CN101253297A - 用于控制土木工程工具的系统 - Google Patents

用于控制土木工程工具的系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101253297A
CN101253297A CNA2006800318677A CN200680031867A CN101253297A CN 101253297 A CN101253297 A CN 101253297A CN A2006800318677 A CNA2006800318677 A CN A2006800318677A CN 200680031867 A CN200680031867 A CN 200680031867A CN 101253297 A CN101253297 A CN 101253297A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cut
depth
earthworking implement
command signal
earthworking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006800318677A
Other languages
English (en)
Inventor
K·L·斯特拉通
S·E·巴伊利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of CN101253297A publication Critical patent/CN101253297A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/80—Component parts
    • E02F3/84—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems
    • E02F3/844—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/7609—Scraper blade mounted forwardly of the tractor on a pair of pivoting arms which are linked to the sides of the tractor, e.g. bulldozers
    • E02F3/7618—Scraper blade mounted forwardly of the tractor on a pair of pivoting arms which are linked to the sides of the tractor, e.g. bulldozers with the scraper blade adjustable relative to the pivoting arms about a horizontal axis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2029—Controlling the position of implements in function of its load, e.g. modifying the attitude of implements in accordance to vehicle speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于控制土木工程机器(12)的土木工程工具(16)的方法。该方法包括至少部分地基于土木工程工具的能力确定该土木工程工具的第一切割深度。该方法还包括至少部分地根据希望的工地(10)坡度确定该土木工程工具的第二切割深度。该方法还包括响应于第一切割深度和第二切割深度中的至少一个移动该土木工程工具。

Description

用于控制土木工程工具的系统
技术领域
本发明一般涉及一种用于控制土木工程工具的方法和装置，更具体的是涉及一种用于控制土木工程工具相对于切割工作深度的方法和装置。
背景技术
诸如推土机、装载机、挖掘机、电动平地机的土木工程机器以及其它类型的运土机通常用于从工地移除材料，从而实现希望的工地坡度。具体而言，可能希望去除第一材料层，从而暴露位于第一层以下的第二材料。例如，可能希望去除泥土和/或岩石层以暴露有价值的碳或其他矿石层。此外，可能希望去除材料层以获得希望的坡度，从而为进一步建设而准备工地。例如，可能希望去除泥土和/或岩石层，从而为停车场或者道路形成希望的坡度。
在材料移除过程中，已经采用了控制土木工程机器、尤其是土木工程工具的方法。例如，授予Nakagami等人的美国专利No.5819190(“’190专利”)公开了一种控制系统，其监测土木工程工具以及土木工程机器的各个变量，并且相应地相对于所要移除的材料控制该土木工程工具。具体而言，’190专利的系统确定土木工程工具相对于地面的工作切割边缘位置，并且控制该土木工程工具上升或下降，从而使其与预置目标切割边缘位置保持一致。
尽管’190专利的系统可以自动地控制土木工程工具的切割深度，但是可能会不合需要地控制该土木工程工具，这是因为’190专利的系统可能没有考虑工地的期望轮廓与该土木工程机器从该工地移除材料的能力之间的切割深度差。具体而言，’190专利的土木工程工具可能会被控制来去除希望留在工地中的材料，从而浪费了有价值的材料和/或需要将材料放回原处以实现希望的坡度。此外，’190专利的土木工程工具可能会被控制来从工地去除比预期的要少的材料，从而浪费土木工程工具效率。
本文公开的用于控制土木工程工具的方法和装置旨在克服上述问题中的一个或多个。
发明内容
