一种机具操作系统及其控制方法

技术领域

本发明属于机具操作技术领域，具体涉及一种机具操作系统及其控制方法。

背景技术

由于人工成本越来越高，挖掘机操作比较灵活方便，为提升施工效率，对多功能特殊挖掘机的需求越来越多。为满足特殊需求，往往是通过多模式程序或不同程序来满足一机多机具控制，但是会存在以下问题：(1)为满足机具多样化需求，同一机型控制器程序版本多，兼容性差，管理起来越来越难，成本也越来越高；(2)改制加装其他机具需求越来越多，需要根据需求定制主控制器程序，经常需要联系市场服务升级程序，服务成本也随之越来越高；(3)现有机具控制系统已无法满足多样化需求，多样化需求体现在市场对一机多用需求越来越多，要求越来越复杂，比如公铁两用挖掘机通过快换装置可加装换枕机具、道碴清筛机具、捣固机具、除雪机具以及其他各式各样铁路养护机具，仅15吨多功能铁路挖除挖掘模式，已增加7种工作模式，再加上操作者对操纵件形式的偏好以及左右手操作习惯也不同，现有技术已无法满足所有需求；(4)由于多功能机可搭载功能各不相同的工具，安装翘板开关较多，每种工作模式下只用到其中一部分，或借用翘板开关时，开关标识不对，对操作人员操作时造成一定程度的困扰。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种机具操作系统及其控制方法，能够提升程序兼容性，提供多种操作模式，提升操作便捷性，降低成本，提高作业安全性和人机交互性。

本发明提供了如下的技术方案：

第一方面，提供一种机具操作系统，包括主控制器以及与主控制器分别连接的电子监控器、左手柄、右手柄和电磁阀组；

所述电子监控器用于功能选择和状态显示，包括机具操纵件自定义界面和主界面，所述机具操纵件自定义界面中包括模拟开关、左手柄按键、右手柄按键、与模拟开关对应的自复位设置按键、操纵件组禁用设置按键、操纵件组选择按键、操纵件组功能对调按键和操纵件组两操纵件功能对调按键，所述主界面中包括模拟开关操纵区域；

所述主控制器用于根据电子监控器的功能选择信号，控制左手柄、右手柄及电磁阀组进行相应动作。

进一步的，所述电磁阀组包括机具部件正转电磁阀、机具部件反转电磁阀、机具固定电磁阀、机具复位电磁阀、机具上升电磁阀、机具下降电磁阀、机具正转电磁阀、机具反转电磁阀、机具闭合电磁阀和机具张开电磁阀。

进一步的，所述模拟开关的数量为6个，分别用于通过主控制器控制机具部件正转电磁阀、机具部件反转电磁阀、机具固定电磁阀、机具复位电磁阀、机具上升电磁阀、机具下降电磁阀打开或者关闭；

所述自复位设置按键的数量为6个，分别用于通过主控制器控制对应的模拟开关更改为自复位开关或者非自复位开关。

进一步的，所述左手柄按键包括左手柄左按键和左手柄右按键，分别用于通过主控制器控制机具正转电磁阀、机具反转电磁阀打开或者关闭；

所述右手柄按键包括右手柄左按键和右手柄右按键，分别用于通过主控制器控制机具闭合电磁阀、机具张开电磁阀打开或者关闭。

进一步的，所述操纵件组禁用设置按键用于通过主控制器控制对应操纵件组中两个操纵件被禁用，所述操纵件组功能对调按键用于通过主控制器控制对应操纵组进行功能对调，所述操纵件组两操纵件功能对调按键用于通过主控制器控制对应操纵组内的两个操纵件进行功能对调。

进一步的，所述主界面中的模拟开关操纵区域用于显示机具操纵件自定义界面中未被禁用的模拟开关。

第二方面，提供一种第一方面任一项所述机具操作系统的控制方法，包括：

判断自复位设置按键是否被打开，控制被打开和未被打开的自复位设置按键显示不同颜色，同时，被打开的自复位设置按键对应的模拟开关更改为自复位开关，未被打开的自复位设置按键对应的模拟开关更改为非自复位开关，主界面中对应模拟开关同步更改状态；

