)控制系統(tǒng)，通過對整個作業(yè)面的地形的檢測提高具有該控制系統(tǒng)的平地機(jī)的平地效果及工作效率。
[0005]本發(fā)明公開了一種平地機(jī)控制系統(tǒng)，包括:平地機(jī)及控制器；所述平地機(jī)具有平地鏟；所述控制器用于控制所述平地鏟的位置，所述控制系統(tǒng)還包括三維掃描裝置，用于掃描所述平地鏟的作業(yè)面，以形成作業(yè)面地形信息，并將所述作業(yè)面地形信息發(fā)送至所述控制器；所述控制器根據(jù)所述作業(yè)面地形信息調(diào)整所述平地鏟的位置，使經(jīng)所述平地鏟作業(yè)后的所述作業(yè)面平整。
[0006]優(yōu)選地，所述三維掃描裝置為3D掃描器，所述3D掃描器設(shè)于所述平地機(jī)上。
[0007]優(yōu)選地，所述作業(yè)面信息包括所述平地機(jī)未工作時所述作業(yè)面的初始面信息，及所述平地機(jī)工作后所述作業(yè)面的工作面信息，所述控制器計算所述初始面信息及工作面信息間的差值，控制所述平地鏟以所述差值作業(yè)。
[0008]優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)還包括角度傳感器，用于判斷平地鏟水平位置，并將水平位置信息發(fā)送至所述控制器。
[0009]優(yōu)選地，所述平地機(jī)為激光平地機(jī)。
[0010]優(yōu)選地，所述激光平地機(jī)包括激光發(fā)射器、激光接收器、桅桿、液壓系統(tǒng)及執(zhí)行裝置；所述激光發(fā)射器向所述激光接收器發(fā)射激光；所述激光接收器設(shè)置在所述桅桿上，用于向所述控制器發(fā)送指令；所述桅桿的一端與所述平地鏟連接，直立在所述激光平地機(jī)上，使所述激光接收器與所述平地鏟的豎直方向上的位置差通過所述桅桿固定；所述液壓系統(tǒng)根據(jù)所述控制器發(fā)送的操作指令驅(qū)動所述執(zhí)行裝置對所述平地鏟的豎直方向位置調(diào)整。[0011]優(yōu)選地，所述激光發(fā)射器為激光掃平儀。
[0012]本發(fā)明又公開了一種平地機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:步驟A:所述三維掃描裝置掃描作業(yè)面，形成初始作業(yè)面信息；步驟B:所述激光發(fā)射器向所述激光接收器發(fā)射激光，并根據(jù)所述初始作業(yè)面信息設(shè)置一基準(zhǔn)作業(yè)面并將所述基準(zhǔn)作業(yè)面信息發(fā)送至所述控制器；步驟C:所述控制器控制所述平地鏟進(jìn)行平地操作。
[0013]優(yōu)選地，還包括步驟D:所述平地產(chǎn)平地操作完成后，所述三維掃描裝置掃描作業(yè)面，判斷所述作業(yè)面與基準(zhǔn)作業(yè)面的水平及豎直方向上的差值，并將所述差值發(fā)送至控制器；步驟E:所述控制器控制所述平地鏟進(jìn)行二次平地操作，以使所述作業(yè)面與所述基準(zhǔn)作業(yè)面一致。
[0014]采用上述技術(shù)方案后，通過三維掃描裝置對作業(yè)面的兩次或多次掃描檢測，使得平地機(jī)的平地鏟在平地過程中可針對預(yù)先設(shè)定好的作業(yè)面進(jìn)行實時的調(diào)整，且作業(yè)完成后還可比較作業(yè)面與基準(zhǔn)面的差值，針對該差值，平地機(jī)可二次修正，大幅度提高了平地效果及工作效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實施例中平地機(jī)控制系統(tǒng)工作原理圖；
[0016]圖2為本發(fā)明平地機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記:1激光發(fā)射器、2平地鏟、3三維掃描裝置、4桅桿、5激光接收器、6控制器、7執(zhí)行裝置、液壓系統(tǒng)8。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖與具體實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的優(yōu)點。