一个方面，本发明涉及一种用于控制土木工程机器的土木工程工具的方法。该方法包括至少部分地基于土木工程工具的能力确定该土木工程工具的第一切割深度。该方法还包括至少部分地根据希望的工地坡度确定该土木工程工具的第二切割深度。该方法还包括响应于第一切割深度和第二切割深度中的至少一个移动该土木工程工具。
另一方面，本发明涉及一种移动土木工程机器的土木工程工具的方法，包括朝着第一切割深度移动该土木工程工具。该第一切割深度至少部分地基于希望的坡度。该方法还包括朝着第二切割深度自动地移动土木工程工具。该第二切割深度不同于第一切割深度，并且该第二切割深度至少部分地基于该土木工程工具的能力。
附图说明
图1是示例性公开的土木工程机器的图示；
图2是图1公开的土木工程机器的控制系统的示意图；以及
图3是图2公开的控制系统的示例性框图。
具体实施方式
图1示出了示例性土木工程机器12。土木工程机器12可以是实施某种与工业相关的工作的移动机器，所述工业例如是采矿、建筑、耕作或者本领域已知的其他工业。例如，土木工程机器12可以是推土机、装载机、锄耕机、挖掘机、电动平地机或者本领域已知的任何其他的土木工程机器。土木工程机器12可以配置为横越工地10，以从工地10内的位置去除材料100和/或向该位置添加材料100。土木工程机器12可以包括机架14、土木工程工具16和控制系统18。
机架14可以包括支撑土木工程机器12移动的任何结构单元。机架14可以是例如将电源(未示出)与牵引设备24相连的固定基架、连接系统的可移动机架部件，或者本领域已知的其他类型的机架。可以设想，牵引设备24可以包括轨道、轮子和/或本领域已知的其他牵引设备。
土木工程工具16可以包括实施材料处理时使用的设备。例如，土木工程工具16可以包括叶片、铲土机、铲斗、铁铲和/或本领域已知的其他类型的土木工程工具。土木工程工具16可以通过液压缸20和连接系统22与机架14相连，并且可以借助液压缸20相对于机架14选择性地移动。此外，土木工程工具16可以相对于材料100的表面102移动，从而从工地10去除材料100。土木工程工具16可以配置为按照本领域已知的任何方式相对于机架14在枢轴上转动、旋转、滑动、摆动或者以其他方式移动。期望的是土木工程工具16可以包括多个土木工程工具。
参照图2，控制系统18可以配置为控制土木工程机器12的操作，尤其是配置为控制土木工程工具16。控制系统18可以包括命令控制器400、有效控制器402和轮廓控制器404，并且可以配置为与液压缸20相互作用，从而控制其伸展和/或缩进，从而影响土木工程工具16的移动。控制系统18还可以配置为与辅助设备50相互作用，该辅助设备例如是电源、转向装置、动力传动装置和/或用于操纵该土木工程机器12和/或其组件的其他设备，从而选择性地和/或动态地影响其在工地10上的移动。可以设想，控制系统18还可以包括其他组件，例如操作员界面、可视显示器、警告指示器、传感器和/或本领域已知的其他组件，用来显示、影响和/或控制土木工程机器12和/或其组件的工作。还可以设想，控制系统18可以包括根据需要具体化为单一控制器、两个控制器和/或任何数量控制器的命令控制器400、有效控制器402和轮廓控制器404。
有效控制器402可以配置为确定土木工程工具16相对于表面102的有效切割深度，从而使从工地10上有效去除的材料100最大化。该有效切割深度可以部分地基于土木工程工具16的能力，该能力可以部分地基于土木工程工具16有效地从工地10去除材料100的能力。有效控制器还可以配置为向命令控制器400输出表示所确定的有效切割深度的命令信号DP，从而响应于所确定的有效切割深度影响土木工程工具16的移动。例如，如果有效控制器402确定了该土木工程工具16正在比最佳效率更浅的切割深度工作，例如该土木工程工具16可能效率低地去除了很少量的材料100，则有效控制器402可以配置为向命令控制器400输出命令信号DP，该命令控制器将会降低土木工程工具16，使其更深地进入材料100。类似的是，如果有效控制器402确定了土木工程工具16在比最佳预定效率更深的切割深度工作，例如该土木工程工具16可能没有效果地去除了过多量的材料100，则有效控制器402可以配置为向命令控制器400输出命令信号DP，该命令控制器将会提高土木工程工具16，使其在材料100内的更高位置。同样，有效控制器402可以向命令控制器400输出适于控制土木工程工具16在材料100内的切割深度的命令信号DP，从而实现对材料的有效去除。可以设想，该有效控制器402可以响应于可能影响命令信号DP的变化的工地条件和/或其他条件，动态地向命令控制器400输出命令信号DP，该工地条件和/或其他条件例如是土木工程机器12的工作能力和/或材料100的材料属性。
例如，有效控制器402可以通过预定算法确定有效切割深度和输出命令信号DP，该预定算法是从对地速度传感器(未示出)、斜度探测器(未示出)、滑动探测器(未示出)和/或倾斜传感器(未示出)接收的信号的函数。可以确定土木工程工具16的功率，和/或土木工程工具16的功率可以部分地基于检测到的该土木工程机器12的对地速度、探测到的工地10的斜度、探测到的牵引设备24的滑动、检测到的土木工程工具16的倾斜和/或它们与土木工程工具16正在去除的材料100的量的关系。有效控制器402可以配置为部分基于土木工程工具16的功率来确定有效切割深度，该有效切割深度是由预定算法通过分析检测到的数据和/或将这些数据与参照表、数据库进行比较和/或通过其他已知的数学处理确定的。此外，有效控制器402可以配置为部分地基于土木工程工具16相对于土木工程机器12和/或表面102的位置来确定该土木工程工具16的实际切割位置，并且将所确定的有效切割深度与实际切割深度进行比较，以输出命令信号DP，从而使土木工程工具16朝着有效切割深度移动。可以设想，有效控制器402通过预定算法还可以部分地基于错误反馈项和本领域已知的数学常熟来确定命令信号DP。有效控制器402可以具体化为用于使从工地的有效材料去除最大化的任何已知的或者常规的装置和方法。进一步可以构想，有效控制器402可以包括用于通过分析、检测和/或监测土木工程工具、土木工程机器和/或工地属性的已知工作参数，基于土木工程工具的能力确定切割深度的任何控制器、方法和/或算法。
