1.本发明涉及到工程机械技术领域，确切说是一种挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统。
背景技术：2.随着无人驾驶技术的快速发展，无人挖掘机开始在基础设施、能源、水利等工程实际中投入使用。挖掘机旋转角度的测量精度不仅影响其行进作业过程，而且影响着挖掘作业的质量，更关系到安全问题。对挖掘机旋转角度测量和控制是保证其正常施工作业的关键，因此，挖掘机驾驶室与相对地面旋转角度测量装置，是无人驾驶挖掘机中不可缺少的重要部件。
3.目前，在转角测量技术领域，主要有基于dsp、基于单片机以及基于pc机等几种测量平台，在传感器的选择上有拉线式位移传感器、液压油压力传感器等。拉线式位移传感器，是通过将其本体固定在表面，并将不锈钢拉绳连接可移动物体，在物体移动时，传感器产生拉线伸缩的电子信号，从而获得位移值。如果把这种方法用在挖掘机回转平台的转角测量中，因拉线的长度有限，会制约挖掘机的转动，使挖掘机回转平台只能转动有限的圈数，并且还受温度影响。液压油压力传感器，通过对挖掘机承担转向的液压马达、液压油管的进出口压力统计，分析液压马达转过的齿数，进而换算得到转过的角度。这种方法的缺点在于，一旦有一个齿没有被统计进去，便会带来累积误差。
4.申请人查阅了(cn110005016a)公开的“一种回转中心接头及挖掘机”，(cn109356219a)公开的“一种用于检测旋转角度的装置和挖掘机”，其发明的目的有所相同，但其技术措施完全是两个不同概念。申请人于2021年3月14日，提交的申请号为2021100485290(公布号cn112880709a),发明名称“无人驾驶挖掘机回转平台角度测量系统”在已公开技术的基本上，技术方案有了重大突破，但通过近一年时间的实践应用，又发现回转平台中心回转立柱上设置的齿圈、传动轴及与齿圈的齿轮被暴露在机器外，容易受外界施工环境影响，存在测量精度不高的诸多缺陷。因此，本技术属于在“无人驾驶挖掘机回转平台角度测量系统”上的再次创新。
技术实现要素：5.为了解决上述发明存在的诸多技术缺陷，本发明的目的在于，提供一种挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统，是通过在挖掘机的中心回转立柱底部底板内齿圈的主齿轮前后，分别增加参数不同的辅助测量齿轮，在辅助测量齿轮上安装转动轴，在转动轴上安装编码器来读取不同参数的齿轮在齿圈内的旋转数据，通过编码器接收齿轮啮合角度的方式，来测量挖掘机驾驶室与地面相对旋转角的精确角度,达到精确测量挖掘机回转平台的旋转角度,为满足无人驾驶挖掘机程序开发提供技术参数的目的。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统，包括旋转角度精确测量装置及旋转角度
计算模块，其特征在于：所述旋转角度精确测量装置，包括挖掘机底板内齿圈、主齿轮、中心回转立柱；在所述底板内齿圈的主齿轮前后，分别设置辅助测量齿轮a和辅助测量齿轮b，在底板箱体与中心回转立柱之间的所述辅助测量齿轮a和辅助测量齿轮b上分别设置齿轮盖，在所述齿轮盖中心的辅助测量齿轮a和辅助测量齿轮b的圆心上，分别安装转动轴及推力轴承a和转动轴及推力轴承b；在所述齿轮盖的一端设置编码器支架，在所述编码器支架上的转动轴a和转动轴b的端头上分别安装测角传感及编码器a和测角传感及编码器b。
8.进一步，所述辅助测量齿轮a的齿圈参数小于所述主齿轮的齿圈参数，所述辅助测量齿轮b的齿圈参数小于所述辅助测量齿轮a的齿圈参数。
9.进一步，所述辅助测量齿轮a2和辅助测量齿轮b4分别和底板内齿圈1啮合。
10.进一步，所述辅助测量齿轮a2和辅助测量齿轮b4不啮合。
11.装载机底板箱体12内所述的底板内齿圈、主齿轮、辅助测量齿轮a、辅助测量齿轮b，通过所述齿轮盖进行密封，在齿轮密封盖内保障足够的润滑油，满足所述的底板内齿圈、主齿轮、辅助测量齿轮a、辅助测量齿轮b的正常润滑。
12.所述旋转角度计算模块：包括机载信号分析仪、数据计算中心及数据传输线；在挖掘机的驾驶室内设置机载信号分析仪，所述机载信号分析仪通过数据传输线分别与所述的主齿轮、测角传感及编码器a和测角传感及编码器b连接。
13.在所述数据计算中心内置一套严密的运算所述主齿轮、辅助测量齿轮a和辅助测量齿轮b的旋转角度运算程序，运算程序的运算公式为：
14.r0·
θ0＝n1·
r1·
2π+r1·
θ1＝n2·
r2·
2π+r2·
θ2；其中：r0是底板内齿圈半径，r1是辅助测量齿轮a半径，r2是辅助测量齿轮b半径，辅助测量齿轮a和辅助测量齿轮b分别和底板内齿圈啮合，且辅助测量齿轮a和辅助测量齿轮b不啮合；n1和n2代表齿轮转动圈数，θ0、θ1和θ2分别代表底板内齿圈的转角、辅助测量齿轮a的转角和辅助测量齿轮b的转角。
