BR102012021129A2 - location control system for feature placement - Google Patents
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Abstract
sistema de controle de localização para colocação de característica. a presente invenção refere-se a um sistema para uso em máquinas de trabalho que determina a localização da máquina de trabalho e á capaz de atravessar autonomamente entre locais de trabalho. o sistema provê ainda a capacidade de identificar posições de poste de canto de uma cerca desejada e tem locais de poste intersticiais automaticamente gerados.location control system for feature placement. The present invention relates to a system for use in work machines that determines the location of the work machine and is capable of autonomously traversing between workplaces. The system further provides the ability to identify corner pole positions of a desired fence and has automatically generated interstitial pole locations.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE CONTROLE DE LOCALIZAÇÃO PARA COLOCAÇÃO DE CARACTERÍSTICA".Patent Descriptive Report for "LOCATION CONTROL SYSTEM FOR CHARACTERISTICS".
Campo A presente revelação refere-se genericamente a uma máquina de escavar terra tendo um meio de localizar uma posição na terra e/ou embaixo da superfície da terra. A presente revelação refere-se mais especificamente a uma máquina de escavar terra tendo software a bordo que monitora o espaço de trabalho geográfico da máquina para permitir colocação de características em locais desejados.Field The present disclosure relates generally to an earth excavator having a means of locating a position on the earth and / or below the earth's surface. More specifically, the present disclosure relates to an earth excavator having onboard software that monitors the geographical workspace of the machine to allow placement of features at desired locations.
Antecedentes e sumário A instalação de características de paisagem como cercas, árvores, arbustos e flores envolve tipicamente trabalho manual e preparação significativa da localização de obra. Instalação de cerca requer múltiplos postes colocados em locais precisos de tal modo que a cerca geral forneça uma linha de cerca reta. Certas instalações de paisagem, como campos de golfe ou de outro modo, colocam vegetação em locais específicos para obter um efeito geral.Background and Summary The installation of landscape features such as fences, trees, shrubs, and flowers typically involves manual labor and significant site preparation. Fence installation requires multiple posts placed in precise locations such that the general fence provides a straight fence line. Certain landscape facilities, such as golf courses or otherwise, place vegetation in specific locations for a general effect.
Para obter as linhas de cerca retas exigidas, a instalação de cerca requer ainda determinar locais de canto de cerca, estacagem de um espaço de trabalho, e puxar uma corda para estabelecer uma linha reta constante, e determinar locais de poste não de canto. A corda puxada é deixada no lugar durante construção de cerca para assegurar um ponto de referência constante e linha reta. Por conseguinte, a corda puxada apresenta um obstáculo para usuários e máquinas. Uma máquina que perfura furos de poste ou crava postes deve se aproximar de cada localização de poste enquanto não danifica ou compromete a integridade da retidão da linha. Em uso, a construção de cerca requer desse modo que qualquer máquina utilizada se aproxime da corda puxada de um lado, coloque um poste, inverta para longe da corda puxada, mova para baixo até a localização do próximo poste, e aproxime novamente da corda estirada.To obtain the required straight fence lines, fence installation also requires determining fence corner locations, staking a workspace, and pulling a rope to establish a constant straight line, and determining non-corner pole locations. The pulled rope is left in place during fence construction to ensure a constant reference point and straight line. Therefore, the pulled rope presents an obstacle for users and machines. A machine that drills pole holes or spikes must approach each pole location while not damaging or compromising the integrity of line straightness. In use, the construction of a fence thus requires any machine used to approach the pull rope on one side, place a pole, reverse away from the pull rope, move down to the location of the next pole, and approach the stretched rope again. .
De acordo com uma primeira modalidade, a presente revelação inclui uma máquina de trabalho compreendendo um corpo; um sistema de computação acoplado ao corpo; um implemento se estendendo a partir do corpo, o implemento configurado para alterar o solo do espaço de trabalho no qual a máquina de trabalho está localizada; um sistema de posicionamento acoplado ao corpo e em comunicação com o sistema de computação, o sistema de posicionamento fornecendo dados que são passados para o sistema de computação de tal modo que o sistema de computação possa determinar uma localização da máquina de trabalho e uma orientação da máquina de trabalho; e software armazenado na memória eletricamente acoplado ao sistema de computação. O software incluindo instruções que quando interpretadas pelo sistema de computação executam as etapas de: receber uma indicação de que a máquina de trabalho está localizada em uma primeira posição; receber uma indicação de uma segunda posição onde a alteração do solo é desejada; determinar um percurso da primeira posição até a segunda posição; emitir comandos para causar o movimento da máquina de tal modo que o implemento seja posicionado para alterar o solo na segunda posição.According to a first embodiment, the present disclosure includes a work machine comprising a body; a body-coupled computing system; an implement extending from the body, the implement configured to alter the workspace floor in which the work machine is located; a positioning system coupled to the body and in communication with the computing system, the positioning system providing data that is passed to the computing system such that the computing system can determine a location of the work machine and an orientation of the work machine; and software stored in memory electrically coupled to the computing system. The software includes instructions that when interpreted by the computer system perform the steps of: receiving an indication that the work machine is located in a first position; receive an indication of a second position where soil change is desired; determine a path from the first position to the second position; issue commands to cause machine motion such that the implement is positioned to alter the ground in the second position.
