CN101094960A - 位置检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于安装在移动式机床(1)上的工作臂(2)上的工作装置(3)的位置确定和调节系统。所述系统包括至少一个传感器(4)和一个发送/接收单元(5)。在所述至少一个传感器(4)和所述发送/接收单元(5)之间的该工作装置(3)的位置坐标(x，y)和/或倾角(

)的确定和发送，被以无接触的方式实现。

Description

位置检测系统

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的移动式机器的操作臂的位置检测和控制系统。

背景技术

就移动式机器的位置可控的操作臂而言，操作机构的位置通常由位于液压系统液压缸中的长度传感器或者由角度传感器间接地检测。一个由角度传感器进行位置检测的例子来自DE 100 00 771 A1。该公开文献描述了一种对移动式机器的操作机构进行位置控制的装置，该装置包括测量装置，用于测量由该操作机构的位置确定的平面与重力方向之间形成的角度；角度发送器，用于指定由该操作机构的位置确定的平面与重力方向之间形成的角度；以及控制装置，用于控制由该操作机构的平面与重力方向之间的角度，以使所测得的角度达到与所述指定的角度相等。

特别是，这种类型系统的缺点是仅存在非常有限的检测干扰和误差的可能性，以致于同样限制了调整到最大功率的可能性。

此外，已知利用定位系统(例如，GPS，全球定位系统)对地面上的移动式机器的位置进行检测。例如，配备有这种类型检测系统的操作装置出现在WO 95/30799中。

特别是，成本因素和精度由此成为这种类型的位置检测系统的缺点。适于为此目的应用的发送器/接收器成本密集而且维护费用高。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于移动式机器的操作臂的位置检测和控制系统，其能对设置在所述操作臂上的操作机构进行简单、经济而且准确的位置测量和重新定位。

上述目的是通过权利要求1的特性化特征来实现的。

有利的是，在至少一个传感器和一个发送/接收单元之间传送或者确定该操作机构的位置坐标和/或倾角是通过使用电磁波发送信号而无接触地实现的。

从属权利要求包括本发明的有利改进。

附图说明

随后参照附图来示意性地描绘本发明的有利实施例。所示的附图中：

图1是根据本发明移动式机器的可动操作臂的位置检测和位置控制系统的第一实施例的示意图；以及

图2是根据本发明的系统的第二实施例的示意图。

具体实施方式

图1显示，在一整体示意图中，一个根据本发明配置的移动式机器1的操作臂2的位置检测和位置控制系统的实施例。现在描述的实施例中的机器1在这里是动土装置，例如挖掘机，该装置具有设置在操作臂2上的操作机构3，该操作机构3在本实施例中是挖掘机铲斗。然而，本发明不限于此，而是也可以用于其他应用，例如用于起重机、混凝土泵、远距离处理器，等等。

根据本发明，操作机构3的位置检测是通过非接触式传感器4，优选基于采用微波技术或者高频电磁波的无线电信号，来实现的。传感器4被定位于操作臂2上或操作机构3任何想要检测的位置上。在图1所示的第一实施例中，一个传感器4被设置在位于操作臂2上的操作机构3中，一附加传感器4被设置在操作臂2的液压单元6中。

有源传感器，以及尤其有利的无源传感器4均适合用作传感器4。例如，有源传感器4在此由电池供电，这样可以实现免除几年的维护。如有必要，可以利用环境能量进行充电。若使用无源传感器4，则在移动式机器1上安装一发送/接收单元5。由发送/接收单元5发送的信号在无源传感器4中被转换，并以编码形式被返回。就目前的微波技术而言，这种类型系统的测量精度是几厘米，对于此应用来说，该范围不受限制。来自其他类型的传感器4，例如来自压力传感器的信号的发送，可通过类似技术来实现。

所述操作机构3的位置和方位由所述传感器4和发送/接收单元5协同确定。因此，设置在所述操作机构3上的第一传感器4获取操作机构3的位置和方位，例如以变量x和y的形式用于位置确定，以变量的形式用于倾角确定，并将这些信号无接触地传送给发送/接收单元5。该参照系统，即所述机器1的绝对位置和方位，可通过GPS(全球定位系统)、倾角或加速度传感器来确定。同样，例如液压单元6的压力信号，或其他物理变量，例如操作机构3的速度或加速度，以及流体的温度和流经该系统的流量也可无接触地被传送。在图1中，压力传感器4作为示例被图示位于所述液压单元6中。

发送/接收单元5在所述机器1中与另外的部件，例如控制单元9和控制杆10进行联系，以由机器驾驶员操作该机器1。由机器驾驶员通过控制杆10实施的动作通过控制单元9转换为相应的信号以及操作机构3的移动。

由此，该操作机构3的确定位置和方位的信号，基于所述装置的各单独部件之间的运行时间测量结果，通过该操作机构3中至少一个传感器4来确定。其他物理变量的信号，例如压力、速度、加速度、温度和流量的信号，可被直接发送至发送/接收单元5。

然而，所述传感器4与发送/接收单元5之间的联系可被障碍物，例如图2中所示的墙7，而变得困难或者不可能实现。

为了消除这个问题，根据图1的系统可以如图2中的第二实施例中所示那样，有益地配备一个放大器单元8，该放大器单元8帮助实现所述机器1上所述传感器4和实际的发送/接收单元5之间的联系。为了确定操作机构3的位置和方位，所述放大器单元8被设置成与所述两个单元都具有直接的视觉连接。如图2的实施例所示，该放大器单元可设置在所述机器1的操作臂2上，或者也可设置在该机器1外面的合适位置处。由此，该放大器单元8可设计成，使其基于与主系统相同的技术来另外获取单独的数据，例如位置信息，并将其发送至发送/接收单元5。该数据可用来进行控制，或者用来辅助操作员。

本发明不限于图示的实施例，而是可与使用对于不同操作机构3的不同传感器4的任何机器1一起应用。因此，本发明的特征可以任何方式结合。

Claims (14)

1、一种用于检测和控制设置在移动式机器(1)的操作臂(2)上的操作机构(3)的系统，包括至少一个传感器(4)和一个发送/接收单元(5)，

其特征在于，在所述至少一个传感器(4)和所述发送/接收单元(5)之间进行的所述操作机构(3)的位置坐标(x，y)和/或倾角()的发送和检测，被无接触地实现。

2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述至少一个传感器(4)被构造成有源传感器(4)。

3、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述至少一个传感器(4)被构造成无源传感器(4)。

4、根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，

所述至少一个传感器(4)被设置在所述操作机构(3)中。

5、根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

经过机器(1)的控制杆(10)发出的信号可通过所述发送/接收单元(5)和所述至少一个传感器(4)发送至所述操作机构(3)。

6、根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，

至少一个附加传感器(4)被设置在所述操作臂(2)的液压单元(6)中。

7、根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

设置在所述液压单元(6)中的传感器(4)发送压力信号(p)。

8、根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，

该系统具有一放大器单元(8)。

9、根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述放大器单元(8)被构造成至少一个发送/接收单元(5)的形式。

10、根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，

所述放大器单元(8)被设置在所述机器(1)的操作臂(2)上。

11、根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，

所述放大器单元(8)与所述机器(1)分开设置。

12、根据权利要求8至11中任一项所述的系统，其特征在于，

所述放大器单元(8)与所述至少一个传感器(4)和所述发送/接收单元(5)直接视觉接触。

13、根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其特征在于，

所述信号的发送是基于无线电信号，尤其是基于微波来实现的。

14、根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其特征在于，

另外的物理变量(p)可由所述系统发送至所述发送/接收单元(5)。

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