本发明专利技术涉及工程机械技术领域，公开了一种挖斗载荷分布测试装置、挖斗及其控制系统，包括依次设置的后置面板、后置保护层、薄膜压力传感器、前置保护层以及前置面板；所述后置面板的前端面设置有凹槽，所述后置保护层、薄膜压力传感器、前置保护层以及前置面板皆与凹槽匹配设置，且依次安装于凹槽内；所述凹槽的上下边上设置有滑槽，所述前置面板的上下边上设置有凸块，所述凸块与滑槽匹配设置，凸块能够在滑槽内滑动；所述前置面板为与待挖物料介质接触的面板。本发明专利技术的有益效果为：能够识别并测试挖斗内物料介质对挖斗内侧底面平板测试装置的压力，且能够改善满斗率，提升整机作业效率，减少物料大量散落以及防止载荷过大。减少物料大量散落以及防止载荷过大。减少物料大量散落以及防止载荷过大。
【技术实现步骤摘要】
一种挖斗载荷分布测试装置、挖斗及其控制系统
[0001]本专利技术涉及工程机械
，涉及一种挖斗载荷分布测试装置、挖斗及其控制系统，具体涉及一种挖掘机挖斗载荷分布测试装置、挖斗及其控制系统。
技术介绍
[0002]挖掘机是市场保有量最大、用途最为广泛的一类土方工程机械。当挖掘机挖掘乘机面以下的物料时，由于视野限制，机手不能准确的评估挖斗内的物料状况，当铲掘物料过少时，会降低挖斗的满斗率，影响整机的作业效率；当铲掘物料堆积过量时，挖掘装载过程中容易大量散落在工作区域，增加清理工作量，另一方面，物料堆积过量时斗内载荷较大，会降低工作装置寿命，影响整机作业可靠性。目前无人驾驶可通过输入人工指令，实现挖掘机自动工作，并以设定的轨迹完成挖掘作业，但由于缺少斗内物料状况监测装置，电脑端无法根据挖斗内物料信息自主的调整铲掘位姿，同样面临斗内物料定量控制策略。
[0003]现有技术常采用基于机器视觉的满斗率预测系统和方法，将图片信息、位置与速度信息、物料信息等通过图像处理算法推算，得到满斗率预测数据，以便于装载机或操作人员及时调整铲掘策略，如专利技术专利“基于机器视觉的满斗率预测系统和方法”(CN113486818A)和专利技术专利“基于机器视觉和挖斗位置信息融合的装载机满斗率识别方法”(CN111368664A)；或者采用在油缸部位安装压力传感器、位移传感器，在各铰点部位安装销轴传感器，测得挖掘作业时各传感器数值，通过理论推导计算出挖斗挖掘阻力值，进而推算挖斗内侧物料信息，如专利技术专利“基于位置计算的装载机铲装作业阻力实时测试方法”(CN111103081A)。
[0004]现有技术的缺点主要体现在两个方面，一是实际工况较复杂多变，理论推算结果误差较大，不能真实的反映挖斗内物料信息；二是传感器安装及采集系统较复杂，销轴传感器需定制，周期长、成本高。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的不足，本专利技术提供了一种挖斗载荷分布测试装置、挖斗及其控制系统，能够识别并测试挖斗内物料介质对挖斗内侧底面平板测试装置的压力，且能够改善满斗率，提升整机作业效率，减少物料大量散落以及防止载荷过大。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提出了一种挖斗载荷分布测试装置，包括依次设置的后置面板、后置保护层、薄膜压力传感器、前置保护层以及前置面板；所述后置面板的前端面设置有凹槽，所述后置保护层、薄膜压力传感器、前置保护层以及前置面板皆与凹槽匹配设置，且依次安装于凹槽内；所述凹槽的上下边上设置有滑槽，所述前置面板的上下边上设置有凸块，所述凸块与滑槽匹配设置，凸块能够在滑槽内滑动；所述前置面板为与待挖物料介质接触的面板。
[0008]结合第一方面，优选地，滑槽为V型滑槽，凸块为V型凸块，滑槽与凸块都是居中设
置，通过滑槽与凸块的设置，能够实现前置面板在凹槽内的定位及滑动。
[0009]结合第一方面，进一步地，所述前置面板包括刚性层和柔性层，所述柔性层与前置保护层接触，所述刚性层用于与待挖物料介质接触。前置面板受到挖斗内侧的物料载荷，刚性层在后置面板的凹槽内滑动，避免错误挖掘状况下高强度载荷对柔性层的冲击，实现对柔性层的过载保护。优选地，柔性层为柔性耐磨材料，能将挖斗内侧的物料载荷传递给薄膜压力传感器，同时防止薄膜压力传感器及前置保护层被物料磨损。
[0010]结合第一方面，进一步地，本专利技术的挖斗载荷分布测试装置还包括密封圈，所述密封圈设置于凹槽内，沿着凹槽的内壁设置，密封圈设置用于密封整个测试装置内部，重点对薄膜压力传感器起到防水保护作用。
[0011]结合第一方面，进一步地，密封圈的宽度大于或等于后置保护层、薄膜压力传感器、前置保护层以及前置面板的厚度之和，这样在空载状态下，能够很好的保护整个测试装置内部，在挖斗作业时，前置面板受物料介质挤压向薄膜压力传感器移动时，对整个测试装置内部依然能够起到密封作用。
[0012]结合第一方面，进一步地，所述凹槽为矩形凹槽，相应的，所述后置保护层的前后端面皆为矩形，所述薄膜压力传感器、前置保护层以及前置面板皆为矩形。