De acordo com outra modalidade da presente revelação, um sistema implementado por computador para monitoração de um implemento de máquina de trabalho é fornecido. O sistema incluindo: uma primeira sequência de processamento que recupera um mapa de um espaço de trabalho; uma segunda sequência de processamento que recebe dados de um dispositivo de sistema de posicionamento global acoplado à máquina de trabalho; uma terceira sequência de processamento que utiliza os dados do dispositivo de posicionamento global para determinar uma localização e orientação da máquina de trabalho; uma quarta sequência de processamento que recupera dados em relação a um implemento fixado à máquina de trabalho; uma quinta sequência de processamento que determina a posição do implemento; uma sexta sequência de processamento que recebe identificação de uma primeira localização de poste desejada; uma sétima sequência de processamento que recebe indicação de que a máquina está sendo acionada até uma segunda localização de poste desejada; uma oitava sequência de processamento que registra informações de perfil de superfície de solo sobre um percurso tomado da primeira localização de poste desejada até a segunda localização de poste desejada; uma nona sequência de processamento que recebe identificação da segunda localização de poste desejada; e uma décima sequência de processamento que automaticamente calcula um terceira localização de poste desejada, o cálculo utilizando a primeira localização de poste desejada, a segunda localização de poste desejada, e as informações de perfil de superfície de solo.According to another embodiment of the present disclosure, a computer implemented system for monitoring a work machine implement is provided. The system including: a first processing sequence that retrieves a map of a workspace; a second processing sequence receiving data from a global positioning system device coupled to the work machine; a third processing sequence that uses global positioning device data to determine a location and orientation of the work machine; a fourth processing sequence that retrieves data from an implement attached to the work machine; a fifth processing sequence determining the position of the implement; a sixth processing sequence that receives identification of a desired first pole location; a seventh processing sequence receiving indication that the machine is being driven to a desired second pole location; an eighth processing sequence that records ground surface profile information about a path taken from the first desired pole location to the second desired pole location; a ninth processing sequence that receives identification of the desired second pole location; and a tenth processing sequence that automatically calculates a third desired pole location, the calculation using the first desired pole location, the second desired pole location, and ground surface profile information.
De acordo com outra modalidade da presente revelação, um sistema implementado por computador para monitoração de um implemento de máquina de trabalho é fornecido. O sistema incluindo: uma primeira sequência de processamento que recupera um mapa de um espaço de trabalho, o mapa tendo indicações de pelo menos uma localização de uso desejado de implemento; uma segunda sequência de processamento que recebe dados de um dispositivo de sistema de posicionamento global acoplado à máquina de trabalho; uma terceira sequência de processamento que utiliza os dados do dispositivo de posicionamento global para determinar uma localização e orientação da máquina de trabalho; uma quarta sequência de processamento que recupera dados em relação a um implemento fixado à máquina de trabalho; uma quinta sequência de processamento que determina a posição do implemento; uma sexta sequência de processamento que transmite dados para um monitor para exibir o mapa, uma representação da máquina de trabalho, e pelo menos uma localização de uso de implemento desejado; uma sexta sequência de processamento que recebe entrada selecionando uma primeira localização de uso de implemento desejado de pelo menos uma localização de uso de implemento desejado; uma sétima sequência de processamento que calcula uma rota da posição da máquina de trabalho para a primeira localização de uso de implemento desejado; uma oitava sequência de processamento que recebe autorização para prosseguir para a primeira localização de uso de implemento desejado; e uma nona sequência de processamento que transmite instruções para fazer com que a máquina desloque autonomamente para a primeira localização de uso de implemento desejado ao longo da rota calculada.According to another embodiment of the present disclosure, a computer implemented system for monitoring a work machine implement is provided. The system including: a first processing sequence retrieving a map of a workspace, the map having indications of at least one desired implement use location; a second processing sequence receiving data from a global positioning system device coupled to the work machine; a third processing sequence that uses global positioning device data to determine a location and orientation of the work machine; a fourth processing sequence that retrieves data from an implement attached to the work machine; a fifth processing sequence determining the position of the implement; a sixth processing sequence that transmits data to a monitor to display the map, a representation of the work machine, and at least one desired implement usage location; a sixth processing sequence that receives input by selecting a first desired implement usage location from at least one desired implement usage location; a seventh processing sequence that calculates a route from the working machine position to the first desired implement usage location; an eighth processing sequence that is allowed to proceed to the first desired implement usage location; and a ninth processing sequence that transmits instructions for causing the machine to autonomously move to the first desired implement usage location along the calculated route.
Breve Descrição das Figuras As figuras 1 & 1a ilustram máquina de direção de deslizamento equipada com capacidades de posicionamento global; A figura 2 ilustra um monitor de direção de deslizamento da figura 1 operando para efetuar instalação de cerca; A figura 3 ilustra interação de estruturas de dados que rodam em um computador a bordo da máquina de direção de deslizamento da figura 1; e A figura 4 ilustra monitor da figura 2 operando para auxiliar em instalação de paisagem.Brief Description of the Figures Figures 1 & 1a illustrate a sliding steering machine equipped with global positioning capabilities; Figure 2 illustrates a sliding direction monitor of Figure 1 operating to perform fence installation; Figure 3 illustrates interaction of data structures rotating in a computer on board the sliding direction machine of Figure 1; and Figure 4 illustrates the monitor of Figure 2 operating to assist in landscape installation.
Descrição Detalhada A presente revelação provê conceitos que encontram utilidade com máquinas de escavação 12. A revelação discute o uso de uma máquina de direção de deslizamento 12. Entretanto, os conceitos são previstos serem aplicados em escavadeiras com esteira, escavadeiras baseadas em rodas, retroescavadadeiras baseadas em trator, e máquinas de qualquer outro tipo de mover a terra. A localização de máquina de direção de deslizamento 12, ou outra máquina para ajustar e mover terra na superfície e abaixo da superfície pode ser determinado por um dispositivo de posicionamento global (GPS) 30. O dispositivo de GPS 30 determina a localização de sua antena 14 através de transmissões de satélites geossíncronos. Como a antena 14 está localizada na máquina 12, a localização da máquina pode ser determinada através de transmissões por satélite. A presente revelação considera a máquina de escavação 12 tendo múltiplas antenas de GPS 14 de tal modo que a direção em que a máquina de escavação 12 está voltada também pode ser determinada juntamente com orientação de máquina 12. As antenas 14 são ilustrativamente posicionadas em cantos avançados superiores da cabine 38 da máquina 12. O dispositivo de GPS é adicionalmente acoplado a um dispositivo como um telefone celular, para fornecer uma conexão com um sistema de compensação de GPS cinemático em tempo real para fornecer precisão aumentada.Detailed Description The present disclosure provides concepts that find utility with excavating machines 12. The disclosure discusses the use of a sliding steering machine 12. However, the concepts are intended to be applied to crawler excavators, wheel-based excavators, backhoe-based excavators. on tractor, and machines of any other kind to move the earth. The location of sliding steering machine 12, or other machine for adjusting and moving earth on and below the surface can be determined by a global positioning device (GPS) 30. GPS device 30 determines the location of its antenna 14 through geosynchronous satellite transmissions. As antenna 14 is located on machine 12, the location of the machine can be determined by satellite transmissions. The present disclosure considers the excavating machine 12 having multiple GPS antennas 14 such that the direction in which the excavating machine 12 is facing can also be determined along with machine orientation 12. The antennas 14 are illustratively positioned at advanced corners. Cabin 38 Tops of the Machine 12. The GPS device is additionally coupled to a device such as a mobile phone to provide a connection to a real-time kinematic GPS compensation system to provide increased accuracy.