[0019]參閱圖1，為本發(fā)明平地機(jī)控制系統(tǒng)工作原理圖。該實施例中，本發(fā)明的平地機(jī)控制系統(tǒng)用于激光平地機(jī)上。該平地機(jī)控制系統(tǒng)包括:在作業(yè)面上開動的平地機(jī)，平地機(jī)還包括對作業(yè)面直接平整的平地鏟、及對平地鏟進(jìn)行控制的控制器，為了對作業(yè)面進(jìn)行實時的掃描分析，控制系統(tǒng)內(nèi)還包括了三維掃描裝置，可掃描平地機(jī)作業(yè)面的每一部分，并同時建立一套作業(yè)面地形的三維坐標(biāo)云信息，建立完畢后，該作業(yè)面地形的三維坐標(biāo)云信息被發(fā)送至控制器?？刂破鹘邮盏皆撔畔⒑螅瑢嵤┱{(diào)整平地鏟的水平和豎直位置，使經(jīng)所述平地鏟作業(yè)后的所述作業(yè)面平整。
[0020]該三維掃描裝置建立的三維坐標(biāo)云信息可理解為對作業(yè)面地形的檢測后的檢測結(jié)果。該信息一般包括作業(yè)面的外輪廓形狀、最低地勢信息、最高地勢信息及平地機(jī)所處地勢信息。
[0021]一優(yōu)選實施例中，三維掃描裝置為3D掃描器，設(shè)置在平地機(jī)上，靠近需要測量的作業(yè)面，可創(chuàng)建作業(yè)面的幾何表面，原理是利用了每次掃描的點用來插補(bǔ)成作業(yè)面的表面形狀，越密集的點云便可以創(chuàng)建越精確的作業(yè)面模型。
[0022]由于三維掃描裝置可以多次測量作業(yè)面，因此，該控制系統(tǒng)中，可利用三維掃描裝置的多次測量結(jié)果形成多個工作面信息，其中主要需要的可以是平地機(jī)尚未工作時，原本作業(yè)面的初始面信息，及平地機(jī)在工作后作業(yè)面的工作面信息。在獲得了上述兩個信息后，控制器可對兩者作比較，計算初始面信息及工作面信息間的差值，控制平地鏟以差值作業(yè)，以提高平地機(jī)的平整效果，具體比對方法將在后文詳述。
[0023]為了在平整過程中可實時判斷平地鏟的位置，控制系統(tǒng)還包括角度傳感器，專用于判斷平地鏟的水平位置，其與平地鏟連接，并將水平位置信息發(fā)送至激光接收器，激光接收器接收到水平位置信號后，在原有指令中添加平地鏟的水平方向控制指令，所述控制器根據(jù)激光發(fā)射器發(fā)來的平地鏟的豎直方向控制指令及水平方向控制指令對平地鏟分別作上述兩方向上的位置調(diào)整。
[0024]更優(yōu)選地，角度傳感器設(shè)置在激光接收器內(nèi)部，避免其他如震動、人工調(diào)整等因素造成的角度傳感器發(fā)出的水平信號數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。同時，將角度傳感器整合至激光接收器內(nèi)部，節(jié)省了所述控制系統(tǒng)的空間，在為原控制系統(tǒng)增添新功能的基礎(chǔ)上不影響控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0025]當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明的平地機(jī)控制系統(tǒng)可用于除激光平地機(jī)外的所有常規(guī)平地機(jī)，可幫助常規(guī)的平地機(jī)在原有人工測量或其他儀器測量平整度的基礎(chǔ)上進(jìn)一步控制作業(yè)面的平整情況。
[0026]參閱圖2，為本發(fā)明平地機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明還涉及一種使用上述平地機(jī)控制系統(tǒng)的平地機(jī)，其中平地機(jī)為激光平地機(jī)，所述平地機(jī)包括激光發(fā)射器1、激光接收器5、平地鏟2、桅桿4、液壓系統(tǒng)8及執(zhí)行裝置7，還包括角度傳感器和三維掃描裝置3。本優(yōu)選實施例中，激光發(fā)射器I為激光掃平儀，激光掃平儀固定安裝在整平土地的外邊一側(cè)，向平地機(jī)發(fā)射一激光平面。