BR102019018095B1

BR102019018095B1 - Sistema de gerenciamento de classificação, e, método para controlar uma profundidade de uma escavação

Info

Publication number: BR102019018095B1
Application number: BR102019018095-1A
Authority: BR
Inventors: Lance R. Sherlock
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2018-09-05
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2024-01-02
Also published as: CN110878572A; CN110878572B; DE102019212956A1; BR102019018095A2; US11008849B2; US20200072032A1

Abstract

sistema de gerenciamento de classificação, e, método para controlar uma profundidade de uma escavação um sistema de gerenciamento de classificação configurado para controlar uma profundidade de uma escavação inclui um veículo incluindo um conjunto de braço acoplado a um implemento, o implemento configurado para escavar uma superfície, e um sensor de posição de implemento acoplado ao conjunto de braço, o sensor de posição de implemento configurado para detectar uma posição do implemento em relação ao veículo, em que, em resposta à escavação na superfície com o implemento, detectando a posição do implemento em relação ao veículo e determinando se qualquer porção do implemento alcança uma profundidade alvejada na superfície.

Description

CAMPO

[001] A presente descrição refere-se a um sistema de gerenciamento de classificação para um veículo de construção. Mais especificamente, a presente descrição refere-se a um sistema que provê navegação direcional para um implemento associado a um veículo de construção, a navegação direcional incluindo pelo menos uma profundidade (ou direção Z) para escavação controlada ou guiada.

SUMÁRIO

[002] Em um aspecto, a descrição provê um sistema de gerenciamento de classificação configurado para controlar uma profundidade de uma escavação que inclui um veículo incluindo um conjunto de braço acoplado a um implemento, o implemento configurado para escavar uma superfície, e um sensor de posição de implemento acoplado ao conjunto de braço, o sensor de posição de implemento configurado para detectar uma posição do implemento em relação ao veículo, em que em resposta à escavação na superfície com o implemento, detectando a posição do implemento em relação ao veículo e determinando se qualquer porção do implemento alcança uma profundidade alvejada na superfície.

[003] Em um outro aspecto, a descrição provê um método para controlar uma profundidade de uma escavação em uma superfície com um veículo que inclui selecionar uma profundidade alvo da escavação na superfície, detectar uma posição de um implemento em relação ao veículo, usar a posição detectada do implemento em relação ao veículo para atribuir uma posição de implemento inicial, determinar a distância a partir da posição de implemento inicial para o solo, determinar uma posição de implemento final com base em pelo menos uma posição do implemento em relação ao veículo mediante alcançar a profundidade alvo da escavação na superfície, iniciar a escavação com o implemento, monitorar a posição do implemento em relação ao veículo durante escavação e determinar se a posição detectada do implemento em relação ao veículo corresponde à posição de implemento final.

[004] Outros aspectos da descrição se tornarão aparentes ao se considerar a descrição detalhada e os desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[005] A FIGURA 1 é uma primeira vista lateral de um exemplo de um veículo de construção que inclui um implemento, com porções de vários componentes que estão ocultos sendo exibidos em linhas tracejadas.

[006] A FIGURA 2 é uma segunda vista lateral oposta do veículo de construção da FIGURA 1, com porções de vários componentes que estão ocultos sendo exibidos em linhas tracejadas.

[007] A FIGURA 3 é um leiaute esquemático de uma porção do veículo de construção da FIGURA 1 para ilustrar posicionamento de sensor para aquisição de dados durante operação do veículo.

[008] A FIGURA 4 é um leiaute esquemático suspenso do veículo de construção da FIGURA 1 para ilustrar os eixos ao longo dos quais a posição do veículo é medida em relação ao solo no qual o veículo opera.

[009] A FIGURA 5 é um diagrama de fluxo de uma modalidade de um sistema de gerenciamento de classificação para controlar uma profundidade de uma escavação pelo veículo de construção exibido na

FIGURA 1.

[0010] Antes de as modalidades da descrição serem explicadas em detalhe, deve ser entendido que a descrição não é limitada, em sua aplicação, aos detalhes de construção e ao arranjo de componentes expostos na seguinte descrição ou ilustrados nos desenhos anexos. A descrição é capaz de suportar outras modalidades e de ser praticada ou de ser realizada de várias maneiras.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0011] O pedido refere-se aos termos “veículo de construção” ou “veículo”, mas ilustra uma carregadeira de esteira compacta. Deve ser reconhecido que os termos “veículo de construção” e “veículo” podem incluir uma carregadeira de esteira compacta ou uma minicarregadeira (pá- carregadeira de deslizamento ou pá-carregadeira de direção por rotação variada). Além disso, os “veículo de construção” e “veículo” podem incluir qualquer outro veículo adequado ou equipamento que pode ser configurado para operar um implemento que escava, perfura, abre valas ou, de outro modo, se move ou remove material e é vantajoso para controlar a profundidade do implemento e/ou a profundidade de um espaço sendo criado. Como um exemplo não limitante, o “veículo de construção” ou “veículo” pode incluir uma retroescavadeira com uma caçamba ou outro implemento adequado para escavar, perfurar, abrir valas ou, de outro modo, movimentar material. Como um outro exemplo não limitante, o “veículo de construção” ou “veículo” pode incluir um trator agrícola com uma valetadeira ou outro implemento adequado para escavar, perfurar, abrir vala ou, de outro modo, movimentar material. Em algumas modalidades, os sistemas aqui descritos são apropriados para aplicação em ou uso em conjunção com equipamento com um ou mais implementos usados para escavar, perfurar, abrir vala ou, de outro modo, movimentar ou remover material.

