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倾角传感器在挖掘机激光高程定位上的应用
为了实现挖掘机的三维空间定位，在安装工作装置关键角度传感器的基础上，又安装了平台回转角度检测装置，以及平台倾角传感器。并在斗杆上安装激光接收仪，用于检测地面激光发射器发射的水平激光相对于接收仪零位的高度。通过建立挖掘机的运动学模式，推导车体相对于大地的坐标变换矩阵，即完成三维空间的车体定位，并得到常用简单的车体高程定位公式。从而，实现挖掘机挖掘轨迹的三维空间定位，为实现挖掘机的三维空间轨迹精确与挖掘机深度控制打下基础。
挖掘机激光高程定位，资料图
挖掘机激光高程定位，资料图
目前，挖掘机的研究技术已逐渐提高，具有激光高程定位、图像引导与状态监测、用于水下和夜间等不可见工作情况的盲操作，以及节能控制、自动挖掘、挖掘深度控制等功能。无论是图形导引还是自动挖掘机或深度控制，都必须有一个确定的参考坐标点，及进行车体定位，然后才能实现对铲斗运动的精度跟踪与控制。对于很多实用性的工作装置而言，在运臂，斗杆，铲斗上安装有角度传感器，回转机构安装有回转角度传感器，回转平台上安装有双轴倾角传感器。其车体定位过程为：地面激光发射器发射水平激光，然后采集各传感器的参数，可求出车体坐标相对地面坐标的坐标变换关系，得到车体相对地面坐标的高度与倾角。
以车体底盘中心为原点，沿车体轴线向前为X轴，沿车体平面向左为Y轴，向上为Z轴，进行车体定位时，使回转平台处于中位，安装在平台上的倾角传感器可以检测到平台的左右倾角和前后仰府角及车体底盘的前后俯仰角。
对车体进行定位得到变换矩阵，在任意工作位姿，采集动臂、斗杆、铲斗上的角度传感器值，回转机构的回转角度传感器，即可得到铲斗坐标系相对大地的坐标。
在工作装置各杆件上安装倾角传感器，通过安装平台倾角传感器 ,回转角度检测装置以及在斗杆上安装激光高度检测仪，实现车体三维空间定位，获得车体定位坐标。并顺势推导出车体坐标相对地面坐标的坐标变换，从而完成车体定位；在获得车体定位坐标后，推导出铲斗坐标先对大地的坐标，实现包括回转在内的挖掘机工作装置三维空间挖掘轨迹定位。最后，三维空间定位有利于实现水平面，使得斜坡面挖掘以及三维空间轨迹得以精确控制。
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2023-05-11 -
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2022-07-28 -
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