平地鏟2上直立一桅桿4，桅桿4 一端應(yīng)高于激光掃平儀發(fā)射的激光平面的高度，所述激光接收器5與所述角度傳感器設(shè)置在桅桿4上，即平地鏟2在豎直方向上的位移變量等于激光接收器5在豎直方向上的位移變量，角度傳感器直接判斷當(dāng)前平地鏟2的水平方向位置。激光掃平儀發(fā)射的激光平面打在激光接收器5后，激光接收器5計算出當(dāng)前平地鏟2與作業(yè)基準(zhǔn)面的位移變量，同時根據(jù)角度傳感器發(fā)來的平地鏟水平方向位置信息整合一指令發(fā)送至所述液壓系統(tǒng)8，由液壓系統(tǒng)8統(tǒng)一控制驅(qū)動執(zhí)行裝置7對平地鏟2進(jìn)行位置調(diào)整，使所述平地鏟2在豎直及水平方向回到初始工作基準(zhǔn)面。
[0027]在角度傳感器對平地鏟2的位置進(jìn)行判斷的同時，三維掃描裝置3也對平地鏟2的水平位置與設(shè)定的基準(zhǔn)面位置作比較，實時地調(diào)整平地鏟2的水平與豎直位置。具體地來說，三維掃描裝置3用于判斷平地鏟2的水平位置與基準(zhǔn)面的水平位置是否一致，及平地鏟2平地后的作業(yè)面與設(shè)定的基準(zhǔn)面是否一致，而角度傳感器則用于檢測平地鏟2的各個位置是否在同一水平面上，若不是，則通過控制對平地鏟2本身的平地面做調(diào)整，使得整個平地面水平。因此，三維掃描裝置3發(fā)出的指令對平地鏟2的控制與角度傳感器發(fā)出的指令對平地鏟2的控制并不相悖，反而是進(jìn)一步的在兩個方面保證了平地機(jī)對作業(yè)面的作業(yè)平整度。
[0028]對于上述平地機(jī)的控制方法，可描述為包括以下步驟:
[0029]-步驟A:建立初始作業(yè)面信息。當(dāng)在平地機(jī)上設(shè)置好三維掃描裝置后，三維掃描裝置對待平整的作業(yè)面進(jìn)行掃描，以形成一未平整時的初始作業(yè)面信息。
[0030]-步驟B:激光發(fā)射器向激光接收器發(fā)射激光，并根據(jù)初始作業(yè)面信息設(shè)置一基準(zhǔn)作業(yè)面并將基準(zhǔn)作業(yè)面信息發(fā)送至控制器，用以告知控制器使用者所期望完成的作業(yè)面的平整度及平整深度。
[0031]-步驟C:控制器得到上述信息后，實時判斷平地鏟的豎直方向是否對應(yīng)基準(zhǔn)作業(yè)面，若是，便繼續(xù)控制平地鏟以該豎直位置平整地面；若否，則利用三維掃描裝置計算平地鏟在豎直方向上與基準(zhǔn)面的差值，并通過控制器控制平地鏟回復(fù)到基準(zhǔn)面的豎直高度。同樣地，平地鏟的水平位置也以該方式操作。
[0032]對于使用者來說，該平地機(jī)的控制方法還可包括以下步驟，以確保平整后的地面符合要求:
[0033]-步驟D:在平地鏟對地面平整后，三維掃描裝置再次掃描作業(yè)面，再次判斷所述作業(yè)面與基準(zhǔn)作業(yè)面的水平及豎直方向上的差值，并將差值發(fā)送至控制器；
[0034]-步驟E:控制器在得到命令后控制平地鏟進(jìn)行二次或多次平地操作，以保證作業(yè)面與使用者期望的基準(zhǔn)面一致。
[0035]采用上述技術(shù)方案后，通過三維掃描裝置對作業(yè)面的兩次或多次掃描檢測，使得平地機(jī)的平地鏟在平地過程中可針對預(yù)先設(shè)定好的作業(yè)面進(jìn)行實時的調(diào)整，且作業(yè)完成后還可比較作業(yè)面與基準(zhǔn)面的差值，針對該差值，平地機(jī)可二次修正，大幅度提高了平地效果及工作效率。
[0036]另外，平地機(jī)在具有該控制系統(tǒng)后具有自動識別地形的功能，在平整過程中實時修正平整的精度，保證了平地機(jī)在不同工作狀態(tài)時作業(yè)面始終水平或根據(jù)使用者的要求，達(dá)到一定的傾斜度。