Informações referentes a espaços de trabalho geográficos podem ser obtidas de desenhos ou arquivos de espaço de trabalho que são construídos via medições feitas à mão, por GPS, ou de outro modo e então aumentadas via programas de planejamento de computador. Tal aumento inclui informações em relação à colocação desejada de novas cercas, vegetação e outras características. Tais desenhos podem ser formatados de a-cordo com qualquer número de formatos conhecidos, incluindo formatos CAD populares. Tais informações de espaço de trabalho geográfico também podem incluir informações referentes à colocação de características subsu-perficiais como linhas de empresa de serviços públicos. Tais informações de empresa de serviços públicos podem ser consideradas durante o processo de colocar características no espaço de trabalho. Tais considerações são descritas mais completamente no pedido de patente depositado em conjunto intitulado "Buried Utility data with exclusion zones" do inventor James Leo-nard Montgomery. Embora o pedido citado lide mais com a prevenção de intrusão em áreas subterrâneas excluídas, a presente revelação inclui modalidades onde dados em relação a características subterrâneas são considerados ao determinar a colocação de novas características. A máquina de escavação 12 inclui meios para entrar dados de espaço de trabalho, meios para armazenar dados de espaço de trabalho, meios para exibir dados de espaço de trabalho, e meios para interagir com dados de espaço de trabalho. O meio para entrar dados de espaço de trabalho inclui qualquer dispositivo de comunicação que permita que dados de espaço de trabalho sejam fornecidos para um computador a bordo de máquina de escavação 12. No presente exemplo, uma porta USB 20 capaz de receber uma unidade flash tendo arquivos de dados de espaço de trabalho na mesma é fornecida como o meio para entrada. Alternativamente, o meio para entrada é simplesmente um teclado que permite a um usuário digitar dados de espaço de trabalho. Ainda em alternativa, o meio para entrada é um link sem fio com a capacidade de download ou de outro modo receber dados. A máquina de escavação 12, então, armazena os dados, como na memória não volátil 24, e provê exibição dos dados no monitor 34 da máquina 12. O monitor 34 é fornecido como um tablet de monitor de tela plana simples. Entretanto, modalidades são previstas onde o monitor 34 é um monitor do estilo mãos para cima onde imagens são projetadas ou de outro modo exibidas em janelas 36 da cabine 38. A programação do computador a bordo inclui software que pode interpretar os dados de espaço de trabalho recebidos e armazenados para fornecer uma representação visual que se aproxima de um mapa do espaço de trabalho. Tal mapa inclui as localizações de várias características planejadas indicadas pelos dados de espaço de trabalho recebidos. Opções são fornecidas que permitem que mapas de satélite/aéreos, como aqueles obtidos de Google Maps ou de outro modo, sejam combinados com os dados de espaço de trabalho de modo que um usuário possa correlacionar mais facilmente posições de mapa com topologia do mundo real. O meio para interação inclui receber e integrar informações referentes à localização da máquina de escavação 12 com os dados de espaço de trabalho recebidos e armazenados. Em uma modalidade, tal interação tem a forma de mostrar a localização da máquina de escavação 12 no mapa no monitor 34. Ainda adicionalmente, a localização de implementos, como cravador de poste e trado são mostrados no monitor 34. Como será descrito abaixo, tal interação também inclui indicar quando a colocação da máquina 12 e os implementos casam com a colocação desejada de características planejadas.Information regarding geographic workspaces can be obtained from workspace drawings or files that are constructed via hand-held measurements, GPS, or otherwise and then augmented via computer planning programs. Such increase includes information regarding the desired placement of new fences, vegetation and other features. Such drawings may be formatted according to any number of known formats, including popular CAD formats. Such geographic workspace information may also include information regarding the placement of subsurface features such as utility business lines. Such utility information may be considered during the process of placing features in the workspace. Such considerations are more fully described in the jointly filed patent application entitled "Buried Utility data with exclusion zones" by inventor James Leo-nard Montgomery. While the aforementioned request deals more with the prevention of intrusion into excluded underground areas, the present disclosure includes modalities where data regarding underground characteristics are considered when determining the placement of new characteristics. The excavating machine 12 includes means for entering workspace data, means for storing workspace data, means for displaying workspace data, and means for interacting with workspace data. The means for entering workspace data includes any communication device that allows workspace data to be provided to a computer on board excavator 12. In the present example, a USB port 20 capable of receiving a flash drive having Workspace data files in it is provided as the means for input. Alternatively, the input medium is simply a keyboard that allows a user to enter workspace data. Alternatively, the input medium is a wireless link with the ability to download or otherwise receive data. The excavating machine 12 then stores the data, as in nonvolatile memory 24, and provides display of the data on monitor 34 of machine 12. Monitor 34 is provided as a simple flat panel monitor tablet. However, modalities are provided where monitor 34 is a hands-up style monitor where images are projected or otherwise displayed in windows 38 of cabin 38. Onboard computer programming includes software that can interpret workspace data received and stored to provide a visual representation that approximates a workspace map. Such a map includes the locations of various planned features indicated by the received workspace data. Options are provided that allow satellite / aerial maps, such as those obtained from Google Maps or otherwise, to be combined with workspace data so that a user can more easily correlate map positions with real world topology. The means for interaction includes receiving and integrating excavation machine location information 12 with the received and stored workspace data. In one embodiment, such interaction is in the form of showing the location of the excavator 12 on the map on monitor 34. Still further, the location of implements such as post and auger crimp are shown on monitor 34. As will be described below, as shown below. Interaction also includes indicating when machine placement 12 and implements match the desired placement of planned characteristics.