轮廓控制器404可以配置为确定土木工程工具16相对于表面102的轮廓切割深度，以从工地10移除材料100，从而获得希望的坡度。轮廓控制器404还可以配置为向命令控制器400输出表示所确定的轮廓切割深度的命令信号DC，从而响应于所确定的轮廓位置影响土木工程工具16的位置。例如，如果轮廓控制器404确定了土木工程工具16正在预定的希望坡度之上进行切割深度工作，即该土木工程工具16没有去除希望去除的材料，则轮廓控制器404可以配置为输出命令信号DC，该信号将命令控制器400降低土木工程工具16更深地进入材料100。类似的是，如果轮廓控制器404确定了土木工程工具16正在低于预定的希望高度的切割深度工作，即该土木工程工具16正在去除希望保留的材料，则该轮廓控制器404可以配置为输出命令信号DC，该命令信号使命令控制器400升高土木工程工具16在材料100内的位置。同样，轮廓控制器404可以向命令控制器400输出适于控制该土木工程工具16在材料100内的切割深度的命令信号DC，以获得希望的坡度。可以设想，轮廓控制器404还可以包括用于控制和/或操纵警告信号、警报、可视显示和/或其它信息成分的命令输出，可以激励这些信息成分以表示轮廓控制器404、尤其是土木工程工具16和土木工程机器12的工作状态。可以设想，该轮廓控制器404可以响应于可能影响命令信号DC的变化的工地条件和/或的其它条件，例如希望的轮廓的变化的深度和/或表面102的变化的轮廓，来动态地向命令控制器400输出命令信号DC。
例如，轮廓控制器404可以部分地基于工地地势通过预定算法确定轮廓切割深度，并且轮廓控制器404可以包括希望的工地地势模型和实际工地地势模型。轮廓控制器可以配置为接收例如通过人工现场测量、自动现场测量系统利用立体照相和数据处理器和/或地质核心采样方法确定的初始工地地势。可以将初始工地地势模型存储在数据存储设备(未示出)内，并且该模型配置为可被全球定位系统(GPS)通过所述算法进行访问。随着土木工程机器12横穿工地10，该GPS还可以配置为监测土木工程机器12相对于工地10的位置坐标，并且将数据传输给算法，随着土木工程工具16使工地地势产生变化，该算法又可以确定的实际的工地地势。轮廓控制器404还可以配置为确定土木工程工具16相对于土木工程机器12的位置。轮廓控制器404还可以配置为基于实际与希望的工地地势模型之差输出命令信号DC以控制土木工程工具16和/或土木工程机器12，以去除材料100，并且使实际工地与希望的工地地势模型一致。还可以设想，轮廓控制器404可以包括任何控制器、方法和/或算法，这些控制器、方法和/或算法配置为通过分析、检测和/或监测土木工程工具、土木工程机器的已知工作参数和/或位置和/或工地属性，部分地基于希望的工地坡度来确定土木工程工具的切割深度的。
命令控制器400可以配置为监测并且调制分别从有效控制器402和轮廓控制器404输出的命令信号DP和DC，从而控制土木工程工具16的移动。命令控制器400可以接收命令信号DP和DC，并且可以确定命令信号DP和DC中的哪一个将控制该土木工程工具以在材料100内的较高切割深度操作。命令控制器400还可以配置为输出命令信号DI，该命令信号DI表示确定用于将土木工程工具16控制在较高切割深度的命令信号DP和DC之一。命令控制器400还可以配置为输出命令信号DI以通过液压线路(未示出)影响液压缸20的移动，从而将土木工程工具16控制在工作切割深度。此外，命令控制器400可以配置为忽略命令信号DP和DC中未确定用于将土木工程工具16控制在较高切割深度的信号。可以设想，命令控制器可以允许确定用于将土木工程工具16控制到较高切割深度的命令信号之一直接控制液压缸20到达工作切割深度。还可以设想，在另一种可选择的情况中，命令控制器400可以控制土木工程机器12的其它组件，以影响土木工程工具16的移动以到达工作切割深度，例如液压阀致动器、直接电子致动器、机械传动致动器和/或本领域中已知的其它组件。还设想的是，可以将命令控制器400、有效控制器402和轮廓控制器404集成到同一个控制器中。还可以设想的是，命令控制器400还可以影响和/或控制土木工程机器12在工地10上的操作和移动。
图3表示了命令控制器400控制土木工程工具16的移动的示例性方法500。方法500可以包括比较命令信号DP与命令信号DC(步骤502)，输出表示命令信号DC的命令信号DI(步骤504)，以及输出表示命令信号DP的命令信号DI。具体而言，方法500可以在步骤502中比较命令信号DP与DC，并且确定命令信号DC是否比命令信号DP对应于更高的切割深度。如果命令信号DC对应于更高的切割深度，则方法500可以进行到步骤504，在该步骤中命令控制器可以输出代表命令信号DC的命令信号DI。如果命令信号DC不对应于更高的切割深度，则方法500可以进行到步骤506，在该步骤中命令控制器可以输出表示命令信号DP的命令信号DI。
步骤502可以比较命令信号DP与DC，并且确定，与命令信号DP相比，命令信号DC是否能影响土木工程工具16的移动以到达更高的切割深度。命令信号DP与DC的比较以及命令信号DC是否会控制土木工程工具16到达比命令信号DP进行控制时更高的切割深度的确定可以由算法来确定，并且可以部分地基于参照表、计算和/或本领域中已知的比较信号的其它数学上适当的方法。
步骤504可以包括命令控制器400输出表示命令信号DC的配置为影响土木工程工具16的控制以到达切割深度的命令信号DI。具体而言，命令信号DI可以部分基于命令信号DC，并且可以通过液压缸20控制土木工程工具16的移动。此外，命令控制器400可以阻止命令信号DP影响土木工程工具16的移动。具体而言，命令控制器400可以选择性地中止有效控制器402输出命令信号DP。
