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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种基于微控制单元的挖掘机接触力软测量系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117306627B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311246465.0，技术领域涉及：E02F9/00；该发明授权一种基于微控制单元的挖掘机接触力软测量系统是由杨波;张然;尹驯涛;孙开轩;李卓楠;周鸿敏;吴亚辛设计研发完成，并于2023-09-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于微控制单元的挖掘机接触力软测量系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于微控制单元以下简称MCU的挖掘机接触力软测量系统。该系统由传感器阵列、信号调理电路、信号预处理系统和PC上位机四部分组成。信号调理电路对传感器输出的各类信号进行转换，统一调节为MCU可以接收的信号格式。温度传感器和压力传感器输出模拟信号，通过AD转换模块转换为数字信号后输入MCU。倾角传感器直接输出倾角数据，经由CAN收发器转换为TTL电平与MCU实现通讯。位移编码器输出脉冲信号，经由信号调节电路转化为MCU可接收的脉冲电压后输入MCU的脉冲计数器。本发明为一种安装传感器在液压挖掘机各关节及液压缸处，通过MCU预处理传感器信息并发送至上位机，最后经由上位机运算并估算挖掘机实时接触力的测量系统。

本发明授权一种基于微控制单元的挖掘机接触力软测量系统在权利要求书中公布了：1.一种基于微控制单元的挖掘机接触力软测量系统，系统由传感器阵列、信号调理电路、信号预处理系统和PC上位机四部分组成；传感器阵列通过有线方式将信号输送至信号调理电路；信号调理电路通过有线方式将信号输送至信号预处理系统；信号预处理系统通过有线无线网络方式与上位机实现双向数据交换；其特征在于：所述传感器阵列由温度传感器、压力传感器、位移传感器和倾角传感器四类传感器组成;每类传感器分别在铲斗、斗杆、动臂三个部分安装;其中温度和压力传感器均采用温压一体式传感器，每个液压缸安装两个温压一体式传感器，温压一体式传感器将信号输送至AD转换电路，该传感器输出模拟信号到AD转换电路，两个温压一体式传感器分别用于测量液压缸两侧腔体液压及液压油油温；位移传感器安装在铲斗、斗杆和动臂液压缸位置，将信号输送至信号调节电路，该传感器输出脉冲信号，用于测量液压缸运动时活塞杆的位置；倾角传感器安装在铲斗、斗杆和动臂的关节铰接处，将信号输送至CAN收发器，该传感器输出数字信号，用于测量挖掘机机械臂当前的位姿； 所述信号调理电路由AD转换电路、信号调节电路、CAN收发器组成；温压一体式传感器将信号输送至AD转换电路，AD转换电路将信号输送至MCU，温度压力数据从模拟信号经由AD转换电路转化为数字信号，通过SPI通讯输入MCU；位移编码器将信号输送至信号调节电路，信号调节电路将信号输送至MCU，信号调节电路获取脉冲信号后，经由信号调节电路调节转换为MCU可接收的脉冲信号输入MCU；倾角传感器与CAN收发器进行双向数据交换，CAN收发器与MCU进行双向数据交换，MCU向CAN收发器发送控制指令，倾角传感器向CAN收发器发送数字信号，CAN收发器将电压转换为TTL电平后发送至MCU接收； 所述MCU由低通滤波器、粘性摩擦系数计算、脉冲计数器、位移速度计算、CAN总线、角度和角速度计算、缸压计算、数据整合、网络传输模块组成；AD转换电路将数据输送至低通滤波器，低通滤波器将数据输送至粘性摩擦系数计算模块，低通滤波器获取AD转换电路发送的温度数据，经过处理去除采集数据中的高频毛刺后，将数据发送至粘性摩擦系数计算模块；低通滤波器将数据输送至粘性摩擦系数计算模块，粘性摩擦系数计算模块将数据输送至数据整合模块，粘性摩擦系数计算模块根据温度数据计算并输出粘性摩擦系数；信号调节电路将信号输送至脉冲计数器，脉冲计数器将数据输送至位移速度计算模块，脉冲计数器接收调节后的脉冲信号，根据信号特征对计数器进行加减操作，等待需要时提取计数器中的数值；脉冲计数器将数据输送至位移速度计算模块，位移速度计算模块将数据输送至数据整合模块，位移速度计算模块在定时器溢出后触发，接收脉冲计数器数据，然后将获取的数据经计算转换为实际的位移和速度数据并输出；CAN收发器将数据输送至CAN总线，CAN总线将数据输送至角度和角速度计算，CAN总线获取CAN收发器转换后的倾角数据后，经由总线将该数据发送至角度和角速度计算模块；CAN总线将数据输送至角度和角速度计算，角度和角速度计算将数据输送至数据整合模块，角度和角速度计算模块从CAN总线获取角度数据后，经过计算处理输出角度和角速度数据发送至数据整合模块；AD转换模块将数据输送至缸压计算模块，缸压计算模块将数据输送至数据整合模块，缸压转换模块从AD转换模块获取液压缸两侧液压数据，经过处理转换后计算得出液压缸两侧压力差，通过补偿校正计算得出实际缸压数据，输出到数据整合模块；粘性摩擦系数计算模块、速度位移计算模块、角度和角速度计算模块、缸压计算模块将数据输送至数据整合模块，数据整合模块将数据输送至网络传输模块，整合模块将所有前级模块计算得出的数据进行分类整理和压缩，并将压缩后的数据发送至网络传输模块；数据整合模块将数据输送至网络传输模块，网络传输模块与上位机实现双向数据交换，网络传输模块获取数据整合模块整合出的数据并发送至上位机，同时接收上位机的控制指令从而使上位机能够对MCU进行控制。

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