Como anteriormente observado a localização da antena GPS 14 na máquina 12 é conhecida dos programadores do software a bordo da máquina de escavação 12 ou é entrada por um usuário. Similarmente, o deslocamento relativo da antena 14 para outras partes da máquina 12 também é conhecido do software, por ser preestabelecido ou ser entrado por um usuário. Um deslocamento é a distância, direção, orientação e profundidade (ou altura) de um aspecto geográfico ou parte de máquina determinada com relação à localização da antena de GPS ou outra localização na máquina 12. Quando o deslocamento é combinado com uma localização determinada por GPS da máquina 12, a localização do aspecto ou parte de máquina pode ser identificada em três coordenadas. Sempre que um trado (figura 1a) ou cra-vador de poste (figura 1) for fixado na máquina 12, o deslocamento do ponto no qual o implemento 28 interage com o solo é conhecido. Desse modo, tais implementos 28 são também exibidos então no monitor 34 em tempo real.As previously noted, the location of the GPS antenna 14 on machine 12 is known to software developers on board excavation machine 12 or entered by a user. Similarly, the relative displacement of antenna 14 to other parts of machine 12 is also known from the software to be preset or entered by a user. An offset is the distance, direction, orientation, and depth (or height) of a given geographic feature or machine part relative to the GPS antenna location or other location on the machine 12. When the offset is combined with a GPS determined location From machine 12, the location of the machine aspect or part can be identified in three coordinates. Whenever a auger (Fig. 1a) or pole crusher (Fig. 1) is attached to machine 12, the displacement of the point at which implement 28 interacts with the ground is known. Thus, such implements 28 are then also displayed on monitor 34 in real time.
Deve ser também reconhecido que a máquina de escavação 12 pode assumir implementos diferentes 28, ou outros implementos, cada tendo tamanhos e formatos diferentes, desse modo produzindo deslocamentos diferentes associados aos mesmos. Por conseguinte, a identidade de implemento 28 também é fornecida para o computador a bordo. Embora os dados de medição brutos do implemento 28 possam ser fornecidos para o computador, o computador também pode ter arquivos de configuração pré-armazenados que fornecem os dados deslocados para vários implementos comuns 28. Implementos diferentes 28 podem ser identificados para o computador através de entrada de usuário, ou através de um meio automatizado, como uma leitora RFID localizada próximo ao ponto de fixação (e em comunicação com o computador) e um tag RFID localizado no implemento 28. O ambiente de trabalho da máquina 12 pode incluir terreno irregular. O corpo da máquina 12 pode ser orientado de tal modo que a inclinação e o balanço da escavadeira desviem de horizontal e vertical. A medição de inclinação e balanço é determinada por observar a diferença em localização de antenas 14 montadas na cabine da máquina 38 (ou em outro lugar no chassi da máquina 12) que fornecem dados para o computador referentes à inclinação e balanço da máquina 12. Entretanto, vários inclinômetros e outros sensores também podem fornecer essas informações. Inclinação e balanço que atuam sobre as esteiras ou rodas da máquina 12 são traduzidos para o implemento 28. As máquinas de direção de deslizamento 12 podem fornecer aproximadamente +\- 30° de deslocamento de ajuste em inclinação e balanço.It should also be recognized that the excavating machine 12 may assume different implements 28, or other implements, each having different sizes and shapes, thereby producing different displacements associated with them. Accordingly, implement identity 28 is also provided for the onboard computer. Although raw measurement data from implement 28 may be provided to the computer, the computer may also have pre-stored configuration files that provide the offset data for several common implements 28. Different implements 28 may be identified to the computer via input. through an automated means such as an RFID reader located near the attachment point (and in communication with the computer) and an RFID tag located on the implement 28. Machine 12's working environment may include uneven terrain. The machine body 12 may be oriented such that the tilt and balance of the excavator deviates from horizontal and vertical. Tilt and balance measurement is determined by observing the difference in location of antennas 14 mounted in machine cab 38 (or elsewhere in machine chassis 12) that provide data to the computer regarding machine tilt and balance 12. However , various inclinometers and other sensors can also provide this information. Tilt and swing acting on the tracks or wheels of machine 12 are translated into implement 28. Sliding steering machines 12 can provide approximately +/- 30 ° of inclination and tilt adjustment travel.
Tudo acima serve para fornecer informações sobre a localização da máquina de escavação 12, incluindo, porém não limitado ao implemento 28. Essas informações são combinadas com as informações de mapeamen- to no computador para fornecer uma representação interativa em tempo real do espaço de trabalho no qual a máquina de escavação 12 é localizada. Tais informações de mapeamento informam a um usuário em relação a várias características do espaço de trabalho, incluindo a posição de características desejadas, e a posição relativa das partes da máquina de escavação 12 em relação às características de espaço de trabalho e características desejadas. Tais informações de mapeamento fornecem uma renderização contextuai visual do espaçamento relativo da máquina 12 no espaço de trabalho e de características do espaço de trabalho e características desejadas do espaço de trabalho. A figura 2 mostra o monitor 34 em um modo de instalação de cerca. A máquina 12 é representada no mapa para mostrar a localização atual e orientação da mesma. A localização de postes 50 para a cerca desejada é pré-localizada e fornecida ao computador, ou as posições podem ser calculadas. Para modalidades onde as posições são pré-localizadas, a máquina 12 é manobrada de tal modo que o cravador do poste 28 seja apropriadamente localizado em uma primeira localização de poste, como determinado por visualizar monitor 34. Um poste é então cravado naquela localização. Tal processo é repetido para cada localização de poste de cerca sucessivo.All of the above is to provide information about the location of the excavator 12, including but not limited to implement 28. This information is combined with mapping information on the computer to provide an interactive real-time representation of the workspace in the which excavating machine 12 is located. Such mapping information informs a user of various workspace features, including the position of desired features, and the relative position of the excavator parts 12 relative to workspace features and desired features. Such mapping information provides a visual contextual rendering of the relative spacing of machine 12 in the workspace and workspace characteristics and desired workspace characteristics. Figure 2 shows the monitor 34 in a fence installation mode. Machine 12 is represented on the map to show its current location and orientation. The location of posts 50 for the desired fence is pre-located and provided to the computer, or positions can be calculated. For embodiments where positions are pre-located, machine 12 is maneuvered such that post crimper 28 is appropriately located at a first pole location as determined by display monitor 34. A pole is then crimped at that location. Such a process is repeated for each successive fence post location.