例如，命令控制器400可以选择性地中止命令信号DP影响土木工程工具16的移动。命令控制器400可以利用集成电路逻辑、算法和/或本领域已知的其它控制手段选择性地中止命令信号DP。可以设想的是，该命令控制器400还可以选择性地中止任何错误反馈项的计算。具体而言，命令控制器400可以利用集成电路逻辑、算法和/或本领域已知的其它控制手段，通过将错误反馈项固定为零而忽略该项的计算。有选择性地忽略任意错误反馈项的计算可以排除有效控制器402输出命令信号DP，而该命令信号DP会影响命令控制器400在输出表示命令信号DC的命令信号DI之后输出表示命令信号DP的命令信号DI时土木工程工具16的大的活动。
步骤506可以包括当命令信号DC不高于命令信号DP时，命令控制器400输出命令信号DI以影响土木工程工具16的控制从而到达表示命令信号DP的切割深度。具体而言，命令信号DI可以部分基于命令信号DP，并且可以通过液压缸20控制土木工程工具16的移动。此外，命令控制器400可以阻止命令信号DC影响土木工程工具16的移动。具体而言，命令控制器400可以选择性地中止轮廓控制器404输出命令信号DC以及控制土木工程机器12和/或土木工程工具16的其它命令信号，以及还控制表示轮廓控制器404和土木工程机器12的工作状态的附加指示和/或警告信号。
例如，命令控制器400可以选择性地中止命令信号DC。命令控制器400可以利用集成电路逻辑、算法和/或本领域已知的其它控制手段选择性地中止命令信号DC。可以设想的是，命令控制器400还可以利用集成电路逻辑、算法和/或本领域已知的其它控制手段，选择性地中止表示轮廓控制器404和土木工程机器12的工作状态的附加指示信号和/或警告信号。
方法500还可以配置为在步骤504、506之后返回到控制502。具体而言，在命令控制器输出表示命令信号DC或者DP的命令信号DI之后，命令控制器可以监测并且再次比较命令信号DC与DP。在步骤502中在随后做出了有关命令信号DC和DP的确定之后，方法500可以进行到步骤504或者步骤506，并且可以由操作者根据需要或希望重复方法500，从而从工地10去除材料100。同样，方法500可以连续地监测和比较命令信号DC和DP，并且命令控制器400可以动态地输出表示将土木工程工具控制在较高切割深度的命令信号DC和DP之一的命令信号DI。可以设想的是，方法500还可以包括附加步骤，例如初始化步骤(未示出)、终止步骤(未示出)、中止/暂停步骤(未示出)或者本领域已知的其它控制特征。
工业实用性
所公开的控制土木工程工具的方法和装置可以适用于从工地移除材料的任何土木工程机器。所公开的方法和装置可以提供有效的材料去除，同时使实际工地地势变为希望的工地地势。以下解释控制土木工程工具16的方法和装置的操作。
土木工程机器12可以用于从工地10去除材料100以获得希望的坡度。具体而言，土木工程机器12可以横穿工地10以去除材料100，从而暴露希望的材料层和/或提供希望的轮廓。在着土木工程机器12横穿工地10时，土木工程工具16会相对于材料100的表面102升高和/或降低，从而影响从工地10去除材料100。由于土木工程工具16影响材料100的去除，控制系统18可以监测并且控制土木工程机器12相对于工地10的位置以及土木工程工具16相对于土木工程机器12的位置，从而有效地去除材料100，同时实现希望的坡度。
随着土木工程机器横穿工地10，有效控制器402可以向命令控制器400输出控制信号DP，其控制土木工程工具16相对于表面102的移动。具体而言，有效控制器402可以确定土木工程工具和土木工程机器12能够去除比正在去除的更多的材料100，和/或确定目前去除了过多的材料100。基本上同时，轮廓控制器404可以向命令控制器400输出命令信号DC，其控制土木工程工具16相对于表面102的移动。具体而言，轮廓控制器404可以确定材料100的表面102不是希望的坡度，并且因此确定需要去除材料100，和/或确定表面102是希望的坡度，并且确定不需要去除材料100。
命令控制器400可以比较(参照图3)命令信号DP和DC以确定命令信号DP和DC中的哪一个配置为将土木工程工具16控制到表面102以下的较高切割深度。命令控制器400继而可以输出命令信号DI，该命令信号DI表示将土木工程工具16控制到较高切割深度的有效控制器402和轮廓控制器404中的一个，从而控制土木工程工具16。例如，如果命令控制器400确定了命令信号DC会将土木工程工具16控制到较高切割深度(即有效控制器402会将土木工程工具控制在希望的坡度之下)，则命令控制器400可以输出表示命令信号DC的命令信号DI，以控制土木工程工具16。类似的是，如果命令控制器400确定了命令信号DP会将土木工程工具16控制到较高切割深度(即轮廓控制器404将控制土木工程工具16到达该土木工程工具16不再可以有效地去除材料100的深度)，则命令控制器400可以输出表示命令信号DP的命令信号DI，以控制土木工程工具16。可意设想的是，在另一可选情况中，命令控制器400可以允许能够控制土木工程工具16到达较高切割深度的命令信号DP和DC之一直接控制土木工程工具16。
下面参照土木工程机器12，介绍在土木工程机器12几次经过工地10使其从未改变的工地变化为希望的坡度的过程中的控制系统18以及尤其是命令控制器400的以下操作。注意，以下的解释仅为了说明，并且该方法和装置可以适用于处于从工地10去除材料的任何状态的任何土木工程机器。