判断操纵件组禁用设置按键是否被打开，控制被打开和未被打开的操纵件组禁用设置按键显示不同颜色，同时，被打开的操纵件组禁用设置按键对应操纵件组中两个操纵件被禁用，主界面中对应模拟开关在模拟开关操纵区域中删除操纵件组功能名和模拟开关标识，且不可操控，未被打开的操纵件组禁用设置按键对应操纵件组中两个操纵件可正常使用，主界面中对应模拟开关在模拟开关操纵区域中显示操纵件组功能名和模拟开关标识，可正常操控执行机具动作；

判断操纵件组功能对调按键是否被打开，控制被打开的操纵件组功能对调按键显示颜色，同时，对应操纵组进行映射关系对调；

判断操纵件组两操纵件功能对调按键是否被打开，控制被打开的操纵件组两操纵件功能对调按键显示颜色，同时，对应操纵组内的两个操纵件进行映射关系对调；

执行电磁阀组和各操纵件的映射关系，完成各操纵件组和各操纵件功能调换，以满足各类操作需求。

进一步的，还包括：设定数组C[]为操纵件组选择按键的对应中间变量，数组K[]为模拟开关、左手柄按键和右手柄按键状态的中间变量，数组Y[]为机具电磁阀的中间控制变量，数组a[]为数组K[]和数组Y[]之间的映射关系；

所述电磁阀组和各操纵件的映射关系为数组K[]和数组Y[]之间的映射关系，具体为：

Y[k]＝K[a[k]]

其中，k为机具电磁阀的中间控制变量数组Y[]中各机具电磁阀对应数组元素下标号。

进一步的，所述对应操纵组进行映射关系对调的具体方法包括：判断在操纵件组选择按键中是否打开两个操纵件组选择按键Ci和Cj，若是，在机具操纵件自定义界面中两个操纵件组选择按键Ci和Cj绿显，a[2i]和a[2j]值交换，a[2i+1]和a[2j+1]值交换，同时，机具操纵件自定义界面中，K[2i]和K[2j]映射的操纵件标识互换，K[2i+1]和K[2j+1]映射的操纵件标识互换，K[2i]和K[2i+1]操纵件组和K[2j]和K[2j+1]操纵件组功能名互换，在主界面中，K[2i]和K[2j]映射的模拟开关标识互换，K[2i+1]和K[2j+1]映射的模拟开关标识互换，K[2i]和K[2i+1]操纵件组和K[2j]和K[2j+1]操纵件组功能名互换，完成后，操纵件组功能对调按键和两个操纵件组选择按键Ci和Cj在机具操纵件自定义界面中白显；否则，再次判断操纵件组功能对调按键是否被打开并重复后续操作。

进一步的，所述对应操纵组内的两个操纵件进行映射关系对调的具体方法包括：判断在操纵件组选择按键中是否打开其中一个操纵件组选择按键Ci，若是，在机具操纵件自定义界面中操纵件组选择按键Ci绿显，a[2i]和a[2i+1]值交换，同时，在机具操纵件自定义界面中，K[2i]和K[2i+1]映射的操纵件标识互换，在主界面中，K[2i]和K[2i+1]映射的模拟开关标识互换，完成后，操纵件组两操纵件功能对调按键和操纵件组选择按键Ci在机具操纵件自定义界面中白显；否则，再次判断操纵件组两操纵件功能对调按键是否被打开并重复后续操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过在电子监控器上设置机具操纵件功能自定义，仅实施例就能够提供700多万种操作模式，可以满足各式各样机具控制，且操作者可根据对操纵件形式偏好以及左右手操作习惯自定义设置机具操纵件功能，可大幅度提升操作便捷性；