Para modalidades onde as localizações de postes não são pré-localizadas, a máquina 12 inclui software que determina colocação apropriada dos mesmos. Para utilizar tal software, o cravador de poste 28 é colocado em uma primeira localização de canto 60. O usuário bate em um botão no monitor 34 para indicar que canto de cerca 60 é desejado no presente localização. O usuário bate adicionalmente em um botão no monitor 34 para permitir registro de terreno. A máquina 12, então, é conduzida ao longo do percurso aproximado da cerca até uma segunda posição de canto 70. Enquanto dirige ao longo do percurso aproximado, no qual registro de terreno foi habilitado, o computador a bordo recebe dados em relação ao perfil de superfície (alterações em elevação, inclinação e balanço). Após o cravador de poste 28 estar na segunda localização de canto 70, o usuário bate em um botão no monitor 34 para indicar que o canto de cerca 70 é desejado no presente localização. Após os dois locais de canto 60, 70 ser conhecidos e o perfil de superfície ao longo do percurso de cerca ser conhecido, o computador automaticamente calcula o posicionamento de postes intersticiais 80. Postes intersticiais 80 são também então exibidos no monitor 34. O cálculo para colocação de postes intersticiais 80 leva em conta espaçamento desejado de postes, número desejado de postes, dados de perfil de superfície, e características subterrâneas conhecidas (linhas de empresa de serviços públicos). Similarmente, as posições 60 e 70 são verificadas para se certificar de que sejam locais apropriados para postes.For embodiments where the pole locations are not pre-located, machine 12 includes software that determines proper placement of the posts. To utilize such software, pole crimper 28 is placed at a first corner location 60. The user hits a button on monitor 34 to indicate which corner of about 60 is desired at the present location. The user additionally hits a button on monitor 34 to allow terrain registration. Machine 12 is then driven along the approximate path of the fence to a second corner position 70. While driving along the approximate path in which terrain logging has been enabled, the onboard computer receives data regarding the surface (changes in elevation, inclination and balance). After the post crimper 28 is at the second corner location 70, the user hits a button on monitor 34 to indicate that the corner of fence 70 is desired at the present location. After the two corner locations 60, 70 are known and the surface profile along the fence path is known, the computer automatically calculates the placement of interstitial posts 80. Interstitial posts 80 are then also displayed on monitor 34. The calculation for interstitial post placement 80 takes into account desired post spacing, desired number of posts, surface profile data, and known underground characteristics (utility lines). Similarly, positions 60 and 70 are checked to make sure they are appropriate posts for posts.
Após os locais de poste serem mapeados, a colocação de postes pode iniciar. Deve ser reconhecido que tendo dirigido da localização 60 para a localização 70, a traseira da máquina 12 está voltada para a posição 60. Primeiramente, um poste é carregado e cravado no solo na localização 70. Após ser adequadamente cravado, o poste é liberado. Como anteriormente observado, o perfil de superfície é registrado à medida que a máquina 12 desloca pela localização de linha de cerca desejada. Quando a máquina 12 chega a uma localização para colocar um poste, a máquina 12 determina inclinação e balanço, através de sensores dedicados, ou via GPS 30. A máquina 12, então, compensa para posicionar o cravador de poste 28 para assegurar que o poste seja acionado verticalmente.After the post locations have been mapped, post placement can begin. It should be recognized that having driven from location 60 to location 70, the rear of the machine 12 is facing position 60. First, a post is loaded and nailed to the ground at location 70. After being properly nailed, the post is released. As previously noted, the surface profile is recorded as machine 12 travels through the desired fence line location. When machine 12 arrives at a location to post a pole, machine 12 determines tilt and balance via dedicated sensors or via GPS 30. Machine 12 then compensates for positioning pole crimp 28 to ensure that the pole be driven vertically.
Após um poste ser verticalmente cravado e liberado na localização 70, a máquina 12 pode simplesmente recuar até atingir a próxima localização de poste. Desse modo, a máquina 12 pode avançar de uma localização de poste para o seguinte por apenas ir inversa, ao contrário de ter de mover em múltiplas direções. O processo de compensar para assegurar verticalidade e na realidade cravar o poste é então repetido. Esse processo é repetido até que um poste seja colocado na localização 60.After a pole is vertically nailed and released at location 70, machine 12 may simply retract until it reaches the next pole location. In this way, machine 12 can advance from one pole location to the next by just going in reverse, as opposed to having to move in multiple directions. The process of compensating to ensure uprightness and actually nailing the post is then repeated. This process is repeated until a post is placed at location 60.