15.本发明的有益效果主要表现在以下方面：
16.一、本发明“挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统”，包括旋转角度精确测量装置及旋转角度计算模块；所述旋转角度精确测量装置为硬件设备，所述旋转角度计算模块，为角度计算仪器及运算控制程序，二者相结合构成回转平台旋转角度精确测量系统。
17.二、本发明“挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统”的旋转角度精确测量装置，包括挖掘机底板内齿圈、主齿轮、中心回转立柱；在主齿轮前后分别设置辅助测量齿轮a和辅助测量齿轮b，在底板箱体与中心回转立柱之间的所述辅助测量齿轮a和辅助测量齿轮b上分别设置齿轮盖，在所述齿轮盖中心的辅助测量齿轮a和辅助测量齿轮b的圆心上，分别安装转动轴及推力轴承a和转动轴及推力轴承b；通过转动轴a和转动轴b来读取不同齿轮在齿圈内的旋转数据，实现精确掌握回转平台旋转角度的优点。
18.三、本发明“挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统”的旋转角度精确测量装置，在所述齿轮盖的一端设置编码器支架，在所述编码器支架上的转动轴a和转动轴b的端头上分别安装测角传感及编码器a和测角传感及编码器b，是通过编码器接收齿轮啮合角度的方式，来测量挖掘机驾驶室与地面相对旋转角的精确角度。
19.四、本发明“挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统”的旋转角度计算模块，包括机载信号分析仪、数据计算中心及数据传输线；在挖掘机的驾驶室内设置机载信号分析仪，所述机载信号分析仪通过数据传输线分别与所述的主齿轮、测角传感及编码器a和测角传
感及编码器b连接；所述数据计算中心内置一套严密的运算主齿轮、辅助测量齿轮a和辅助测量齿轮b的旋转角度程序；通过系列的运算公式进行运算，实现精确测量挖掘机回转平台旋转角度,为满足无人驾驶挖掘机程序开发提供技术参数的优点。
附图说明
20.下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
21.图1为本发明俯面剖视图；
22.图2为本发明侧面剖视图。
23.图中标记：1为底板内齿圈，2为辅助测量齿轮a，3为中心回转立柱，4为辅助测量齿轮b，5为主齿轮，6为齿轮盖，7为编码器支架，8为测角传感及编码器a，9为测角传感及编码器b,10为转动轴及推力轴承a,11为转动轴及推力轴承b，12为底板箱体。
具体实施方式
24.实施例1挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统
25.包括旋转角度精确测量装置及旋转角度计算模块，其特征在于：所述旋转角度精确测量装置，包括挖掘机底板内齿圈1、主齿轮5、中心回转立柱3；如图1所示，在所述底板内齿圈1的主齿轮5前后，分别设置辅助测量齿轮a2和辅助测量齿轮b4，在底板箱体12与中心回转立柱3之间的所述辅助测量齿轮a2和辅助测量齿轮b4上分别设置齿轮盖6，在所述齿轮盖6中心的辅助测量齿轮a2和辅助测量齿轮b4的圆心上，分别安装转动轴及推力轴承a10和转动轴及推力轴承b11；如图2所示，在所述齿轮盖6的一端设置编码器支架7，在所述编码器支架7上的转动轴a和转动轴b的端头上分别安装测角传感及编码器a8和测角传感及编码器b9。
26.进一步，所述辅助测量齿轮a2的齿圈参数小于所述主齿轮5的齿圈参数，所述辅助测量齿轮b4的齿圈参数小于所述辅助测量齿轮a2的齿圈参数。
27.进一步，所述辅助测量齿轮a2和辅助测量齿轮b4分别和底板内齿圈1啮合。
28.进一步，所述辅助测量齿轮a2和辅助测量齿轮b4不啮合。
29.装载机底板箱体12内所述的底板内齿圈1、主齿轮5、辅助测量齿轮a2、辅助测量齿轮b4，通过所述齿轮盖6进行密封，在齿轮密封盖内保障足够的润滑油，满足所述的底板内齿圈1、主齿轮5、辅助测量齿轮a2、辅助测量齿轮b4的正常润滑。
30.所述旋转角度计算模块：包括机载信号分析仪、数据计算中心及数据传输线；在挖掘机的驾驶室内设置机载信号分析仪，所述机载信号分析仪通过数据传输线分别与所述的主齿轮5、测角传感及编码器a8和测角传感及编码器b9连接。
31.所述数据计算中心内置一套严密的运算所述主齿轮5、辅助测量齿轮a2和辅助测量齿轮b4的旋转角度运算程序，运算程序的运算公式为：
32.r0·
θ0＝n1·
r1·
2π+r1·
θ1＝n2·
r2·
2π+r2·