(2)本发明提高了主控制器程序兼容性，一版程序适用于各类多功能机型和各类不同功能机具，降低了管理成本；

(3)本发明在现有多功能机改制增加其他机具时，不需要刷程序，在电子监控器中重新自定义一下机具操纵件功能即可，提高了需求响应速度，降低了服务成本；

(4)本发明更换机具后，可禁用隐藏不需要的操纵件，增加防错操作措施，且开关标识和开关功能名根据客户自定义情况同步更新，提高了作业安全性和人机交互性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的机具操作系统框图；

图2是本发明实施例提供的电子监控器的机具操纵件自定义界面示意图；

图3是本发明实施例提供的电子监控器的主界面示意图；

图4是本发明实施例提供的机具操作系统的程序变量映射关系示意图；

图5是本发明实施例提供的机具操作系统控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种机具操作系统，包括主控制器4以及与主控制器4分别连接的电子监控器1、左手柄2、右手柄3和电磁阀组；电子监控器1与主控制器4通过CAN总线连接，电子监控器1为触摸屏，用于功能选择和状态显示；主控制器4用于根据电子监控器1的功能选择信号，控制左手柄2、右手柄3及电磁阀组进行相应动作。

如图1所示，电磁阀组包括机具部件正转电磁阀5、机具部件反转电磁阀6、机具固定电磁阀7、机具复位电磁阀8、机具上升电磁阀9、机具下降电磁阀10、机具正转电磁阀11、机具反转电磁阀12、机具闭合电磁阀13和机具张开电磁阀14。

如图2和图3所示，电子监控器1包括机具操纵件自定义界面和主界面。

如图2所示，机具操纵件自定义界面中包括模拟开关100-105，模拟开关的数量为6个，分别为模拟开关100、模拟开关101、模拟开关102、模拟开关103、模拟开关104和模拟开关105，分别用于通过主控制器4控制机具部件正转电磁阀5、机具部件反转电磁阀6、机具固定电磁阀7、机具复位电磁阀8、机具上升电磁阀9、机具下降电磁阀10打开或者关闭。

如图2所示，机具操纵件自定义界面中还包括左手柄按键106-107和右手柄按键108-109；左手柄按键106-107包括左手柄左按键106和左手柄右按键107，分别用于通过主控制器4控制机具正转电磁阀11、机具反转电磁阀12打开或者关闭；右手柄按键108-109包括右手柄左按键108和右手柄右按键109，分别用于通过主控制器4控制机具闭合电磁阀13和机具张开电磁阀14打开或者关闭。

如图2所示，机具操纵件自定义界面中还包括与模拟开关100-105对应的自复位设置按键110-115，自复位设置按键的数量为6个，分别为自复位设置按键110、自复位设置按键111、自复位设置按键112、自复位设置按键113、自复位设置按键114和自复位设置按键115，分别用于通过主控制器控制对应的模拟开关100-105更改为自复位开关或者非自复位开关。

如图2所示，机具操纵件自定义界面中还包括操纵件组禁用设置按键120-124，操纵件组禁用设置按键的数量为5个，分别为操纵件组禁用设置按键120、操纵件组禁用设置按键121、操纵件组禁用设置按键122、操纵件组禁用设置按键123和操纵件组禁用设置按键125，操纵件组禁用设置按键120-124用于通过主控制器4控制对应操纵件组中两个操纵件被禁用。

如图2所示，机具操纵件自定义界面中还包括操纵件组选择按键130-134，与操纵件组禁用设置按键120-124相对应，数量为5个，分别为操纵件组选择按键130、操纵件组选择按键131、操纵件组选择按键132、操纵件组选择按键133和操纵件组选择按键134。

如图2所示，机具操纵件自定义界面中还包括操纵件组功能对调按键141和操纵件组两操纵件功能对调按键142，操纵件组功能对调按键141用于通过主控制器4控制对应操纵组进行功能对调，操纵件组两操纵件功能对调按键142用于通过主控制器4控制对应操纵组内的两个操纵件进行功能对调。

