作业车辆的制作方法_4

文档序号:8303145阅读:来源:国知局
br>[0197]目标施工信息存储部28A存储表示作业区域的目标形状即立体设计地形的目标施工信息(立体设计地形数据)T。目标施工信息T包括为了生成表示挖掘对象的目标形状即设计地形的目标挖掘地形(设计地形数据)U所需的坐标数据及角度数据。目标施工信息T也可以经由例如无线通信装置向显示控制器28供给。
[0198]铲斗位置数据生成部28Β基于倾斜角Θ 1、Θ 2、Θ 3、Θ 4、Θ 5、基准位置数据P、回转体方位数据Q及油缸长度数据L,而生成表示铲斗8的三维位置的铲斗位置数据S。需要说明的是,铲尖8a的位置信息也可以从存储器等连接式存储装置传送。
[0199]在本例中,铲斗位置数据S是表示铲尖8a的三维位置的数据。
[0200]目标挖掘地形数据生成部28C使用自铲斗位置数据生成部28B获取的铲斗位置数据S和存储于目标施工信息存储部28A的后述的目标施工信息T,来生成表示挖掘对象的目标形状的目标挖掘地形U。
[0201]另外,目标挖掘地形数据生成部28C将与生成的目标挖掘地形U相关的数据向显示部29输出。由此,显示部29显示目标挖掘地形。
[0202]显示部29例如为监视器,显示作业车辆100的各种信息。在本例中,显示部29包括作为信息化施工用的引导监视器的HMI (Human MachineInterface)监视器。
[0203]目标挖掘地形数据生成部28C向工作装置控制器26输出与目标挖掘地形U相关的数据。另外,铲斗位置数据生成部28B将生成的铲斗位置数据S向工作装置控制器26输出。
[0204]工作装置控制器26具有推定速度确定部52、距离获取部53、停止控制部54、工作装置控制部57、储存部58和铲斗重量指定部59。
[0205]工作装置控制器26获取来自操作装置25的操作指令(压力MB、MT),来来自显示控制器28的铲斗位置数据S及目标挖掘地形U,输出向控制阀27的控制信号CBI。另外,工作装置控制器26根据需要而从传感器控制器30及全局坐标运算部23获取运算处理所需要的各种参数。另外,工作装置控制器26获取来自人机接口部32(或液压缸60)的铲斗
8的重量。
[0206]推定速度确定部52算出与用于驱动动臂6、铲斗8的、操作装置25的杆操作对应的动臂推定速度Vc_bm、铲斗推定速度Vc_bkt。
[0207]在此,动臂推定速度Vc_bm是仅动臂油缸10被驱动的情况下的铲斗8的铲尖8a的速度。铲斗推定速度Vc_bkt是仅铲斗油缸12被驱动的情况下的铲斗8的铲尖8a的速度。
[0208]推定速度确定部52算出与动臂操作指令(压力MB)对应的动臂推定速度Vc_bm。另外,同样,推定速度确定部52算出与铲斗操作指令(压力MT)对应的铲斗推定速度Vc_bkt?由此,能够算出与各操作指令对应的铲斗8的铲尖8a的速度。
[0209]储存部58存储用于供推定速度确定部52进行运算处理的各种图表等的数据。
[0210]距离获取部53从目标挖掘地形数据生成部28C获取目标挖掘地形U的数据。距离获取部53从铲斗位置数据生成部28B获取表示铲斗8的铲尖8a的位置的铲斗位置数据So距离获取部53基于铲斗位置数据S及目标挖掘地形U,来算出与目标挖掘地形U垂直的方向上的铲斗8的铲尖8a与目标挖掘地形U之间的距离d。
[0211]铲斗重量指定部59获取在人机接口部32处由操作员所选择的铲斗8的重量。铲斗重量指定部59在获取由操作员所选择的铲斗8的重量时,将铲斗8的重量向停止控制部54输出。
[0212]由操作员进行的铲斗重量向人机接口部32的输入可以通过向输入部321的输入操作来进行,另外,在显示部322由触控面板构成的情况下,也可以通过向显示部322的输入操作来进行。在由操作员进行铲斗8的重量的选择时,例如,如图7(A)所示那样显示“铲斗重量设定”的项目。在操作员选择该“铲斗重量设定”的项目时,例如,如图7(B)所示那样在显示部322根据铲斗8的重量而显示“重量大”、“重量中”、“重量小”的项目。操作员通过从上述的“重量大”、“重量中”、“重量小”中选择任一项目,由此能够选择铲斗8的重量。
[0213]另外,铲斗8的重量也可以不是由操作员手动进行选择,而基于在液压缸60(动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12)的内部产生的压力而被自动地检测。这种情况下,例如在作业车辆100处于指定的姿势且铲斗8悬空的状态下,检测在液压缸60的内部产生的压力。检测出的液压缸60内部的压力例如向铲斗重量指定部59输入。铲斗重量指定部59根据输入的液压缸60内部的压力来指定安装于斗杆7的铲斗8的重量。
