[发明专利]补偿旋转力的有效负载系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种有效负载计算系统，更特别是，涉及一种由围绕垂直枢轴旋转的作业机引起的作业机的离心力、惯性力和摩擦力的有效负载计算系统。

背景技术

各种类型的机器可采用作业机从工地转移材料并将该材料装载至运输车辆(例如卡车和有轨车)上。这些机器包括挖掘机、轮式装载机、锄耕机、和其它运送材料的机器。通过机器装载的运输车辆可具有由制造商的最大负载定额值和/或其它因素例如高速公路车辆的重量限制所决定的特定负载容量。为促使最大程度地利用运输车辆，期望尽可能接近其负载容量地装载每辆运输车辆。但是超载运输车辆具有负面后果。特别是，在运输车辆上放置过多重量将大大提高运输车辆的维护成本或者如果在运输之前去除超出的材料则造成昂贵的延迟。

为监控放置在每辆运输车辆上的材料重量，机器制造商开发了有效负载计算系统。有效负载计算系统可确定作业机当前运载的材料重量(例如挖掘机铲斗中的材料重量)、以及在特定循环或者时间段期间装载至运输车辆上的材料的总重量。为改进生产率，有效负载计算系统可在机器和/或作业机运动中确定机器和/或作业机运载的材料重量(而非进行静态计算)。

在Tafazoli等人的“Identification of Inertial and Friction Parametersfor Excavator Arms”中公开了一种确定作业机运载质量的方法，(该出版物)发表于1999年10月。Tafazoli出版物公开了一种具有仪表和计算机控制的微型挖掘机。计算机控制器包括微型挖掘机的硬链接操纵器的动态模型。该模型预测微型挖掘机在静态和动态状况下的共同扭矩并计算动态状况下的库仑和粘滞摩擦。Tafazoli出版物的结果连同开发的算法可用于动态有效负载监控。

尽管Tafazoli出版物的微型挖掘机可计算动态状况下的库仑和粘滞摩擦，但其仍然不是最佳的。具体地，Tafazoli出版物模型可能不能计算某些旋转力(即由操纵器围绕基本上垂直于微型挖掘机下表面的轴的旋转所引起的离心力和惯性力)。忽略这些旋转力可为有效负载质量的计算带来误差。

所公开的机器系统旨在克服上面列出的一个或多个问题。

发明内容

一方面，本发明涉及一种和作业机一起使用的有效负载计算系统。有效负载计算系统可具有配置为测量作业机状态的状态传感器。有效负载计算系统还可具有配置为计算作业机所移动的有效负载质量的处理设备。处理设备可配置为采用所测量的状态对质量的计算补偿由围绕垂直枢轴旋转的作业机引起的作业机的离心力、惯性力和摩擦力。

另一方面，本发明涉及一种计算有效负载的方法。该方法包括致动作业机以移动有效负载。该方法还可包括测量作业机的状态。该方法还可包括采用测量的状态计算作业机所运送的有效负载质量以及对质量的计算补偿由围绕基本垂直于工作面的轴旋转的作业机引起的作业机的离心力、惯性力和摩擦力。

附图说明

图1图示了示例性公开的机器；

图2图示了可以和图1的机器一起使用的示例性公开的有效负载计算系统；

图3图示了示例性公开的作业机；以及

图4为描述在图2中所示出的有效负载系统示例性运行的流程图。

具体实施方式

图1示出了示例性机器10。机器10可以为进行某种和产业例如采矿、建筑、农业、运输或者任何其它本领域已知的产业相关的操作的作业机。例如，机器10可以为运土机器，例如挖掘机、轮式装载机、锄耕机、或者任何本领域已知的合适运土机器。机器10可包括平台12，平台旋转耦合至其上的底架14、电源16和耦合至平台12的作业机18。

平台12可以为支持操作员站20(操作员站20可以为操作员可控制机器10的位置)的结构部件。平台12可经垂直枢轴19耦合至底架14。垂直枢轴19可使得平台12相对于底架14围绕轴50旋转。换言之，垂直枢轴19可使得作业机18在基本上平行于机器10下的工作面的平面上摆动或者旋转(轴50可基本上垂直于工作面)。在可选结构(未示出)中，平台12和底架14可固定地耦合，并且垂直枢轴或者球型接合点可将作业机18耦合至平台12。该可选结构的垂直枢轴或者球型接合点还可使得作业机18摆动或者旋转(轴50现在位于垂直枢轴或者球型接合点上)。