[0037]應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的實施例有較佳的實施性，且并非對本發(fā)明作任何形式的限制，任何熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容變更或修飾為等同的有效實施例，但凡未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改或等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種平地機(jī)控制系統(tǒng)，包括:平地機(jī)及控制器；所述平地機(jī)具有平地鏟；所述控制器用于控制所述平地鏟的位置，其特征在于: 所述控制系統(tǒng)還包括三維掃描裝置，用于掃描所述平地鏟的作業(yè)面，以形成作業(yè)面地形信息，并將所述作業(yè)面地形信息發(fā)送至所述控制器； 所述控制器根據(jù)所述作業(yè)面地形信息調(diào)整所述平地鏟的位置，使經(jīng)所述平地鏟作業(yè)后的所述作業(yè)面平整。
2.如權(quán)利要求1所述的平地機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述三維掃描裝置為3D掃描器，所述3D掃描器設(shè)于所述平地機(jī)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的平地機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述作業(yè)面信息包括所述平地機(jī)未工作時所述作業(yè)面的初始面信息，及 所述平地機(jī)工作后所述作業(yè)面的工作面信息； 所述控制器計算所述初始面信息及工作面信息間的差值，控制所述平地鏟以所述差值作業(yè)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的平地機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述控制系統(tǒng)還包括角度傳感器，用于判斷平地鏟水平位置，并將水平位置信息發(fā)送至所述控制器。
5.如權(quán)利要求1所述的平地機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述平地機(jī)為激光平地機(jī)。
6.如權(quán)利要求5所述的平地機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述激光平地機(jī)包括激光發(fā)射器、激光接收器、桅桿、液壓系統(tǒng)及執(zhí)行裝置； 所述激光發(fā)射器向所述激光接收器發(fā)射激光； 所述激光接收器設(shè)置在所述桅桿上，用于向所述控制器發(fā)送指令； 所述桅桿的一端與所述平地鏟連接，直立在所述激光平地機(jī)上，使所述激光接收器與所述平地鏟的豎直方向上的位置差通過所述桅桿固定； 所述液壓系統(tǒng)根據(jù)所述控制器發(fā)送的操作指令驅(qū)動所述執(zhí)行裝置對所述平地鏟的豎直方向位置調(diào)整。
7.如權(quán)利要求6所述的平地機(jī)，其特征在于: 所述激光發(fā)射器為激光掃平儀。
8.一種用于如權(quán)利要求6所述平地機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于: 包括如下步驟: 步驟A:所述三維掃描裝置掃描作業(yè)面，形成初始作業(yè)面信息； 步驟B:所述激光發(fā)射器向所述激光接收器發(fā)射激光，并根據(jù)所述初始作業(yè)面信息設(shè)置一基準(zhǔn)作業(yè)面并將所述基準(zhǔn)作業(yè)面信息發(fā)送至所述控制器； 步驟C:所述控制器控制所述平地鏟進(jìn)行平地操作。
9.如權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于: 還包括步驟D:所述平地產(chǎn)平地操作完成后，所述三維掃描裝置掃描作業(yè)面，判斷所述作業(yè)面與基準(zhǔn)作業(yè)面的水平及豎直方向上的差值，并將所述差值發(fā)送至控制器； 步驟E:所述控制器控制所述平地鏟進(jìn)行二次平地操作，以使所述作業(yè)面與所述基準(zhǔn)作業(yè)面一致。
【文檔編號】G05D3/12GK103869831SQ201410111569
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】張甌, 宗曉明 申請人:常州華達(dá)科捷光電儀器有限公司