[0012] O pedido também se refere ao termo “implemento”, mas ilustra o implemento como um acessório de trado para escavar buracos. Deve ser reconhecido que o termo “implemento” pode incluir um trado ou acessório de trado, mas não está limitado ao trado ou acessório de trado. O termo “implemento” pode incluir uma caçamba (ou acessório de caçamba), uma valetadeira (ou acessório de valetadeira), ou qualquer outra ferramenta ou dispositivo adequado para escavar, perfurar, abrir vala ou, de outro modo, movimentar ou remover material. O “implemento” pode ser removível ou pode ser permanentemente afixado ao veículo. Além do mais, o “implemento” pode inclui qualquer ferramenta ou dispositivo adequado usável com o sistema aqui descrito para permitir uma localização precisa de pelo menos um furo, e/ou um controle de uma profundidade de uma escavação de um furo, vala, área oca, ou outro rebaixo como aqui descrito.

[0013] O termo calcular (ou calcula e calculado), como usado aqui, é usado com referência aos cálculos realizados pelo sistema descrito. O termo inclui calcular, determinar e estimar.

[0014] Com referência agora às figuras, as FIGS. 1-2 ilustram uma modalidade de um veículo de construção 10 (ou veículo 10), ilustrado como uma carregadeira de esteira compacta. Com referência específica à FIGURA 1, o veículo 10 inclui uma armação 14. Um conjunto de roda 18 é acoplado à armação 14. O conjunto de roda 18 é ilustrado como uma lagarta contínua. O conjunto de roda 18 inclui uma banda contínua de rodagens 22 (ou esteira contínua 22 ou placas de esteira 22) que é acionada por rodas de acionamento 26, 30. O conjunto de roda 18 também inclui uma pluralidade de rodas de estrada 34a, b (ou rodas de carreta 34a, b). Apesar de não ilustrado, o conjunto de roda 18 também pode incluir uma ou mais rodas guia (ou rodas dentadas) que podem auxiliar a tensionar e/ou guiar a esteira contínua 22. Em outras modalidades, o conjunto de roda 18 pode incluir uma pluralidade de rodas, tal como em uma minicarregadeira. Deve ser reconhecido que o conjunto de roda 18 exibido na FIGURA 1 inclui uma imagem de espelho dos componentes no lado oposto do veículo 10 (ilustrado, mas não numerado na

FIGURA 2).

[0015] Um motor (não exibido) é acoplado à armação 12 e é operável para movimentar o veículo 10. Mais especificamente, o motor é configurado para acionar o conjunto de roda 18 (por exemplo, acionar as rodas de acionamento 26, 30, etc.). Isso facilita o movimento do veículo 10 ao longo de uma superfície 38, tal como solo, terreno ou qualquer outra topografia sob a qual o veículo 10 atravessa. Uma cabina de operador 42 é acoplável à armação 14. A cabina de operador 42 define um espaço adequado para receber pelo menos um indivíduo para operar o veículo 10.

[0016] Com referência às FIGS. 1-2, o veículo 10 inclui um conjunto de braço 46. O conjunto de braço 46 inclui um primeiro braço de lança 50 (exibido na FIGURA 1) e um segundo braço de lança 54 (exibido na FIGURA 2). O primeiro braço de lança 50 é uma imagem de espelho do segundo braço de lança 54. Cada braço de lança 50, 54 inclui uma articulação para facilitar o movimento dos braços de lança 50, 54. Mais especificamente, cada braço de lança 50, 54 inclui uma primeira articulação 58a, 58b, uma segunda articulação 62a, 62b e uma terceira articulação 66a, 66b. A primeira articulação 58a, 58b é acoplada à armação 14 em uma extremidade por um primeiro pino 70a, 70b e é acoplada à segunda articulação 62a, 62b em uma extremidade oposta por um segundo pino 74a, 74b. A segunda articulação 62a, 62b é acoplada a uma extremidade da terceira articulação 66a, 66b por um terceiro pino 78a, 78b. Uma segunda extremidade da terceira articulação 66a, 66b, oposta à primeira extremidade, é acoplada à armação 14 por um quarto pino 82a, 82b. Um primeiro cilindro 86a, 86b é acoplado em uma extremidade à armação 14 e na extremidade oposta à segunda articulação 62a, 62b. O primeiro cilindro 86a, 86b é um cilindro hidráulico 86. Cada pino 70a, 70b, 74a, 74b, 78a, 78b, 82a, 82b define um eixo geométrico de rotação para facilitar o movimento para cima e para baixo de cada braço de lança respectivo 50, 54 durante a extensão correspondente ou retração do primeiro cilindro 86a, 86b. Enquanto a modalidade ilustrada do conjunto de braço 46 inclui uma pluralidade de articulações, e mais especificamente três articulações 58a, 58b, 62a, 62b, 66a, 66b em cada lado, em outras modalidades, o conjunto de braço 46 pode incluir qualquer número adequado de articulações providas em qualquer orientação adequada para elevar e/ou abaixar os braços de lança 50, 54. Além do mais, em outras modalidades, o conjunto de braço 46 pode incluir uma pluralidade de cilindros 86a, 86b de cada lado para facilitar o movimento do conjunto de braço 46. Além disso, em outras modalidades, o conjunto de braço 46 pode incluir um único braço de lança definido por uma pluralidade de articulações sequenciais que pode estender e/ou retrair (por exemplo, tal como uma escavadora, um retroescavadeira, etc.)