Embora a descrição até esse ponto tenha considerado a máquina 12 tendo um cravador localizado na cabine 38 para mover o mesmo entre locais de poste, deve ser reconhecido que modalidades são previstas onde a máquina 12 opera via controle remoto. Tais modalidades incluiríam máqui- nas 12 tendo um receptor de controle remoto. Tal receptor é uma ponte RF/CAN Catron RF Pendant. O receptor provê comunicação duplex entre o remoto e o receptor. O receptor tem a capacidade de receber 12 entradas distintas do remoto e inclui dois comutadores de estado. Embora um recep-tor/remoto específico tenha sido revelado, qualquer receptor/remoto pode ser utilizado.Although the description thus far has considered machine 12 having a crimper located in cab 38 to move it between pole locations, it should be recognized that modalities are envisaged where machine 12 operates via remote control. Such embodiments would include machines 12 having a remote control receiver. Such a receiver is a Catron RF Pendant RF / CAN bridge. The receiver provides duplex communication between the remote and the receiver. The receiver has the ability to receive 12 separate inputs from the remote and includes two status switches. Although a specific receiver / remote has been revealed, any receiver / remote can be used.
Em tais modalidades, um usuário provavelmente gostaria de dirigir a máquina 12 (de dentro da cabine 38 ou por controle remoto) para locais 60 e 70. O usuário sairia então da máquina 12 se dirigindo de dentro da cabine 38 e fornecería ao cravador de poste 28 com um posto na localização 60. O usuário pressionaria então um botão em um controle remoto para iniciar quaisquer ajustes para obter verticalidade de cravador de poste 28 seguido por um botão para instruir a cravação do poste. Alternativamente, um comando para cravar o poste automaticamente nivela o cravador de poste 28. O usuário, então, pressiona um botão para instruir a máquina 12 a prosseguir para a próxima localização de poste. Após chegar lá, o usuário 12 novamente fornece um poste ao cravador de poste 12 e novamente inicia as sequências de nivelação e cravação de poste. Por conseguinte, postes são cravados em uma linha reta sem exigir estacagem, estirar cordas, ou os incômodos em movimento e tempo associados ao mesmo. Deve ser reconhecido que o processo acima elimina etapas em relação à instalação tradicional de cerca. O processo acima exige ainda menos pessoas em que uma única pessoa pode realizar todas as etapas. A capacidade de dirigir diretamente entre locais de poste provê economia de combustível. O sistema se-miautomatizado provê ainda economia de tempo. Após colocação dos postes, as porções de conexão da cerca podem ser adicionadas (fio, madeira ou de outro modo). A colocação calculada dos postes resulta desse modo em uma linha de cerca reta sem a necessidade de um ser humano estirar uma linha de corda, ou fisicamente medir e marcar o solo. A figura 4 mostra monitor 34 em um modo de plantio de árvore. Além da modalidade descrita acima onde locais de cavar são determinados no campo e "em movimento", existem também modalidades onde os locais de cavar são determinados antecipadamente. Embora o uso de máquina 12 seja descrito abaixo para uso de locais de cavar predeterminados para plantio, tal modalidade também é utilizável com colocação de cercas onde os locais de poste de cerca são predeterminados e fornecidos via um arquivo de mapa ou de outro modo. A máquina 12 é representada no mapa para mostrar a localização atual e orientação do mesmo. Os locais de árvores desejadas 90 são pré-localizados e fornecidos ao computador, ou podem ser colocados via monitor 34. No modo de plantio de árvore, o implemento 28 da máquina 12 é um trado. Em operação, o usuário é capaz de designar a árvore desejada para plantar por bater em sua localização. O computador, então, calcula os movimentos necessários para fazer com que a máquina 12 mova o trado 28 para uma posição adequada. Os movimentos são exibidos no monitor 34 como uma rodovia 98. O usuário pode então iniciar movimento até a posição 95. Tal movimento pode ser controlado pelo usuário, ou pode ser automático. Se o movimento for automático, a máquina 12 é dirigida ao longo da rodovia 98 até a posição 95. Na modalidade fornecida, um usuário interage com um manche para controlar a velocidade de movimento de máquina 12, porém a direção é controlada pelo computador. Em modalidades onde o movimento é totalmente controlado por usuário, as direções são fornecidas no monitor 34 instruindo o usuário através de sugestões de direção. Após chegar, o trado 28 é invocado, via uma ação subsequente do usuário, ou automaticamente. Após o furo ser cavado, um usuário pode selecionar um próximo furo. Adicionalmente, modalidades são previstas onde o próximo furo desejado mais perto é automaticamente escolhido. Além disso, a máquina de trabalho 12 pode detectar e registrar o fato de que o trado 28 foi utilizado em uma localização especifico. O monitor da localização também pode ser alterado para identificar que o trado 28 foi utilizado na localização. Utilizando esses dados, a seleção da próxima localização de furo mais perto é limitada a locais de furo que não foram cavados ainda. O monitor 34 é ilustrativamente uma tela sensível a toque. Por conseguinte, a tela provê uma pluralidade de botões de informa-ções/entrada/comandos. Tais botões incluem botões de informações 112 que fornecem informações em relação a ajustes (vide a figura 4, o botão 112 indicando que o sistema é travado em uma posição de furo). Os e-xemplos de botões de informações 112 são aqueles que indicam se uma localização de trabalho inteiro está sendo mostrado ou um espaço de trabalho está sendo mostrado (onde um espaço de trabalho é menor e mais localização para a máquina 12 em relação ao "localização de trabalho"). Botões de comando 114 incluem "zoom +", "zoom "zoom auto", "editar", "adicionar", "mover", "deletar" e "cerca". Botões de zoom permitem que uma vista de localização de trabalho seja zoomed para dentro ou para fora como desejado. Botões de comando 114 também incluem várias funções referentes a carregar, salvar, importar e exportar arquivos que seriam acessados por selecionar o botão "Menu" 116. O botão "Menu" 116 também provê acesso a vários ajustes. Tal ajuste permite fornecer uma indicação do comprimento de poste sendo cravado. O botão "adicionar" permite adição de uma localização de poste ou localização de árvore. "Mover" permite que características propostas sejam movidas. "Deletar" permite que características propostas sejam deletadas. O botão "cerca" indica que uma cerca, incluindo postes intersticiais 80 deve ser calculada e exibida.In such embodiments, a user would probably like to drive machine 12 (from inside cabin 38 or remotely) to locations 60 and 70. The user would then leave machine 12 to drive from inside cabin 38 and provide the post crimper 28 with a station at location 60. The user would then press a button on a remote control to initiate any adjustments to obtain pole crimp verticality 28 followed by a button to instruct pole