[发明专利]一种挖掘机施工质量实时监控系统的监控方法

说明书

本发明的挖掘机施工质量实时监控系统，包括挖掘机、工控机和显示屏，底盘的中心位置上设置有角度传感器，驾驶室上安装有北斗定向天线和定位天线，大臂、小臂和挖斗油缸上均安装有激光传感器，油缸伸缩杆的末端安装有激光反射板。本发明的监控方法，包括：a).建立直角坐标系；b).定义关键点；c).建立极坐标系；d).测量挖掘机参数；e).计算油缸长度；f).计算角度；g).计算挖斗实时位置；h).点坐标变换；i).施工监控。本发明的挖掘机监控系统及方法，可对挖掘位置是否越边界以及挖掘深度进行判断和提醒，解决了目前采用现场监管人员实时进行察验、测量所带来的效率低、监管不及时、工作量大的问题。

技术领域

本发明涉及一种挖掘机施工质量实时监控系统及方法，更具体的说，尤其涉及一种通过对挖斗的精准定位以对挖掘是否越界进行监控以及对剩余挖掘高程进行显示提醒的挖掘机施工质量实时监控系统及方法。

背景技术

挖掘机是道路建设或市政建设中的重要施工机械，为各种工程作业节省了人力、保证工程质量、缩短了工期，同时也降低了施工工程成本，对提高劳动生产率有显著意义。但目前挖掘机的信息化、智能化、自动化程度不高，影响项目施工质量的监管。

现有的挖掘机施工监管主要采用人工监管方式，即每台挖掘机配备一个专门的挖掘质量监管技术人员，人工方式查看挖掘位置与挖掘深度是否合格、驾驶员驾驶行为是否规范。对于挖掘深沟或深坑的项目来说，时常需要现场监管人员站到挖掘机的挖斗中进行察验、测量，该种监管方式不仅危及现场监管人员的安全，而且不利于现场施工质量的监管，进而导致施工企业需增加额外的人力与物力投入，项目管理的劳动强度与复杂度也呈级数增长。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种挖掘机施工质量实时监控系统及方法。

本发明的挖掘机施工质量实时监控系统，包括挖掘机、工控机和显示屏，挖掘机由行走机构、驾驶室、底盘、大臂、小臂、挖斗、大臂油缸、小臂油缸、挖斗油缸、第一连杆和第二连杆组成，驾驶室固定于底盘上，底盘经转盘设置于行走机构上，大臂的下端铰接于底盘上，小臂的中上部铰接于大臂的上端，挖斗铰接于小臂的下端；大臂油缸的油缸座和伸缩杆分别铰接于底盘和大臂中部，小臂油缸的油缸座和伸缩杆分别铰接于大臂中部和小臂的上端，挖斗油缸的油缸座铰接于小臂的上端，第一连杆的一端铰接于小臂的下端，第二连杆的一端铰接于挖斗上，第一连杆的另一端和第二连杆的另一端均铰接于挖斗的伸缩杆上；其特征在于：所述底盘的中心位置上设置测量底盘的俯仰角和横滚角的角度传感器，角度传感器为陀螺仪，驾驶室的顶部安装有北斗定向天线和北斗定位天线，北斗定位天线位于挖掘机转盘中心的垂线上，北斗定位天线和定向天线位于与底盘平行的同一平面内，且北斗定位天线与定向天线的连线方向与挖掘机正向位置时大臂方向一致，北斗定位天线用于获取位置坐标，北斗定位天线和定向天线共同决定挖掘机的航向角；大臂油缸的缸体上安装有实时测量大臂油缸总长度的第一激光传感器，小臂油缸上安装有实时测量小臂油缸总长度的第二激光传感器，挖斗油缸上安装有实时测量挖斗油缸总长度的第三激光传感器，大臂油缸、小臂油缸和挖斗油缸的伸缩杆的末端均设置有始终与其相垂直的激光反射板；工控机用于采集和处理角度传感器、北斗定向天线、北斗定位天线和激光传感器输出的数据，显示屏设置于驾驶室内。

本发明的挖掘机施工质量实时监控系统的监控方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).建立直角坐标系，以地理方位的正东、正北和天方向分别为的正方向建立大地坐标系以北斗定位天线的中心Q为中心建立坐标系分别与相平行并方向一致；以北斗定位天线的中心Q为中心建立直角坐标系xyz，坐标系xyz的xy平面与挖掘机底盘所在平面平行，y轴方向沿大臂外伸方向，x轴方向沿远离大臂方向，z轴方向过转盘中心P点与定位天线中心Q点，正方向为P点指向Q的方向；