[0017] Um implemento 90 é acoplado a uma extremidade de implemento 94 do conjunto de braço 46. O implemento 90 é acoplado ao conjunto de braço 64, e mais especificamente aos braços de lança 50, 54 em um quinto pino 98. Um segundo cilindro 102a, 102b se estende entre cada braço de lança 50, 54 e o implemento 90, facilitando o movimento do implemento 90 em relação ao conjunto de braço 46 (por exemplo, o implemento 90 pode pivotar em torno de um eixo geométrico de pivô definido pelo quinto pino 98). Na modalidade ilustrada, o implemento 90 é ilustrado com um acessório de trado 90. O acessório de trado 90 inclui uma placa de montagem 104 (ou uma superfície de controle 104). Um conjunto de acionamento 106 é acoplado à placa de montagem 104. O conjunto de acionamento 106 é configurado para girar um trado 110. O conjunto de acionamento 106 é exibido como um sistema de acionamento de correia para acionar o trado 110. Em outras modalidades, o conjunto de acionamento 106 pode incluir um motor autônomo ou qualquer outro acionamento adequado que é configurado para girar o trado 110. O trado 110 se estende (ou se projeta para fora) a partir da placa de montagem 104. A placa de montagem 104 inclui uma porção de montagem que provê uma posição de fixação (não exibida) para acoplar uma extremidade de cada segundo cilindro 102a, 102b para a fixação de trado 90. A placa de montagem 104 também define um pino que recebe orifício (não exibido) que é configurado para receber o quinto pino 98, facilitando acoplamento da fixação de trado 90 ao conjunto de braço 46 (e mais especificamente aos braços de lança 50, 54).

[0018] Com referência à figura 2, o trado 110 inclui uma ponteira de trado 114 (ou primeira extremidade 114) que é oposto a uma base de trado 118 (ou segunda extremidade 118). A base de trado 118 é a porção do trado 110 que entra em contato com a placa de base 104 (ou a porção do trado 110 que está alinhada com uma lateral de trado da placa de montagem 104). A distância entre a ponteira de trado 114 e a base de trado 118 define um comprimento de trado 122. Dito de outra maneira, o comprimento de trado 122 é o comprimento do trado 110 que se projeta a partir da placa de montagem 104. O comprimento de trado 122 pode ser qualquer comprimento adequado e pode mudar dependendo do trado associado 110 que é afixado ao veículo 10.

[0019] A figura 3 ilustra uma vista esquemática de uma modalidade de um arranjo de sensor para o veículo 10. O arranjo de sensor provê dados de sensor que é utilizado por um sistema de gerenciamento de classificação 200 (ou sistema de controle de profundidade 200) para identificar uma posição precisa para escavar, calcular uma orientação do implemento 90 em relação à superfície 38 (ou solo 38), e/ou controlar uma profundidade de escavação para limitar escavação excessiva.

[0020] O veículo 10 inclui um sensor de localização de veículo 126, ilustrado com um receptor de Sistema de Posicionamento Global (GPS) 126. Na figura 4, o receptor GPS de veículo 126 é ilustrado como posicionado na cabina de operador 42. Em outras modalidades, o receptor GPS de veículo 126 pode ser posicionado em qualquer localização adequada do veículo 10 (por exemplo, na armação 14, no conjunto de braço 46, etc.). O receptor GPS 126 pode prover os dados de localização real (ou informação de localização) relacionados à posição do veículo 10.