crimping. Alternatively, a pole crimping command automatically levels pole crimper 28. The user then presses a button to instruct machine 12 to proceed to the next pole location. Once there, user 12 again provides a post to the post crimper 12 and again initiates the post leveling and crimping sequences. Consequently, posts are nailed in a straight line without requiring staking, stretching ropes, or the moving and timing nuisances associated with it. It should be recognized that the above process eliminates steps in relation to traditional fence installation. The above process requires even fewer people where a single person can perform all the steps. The ability to drive directly between pole locations provides fuel economy. The semi-automated system also provides time savings. After placing the posts, the fence connecting portions can be added (wire, wood or otherwise). The calculated placement of the posts thus results in a straight fence line without the need for a human to stretch a rope line, or to physically measure and mark the ground. Figure 4 shows monitor 34 in a tree planting mode. In addition to the embodiment described above where digging locations are determined in the field and "moving", there are also embodiments where digging locations are determined in advance. Although the use of machine 12 is described below for use of predetermined digging sites for planting, such an embodiment is also usable with fencing where fence post locations are predetermined and provided via a map file or otherwise. Machine 12 is represented on the map to show its current location and orientation. Desired tree locations 90 are pre-located and provided to the computer, or can be placed via monitor 34. In tree planting mode, implement 28 of machine 12 is a auger. In operation, the user is able to designate the desired tree to plant by tapping on its location. The computer then calculates the movements required to cause machine 12 to move auger 28 to a proper position. The movements are displayed on monitor 34 as a highway 98. The user can then initiate motion to position 95. Such movement can be user controlled, or it can be automatic. If movement is automatic, machine 12 is driven along highway 98 to position 95. In the mode provided, a user interacts with a joystick to control machine movement speed 12, but steering is controlled by the computer. In modalities where movement is fully user-controlled, directions are provided on monitor 34 instructing the user through direction suggestions. Upon arrival, aug 28 is invoked via a subsequent user action or automatically. After the hole is dug, a user can select a next hole. Additionally, modalities are provided where the next nearest desired hole is automatically chosen. In addition, work machine 12 can detect and record the fact that auger 28 has been used at a specific location. The location monitor may also be changed to identify that auger 28 has been used in the location. Using this data, the selection of the next nearest hole location is limited to hole locations that have not been dug yet. Monitor 34 is illustratively a touch screen. Therefore, the screen provides a plurality of information / input / command buttons. Such buttons include information buttons 112 that provide information regarding adjustments (see Figure 4, button 112 indicating that the system is locked in a hole position). Information button e-examples 112 are those indicating whether an entire work location is being displayed or a workspace is being shown (where a workspace is smaller and more location for machine 12 than "location"). "). Command buttons 114 include "zoom +", "auto zoom", "edit", "add", "move", "delete" and "fence." Zoom buttons allow a work location view to be zoomed in or out as desired Command buttons 114 also include various functions regarding loading, saving, importing and exporting files that would be accessed by selecting the "Menu" button 116. The "Menu" button 116 also provides access to various settings. Such adjustment allows you to provide an indication of the pole length being nailed The "add" button allows addition of a pole location or tree location "move" allows proposed features to be moved "delete" allows proposed features to be deleted The "fence" button indicates that a fence including interstitial posts 80 should be calculated and displayed.
Por conseguinte, deve ser reconhecido que o software que roda no computador a bordo da máquina 12 inclui uma pluralidade de estruturas de dados. Tais estruturas de dados incluem estruturas de dados para importar dados de mapa 1000, para armazenar dados de mapa 1010, para recuperar dados de mapa 1015, para fazer interface com um dispositivo GPS 1020, para calcular orientação de máquina 1025, para receber dados de posicionamento relativos ao implemento 1030, para calcular dados de posicionamento absolutos de implemento 1040, para exibir mapa e dados de posicionamento 1060, para receber entrada de usuário 1070 e para emitir sinais de controle de máquina 1080. A estrutura de dados para importar dados de mapa 1000 faz interface com a porta USB 20 (ou outra interface similar) para obter dados de mapa. Esses dados são passados para a estrutura de dados para armazenar dados de mapa 1010. A estrutura 1010 faz interface com a memória 24 para armazenar os dados de mapa. A estrutura de dados para recuperar dados de mapa 1015 faz interface com a memória 24 para recuperar dados de mapa anteriormente armazenados. A estrutura de dados para fazer interface com um dispositivo GPS 1020 comunica com o dispositivo GPS 30 (que está em comunicação com a pluralidade de antenas 14) para obter coordenadas de GPS para antenas 14. A estrutura de dados para calcular orientação de máquina 1025 toma as coordenadas de GPS obtidas e determina a posição de máquina 12 bem como compra as leituras de GPS de cada antena 14 para determinar a orientação de máquina 12. A estrutura de dados para receber dados de posicionamento relativos a implemento 1030 faz interface com o monitor 34 para quaisquer dados de entrada de usuário em relação ao implemento específico sendo utilizado (ou alternativamente com outro indicador do implemento, como uma leitora RFID). Esses dados de posicionamento relativo são então passados para a estrutura 1040. A estrutura para calcular dados de posicionamento absoluto de implemento 1040 toma os dados de posicionamento relativos da estrutura 1030 e combina os mesmos com os dados de posicionamento e orientação de GPS da estrutura 1025 para determinar o espaço físico ocupado pelo implemento 28. Dados em relação à posição da máquina 12 e implementado 28 são passados para a estrutura 1060. A estrutura para exibir mapa e dados de posicionamento 1060 toma os dados passados e apresenta um conjunto de dados integrados para o monitor 34. A estrutura para receber entrada de usuário 1070 permite que um usuário interaja com o monitor 34 para alterar o mapa exibido e de outro modo iniciar outras estruturas de dados (como aquelas que permitem a criação de novas características de mapa, para iniciar registro de