[0214]需要说明的是,基于铲斗重量指定部59的指定铲斗重量的功能可以在人机接口部32进行,也可以在停止控制部54进行。这种情况下,可以省略铲斗重量指定部59。
[0215]停止控制部54在伊^斗8的伊^尖8a接近目标设计地形时,执行在伊^斗8的伊^尖8a到达目标设计地形的跟前使工作装置2的动作停止的停止控制。如图8所示,停止控制部54具有储存部54a、选择部54b和限制速度获取部54c。
[0216]储存部54a根据铲斗8的重量而储存多个为了进行停止控制而规定铲斗8的铲尖8a与目标设计地形之间的距离d和铲斗8的铲尖8a的限制速度的关系的关系数据。选择部54b基于由铲斗重量指定部59所指定的铲斗8的重量,从储存于储存部54a的上述多个关系数据中选择一个关系数据。选择部54b将选择的一个关系数据向限制速度获取部54c输出。限制速度获取部54c使用由选择部54b所选择的一个关系数据,基于由距离获取部53获得的上述距离d,来获取铲斗8的铲尖8a的限制速度Vc_lmt。
[0217]停止控制部54根据上述获取的铲斗8的铲尖8a的限制速度Vc_lmt、自推定速度确定部52获取的推定速度Vc_bm、Vc_bkt,来确定动臂6的限制速度Vc_bm_lmt。停止控制部54将该限制速度Vc_bm_lmt向工作装置控制部57输出。
[0218]工作装置控制部57获取动臂限制速度Vc_bm_lmt,并基于该动臂限制速度Vc-bm_Imt来生成控制信号CBI。工作装置控制部57将该控制信号CBI向控制阀27C输出。
[0219]由此,控制与动臂油缸10连接的控制阀27,执行动臂6的停止控制。
[0220]另外,优选储存部58根据铲斗的重量而存储多个为了进行停止控制而规定液压缸60的缸速度与使液压缸60动作的操作指令值之间的关系的相关数据。操作指令值是滑柱80的移动量、PPC压力、及EPC电流中的至少一个。利用以下的变形例,对使用该相关数据的停止控制详细进行说明。
[0221]停止控制在动臂推定速度Vc_bm大于动臂限制速度Vc_bm_lmt的情况下执行,该动臂限制速度Vc_bm_lmt用于限制相对于目标挖掘地形U的铲斗8的铲尖8a接近目标挖掘地形U。因而,停止控制在动臂推定速度Vc_bm小于动臂限制速度Vc_bm_lmt的情况下不执行。需要说明的是,动臂限制速度Vc_bm_lmt用于限制相对于目标挖掘地形U的铲斗8的伊^尖8a接近目标挖掘地形U。
[0222][推定速度的确定]
[0223]图9是说明实施方式中的推定速度确定部52的运算处理的功能框图。
[0224]图9所示,推定速度确定部52算出与动臂操作指令(压力MB)对应的动臂推定速度Vc_bm及与伊^斗操作指令(压力MT)对应的伊^斗推定速度Vc_bkt。如上所述,动臂推定速度Vc_bm是仅动臂油缸10被驱动的情况下的铲斗8的铲尖8a的速度。铲斗推定速度Vc_bkt是仅铲斗油缸12被驱动的情况下的铲斗8的铲尖8a的速度。
[0225]推定速度确定部52具有滑柱行程运算部52A、缸速度运算部52B和推定速度运算部 52C。
[0226]滑柱行程运算部52A基于存储于储存部58的按照操作指令(压力)的滑柱行程图表,来算出液压缸60的滑柱80的滑柱行程量。需要说明的是,用于使滑柱80移动的先导油的压力也被称作PPC压力。
[0227]滑柱80的移动量通过由操作装置25或控制阀27控制的油路452的压力(先导液压)来调整。油路452的先导液压是用于使滑柱移动的油路452的先导油的压力,由操作装置25或控制阀27来调整。因而,滑柱的移动量(滑柱行程)与PPC压力相关。
[0228]缸速度运算部52B基于按照算出的滑柱行程量的缸速度图表,来算出液压缸60的缸速度。
[0229]液压缸60的缸速度基于从主液压泵经由方向控制阀64供给的每单位时间的工作油的供给量而被调整。方向控制阀64具有能够移动的滑柱80。基于滑柱80的移动量,来调整相对于液压缸60的每单位时间的工作油的供给量。因而,缸速度与滑柱的移动量(滑柱行程)相关。
[0230]推定速度运算部52C基于按照算出的液压缸60的缸速度的推定速度图表,来算出推定速度。
[0231]工作装置2 (动臂6、斗杆7、铲斗8)按照液压缸60的缸速度而动作,因此缸速度与推定速度相关。