[0021] O veículo 10 também inclui um conjunto de sensor de posição de implemento que é configurado para calcular uma posição (ou orientação ou atitude) do implemento 90 em relação ao veículo 10. O conjunto de sensor de posição de implemento pode incluir um ou mais sensores de posição de cilindro 130, 134, um ou mais sensores de rotação de pino 138, e/ou pelo menos uma unidade de medida inercial 142. O conjunto de sensor de posição de implemento em conjunto pode calcular uma orientação (ou atitude) do veículo 10 em relação à superfície 38 (ou solo 38), e uma posição associada (ou orientação ou atitude) do implemento 90 em relação ao veículo 10. Em outras modalidades, o conjunto de sensor de posição de implemento pode calcular a orientação (ou atitude) do implemento 90 em relação à superfície 38 (ou solo 38) independente do veículo 10. Enquanto o conjunto de sensor de posição de implemento ilustrado inclui uma pluralidade de sensores de posição de cilindro 130, 134, uma pluralidade de sensores de rotação de pino 138, e uma unidade de medida inercial 142, em outras modalidades, o conjunto de sensor de posição de implemento pode incluir qualquer combinação de sensores adequados para calcular a posição (ou orientação ou atitude) do implemento 90 em relação à superfície 38 (ou solo 38).

[0022] Com referência à figura 3, um ou mais sensores de posição de cilindro 130, 134, podem ser associados com cada cilindro 86, 102 para detectar uma posição do cilindro associado 86, 102. Por exemplo, os sensores 130, 134 podem ser um sensor de pressão para detectar uma pressão no cilindro, que se correlaciona a uma posição de extensão de cilindro (ou contração). Como um outro exemplo, os sensores 130, 134 podem ser um sensor de detecção de comprimento que detecta um comprimento do cilindro que é estendido (ou contraído). Em outras modalidades, os sensores 130, 134 podem ser qualquer sensor adequado para detectar uma posição do cilindro para facilitar calcular uma posição do implemento 90 através da posição do conjunto de braço 46. Como exibido na figura 4, os primeiros cilindros 86a, 86b cada incluem um sensor de posição de primeiro cilindro associado 130a, 130b, e os segundos cilindros 102a, 102b cada incluem um sensor de posição de segundo cilindro associado 134a, 134b. Deve ser reconhecido que cada cilindro associado com o conjunto de braço 46 e/ou implemento 90 pode incluir um sensor associado 130, 134. Em outras modalidades, menos do que todos os cilindros associados com o conjunto de braço 46 e/ou implemento 90 podem incluir um sensor associado 130, 134. Em modalidades em que os sensores de posição de cilindro 130, 134 são sensores de pressão, os sensores podem ser usados para detectar impacto do implemento 90 (por exemplo, o trado 110, etc.) com a superfície 38 (ou solo 38).

[0023] Um ou mais sensores de rotação de pino 138 podem ser associados a um ou mais pinos 70, 74, 78, 82 do conjunto de braço 46. Mais especificamente, um ou mais dos pinos 70a, 70b, 74a, 74b, 78a, 78b, 82a, 82b podem incluir o sensor de rotação de pino 138 para detectar a rotação do pino associado 70a, 70b, 74a, 74b, 78a, 78b, 82a, 82b durante o movimento do conjunto de braço 46. A posição/rotação do(s) pino(s) associado(s) 70a, 70b, 74a, 74b, 78a, 78b, 82a, 82b pode ser usada para facilitar o cálculo de uma posição do implemento 90 através da posição do conjunto de braço 46. Deve ser reconhecido que cada pino 70a, 70b, 74a, 74b, 78a, 78b, 82a, 82b pode incluir um sensor de rotação de pino associado 138, ou menos do que todos os pinos podem incluir um sensor de rotação de pino associado 138. No geral, o número de sensores de rotação de pino 138 integrado ao conjunto de braço 46 é suficiente para detectar uma posição do conjunto de braço 46. Como exemplo, os sensores de rotação de pino 138 podem ser associados a um conjunto de pinos (por exemplo, os pinos 70a, 74a, 78a, 82a ou pinos 70b, 74b, 78b, 82b, etc.) para detectar a posição do conjunto de braço 46.