terreno (estrutura 1075), identificar locais de poste de cerca de canto, selecionar uma localização para plantio de árvores). Embora a estrutura 1070 seja descrita como interagindo com o monitor 34, deve ser reconhecido que a entrada de usuário também vem de um controle remoto, se utilizado. A estrutura 1070 também recebe entrada referente ao movimento desejado de máquina 12 (incluindo movimento de implemento 28). A entrada referente aos comandos de movimento é passada para a estrutura 1080. A estrutura 1075 registra o perfil de superfície de terreno. Quando utilizados, os dados coletados da estrutura 1075 são passados para a estrutura 1090. Como a estrutura 1075, a estrutura para determinar movimento de veículo e colocação de característica 1090 é frequentemente específica para a implementação particular do veículo 12. Para a implementação de linha de cerca, a estrutura 1090 toma dados da estrutura 1075 e então calcula os locais dos postes de cerca a serem colocados. Esses dados são então passados para a estrutura 1080. Para implementações de coloração de árvore/perfuração de furo, a escolha de furo é transmitida para a estrutura 1075 de tal modo que uma "rodovia" é criada que define o percurso de deslocamento da máquina 12 para a localização desejada. Novamente, tais dados são então passados para a estrutura 1080. A estrutura para emitir sinais de controle de máquina 1080 toma os comandos de movimento passados e utiliza os mesmos para iniciar o movimento do veículo.Therefore, it should be recognized that software running on the computer on board machine 12 includes a plurality of data structures. Such data structures include data structures for importing map data 1000, for storing map data 1010, for retrieving map data 1015, for interfacing with a GPS device 1020, for calculating machine orientation 1025, for receiving positioning data relative to implement 1030, to calculate implement absolute positioning data 1040, to display map and positioning data 1060, to receive user input 1070, and to output machine control signals 1080. The data structure for importing map data 1000 interfaces with the USB 20 (or other similar interface) port for map data. This data is passed to the data frame for storing map data 1010. The frame 1010 interfaces with memory 24 for storing map data. Data structure for retrieving map data 1015 interfaces with memory 24 for retrieving previously stored map data. The data structure for interfacing with a GPS device 1020 communicates with the GPS device 30 (which is in communication with the plurality of antennas 14) to obtain GPS coordinates for antennas 14. The data structure for calculating machine orientation 1025 takes the GPS coordinates obtained and determine the machine position 12 as well as purchase the GPS readings of each antenna 14 to determine the machine orientation 12. The data structure for receiving positioning data for implement 1030 interfaces with the monitor 34 for any user input data in relation to the specific implement being used (or alternatively with another implement indicator such as an RFID reader). This relative positioning data is then passed to structure 1040. The structure for calculating implement absolute positioning data 1040 takes the relative positioning data of structure 1030 and combines it with the positioning and GPS orientation data of structure 1025 to determine the physical space occupied by implement 28. Data relative to machine position 12 and implemented 28 is passed to structure 1060. The structure for displaying map and positioning data 1060 takes the past data and presents an integrated data set for the monitor 34. The user input 1070 framework allows a user to interact with monitor 34 to change the displayed map and otherwise initiate other data structures (such as those that allow the creation of new map features to initiate registration). (frame 1075), identify corner fence post locations, select a location o for tree planting). Although frame 1070 is described as interacting with monitor 34, it should be recognized that user input also comes from a remote control if used. Frame 1070 also receives input regarding desired machine motion 12 (including implement motion 28). The input for motion commands is passed to structure 1080. Structure 1075 records the terrain surface profile. When used, data collected from frame 1075 is passed to frame 1090. Like frame 1075, the frame for determining vehicle movement and feature placement 1090 is often specific to the particular vehicle 12 implementation. fence, structure 1090 takes data from structure 1075 and then calculates the locations of fence posts to be placed. This data is then passed to structure 1080. For tree coloring / hole drilling implementations, the choice of hole is transmitted to structure 1075 such that a "highway" is created that defines the machine travel path 12. to the desired location. Again, such data is then passed to the frame 1080. The frame for outputting machine control signals 1080 takes the past motion commands and uses them to initiate vehicle movement.
Quando os comandos de movimento são passados a partir da estrutura 1080 tal movimento impacta a localização da antena GPS 14 e a posição de implemento 28. Os cálculos para determinar a posição absoluta do implemento são repetidos (estruturas 1030, 1040). Como deve ser entendido, muitas das estruturas são implementadas em um modo iterativo de tal modo que o mapa no monitor 34 esteja sendo constantemente retraçado e a posição da máquina 12 e suas partes estão sendo constantemente reavaliadas. Desse modo, uma representação em tempo real de máquina 12 no espaço de trabalho é apresentada no monitor 34.When motion commands are passed from frame 1080 such motion impacts GPS antenna location 14 and implement position 28. Calculations to determine absolute position of implement are repeated (frames 1030, 1040). As will be understood, many of the structures are implemented in an iterative mode such that the map on monitor 34 is constantly being retraced and the position of machine 12 and its parts are constantly being reevaluated. In this way, a real-time representation of machine 12 in the workspace is displayed on monitor 34.
Embora esse pedido discuta o uso de GPS baseado em satélite, os conceitos também podem ser utilizados juntamente com estações de posicionamento local e outros meios similares conhecidos. Similarmente, a uti- lidade e benefícios descritos aqui bem como modificações e adaptações por aqueles versados na técnica podem adaptar a invenção a usos específicos sem se afastar do espírito e escopo da invenção como reivindicado.While this application discusses the use of satellite-based GPS, the concepts can also be used in conjunction with local positioning stations and other similar known means. Similarly, the utility and benefits described herein as well as modifications and adaptations by those skilled in the art may adapt the invention to specific uses without departing from the spirit and scope of the invention as claimed.
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