如何准确定位智能化挖掘机的铲斗位置？

在“新基建”和“中国制造2025”的政策推动下，技术革新传统行业的浪潮四起，工程机械设备智能化、无人化的升级革新可以显著减少作业安全事故、降本增效，赋能工程机械企业提升产品竞争力，行业的发展朝着智能化方向升级日渐清晰。智能挖掘机，将不再那么严重的依赖人的经验，而是附加的传感器和感知系统，让挖掘机眼观六路、耳听八方。

挖掘机采用支持GPS的软件控制器，接收有关挖掘机的所有必要数据：铲斗确切位置信息，动臂摆动角度等。挖掘机操作界面上显示一台虚拟挖掘机，展示设备的实际移动等相关位置信息。操作员按照指示移动铲斗，工程机械需在室外和各种天气条件下进行作业，无惧灰尘、污垢、极端温湿度挑战，哪怕车辆部件浸入积水中作业。

1.   目标

挖掘机铲斗的定位精度一般在 ±2cm 内，工程车辆上所采用的传感器技术和控制系统必须能可靠确保实现该精度，而无需在挖掘机外部使用其他的单独测量设备。在挖掘机工作期间，使用外部设备需要耗时的重复测量。挖掘机上所安装的设备，须能经受与挖掘工作相关的环境影响以及机械冲击。同时，在移动过程中，实时准确测量机器手臂和铲斗的角度位置信息。

2.   解决方案

我们将惯性测量单元F99系列安装在动臂、铲斗和底盘的运动部件上。通过这些设备测量加速度和转速，并用该数据计算运动部件的动态角度。此外，在机器的运动过程中，还记录了铲尖位置。外部GPS数据的集成，可实现挖掘机铲斗的绝对位置测量。如没有GPS数据部署，哪怕地理位置的附加信息缺失，但仍会可靠记录与地面间的绝对位移。

3.   技术特性

■ 沿三轴方向测量倾角、加速度和转速； ■ 可调节补偿范围； ■ 防护等级：IP68/IP69K； ■ 温度范围：–40°C 至 +85°C； ■ 外壳可承受高达 100g 的机械冲击； ■ 参数化接口； ■ 输出格式和值可供选择； ■ 适用于动态应用； ■ 通过 E1 认证。

4.   产品优势

智能传感器融合算法，通过加速度传感器和陀螺仪的智能连接，可靠补偿外部加速度。与同类设备不同是，其补偿范围可自行调整。根据挖掘机的特定运动轮廓定制角度精度。该传感器专为户外使用开发，具有 IP68/IP69K 防护等级，并通过 E1 认证，适用于公共道路应用。

5.   特性一览

亮点

■ 准确定位挖掘机铲，实现准确可靠的挖掘工作； ■ 坚固耐用的设计，适用于严苛条件的户外应用； ■ 耐灰尘、污垢、湿度和极端温度； ■ 沿三轴方向进行倾角、加速度和转速测量； ■ 可调节补偿范围，用于调整角度精度。  

审核编辑 ：李倩