[0024] Uma unidade de medida inercial 142 (ou UMI 142 ou sensor de medida inercial 142) é posicionada em uma localização no veículo 10. Por exemplo, a unidade de medida inercial 142 é posicionada na armação 14. Mais especificamente, a unidade de medida inercial 142 pode ser posicionada em um compartimento de propulsor para detectar uma atitude do veículo 10 (por exemplo, um rolo, um passo, uma guinada, uma posição do veículo 10 em relação à superfície ou solo 38, etc.). A unidade de medida inercial 12 pode detectar mudanças na posição e/ou direção do componente afixado. Mais especificamente, cada unidade de medida inercial 142 pode detectar mudanças no (ou medir a posição e/ou orientação do) componente afixado ao longo de até três eixos geométricos: um eixo geométrico X ou rolo, um eixo geométrico Y ou passo e um eixo geométrico Z ou guinada. A unidade de medida inercial 142 pode ter um sensor associado com cada eixo geométrico que está sendo medido, tal como um giroscópio e/ou um acelerômetro. A unidade de medida inercial 142 provê dados de sensor associados com a posição do componente afixado ao longo dos eixos geométricos medidos com referência à posição de referência. A posição de referência pode incluir gravidade ou uma localização pré-definida do componente sendo medida (por exemplo, uma orientação em uma superfície plana/solo 34, etc.). A unidade de medida inercial 142 rastreia a posição do componente associado durante a operação do veículo 10. Como exibido na figura 4, a unidade de medida inercial 142 detecta pelo menos um rolo do veículo 10. Dito de outra maneira, a unidade de medida inercial 142 detecta a distância em que o veículo gira em torno de um eixo geométrico X. A unidade de medida inercial 142 detecta pelo menos um passo do veículo 10. Dito de outra maneira, a unidade de medida inercial 142 detecta a distância em que o veículo gira em torno de um eixo geométrico Y, o eixo geométrico Y sendo perpendicular ao eixo geométrico X. Deve ser reconhecido que mais do que uma unidade de medida inercial 142 pode ser integrada ao veículo 10. Além disso, a unidade de medida inercial 142 pode ser posição em qualquer posição no veículo 10 adequado para medir a atitude do veículo 10 (por exemplo, um rolo, um passo, uma guinada, etc.). Deve ser reconhecido que a atitude do veículo 10 é medida a fim de calcular uma orientação (ou atitude) do implemento 90 (por exemplo, a orientação do trado 110 em relação à superfície/solo 38, etc.). Em outras modalidades, a unidade de medida inercial 142 pode ser posicionada em qualquer posição adequada para medir a orientação (ou atitude) do implemento 90 em relação ao veículo 10 e/ou a superfície 38 (ou solo 38). Por exemplo, a unidade de medida inercial 142 pode ser posicionada em uma porção do implemento 90.

[0025] Um sistema de controle 146 (ou controlador 146) pode estar em comunicação com o sensor de localização de veículo 126 (ou o receptor de GPS 126) e o conjunto de sensor de posição de implemento (por exemplo, os sensores de posição de cilindro 130, 134, os sensores de rotação de pino 138, e/ou a unidade de medida inercial 142). A comunicação pode ser qualquer sistema com ou sem fios adequado para comunicação (por exemplo, rádio, celular, BLUETOOTH, protocolo de Rede Sem Fio 802.11, etc.), e está ilustrado em linhas tracejadas. O sistema de gerenciamento de classificação 200 pode residir no sistema de controle 146 para facilitar operação a partir do veículo 10. O sistema de controle 146 é também em comunicação com a cabina de operador 42 através de uma interface de operador (não exibida) para prover informação relacionada ao sensor de localização de veículo 126, o conjunto de sensor de posição de implemento e o sistema de gerenciamento de classificação 200 a um operador.

[0026] A figura 5 ilustra um exemplo do sistema de gerenciamento de classificação 200 (ou pedido de gerenciamento de classificação 200 ou sistema de controle de profundidade 200) que usa informação a partir do veículo 10 para calcular uma orientação do implemento 90 em relação ao veículo 10 (ou em relação à superfície 38 ou o solo 38) e provê realimentação de operador para controlar uma profundidade de escavação para limitar escavação excessiva. Além do mais, em algumas modalidades o sistema pode controlar uma profundidade de escavação para limitar escavação excessiva. O sistema de gerenciamento de classificação 200 inclui uma série de instruções de processamento ou etapas que são representadas em forma de diagrama de fluxo.

[0027] Com referência à figura 5, o processo começa na etapa 204, que é uma configuração de sistema. Durante a configuração de sistema, um usuário, operador ou outras informações de entrada individuais associadas ao veículo 10 e à operação de escavação. Na etapa 204, o operador pode entrar em uma profundidade de alvo da escavação D (ou uma profundidade de alvo D na superfície 38 ou uma profundidade final D ou uma profundidade desejada D). Como um exemplo não limitante, o operador pode desejar escavar um furo a quatro pés de profundidade para receber um poste. O operador adentra na profundidade D do furo a “quatro pés” na etapa 204. Deve ser reconhecido que o operador possa adentrar qualquer profundidade D com base na profundidade alvejada da operação de escavação (ou tarefa de escavação).

