[发明专利]一种挖掘机的在线作业纠偏系统和方法

权利要求书

1.一种挖掘机的在线作业纠偏系统，其特征在于，包括

传感模组，包括激光扫描装置，所述激光扫描装置有至少两台，分别设置在挖掘机动臂的两侧，且所述激光扫描装置的扫描角度为至少30°，所述激光扫描装置被设定为以周期T进行循环扫描并将扫描数据发送至控制装置；传感模组还包括对挖掘机信号的检测装置，由流量压力传感器、角度传感器、位姿传感器组成；

计算模组，所述计算模组被设置为接收所述激光扫描装置发送的扫描数据，由机载处理器和机载控制器组成，机载处理器功能包括：

工作面检测模块，所述工作面检测模块读取所述扫描数据并建立三维点云地图，进而得到包括当前开挖面的表面形貌图，且根据所述激光扫描装置自身的物理安装位置相对于挖掘机机体的远点位姿，计算得到开挖面相对于挖掘机机体的位姿；

规划模块，所述规划模块根据设定的作业目标和扫描得到的开挖面的所述表面形貌图按照分层移除的方式对挖掘过程进行规划，规划每一步的挖掘目标；

在线纠偏模块，所述在线纠偏模块在挖掘机每执行一步挖掘动作后，即将工作面检测模块反馈的开挖面的表面形貌相对于挖掘目标进行对比，获得偏差量，进而根据所述偏差量对下一步的挖掘动作的控制量进行实时调整，达到纠正挖掘偏差的目的，直至开挖面达到所述作业目标要求；

驱动模组，由电液先导阀和多路比例阀组成。

2.如权利要求1所述的挖掘机的在线作业纠偏系统，其中，所述激光扫描装置为多线激光扫描仪。

3.如权利要求1所述的挖掘机的在线作业纠偏系统，其中，所述工作面检测模块将所述扫描数据通过融合算法进行融合得到所述表面形貌图。

4.如权利要求1所述的挖掘机的在线作业纠偏系统，其中，所述分层移除为依次按照高度、长度或宽度分层作业。

5.如权利要求1所述的挖掘机的在线作业纠偏系统，其中，所述控制量包括液压系统电磁阀的开度，控制参数包括挖掘机动臂、斗杆、铲斗、回转、行走的油缸位移、速度、压力、流量。

6.一种挖掘机的在线作业纠偏方法，其特征在于，包括如下步骤：

由至少两台且分别设置在挖掘机动臂的两侧激光扫描装置，以周期T进行循环扫描并将扫描数据发送至控制装置，且所述激光扫描装置的扫描角度为至少30°；

控制装置接收所述激光扫描装置发送的扫描数据，还包括：工作面检测模块，规划模块，在线纠偏模块；

所述工作面检测模块读取所述扫描数据并建立三维点云地图，进而得到包括当前开挖面的表面形貌图，且根据所述激光扫描装置自身的物理安装位置相对于挖掘机机体的远点位姿，计算得到开挖面相对于挖掘机机体的位姿；

所述规划模块根据设定的作业目标和扫描得到的开挖面的所述表面形貌图按照分层移除的方式对挖掘过程进行规划，规划每一步的挖掘目标；

所述在线纠偏模块在挖掘机每执行一步挖掘动作后，即将工作面检测模块反馈的开挖面的表面形貌相对于挖掘目标进行对比，获得偏差量，进而根据所述偏差量对下一步的挖掘动作的控制量进行实时调整，达到纠正挖掘偏差的目的，如此循环，直至开挖面达到所述作业目标要求。

7.如权利要求6所述的挖掘机的在线作业纠偏方法，其中，所述工作面检测模块将所述扫描数据通过融合算法进行融合得到所述表面形貌图。

8.如权利要求6所述的挖掘机的在线作业纠偏方法，其中，所述分层移除为依次按照高度、长度或宽度分层作业。

9.如权利要求6所述的挖掘机的在线作业纠偏方法，其中，所述控制量包括控制量包括液压系统电磁阀的开度，控制参数包括挖掘机动臂、斗杆、铲斗、回转、行走的油缸位移、速度、压力、流量。

10.如权利要求6所述的挖掘机的在线作业纠偏方法，其中，所述的在线纠偏模块将一次移除挖掘任务分解为多层次，在每层次上进行在线纠偏调整，以这种方式替代传统对表面形貌有要求的土方移除操作中的粗挖掘和精挖掘作业方式。