如图3所示，电子监控器1的主界面中包括模拟开关操纵区域，用于显示机具操纵件自定义界面中未被禁用的模拟开关，禁用的模拟开关在模拟开关操纵区域中删除操纵件组功能名和模拟开关标识，且不可操控。

本实施例中，操纵件包括电子监控器上的模拟开关100-105、左手柄按键106-107和右手柄按键108-109；操纵件组包括相同功能相反动作的两个模拟开关100-105或两个左手柄按键106-107或两个右手柄按键108-109。

如图4所示，机具操作系统的程序变量映射关系，包括：

(1)Y0-机具部件正转电磁阀5、Y1-机具部件反转电磁阀6、Y2-机具固定电磁阀7、Y3-机具复位电磁阀8、Y4-机具上升电磁阀9、Y5-机具下降电磁阀10、Y6-机具正转电磁阀11、Y7-机具反转电磁阀12、Y8-机具闭合电磁阀13、Y9-机具张开电磁阀14；

(2)K0-模拟开关100、K1-模拟开关101、K2-模拟开关102、K3-模拟开关103、K4-模拟开关104、K5-模拟开关105；

(3)K6-左手柄左按键106、K7-左手柄右按键107、K8-右手柄左按键108、K9-右手柄右按键109；

(4)R0-模拟开关对应自复位设置按键110、R1-模拟开关对应自复位设置按键111、R2-模拟开关对应自复位设置按键112、R3-模拟开关对应自复位设置按键113、R4-模拟开关对应自复位设置按键114、R5-模拟开关对应自复位设置按键115；

(5)P0-操纵件组禁用设置按键120、P1-操纵件组禁用设置按键121、P2-操纵件组禁用设置按键122、P3-操纵件组禁用设置按键123、P4-操纵件组禁用设置按键124；

(6)C0-操纵件组选择按键130、C1-操纵件组选择按键131、C2-操纵件组选择按键132、C3-操纵件组选择按键133、C4-操纵件组选择按键134；

(7)E1-操纵件组功能对调按键141、E2-操纵件组两操纵件功能对调按键142；

(8)数组C[](C[0]、C[2]、C[4]、C[6])为操纵件组选择按键的对应中间变量，数组K[](K[0]、K[1]、K[2]、K[3]、K[4]、K[5]、K[6]、K[7]、K[8]、K[9])为模拟开关、左手柄按键和右手柄按键状态的中间变量，数组Y[](Y[0]、Y[1]、Y[2]、Y[3]、Y[4]、Y[5]、Y[6]、Y[7]、Y[8]、Y[9])为机具电磁阀的中间控制变量，数组a[](a[0]、a[1]、a[2]、a[3]、a[4]、a[5]、a[6]、a[7]、a[8]、a[9])为数组K[]和数组Y[]之间的映射关系。

如图4所示，数组K[]和数组Y[]之间的映射关系为：

Y[k]＝K[a[k]](k为整数，0≤k≤9)

其中，k为机具电磁阀的中间控制变量数组Y[]中各机具电磁阀对应数组元素下标号(依次为0-9)。

实施例2

如图5所示，本实施例提供一种实施例1所述机具操作系统的控制方法，步骤如下：

步骤S1：图4中的系统变量及电子监控器各界面初始化；判断自复位设置按键110-115是否被打开，其中，被打开的自复位设置按键在机具操纵件自定义界面中绿显，且被打开的自复位设置按键对应模拟开关更改为自复位开关，未被打开的自复位设置按键在机具操纵件自定义界面中白显，且未被打开的自复位设置按键对应模拟开关更改为非自复位开关，主界面中对应模拟开关100-105同步更改状态，转步骤S2；

步骤S2：判断操纵件组禁用设置按键120-124是否被打开，其中，被打开的操纵件组禁用设置按键在机具操纵件自定义界面中红显，且被打开的操纵件组禁用设置按键对应操纵件组中两个操纵件被禁用，主界面中对应模拟开关在模拟开关操纵区域中删除操纵件组功能名和模拟开关标识，且不可操控，未被打开的操纵件组禁用设置按键在机具操纵件自定义界面中白显，且未被打开的操纵件组禁用设置按键对应操纵件组中两个操纵件可正常使用，主界面中对应模拟开关在模拟开关操纵区域中显示操纵件组功能名和模拟开关标识，可正常操控执行机具动作，转步骤S3；