例如，当土木工程机器12第一次经过工地10时，土木工程工具16可以位于表面102之上，并且可以不去除材料100。然而，表面102可能并不是希望的坡度，并且有效控制器402和轮廓控制器404可以确定并且输出将土木工程工具降低到表面102之下的各个命令信号DP和DC。具体而言，有效控制器402可以向命令控制器400输出将土木工程工具16降低到有效切割深度的命令信号DP，从而有效地去除材料100。类似的是，轮廓控制器404可以基本上同时向命令控制器400输出将土木工程工具16朝轮廓切割深度降低的命令信号DC，以达到希望的坡度。注意，命令信号DP和DC可能分别影响土木工程工具16朝工地10的期望的坡度降低。命令控制器400可以监测并且确定命令信号DP和DC中的哪一个将土木工程工具16控制到较高切割深度(参见图3，步骤502)。因为表面102可能不是希望的坡度，所以命令控制器400可以响应于命令信号DP和DC中的一个，移动土木工程工具16降低到表面102之下的材料100中。可以设想，通过土木工程机器12相对于工地10的移动以及将土木工程工具16从前一个切割深度移动到后来的切割深度所必须的时间，可以逐渐地将土木工程工具16降低到表面102之下的材料100中，从而开始去除材料100。
假设，需要从工地10去除较小量的材料100，命令信号DC可以将土木工程工具16控制到比命令信号DP进行控制时更高的切割深度。具体而言，命令控制器400可以确定命令信号DC将土木工程工具16控制到比命令信号DP进行控制时更高的切割深度(参见图3，步骤502)，并且可以输出命令信号DI以将土木工程工具16控制到表示命令信号DC的切割深度(参见图3，步骤504)。例如，土木工程机器12能够移动大量材料100，但是仅需要去除较小量的材料以获得希望的坡度。同样，有效控制器402可以输出命令信号DP，如果允许控制土木工程工具16，该信号将会把土木工程工具16降低到希望的坡度以下，这是不希望的。
当土木工程机器12持续进行第一次穿过工地10并且土木工程工具16被控制在材料100的表面102以下时，土木工程工具16去除的材料100的量会增加。具体而言，新去除的材料100可以与先前去除的材料100组合起来，并且会在土木工程工具16前聚集起来。随着去除的材料100的量增大，土木工程工具16不再能够以轮廓切割深度有效去除材料100，并且有效控制器402可以输出将土木工程工具16控制在比命令信号DC进行控制时更高的切割深度的命令信号DP。
命令控制器400可以继续监测命令信号DC和DP，并且可以确定命令DP会将土木工程工具16控制到比命令信号DC控制时更高的切割深度(参见图3，步骤502)，并且可以输出命令信号DI，以将土木工程工具16控制到表示命令信号DP的切割深度(参见图3，步骤506)。例如，土木工程工具16不再能够如轮廓控制器404控制的那样在希望的坡度有效去除材料100，这是因为土木工程工具16去除的材料100的量增大。因此，可以将土木工程工具16升高到较高的切割深度，即不再可以将土木工程工具16控制到轮廓切割深度，并且取而代之的是可以控制到有效切割深度。
当土木工程机器12持续地进行第一次穿过时，轮廓控制器404可以监测希望的工地地势和实际工地地势，并且动态地输出命令信号DC，以影响土木工程工具16朝向轮廓切割深度移动。类似的是，有效控制器402可以监测土木工程机器12和/或土木工程工具16的工作情况，并且动态地输出命令信号DP，以影响土木工程工具16朝向有效切割深度移动。相应地，命令控制器400可以监测动态输出的命令信号DC和DP，并且因此可以动态地输出命令信号DI，以动态地控制土木工程工具16的深度。例如，工地10的希望地势和/或实际地势可以改变，并且命令信号DC和DP可以根据土木工程机器12相对于工地10的位置和/或希望移除的材料量相应地改变。例如，实际和/或希望的坡度可以包括可变的斜度，并且因此可以包括实际坡度与希望坡度动态改变的差，从而导致轮廓控制器404和有效控制器402动态地确定将土木工程工具16控制到各个动态切割深度的命令信号DC和DP。
当土木工程机器12第二次穿过工地10时，土木工程工具16可以位于表面102之上。然而，表面102目前可能处于希望的坡度，这是因为在第一次穿过过程中，轮廓控制器404影响了土木工程工具16的控制，使其达到希望的坡度。相应地，轮廓控制器404可以输出不会将土木工程工具降低到表面102以下的命令信号DC，这是因为已经实现了希望的坡度。然而，因为土木工程工具16可能没有正在去除材料100，所以有效控制器402可以输出将土木工程工具降低到表面102以下的命令信号DP，这是因为土木工程工具16能够有效去除更多的材料100。控制器400可以监测命令信号DC和DP，并且输出表示命令信号DC的命令信号DI，以控制土木工程工具16。
随着土木工程机器12持续进行第二次穿过，表面102的某些位置可能不再是希望的坡度。这是由于在第一次穿过过程中已经响应于命令信号DP升高了土木工程工具16造成的。相应地，轮廓控制器404和有效控制器402可以确定并且输出将土木工程工具16降低到表面102以下的各个命令信号DC和DP。同样假设需要去除较小量的材料100，控制器400可以输出表示命令信号DC的命令信号DI，从而控制土木工程工具16朝向轮廓切割深度移动。随着土木工程机器12持续进行第二次穿过，类似于第一次穿过，土木工程工具16去除的材料100的量会增加，并且土木工程工具16不再能够在轮廓深度有效去除材料100。有效控制器402可以输出将土木工程工具16控制在比命令信号DC控制时更高的切割深度的命令信号DP，并且相应地，控制器400可以输出表示命令信号DP的命令信号DI，以控制土木工程工具16。
当土木工程机器12后来穿过工地10时，如需要可继续上述操作以获得希望的坡度。每次后来的穿过会使实际工地地势更接近希望的工地地势。可以设想，土木工程机器12可以在材料100的表面102不再处于希望的坡度的位置开始后来的穿过。具体而言，土木工程机器可能不需要在与先前穿过相同的原点开始后来的穿过，这是因为那个位置已经获得了希望的坡度。
