[发明专利]一种高精度地下铲运机动态称重方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下铲运机的动态称重方法，尤其涉及一种高精度地下铲运机动态称重方法。

背景技术

由于地下铲运机工作机构与装载机类似，故在动态称重的技术领域内铲运机的动态称重与装载机的动态称重相同。

目前的实现方法是通过在举升大臂的油缸安装压力传感器测量油缸的伸出力，在大臂上安装角度传感器或者倾角传感器测量大臂的角度，配合一定的算法，算法推导出称重公式为实际应用中，是在某一时刻计算质量，公式简化为其中k1、k2、c都是常数，一般通过试验来推导出精确值，这是称重的基本推导公式。对于用油压传感器测量油缸伸出力F的方案，用油缸两端压力P1、P2的与对应截面积的积来表达F值，静态称重时大臂静止，此公式去掉与加速度相关的项(即)即可。

与静态称重不同，动态称重时大臂举升的速度一直在变化，试验发现，对于同一台铲运机在不同的举升速度，上述基本推导公式的常数参数值不同，无法像静态称重一样使用一个公式去解决所有情况下的称重，只能通过位移补偿、分段插值等方法拟合多个不同的公式，误差变大，而且此解决方案要通过大量的试验来标定不同速度下的参数，过程复杂、试验过多。

动态称重相比静态称重优点是工作过程中自动称重，不需要铲斗停顿几秒种去测量数据，不影响正常的作业流程。难点是算法复杂，无法像静态称重那样，通过简单试验推导出精确的称重公式。动态称重时铲斗举升速度一旦变化，对应的公式也跟着变化。直接套用静态称重的公式，会导致误差太大，根本无法称重。

现在的技术方案，从试验中找到误差的一些规律，后期对数据进行处理，尽量减小误差。具体方法是把举升速度与油缸压力之间的关系通过曲线平移、插值来消除误差，通过做试验，把同一质量的物料，在铲斗内以不同的速度举升，测量出很多举升油缸的压力p和举升速度之间的关系曲线，研究出不同曲线之间有平移关系，且平移量与举升速度之间有函数关系，然后通过改进Akima光滑插值方法或者比例线性计算方法进行速度补偿，把误差尽量减少。

上述现有技术的缺点：

没有从理论上分析出误差的来源，只是从试验中发现了部分规律，通过插值、平移等数据处理方法来速度补偿，减少误差。缺点：1、速度补偿的修正方法缺乏物理分析的理论依据，只是在数据层面进行修正；2、速度补偿的参数的确定需要额外做更多试验，要在不同标定速度下进行多次试验来确定速度补偿的参数，过程复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种计算简单、精度高的高精度地下铲运机动态称重方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的高精度地下铲运机动态称重方法，通过以下公式进行称重：

式中：

m为物料质量；

P₁、P₂分别为举升油缸两端的油压；

θ为大臂与机架铰接中心(O₁)与大臂及铲斗和物料共同的重心(G)之间的假想连线(O₁G)与重力方向之间的夹角；

t为举升时间；

K1、K2、K3、K4为系数，c为常数。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高精度地下铲运机动态称重方法，由于首次找到了举升速度的平方值与物料质量有清晰的函数关系，使动态称重的误差有了更合理的物理解释，推导出有理论依据的动态称重公式，在确保精度在1％的前提下，使动态称重在实际应用中能快速简单地推导出精确的算法公式。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高精度地下铲运机动态称重方法的工作流程示意图；

图2为本发明实施例中地下铲运机工作机构力学模型；

图3为本发明实施例中举升油缸受力分析示意图；

图4为本发明实施例中举升油缸线速度分析示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的高精度地下铲运机动态称重方法，其较佳的具体实施方式是：

通过以下公式进行称重：

式中：

m为物料质量；

P₁、P₂分别为举升油缸两端的油压；

θ为大臂与机架铰接中心(O₁)与大臂及铲斗和物料共同的重心(G)之间的假想连线(O₁G)与重力方向之间的夹角；

t为举升时间；