[0028] A seguir, na etapa 208 o operador pode inserir informações associadas ao implemento 90. Mais especificamente, o operador pode inserir uma distância deslocada para o implemento 90 a partir de um ponto de controle (posição em que o implemento 90 se conecta ao conjunto de braço 46 ou outra porção do veículo 10) a uma porção do implemento 90 que entra em contato com a superfície 38 (ou solo 38). Por exemplo, em modalidades em que o implemento 90 é uma fixação de trado 90, na etapa 208 o usuário insere o comprimento de trado 122 associado ao trado 110. Como exibido na figura 2, o comprimento de trado 122 é a distância em que o trado 110 se estende a partir da placa de montagem 104 (ou superfície de controle 104). A placa de montagem 104 é o/a ponto de controle/superfície de controle para a fixação de trado ilustrada 90, enquanto a placa de montagem 104 provê o ponto de conexão para o conjunto de braço 46 a partir do qual a fixação de trado 90 é controlada. A ponteira do trado 114 é deslocada a partir da placa de montagem 104 pela distância do comprimento de trado 122. Para facilitar o controle de profundidade para escavar, a distância deslocada a partir do ponto de controle a uma extremidade do implemento 90 que entra em contato com o solo 34 é entrada. Em várias modalidades, trados de diferentes tamanhos 110 podem ter diferentes comprimentos de trado 122. Além disso, implementos diferentes 90 podem ter diferentes afastamentos que podem ser adentrados na etapa 208. Como um exemplo não limitante, para um implemento 90 que é uma valetadeira (ou fixação de valetadeira), o comprimento da valetadeira que se estende para fora a partir de uma superfície que se acopla ao conjunto de braço 46 pode ser adentrada na etapa 208. Isso provê um afastamento a partir da superfície de controle para a porção da valetadeira que engata o solo 38. Como um exemplo não limitante, para um implemento 90 que é uma caçamba (ou fixação de caçamba), o comprimento da caçamba que se estende para fora a partir de uma superfície que se acopla ao conjunto de braço 46 pode ser adentrada na etapa 208. Isso provê um afastamento a partir da superfície de controle para a porção da caçamba que engata o solo 38. Deve ser reconhecido que as informações inseridas nas etapas 204 e 208 podem ser inseridas através de um console ou interface de operador (não exibida) posicionada na cabina de operador 42.

[0029] Uma vez que a configuração está completa, o sistema 200 prossegue para a etapa 212. Na etapa 212, o operador inicia a operação de escavação. Isso pode incluir inserir um “prosseguir”, um “escavar”, um “ir” ou outro comando similar no console ou na interface de operador (não exibida) para transição a partir das etapas de configuração para as etapas de operação. Além disso, ou alternativamente, a operação de escavação pode ser iniciada (ou disparada) pela operação do conjunto de braço 46 e/ou implemento 90 (por exemplo, iniciar rotação do trado 110 iniciando operação do conjunto de acionamento de trado 106, etc.)

[0030] A seguir, o sistema 200 calcula a posição e a orientação do implemento 90 em relação à superfície 38 (ou solo 38), que ocorre na etapa 216. O cálculo de posição e orientação pode incluir pelo menos um cálculo, e como ilustrado, uma pluralidade de cálculos. O número de cálculos depende dos fatores, tal como o número e tipo de sensores, o tipo de veículo, e/ou o tipo de conjunto de braço 46 (por exemplo, os braços de lança dual 50, 54, um braço de lança único definido por uma pluralidade de articulações sequenciais que pode se estender e/ou retrair - tal como em um escavador ou uma retroescavadeira, etc.).

[0031] Como exibido na figura 5, na etapa 220, o sistema calcula a orientação do veículo 10 em relação à superfície 34 (ou solo 34). Isso pode incluir a medição da orientação do veículo 10 como detectado pela unidade de medida inercial 142. Mais especificamente, o rolo do veículo 10 ou a distância em que o veículo 10 gira em torno do eixo geométrico X (exibido na figura 4) é detectado. Além disso, o rolo do veículo 10 ou a distância em que o veículo 10 gira em torno do eixo geométrico Y (exibido na figura 4) é detectada. Essa orientação do veículo 10, que é representativo do terreno 34 (ou superfície 34) sobre o qual o veículo 10 está operando, é usada para determinar a orientação do implemento 90 (por exemplo, a orientação do trado 110 em relação à superfície 34, etc.) Se a orientação é determinada para ser angulada à superfície 34 ou não alinhada com a direção do furo a ser cavado, o sistema 200 pode prover a retroalimentação de operadora para guiar o realinhamento do implemento 90 (por exemplo, o trado 110, etc.). A retroalimentação pode ser contínua e em tempo real para facilitar o ajuste (ou realinhamento) do veículo 10 para alcançar uma orientação desejada do implemento 90 (por exemplo, o trado 110, etc.).

[0032] Na etapa 224, o sistema calcula uma posição inicial do implemento 90 em relação ao veículo 10. Mais especificamente, a posição do implemento 90 é detectada através do conjunto de sensor de posição de implemento. Um ou mais dos sensores de posição de cilindro 130, 134, e/ou um ou mais sensores de rotação de pino 138 são usados para detectar uma posição do conjunto de braço 46 em relação ao veículo 10. Esta posição está estabelecida como uma posição de implemento inicial. O conjunto de braço 46 pode estar em qualquer posição ou orientação adequada em relação ao veículo 10 para a posição inicial, como o sistema 200 é pré-programado com as várias posições do conjunto de braço 46 e medidas associadas dos sensores 130, 134, 138. O sistema 200 então utiliza a distância deslocada de implemento inserida na etapa 208, com a posição inicial do conjunto de braço 46, para calcular uma posição de inicial do implemento 90 em relação ao veículo (por exemplo, uma posição inicial do trado 110 em relação ao veículo 10, uma posição de inicial do trado 110 em relação ao solo 34, etc.). Deve ser reconhecido que as etapas 220-224 podem ocorrer concomitantemente ou podem ocorrer na ordem inversa. Em outras modalidades, quaisquer etapas adequadas para determinar a posição do implemento 90 (por exemplo, o trado 110, etc.) em relação ao veículo 10 para estabelecer uma posição inicial do implemento 90 podem ser implementadas.

