《一種平地機自動找平系統》是吳駿和陳軍於2005年4月5日申請的專利，該專利的申請號為200520011494X，公告號為CN2782778，公告日為2006年5月24日，發明人是吳駿、陳軍。
《一種平地機自動找平系統》包括用於測量鏟刀的位置參數信息的感測器、用於控制鏟刀油缸的比例閥組、用於設定系統參數及施工參數及顯示鏟刀的實時位置參數信息的操作界面、用於接收感測器採集的實時信息的主控器，主控器根據感測器採集的數據經過相應的運算與設定值進行比較，再將相應的信號輸出到比例閥組，控制鏟刀復位，感測器及操作界面通過CAN匯流排與主控器相連，比例閥組的信號輸入端與主控器的信號輸出端相連，比例閥組與平地機的液壓系統相連。該系統可以使平地機按照操作員預先設定的縱坡及橫坡值進行自動控制，從而實現平地機的自動操作，保證平地機按照設定值進行精確平整。
2007年，《一種平地機自動找平系統》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《一種平地機自動找平系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種平地機自動找平系統
- 申請號：200520011494X
- 申請日：2005年4月5日
- 申請人：吳駿、陳軍
- 地址：江蘇省寶應縣經濟開發區新區寶應大道江蘇奧新路業電器有限公司
- 發明人：吳駿、陳軍
- 分類號：E02F3/85（2006.01）
- 代理機構：北京集佳智慧財產權代理有限公司
- 類別：發明專利
- 代理人：趙慧
- 公告號：CN2782778
- 公告日：2006年5月24日
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2005年4月前，平地機都是由操作員手工操作液壓輸出來驅動油缸，調控鏟刀，操作員在駕駛室內看不清鏟刀，且對鏟刀的高程和傾斜度不易掌握，這樣對操作員的要求就特別高，而中國國內高水平的平地機操作員比較缺少，且一個高水平的平地機操作員的培養時間比較長，鑒於此，很多平地機用戶特別希望能有一套自動控制系統來降低操作員的操作難度，提高作業效率和施工精度。
發明內容
專利目的
《一種平地機自動找平系統》的目的在於提供一種平地機自動找平系統，該系統可以使平地機按照操作員預先設定的縱坡及橫坡值進行自動控制，從而實現平地機的自動操作，保證平地機按照設定值進行精確平整。
技術方案
《一種平地機自動找平系統》包括：感測器，用於測量鏟刀的位置參數信息；比例閥組，用於控制鏟刀油缸；主控器，用於接收感測器採集的實時信息，並經過相應的運算與設定值進行比較，再將相應的信號輸出到比例閥組，控制鏟刀復位，按照設定值進行精確施工；操作界面，用於系統參數及施工參數的設定及鏟刀的實時位置參數信息的顯示；所述感測器及操作界面通過CAN匯流排與主控器相連，比例閥組的信號輸入端與主控器的信號輸出端相連，比例閥組與平地機的液壓系統相連。
進一步地，所述感測器包括縱坡感測器、橫坡感測器、旋轉感測器和長坡感測器。
進一步地，所述縱坡感測器用於跟蹤位於其下的基準繩或基準面，可安裝在平地機鏟刀的一端，可為超音波縱坡感測器。
進一步地，所述超音波縱坡感測器包括7個測量距離的縱向超音波探頭和1個補償溫度的橫向超音波探頭。
進一步地，所述橫坡感測器用於測量鏟刀的橫坡值，可安裝在平地機的鏟刀上，其安裝方向與鏟刀平行。
進一步地，所述旋轉感測器用於測量鏟刀的旋轉角度，其固定部分可安裝在平地機鏟刀的旋轉固定平台上，活動部分可安裝在鏟刀的旋轉活動平台上。
進一步地，所述長坡感測器用於測量平地機機身在前進方向上的傾斜角度，其安裝方向與平地機前進方向一致，可安裝在平地機的大樑上。
進一步地，所述自動找平系統還包括用於保證平地機的手動操作手桿能夠優先工作的優先閥，所述比例閥組經過優先閥後與平地機的液壓系統相連，該優先閥可安裝在比例閥組的頂上。
進一步地，所述自動找平系統還包括兩個分別用於鏟刀左右兩傾的自動/手動切換按鈕，和一個用於鏟刀的手動調整按鈕，這三個按鈕均與主控器連線，並分別安裝在三個平地機手動操縱桿的頂端。