因为命令控制器400监测命令信号DP和DC，并且响应于命令信号DP和DC中将土木工程工具控制到较高切割深度、可以有效地从工地10去除材料并且使其达到希望坡度的一个信号来控制土木工程工具16。这种监测可以避免将希望保留在工地10的材料意外地去除，并且可以提高希望去除的材料的有效去除。可以提高将工地从实际地势变为希望地势的总体生产力。
本领域技术人员可以理解，能够对所公开的用于控制土木工程工具的方法和装置进行各种修改和变化。在理解了所公开的用于控制土木工程工具的方法和装置的说明书和实践的情况下，其它实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。本说明书和实例应仅视为示例性的，实际的保护范围由后面的权利要求书及其等价表述指定。

Claims (10)

1.一种用于控制土木工程机器(12)的土木工程工具(16)的方法，包括：
至少部分地基于该土木工程工具的能力确定该土木工程工具的第一切割深度；
至少部分地根据工地(10)的希望的坡度确定该土木工程工具的第二切割深度；以及
响应于有效切割深度和轮廓切割深度中的至少一个移动该土木工程工具。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括，当所确定的有效切割深度的大小小于所确定的轮廓切割深度的大小时，将该土木工程工具移动到所确定的有效切割深度。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括，当所确定的轮廓切割深度的大小小于所确定的有效切割深度的大小时，将该土木工程工具移动到所确定的轮廓切割深度。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括
至少部分地基于所确定的有效切割深度生成有效切割深度信号；
至少部分地基于所确定的轮廓切割深度生成轮廓切割深度信号；以及
监测该有效切割深度信号和轮廓切割深度信号。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
当所述轮廓切割深度的大小小于所述有效切割深度的大小时，阻止所述有效切割深度信号影响所述土木工程工具的移动。
6.根据权利要求4所述的方法，还包括：
当所述轮廓切割深度的大小小于所述有效切割深度的大小时，阻止所述有效切割深度信号影响所述土木工程工具的移动。
7.一种移动土木工程机器(12)的土木工程工具(16)的方法，包括：
朝着第一切割深度移动该土木工程工具，其中该第一切割深度至少部分地基于希望的坡度；以及
朝着第二切割深度自动地移动该土木工程工具，其中该第二切割深度不同于第一切割深度，并且该第二切割深度至少部分地基于该土木工程工具的能力。
8.根据权利要求7所述的方法，其中该第二切割深度比第一切割深度浅，该方法还包括朝第三切割深度自动移动该土木工程工具，其中该第三切割深度至少部分地基于希望的坡度。
9.根据权利要求7所述的方法，其中该第二切割深度比第一切割深度浅，该方法还包括朝第三切割深度自动地移动该土木工程工具，其中该第三切割深度比第二切割深度浅。
10.一种土木工程机器(12)，包括：
机架(14)；
土木工程工具(16)；
与该土木工程工具连接并且配置为实施如权利要求1-9中任一项所述的方法的控制器(400)。
CNA2006800318677A 2005-08-31 2006-07-28 用于控制土木工程工具的系统 Pending CN101253297A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/214,993 2005-08-31
US11/214,993 US20070044980A1 (en) 2005-08-31 2005-08-31 System for controlling an earthworking implement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101253297A true CN101253297A (zh) 2008-08-27

Family

ID=37421170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006800318677A Pending CN101253297A (zh) 2005-08-31 2006-07-28 用于控制土木工程工具的系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20070044980A1 (zh)
EP (1) EP1941105A1 (zh)
CN (1) CN101253297A (zh)
AU (1) AU2006285315A1 (zh)
WO (1) WO2007027330A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8083004B2 (en) 2007-03-29 2011-12-27 Caterpillar Inc. Ripper autodig system implementing machine acceleration control
US8103417B2 (en) * 2007-08-31 2012-01-24 Caterpillar Inc. Machine with automated blade positioning system
US20120253609A1 (en) * 2011-03-31 2012-10-04 Caterpillar Inc. Proportional control using state space based scheduling