[0232]通过上述处理,推定速度确定部52算出与动臂操作指令(压力MB)对应的动臂推定速度Vc_bm及与铲斗操作指令(压力MT)对应的铲斗推定速度Vc_bkt。需要说明的是,滑柱行程图表、缸速度图表、推定速度图表相对于动臂6、铲斗8分别设置,基于实验或模拟来求出,并预先存储于储存部58。
[0233]由此,能够算出与各操作指令对应的铲斗8的铲尖8a的目标速度。
[0234][推定速度的向垂直速度分量的转换]
[0235]在算出动臂限制速度时,需要算出动臂6及铲斗8各自的推定速度Vc_bm、Vc_bkt的与目标挖掘地形U的表面垂直的方向上的速度分量(垂直速度分量)Vcy_bm、Vcy_bkt。因此,首先,对算出上述垂直速度分量Vcy_bm、Vcy_bkt的方式进行说明。
[0236]图10(A)?图10(C)是说明本实施方式中的上述垂直速度分量Vcy_bm、Vcy_bkt的算出方式的图。
[0237]如图10(A)所示,停止控制部54 (图6、图8)将动臂推定速度Vc_bm转换成与目标挖掘地形U的表面垂直的方向上的速度分量(垂直速度分量)Vcy_bm、与目标挖掘地形U的表面平行的方向上的速度分量(水平速度分量)Vcx_bm。
[0238]在这点上,停止控制部54根据从传感器控制器30获取的倾斜角及目标挖掘地形U等,来求出局部坐标系的垂直轴(回转体3的回转轴AX)相对于全局坐标系的垂直轴的倾斜度和目标挖掘地形U的表面的垂直方向相对于全局坐标系的垂直轴的倾斜度。停止控制部54根据上述的倾斜度求出表示局部坐标系的垂直轴与目标挖掘地形U的表面的垂直方向的倾斜度的角度β 1
[0239]并且,如图10(B)所示,停止控制部54根据局部坐标系的垂直轴与动臂推定速度Vc_bm的方向所成的角度β 2,利用三角函数将动臂推定速度Vc_bm转换成局部坐标系的垂直轴方向上的速度分量VLl_bm和水平轴方向上的速度分量VL2_bm。
[0240]并且,如图10(C)所示,停止控制部54根据局部坐标系的垂直轴与目标挖掘地形U的表面的垂直方向的倾斜度β 1,利用三角函数将局部坐标系的垂直轴方向上的速度分量VLl_bm和水平轴方向上的速度分量VL2_bm转换成相对于目标挖掘地形U的垂直速度分量Vcy_bm及水平速度分量VcX_bm。同样,停止控制部54将铲斗推定速度Vc_bkt转换成局部坐标系的垂直轴方向上的垂直速度分量Vcy_bkt及水平速度分量Vcx_bkt。
[0241]这样,能算出上述垂直速度分量Vcy_bm、Vcy_bkt。
[0242][铲斗8的铲尖8a与目标挖掘地形U之间的距离d的算出]
[0243]图11是说明实施方式中的获取铲斗8的铲尖8a与目标挖掘地形U之间的距离d的方法的图。
[0244]如图11所示,距离获取部53 (图6、图8)基于铲斗8的铲尖8a的位置信息(铲斗位置数据s),来算出铲斗8的铲尖8a与目标挖掘地形U的表面之间的最短的距离d。
[0245]在本例中,基于铲斗8的铲尖8a与目标挖掘地形U的表面之间的最短的距离d,来执行停止控制。
[0246][停止控制的流程图]
[0247]图12是表示停止控制的一例的流程图。使用图6、图9?图14,对本实施方式涉及的停止控制的流程的一例进行说明。
[0248]如图12所示,首先设定目标设计地形(目标挖掘地形U)(步骤SAl:图12)。
[0249]在设定目标挖掘地形U之后,如图6所示,工作装置控制器26确定工作装置2的推定速度Vc (步骤SA2:图12)。工作装置2的推定速度Vc包括动臂推定速度Vc_bm及铲斗推定速度Vc_bkt。动臂推定速度Vc_bm基于动臂操作量而被算出。铲斗推定速度Vc_bkt基于铲斗操作量而被算出。
[0250]在工作装置控制器26的储存部58中存储有图9所示那样的规定动臂操作量与动臂推定速度Vc_bm的关系的推定速度信息。工作装置控制器26基于推定速度信息,来确定与动臂操作量对应的动臂推定速度Vc_bm。推定速度信息例如是记载有相对于动臂操作量的动臂推定速度Vc_bm的大小的对应表。推定速度信息可以是图表或数学式等形式。
[0251]另外,推定速度信息包括规定铲斗操作量与铲斗推定速度Vc_bkt的关系的信息。工作装置控制器26基于推定速度信息,来确定与铲斗操作量对应的铲斗推定速度Vc_bkt。
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