進一步地，所述主控器包括A/D轉換模組、CPU控制模組和信號處理放大電路，感測器與A/D轉換模組輸入端連線，A/D轉換模組輸出端與CPU控制模組連線，信號處理放大電路的輸入端與CPU控制模組連線，其輸出端與比例閥組連線。
進一步地，所述操作界面上設定有開關、顯示屏以及輸入和切換調控按鈕。
改善效果
《一種平地機自動找平系統》採用縱坡感測器和橫坡感測器來測量鏟刀的縱坡、橫坡值，並用旋轉感測器和長坡感測器測得的鏟刀旋轉角度和機身傾斜角度對橫坡值進行修正，計算出平地機的實際橫坡值，並與用戶的設定值進行比較，再將相應的PWM信號輸出到比例閥，比例閥再控制鏟刀油缸進行相應的升降，從而保證平地機按照用戶設定的橫坡值及縱坡值進行自動精確施工。
附圖說明
圖1為《一種平地機自動找平系統》的結構框圖；
圖2為該實用新型的安裝示意圖；
圖3為超音波縱坡感測器的工作原理示意圖；
圖4為操作手柄按鈕安裝示意圖；
圖5為操作界面示意圖。
權利要求
1、《一種平地機自動找平系統》包括：感測器，用於測量鏟刀的位置參數信息；比例閥組，用於控制鏟刀油缸；主控器，用於接收感測器採集的實時信息，並經過相應的運算與設定值進行比較，再將相應的信號輸出到比例閥組，控制鏟刀復位，按照設定值進行精確施工；操作界面，用於系統參數及施工參數的設定及鏟刀的實時位置參數信息的顯示；所述感測器及操作界面通過CAN匯流排與主控器相連，比例閥組的信號輸入端與主控器的信號輸出端相連，比例閥組與平地機的液壓系統相連。
2、如權利要求1所述的平地機自動找平系統，其特徵在於，所述感測器包括縱坡感測器、橫坡感測器、旋轉感測器和長坡感測器。
3、如權利要求2所述的平地機自動找平系統，其特徵在於，所述縱坡感測器用於跟蹤位於其下的基準繩或基準面，可安裝在平地機鏟刀的一端，可為超音波縱坡感測器。
4、如權利要求3所述的平地機自動找平系統，其特徵在於，所述超音波縱坡感測器包括7個測量距離的縱向超音波探頭和1個補償溫度的橫向超音波探頭。
5、如權利要求2所述的平地機自動找平系統，其特徵在於，所述橫坡感測器用於測量鏟刀的橫坡值，可安裝在平地機的鏟刀上，其安裝方向與鏟刀平行。
6、如權利要求2所述的平地機自動找平系統，其特徵在於，所述旋轉感測器用於測量鏟刀的旋轉角度，其固定部分可安裝在平地機鏟刀的旋轉固定平台上，活動部分可安裝在鏟刀的旋轉活動平台上。
7、如權利要求2所述的平地機自動找平系統，其特徵在於，所述長坡感測器用於測量平地機機身在前進方向上的傾斜角度，其安裝方向與平地機前進方向一致，可安裝在平地機的大樑上。
8、如權利要求1至6任一所述的平地機自動找平系統，其特徵在於，所述自動找平系統還包括用於保證平地機的手動操作手桿能夠優先工作的優先閥，所述比例閥組經過優先閥後與平地機的液壓系統相連，該優先閥可安裝在比例閥組的頂上。
9、如權利要求1至6任一所述的平地機自動找平系統，其特徵在於，所述自動找平系統還包括兩個分別用於鏟刀左右兩傾的自動/手動切換按鈕，和一個用於鏟刀的手動調整按鈕，這三個按鈕均與主控器連線，並分別安裝在三個平地機手動操縱桿的頂端。
10、如權利要求1至6任一所述的平地機自動找平系統，其特徵在於，所述主控器包括A/D轉換模組、CPU控制模組和信號處理放大電路，感測器與A/D轉換模組輸入端連線，A/D轉換模組輸出端與CPU控制模組連線，信號處理放大電路的輸入端與CPU控制模組連線，其輸出端與比例閥組連線。
實施方式
主控器安裝在平地機鏟刀旋轉平台的固定部分，主控器包括A/D轉換模組、CPU控制模組和信號處理放大電路，感測器與A/D轉換模組輸入端連線，A/D轉換模組輸出端與CPU控制模組連線，信號處理放大電路的輸入端與CPU控制模組連線，其輸出端與比例閥組連線。如圖1所示，它是整個系統的核心，超音波縱坡感測器、橫坡感測器、旋轉感測器、長坡感測器及操作員界面盒通過CAN匯流排與之相連，所有感測器採集的實時信息都匯總到主控器，主控器經過相應的運算，並與用戶的設定值進行比較，再將相應的PWM信號輸出到比例閥的，比例閥再控制鏟刀油缸進行相應的升降，從而保證系統的按照用戶設定的橫坡值及縱坡值進行自動精確施工。