[0033] Na etapa 228, o sistema prossegue para iniciar escavação. A escavação pode começar pelo operador movimentando o conjunto de braço 46, e assim movimentando o implemento 90 (por exemplo, o trado 110, etc.) em direção à superfície 34, finalmente entrando em contato com a superfície 34. Após o contato, o implemento 90 escava na superfície 34 (ou solo 34).

[0034] Enquanto a escavação está em andamento, e o implemento 90 é abaixado em direção à superfície 34 (ou solo 34), o sistema prossegue para a etapa 232 e recalcula a posição do implemento 90 (por exemplo, o trado 110, etc.) em relação ao veículo 10. O recálculo da posição do implemento 90 em relação ao veículo 10 é essencialmente a mesma análise como ocorre na etapa 224.

[0035] Na etapa 236, a posição recalculada do implemento 90 em relação ao veículo 10 é analisada para determinar se a profundidade alvo D na superfície 34 foi alcançada. Mais especificamente, o sistema 200 usa a profundidade alvejada D (inserida na etapa 204) e a distância deslocada para o implemento 90 a partir do ponto de controle inserido na etapa 208 (por exemplo, o comprimento de trado 122, etc.) para calcular uma posição de implemento final em relação ao veículo 10 realizado quando uma porção do implemento 90 alcança a profundidade alvejada D na superfície (ou profundidade alvejada D da escavação na superfície). Deve ser reconhecido que a porção do implemento 90 que alcança a profundidade alvejada D na superfície pode ser qualquer porção do implemento 90. Por exemplo, qualquer porção do implemento 90 pode incluir a ponteira de trado 114, uma porção mais baixa de uma caçamba que se estende na superfície 34 durante um ciclo de abertura de escavação, ou qualquer outra porção adequada do implemento 90 que se estende na superfície 34 e que é representativo de alcançar a profundidade alvejada D. A posição de implemento final é a posição do conjunto de braço 46 e/ou a posição do implemento 90 em relação ao veículo 10 associado a alcançar a profundidade alvejada D na superfície. O sistema então compara a posição recalculada do implemento em relação ao veículo 10 a partir da etapa 232 com a posição de implemento final (ou a posição do conjunto de braço 46 (ou posição do implemento 90 em relação ao veículo 10) associada à profundidade alvejada D. Se o sistema determinar que a posição recalculada do implemento em relação ao veículo 10 a partir da etapa 2323 não alcançou a posição de implemento final (a posição do conjunto de braço 46 ou posição do implemento 90 em relação ao veículo 10) associada com a profundidade alvejada D ou determinar “não”, o sistema retorna para a etapa 232, o processo de escavação continua, e as etapas 232 a 236 se repetem. Se o sistema determinar que a posição recalculada do implemento em relação ao veículo 10 a partir da etapa 232 alcançou a posição de implemento final (a posição do conjunto de braço 46 ou posição do implemento 90 em relação ao veículo 10) associada à profundidade alvejada D, ou determinar “sim”, o processo prossegue para a etapa 240. Uma determinação de “sim” também indica que o implemento 90 (ou qualquer porção do mesmo) alcançou a profundidade alvejada D (inserida na etapa 204), que significa que a operação de escavação alcançou a profundidade alvejada sem escavar de modo excessivo.

[0036] A seguir, na etapa 204, o sistema provê a notificação ao operador de que a profundidade alvejada D foi alcançada. A notificação pode incluir um som ou notificação audíveis, uma notificação visual, e/ou qualquer outra notificação adequada para indicar ao operador que a profundidade alvejada D foi alcançada. Esta notificação pode prover uma instrução ao operar para parar o processo de escavação (por exemplo, terminar a operação do implemento 90, terminar a operação do trado 110, etc.).

[0037] Além do mais, em algumas modalidades do sistema pode automaticamente controlar a profundidade de escavação para limitar escavação excessiva. Nessas modalidades, a escavação e as etapas associadas 212 a 240 ocorrem automaticamente ou sem intervenção de operador. Dito de outra maneira, a escavação ocorrerá sem o envolvimento de operador e é completamente automática. Uma vez que a etapa 240 é alcançada, o sistema 200 pode também (ou de modo alternativo) terminar a operação do implemento 90 (por exemplo, operação de parada do trado 110, etc.).

[0038] Além disso, alguma modalidade do sistema 200 pode ser integrada com o sensor de localização do veículo 126 (ou o receptor de GPS 126). O receptor de GPS 126 pode ser usado para direcionar o veículo 10 para uma localização geográfica específica (ou uma localização geográfica desejada) em uma área da superfície 34 para escavação. Assim sendo, o operador e/ou o sistema 200 podem utilizar o receptor de GPS 126 para identificar uma localização geográfica específica para escavar, direcionar o veículo para a localização geográfica específica para escavação e então escavar na localização geográfica específica.