θ2；其中：r0是底板内齿圈1半径，r1是辅助测量齿轮a2半径，r2是辅助测量齿轮b4半径，n1和n2代表齿轮转动圈数，θ0、θ1和θ2分别代表底板内齿圈1的转角、辅助测量齿轮a2的转角和辅助测量齿轮b4的转角。
33.以挖掘机前进方向和驾驶室正前方方向重合为基准，此时旋转角度为0，挖掘机驾驶室旋转角度是挖掘机前进方向和驾驶室正前方方向间的夹角；机载信号分析仪通过公式
计算挖掘机实时旋转角度。
34.在众多旋转传动控制装置中，齿轮传动本身就具有旋转精度高，本发明再将主齿轮5、辅助测量齿轮a2和辅助测量齿轮b4设置在密封的液压油箱内工作，不受外界施工环境的影响，可以在一定程度减少挖掘机的振动、扬尘或泥土、极端冷热天气带来的误差，同时编码器直接与转动轴连接，可以实现挖掘机驾驶室与地面相对旋转角度实时精确测量需求；在重启挖掘机时，回转平台旋转角度精确测量系统能自动恢复上次停机时的回转角度，为满足无人驾驶挖掘机程序开发提供技术参数。
技术特征：1.挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统，包括旋转角度精确测量装置及旋转角度计算模块，其特征在于：所述旋转角度精确测量装置，包括挖掘机底板内齿圈(1)、主齿轮(5)、中心回转立柱(3)；在所述底板内齿圈(1)的主齿轮(5)前后，分别设置辅助测量齿轮a(2)和辅助测量齿轮b(4)，在底板箱体(12)与中心回转立柱(3)之间的所述辅助测量齿轮a(2)和辅助测量齿轮b(4)上分别设置齿轮盖(6)，在所述齿轮盖(6)中心的辅助测量齿轮a(2)和辅助测量齿轮b(4)的圆心上，分别安装转动轴及推力轴承a(10)和转动轴及推力轴承b(11)；在所述齿轮盖(6)的一端设置编码器支架(7)，在所述编码器支架(7)上的转动轴a和转动轴b的端头上分别安装测角传感及编码器a(8)和测角传感及编码器b(9)。2.根据权利要求1所述的挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统，其特征在于：所述辅助测量齿轮a(2)的齿圈参数小于所述主齿轮(5)的齿圈参数，所述辅助测量齿轮b(4)的齿圈参数小于所述辅助测量齿轮a(2)的齿圈参数。3.根据权利要求1所述的挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统，其特征在于：所述辅助测量齿轮a(2)和辅助测量齿轮b(4)分别和底板内齿圈(1)啮合。4.根据权利要求2所述的挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统，其特征在于：所述辅助测量齿轮a(2)和辅助测量齿轮b(4)不啮合。5.根据权利要求1所述的一种挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统，其特征在于：所述旋转角度计算模块，包括机载信号分析仪、数据计算中心及数据传输线；在挖掘机的驾驶室内设置机载信号分析仪，所述机载信号分析仪通过数据传输线分别与所述的主齿轮(5)、测角传感及编码器a(8)和测角传感及编码器b(9)连接。6.根据权利要求5所述的挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统，其特征在于：所述数据计算中心内置一套严密的运算所述主齿轮(5)、辅助测量齿轮a(2)和辅助测量齿轮b(4)的旋转角度运算程序，运算程序的运算公式为：r0·
θ0＝n1·
r1·
2π+r1·
θ1＝n2·
r2·
2π+r2·
θ2；其中：r0是底板内齿圈(1)半径，r1是辅助测量齿轮a(2)半径，r2是辅助测量齿轮b(4)半径，n1和n2代表齿轮转动圈数，θ0、θ1和θ2分别代表底板内齿圈(1)的转角、辅助测量齿轮a(2)的转角和辅助测量齿轮b(4)的转角。
技术总结挖掘机回转平台旋转角度精确测量系统，包括旋转角度精确测量装置及旋转角度计算模块，在所述底板内齿圈的主齿轮前后，分别设置辅助测量齿轮A和辅助测量齿轮B，在所述辅助测量齿轮A和辅助测量齿轮B的圆心上，分别安装转动轴及推力轴承A和转动轴及推力轴承B；在转动轴A和转动轴B的端头上分别安装编码器A和编码器B；在挖掘机的驾驶室内设置机载信号分析仪，机载信号分析仪通过数据传输线分别与所述的主齿轮、编码器A和编码器B连接。通过编码器接收齿轮啮合角度的方式，来测量挖掘机驾驶室与地面相对旋转角的精确角度,实现精确测量挖掘机回转平台的旋转角度,为满足无人驾驶挖掘机程序开发提供技术参数的优点。序开发提供技术参数的优点。序开发提供技术参数的优点。
技术研发人员：刘天云 苏岩 王智阳
受保护的技术使用者：陕西省引汉济渭工程建设有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/5