其中，如圖2、圖3所示，超音波感測器1安裝在平地機鏟刀2的一端，用於跟蹤位於其下的基準面3，通過它實時地測量裝有超音波感測器一端與基準面的距離，並將測量的距離值通過CAN匯流排傳送至主控器，主控器再將它與保存在系統中的用戶事先設定好的縱坡設定值進行比較，系統根據兩者的差值將相應的電信號發給比例閥組4的電磁閥，電磁閥再控制鏟刀本側油缸作相應的升降，將鏟刀2調整到相應位置，使得超音波縱坡感測器1與基準面始終保持恆定的距離。這樣通過超音波縱坡感測器1的實時檢測，系統就可以實現鏟刀2的自動調整，使得鏟刀2始終按照用戶的事先設定縱坡值進行自動施工。2005年4月前世界上，用於跟蹤基準繩超音波感測器由5個測量距離的縱向超音波探頭、1個補償溫度的橫向超音波探頭組成，這種超音波感測器由於總長度不夠長，在平地機施工時，基準繩容易偏到超音波感測器的外面，這樣，超音波感測器就不能測量到基準繩的距離；為了克服這個缺點，該系統採用特別開發的超長超音波感測器，它由7個測量距離的縱向超音波探頭、1個補償溫度的橫向超音波探頭組成，這樣便能適應平地機速度快、左右搖擺幅度大的情況，從而保證系統始終能夠測量到基準繩的距離。
如圖2所示，橫坡感測器5安裝在平地機鏟刀2的刀背上，其安裝方向與鏟刀2平行，用於測量鏟刀2的橫坡。通過它實時地測量鏟刀2的橫坡值，並將測量到的橫坡值(該橫坡值需經旋轉感測器測量到的該時刻的旋轉角度及長坡感測器測量到的該時刻的平地機在前進方向上的傾斜角度的矯正)通過CAN匯流排傳送至主控器，主控器再將它與保存在系統中的用戶事先設定好的橫坡設定值進行比較，系統根據兩者的差值將相應的電信號發給比例閥組4的電磁閥，電磁閥再控制鏟刀2兩側油缸作相應的升降，將鏟刀2調整到相應位置，使得平地機回到設定的橫坡。這樣通過橫坡感測器5的實時檢測，系統就可以實現鏟刀2的自動調整，使得鏟刀2始終按照用戶的事先設定的橫坡值進行自動施工。
如圖2所示，旋轉感測器6的固定部分安裝在平地機鏟刀2的旋轉固定平台上，活動部分安裝在鏟刀3的旋轉活動平台上，用於測量鏟刀2的旋轉角度。通過它實時地測量鏟刀2的旋轉角度，並將測量到的旋轉角度通過CAN匯流排傳送至主控器，該旋轉角度與長坡感測器7測量到的該時刻的平地機在前進方向上的傾斜角度一起參與平地機實際橫坡值的計算。
如圖2所示，長坡感測器7安裝在平地機的大樑上，其安裝方向與平地機前進方向一致，它與橫坡感測器5實際上是同一種設備，只是安裝位置及安裝方向不同，主要用於測量平地機機身在前進方向上的傾斜角度。通過它實時地測量平地機機身在前進方向上的傾斜角度，該傾斜角度與旋轉感測器測量到的該時刻的旋轉角度一起參與平地機實際橫坡值的計算。
如圖2所示，比例閥組4是系統的執行部件，安裝在平地機的大樑上，經過優先閥後與平地機的液壓系統相連，比例閥組4的電磁閥接收主控器的發出的鏟刀升降電信號後，電磁閥控制鏟刀兩側油缸完成鏟刀兩端的升降。優先閥安裝在比例閥組4的頂上，平地機的液壓系統先通過它再與比例閥組相連，其主要功能就是保證平地機的操作員手動操作手桿能夠優先工作，即當操作員操作手桿時，不管平地機自動找平系統處於何種工作狀態，平地機液壓系統首先回響手動操作手桿信號。
如圖2、圖4所示，操作手柄按鈕共有三個，分別安裝在三個平地機的左右手動操縱桿9的頂端，其中按鈕1和按鈕2分別用於鏟刀左右兩傾的自動/手動切換，按鈕3用於鏟刀的手動調整，這三個按鈕均與主控器連線。
如圖2所示，操作員界面盒8安裝在平地機的操作室內，如圖5所示，其上設定有開關11、顯示屏12以及輸入按鈕13和切換按鈕14，通過它操作員可以對橫坡值、縱坡值以及其他系統參數進行設定，也可以對左右手動、自動進行設定以及對平地方向等參數進行設定。
榮譽表彰
2007年，《一種平地機自動找平系統》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