[0039] O veículo 10 e o sistema associado 200 descrito aqui têm certas vantagens. Notavelmente, o sistema 200 pode escavar adequadamente a uma profundidade alvejada (ou desejada) para limitar escavação excessiva indesejável. Escavação excessiva resulta em tempo perdido envolvido em aterro e compactação da área escavada com material adicional para diminuir a profundidade da escavação. Por conseguinte, limitar a escavação excessiva aumenta a eficácia da escavação e diminui o investimento de tempo total durante a escavação ao limitar a remediação. Vários recursos e vantagens adicionais da descrição são apresentados aqui.

Claims

1. Sistema de gerenciamento de classificação (200) configurado para controlar uma profundidade de uma escavação, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um veículo (10) incluindo um conjunto de braço (46) acoplado a um implemento (90), o implemento (90) configurado para escavar uma superfície (38); um sensor de posição de implemento acoplado ao conjunto de braço (46), o sensor de posição de implemento configurado para detectar uma posição do implemento (90) em relação ao veículo (10); e, um sistema de controle (146) em comunicação com o sensor de posição de implemento e configurado para 1) determinar uma posição calculada do implemento (90) em relação ao veículo (10) representativa de uma profundidade alvo da escavação na superfície, 2) em resposta à escavação na superfície com o implemento (90), detectar a posição do implemento (90) em relação ao veículo (10), e 3) comparar a posição detectada com a posição calculada para determinar se qualquer porção do implemento (90) alcança a profundidade alvo.

2. Sistema de gerenciamento de classificação (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o implemento (90) inclui um trado (110).

3. Sistema de gerenciamento de classificação (200) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o trado (110) define um comprimento de trado usado para detectar a posição do trado (110) em relação ao veículo (10).

4. Sistema de gerenciamento de classificação (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o veículo (10) é um dentre uma carregadeira de esteira compacta ou uma minicarregadeira.

5. Sistema de gerenciamento de classificação (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensor de posição de implemento inclui pelo menos um dentre um sensor de posição de cilindro (130a, 130b, 134a, 134b), um sensor de rotação de pino (138) ou uma unidade de medida inercial.

6. Sistema de gerenciamento de classificação (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle (146) é configurado para, em resposta à posição detectada do implemento (90) em relação ao veículo (10) que corresponde à profundidade alvo da escavação na superfície, terminar a operação do implemento (90).

7. Sistema de gerenciamento de classificação (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle (146) é configurado para, em resposta à posição detectada do implemento (90) em relação ao veículo (10) que corresponde à profundidade alvo da escavação na superfície, iniciar uma notificação audível ou uma notificação visual que indica que a profundidade alvo da escavação na superfície foi atingida.

8. Método para controlar uma profundidade de uma escavação em uma superfície (38) com um veículo (10), o método caracterizado pelo fato de que compreende: selecionar uma profundidade alvo da escavação na superfície; detectar uma posição de um implemento (90) em relação ao veículo (10); usar a posição detectada do implemento (90) em relação ao veículo (10) para atribuir uma posição de implemento inicial; determinar a distância a partir da posição de implemento inicial até o solo; determinar uma posição de implemento final com base em pelo menos uma posição do implemento (90) em relação ao veículo (10) ao alcançar a profundidade alvo da escavação na superfície; iniciar escavação com o implemento (90); monitorar a posição do implemento (90) em relação ao veículo (10) durante a escavação; e determinar se a posição detectada do implemento (90) em relação ao veículo (10) corresponde à posição de implemento final.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o veículo (10) é um dentre uma carregadeira de esteira compacta ou uma minicarregadeira.

10. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o implemento (90) é um acessório de trado incluindo um trado (110).

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o trado (110) inclui um comprimento de trado usado na determinação da distância a partir da posição de implemento inicial até o solo e a posição de implemento final.

12. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente detectar uma orientação do veículo (10) em relação à superfície (38); e usar a orientação detectada do veículo (10) em relação à superfície (38) para atribuir uma posição de implemento inicial.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: detectar uma orientação do veículo (10) em relação à superfície (38) com pelo menos uma unidade de medida inercial.

14. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de posição de implemento configurado para detectar a posição do implemento (90) em relação ao veículo (10).

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o sensor de posição de implemento inclui pelo menos um dentre um sensor de posição de cilindro (130a, 130b, 134a, 134b), um sensor de rotação de pino (138) ou uma unidade de medida inercial.

16. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar a distância a partir da posição de implemento inicial até o solo com base em parte por uma distância deslocada do implemento (90).

17. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, em resposta à posição detectada do implemento (90) em relação ao veículo (10) corresponder à posição de implemento final, terminar a operação do implemento (90).

18. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, em resposta à posição detectada do implemento (90) em relação ao veículo (10) corresponder à posição de implemento final, emitir um sinal que indica que a profundidade alvo da escavação na superfície foi alcançada.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que emitir um sinal indicando que a profundidade alvo da escavação na superfície foi alcançada inclui emitir um sinal audível, emitir um sinal visual ou terminar a operação do implemento (90).