步骤S3：判断操纵件组功能对调按键141是否被打开，若是，在机具操纵件自定义界面中操纵件组功能对调按键141绿显，转步骤S4；否则，在机具操纵件自定义界面中操纵件组功能对调按键141白显，操纵件组选择按键130-134白显且无法被选中，转步骤S5；

步骤S4：判断在操纵件组选择按键130-134中是否打开两个操纵件组选择按键Ci和Cj，若是，在机具操纵件自定义界面中两个操纵件组选择按键Ci和Cj绿显，a[2i]和a[2j]值交换，a[2i+1]和a[2j+1]值交换，同时，机具操纵件自定义界面中，K[2i]和K[2j]映射的操纵件标识互换，K[2i+1]和K[2j+1]映射的操纵件标识互换，K[2i]和K[2i+1]操纵件组和K[2j]和K[2j+1]操纵件组功能名互换，在主界面中，K[2i]和K[2j]映射的模拟开关标识互换，K[2i+1]和K[2j+1]映射的模拟开关标识互换，K[2i]和K[2i+1]操纵件组和K[2j]和K[2j+1]操纵件组功能名互换，完成后，操纵件组功能对调按键141和两个操纵件组选择按键Ci和Cj在机具操纵件自定义界面中白显，转步骤S5；否则，返回步骤S3；

步骤S5：判断操纵件组两操纵件功能对调按键142是否被打开，若是，在机具操纵件自定义界面中操纵件组两操纵件功能对调按键142绿显，转步骤S6；否则，在机具操纵件自定义界面中操纵件组两操纵件功能对调按键142白显，操纵件组选择按键130-134白显且无法被选中，转步骤S7；

步骤S6：判断在操纵件组选择按键130-134中是否打开其中一个操纵件组选择按键Ci，若是，在机具操纵件自定义界面中操纵件组选择按键Ci绿显，a[2i]和a[2i+1]值交换，同时，在机具操纵件自定义界面中，K[2i]和K[2i+1]映射的操纵件标识互换，在主界面中，K[2i]和K[2i+1]映射的模拟开关标识互换，完成后，操纵件组两操纵件功能对调按键142和操纵件组选择按键Ci在机具操纵件自定义界面中白显，转步骤S7；否则，返回步骤S5；

步骤S7：通过步骤S3-步骤S6完成数组a[]各元素值的对调并存储，执行各电磁阀和各操纵件的映射关系(即数组K[]和数组Y[]之间的映射关系：Y[k]＝K[a[k]](k为整数，0≤k≤9))，完成各操纵件组和各操纵件功能调换，满足各类特殊操作需求，结束。

本实施例中，操纵件组功能名包括如图2中的“机具部件旋转”、“机具固定”、“上升下降”、“机具旋转”、“机具张合”等；操纵件标识包括如图2中的“正转”、“反转”、“固定”、“复位”、“上升”、“下降”、“闭合”、“张开”等。

本发明通过在电子监控器上设置机具操纵件功能自定义，仅实施例就能够提供700多万种操作模式，可以满足各式各样机具控制，且操作者可根据对操纵件形式偏好以及左右手操作习惯自定义设置机具操纵件功能，可大幅度提升操作便捷性；本发明提高了主控制器程序兼容性，一版程序适用于各类多功能机型和各类不同功能机具，降低了管理成本；本发明在现有多功能机改制增加其他机具时，不需要刷程序，在电子监控器中重新自定义一下机具操纵件功能即可，提高了需求响应速度，降低了服务成本；本发明更换机具后，可禁用隐藏不需要的操纵件，增加防错操作措施，且开关标识和开关功能名根据客户自定义情况同步更新，提高了作业安全性和人机交互性。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。