US20130158819A1 (en) * 2011-12-20 2013-06-20 Caterpillar Inc. Implement control system for a machine
US8948981B2 (en) 2012-12-20 2015-02-03 Caterpillar Inc. System and method for optimizing a cut location
US9014924B2 (en) 2012-12-20 2015-04-21 Caterpillar Inc. System and method for estimating material characteristics
US9014922B2 (en) 2012-12-20 2015-04-21 Caterpillar Inc. System and method for optimizing a cut location
US9228315B2 (en) 2012-12-20 2016-01-05 Caterpillar Inc. System and method for modifying a path for a machine
US9469967B2 (en) 2014-09-12 2016-10-18 Caterpillar Inc. System and method for controlling the operation of a machine
JP6815834B2 (ja) * 2016-11-01 2021-01-20 株式会社小松製作所 作業車両の制御システム、制御方法、及び作業車両
CN106836332A (zh) * 2017-01-17 2017-06-13 山推工程机械股份有限公司 一种推耙铲及推耙机
CA3046331A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 Komatsu Ltd. Control system for work vehicle, method for setting trajectory of work implement, and work vehicle
US11111653B2 (en) 2017-03-31 2021-09-07 Komatsu Ltd. Control system for work vehicle, method for setting trajectory of work implement, and work vehicle
US11142890B2 (en) * 2018-08-08 2021-10-12 Deere & Company System and method of soil management for an implement
US10794039B2 (en) * 2018-08-08 2020-10-06 Caterpillar Inc. System and method for controlling the operation of a machine

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5330102A (en) * 1976-08-31 1978-03-22 Komatsu Mfg Co Ltd Device for automatically controlling blade of bulldozer
US4244123A (en) * 1979-03-26 1981-01-13 Germain Lazure Guidance device for drain tile laying machine
WO1987007368A1 (en) * 1986-05-21 1987-12-03 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Apparatus for measuring position of moving body
US4888890A (en) * 1988-11-14 1989-12-26 Spectra-Physics, Inc. Laser control of excavating machine digging depth
DE4011316A1 (de) * 1990-04-07 1991-10-17 Rheinische Braunkohlenw Ag Verfahren zur bestimmung der geodaetischen standortes von teilen eines ortsbeweglichen grossgeraetes
US5100229A (en) * 1990-08-17 1992-03-31 Spatial Positioning Systems, Inc. Spatial positioning system
WO1992018706A1 (fr) * 1991-04-12 1992-10-29 Komatsu Ltd. Niveleuse pour bulldozer
US5375663A (en) * 1993-04-01 1994-12-27 Spectra-Physics Laserplane, Inc. Earthmoving apparatus and method for grading land providing continuous resurveying
JP3340800B2 (ja) * 1993-07-08 2002-11-05 株式会社小松製作所 ブルドーザの自動ドージング制御装置