[0013]结合第一方面，进一步地，本专利技术的挖斗载荷分布测试装置还包括橡胶垫圈，所述后置面板、后置保护层、前置保护层以及前置面板的四角上相对应的位置皆设置有通孔；所述橡胶垫圈设置于前置面板和前置保护层之间，所述橡胶垫圈的内圈与所述通孔大小一致。橡胶垫圈的设置一是为了在前置面板的刚性层受力后对前置保护层其一个缓冲保护的作用，二是了为匹配前置面板的柔性层的厚度。
[0014]结合第一方面，进一步地，本专利技术的挖斗载荷分布测试装置还包括螺栓和螺母，所述螺栓依次穿过前置面板、橡胶垫圈、前置保护层、后置保护层以及后置面板与螺母螺纹连接。
[0015]结合第一方面，进一步地，所述后置保护层在后置面板凹槽内与其紧密贴合，薄膜压力传感器的后端面与后置保护层紧密贴合，前置保护层的后端面与薄膜压力传感器紧密贴合。
[0016]结合第一方面，进一步地，薄膜压力传感器为矩形结构，薄膜压力传感器的四角位置均不超过后置保护层对应的4个通孔，薄膜压力传感器相对后置保护层的长宽短一点(具体为薄膜压力传感器的四角接近后置保护层的4个通孔，但不超过)，这样设置为了能够安全有效的测试载荷数据。薄膜压力传感器的感测面为矩形结构，具有较大的测点密度。
[0017]结合第一方面，进一步地，前置保护层与后置保护层的结构和材质都是一样的，只前置保护层的厚度大于后置保护层，这样将前置保护层的厚度设置的略厚一点，可以在载荷的峰值冲击下可有效的保护薄膜压力传感器。
[0018]第二方面，本专利技术提出了一种挖斗，包括侧板、底面弧板、耳板以及上的载荷分布测试装置，所述后置面板的两侧分别与挖斗的两侧板连接，后置面板的下端与挖斗的底面弧板连接，后置面板的后端面与挖斗的耳板连接。优选地，所述后置面板的两侧分别与挖斗的两侧板焊接连接，后置面板的下端与挖斗的底面弧板焊接，后置面板的后端面与挖斗的两个耳板连接，两耳板对称设置，中间留出裆距，用于与斗杆连接。
[0019]第三方面，本专利技术提出了一种挖斗控制系统，对上述挖斗的挖掘轨迹进行控制，包
括压力分布采集模块和显示器，所述薄膜压力传感器与压力分布采集模块的输入端连接，所述压力分布采集模块的输出端与显示器连接；所述薄膜压力传感器用于实时测量挖斗内侧物料载荷，并将测得的物料载荷的压力数据传输至压力分布采集模块，所述压力分布采集模块用于接收到的压力数据传输至显示器，所述显示器为驾驶室显示器；机手通过观看显示器上显示的压力数据，手动调节挖斗位姿。
[0020]结合第三方面，进一步地，本专利技术的挖斗控制系统还包括控制器，所述压力分布采集模块的输出端还与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与显示器的输入端连接，所述压力分布采集模块将采集到的压力数据传输至控制器，控制器根据得到的压力数据与其内设置的挖斗载荷下限值F
min
、挖斗载荷上限值F
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种挖斗载荷分布测试装置，其特征在于：包括依次设置的后置面板、后置保护层、薄膜压力传感器、前置保护层以及前置面板；所述后置面板的前端面设置有凹槽，所述后置保护层、薄膜压力传感器、前置保护层以及前置面板皆与凹槽匹配设置，且依次安装于凹槽内；所述凹槽的上下边上设置有滑槽，所述前置面板的上下边上设置有凸块，所述凸块与滑槽匹配设置，凸块能够在滑槽内滑动；所述前置面板为与待挖物料介质接触的面板。2.根据权利要求1所述的一种挖斗载荷分布测试装置，其特征在于：所述前置面板包括刚性层和柔性层，所述柔性层与前置保护层接触，所述刚性层用于与待挖物料介质接触。3.根据权利要求1所述的一种挖斗载荷分布测试装置，其特征在于：还包括密封圈，所述密封圈设置于凹槽内，沿着凹槽的内壁设置。4.根据权利要求3所述的一种挖斗载荷分布测试装置，其特征在于：密封圈的宽度大于或等于后置保护层、薄膜压力传感器、前置保护层以及前置面板的厚度之和。5.根据权利要求1所述的一种挖斗载荷分布测试装置，其特征在于：所述凹槽为矩形凹槽，相应的，所述后置保护层的前后端面皆为矩形，所述薄膜压力传感器、前置保护层以及前置面板皆为矩形。6.根据权利要求5所述的一种挖斗载荷分布测试装置，其特征在于：还包括橡胶垫圈，所述后置面板、后置保护层、前置保护层以及前置面板的四角上相对应的位置皆设置有通孔；所述橡胶垫圈设置于前置面板和前置保护层之间，所述橡胶垫圈的内圈与所述通孔大小一致。7.一种挖斗，其特征在于：包括侧板、底面弧板、耳板以及权利要求1至6任一项所述的载荷分布测试装置，所述后置面板的两侧分别与挖斗的两侧板连接，后置面板的下端与挖斗的底面弧板连接，后置面板的后端面与挖斗的耳板连接。8.一种挖斗控制系统，其特征在于：对权利要求7所述的挖斗的挖掘轨迹进行控制，包括压力分布采集模块和显示器，所述薄膜压力传感器与压力分布采集模块的输入端连接，所述压力分布采集模块的输出端与显示器连...
【专利技术属性】
技术研发人员：王梦迪，侯志强，徐玉兵，廖昊，
申请(专利权)人：徐州徐工挖掘机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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