US5471391A (en) * 1993-12-08 1995-11-28 Caterpillar Inc. Method and apparatus for operating compacting machinery relative to a work site
ZA948824B (en) * 1993-12-08 1995-07-11 Caterpillar Inc Method and apparatus for operating geography altering machinery relative to a work site
WO1995018432A1 (en) * 1993-12-30 1995-07-06 Concord, Inc. Field navigation system
US5600436A (en) * 1994-01-05 1997-02-04 Caterpillar Inc. Apparatus and system for determining terrestrial position
US5461803A (en) * 1994-03-23 1995-10-31 Caterpillar Inc. System and method for determining the completion of a digging portion of an excavation work cycle
ZA952853B (en) * 1994-04-18 1995-12-21 Caterpillar Inc Method and apparatus for real time monitoring and co-ordination of multiple geography altering machines on a work site
KR100196669B1 (ko) * 1994-04-28 1999-06-15 세구치 류이치 건설기계의 영역제한 굴삭제어장치
US5438771A (en) * 1994-05-10 1995-08-08 Caterpillar Inc. Method and apparatus for determining the location and orientation of a work machine
US5551518A (en) * 1994-09-28 1996-09-03 Caterpillar Inc. Tilt rate compensation implement system and method
US5666792A (en) * 1994-12-30 1997-09-16 Mullins; Donald B. Remotely guided brush cutting, chipping and clearing apparatus and method
US5553407A (en) * 1995-06-19 1996-09-10 Vermeer Manufacturing Company Excavator data acquisition and control system and method of use
US5612864A (en) * 1995-06-20 1997-03-18 Caterpillar Inc. Apparatus and method for determining the position of a work implement
US5764511A (en) * 1995-06-20 1998-06-09 Caterpillar Inc. System and method for controlling slope of cut of work implement
US5560431A (en) * 1995-07-21 1996-10-01 Caterpillar Inc. Site profile based control system and method for an earthmoving implement
US5647439A (en) * 1995-12-14 1997-07-15 Caterpillar Inc. Implement control system for locating a surface interface and removing a layer of material
US5721679A (en) * 1995-12-18 1998-02-24 Ag-Chem Equipment Co., Inc. Heads-up display apparatus for computer-controlled agricultural product application equipment
US5771978A (en) * 1996-06-05 1998-06-30 Kabushiki Kaisha Topcon Grading implement elevation controller with tracking station and reference laser beam
US5848368A (en) * 1996-10-28 1998-12-08 Caterpillar Inc. Method for controllably loading haul vehicles by a mobile loading machine
US5987371A (en) * 1996-12-04 1999-11-16 Caterpillar Inc. Apparatus and method for determining the position of a point on a work implement attached to and movable relative to a mobile machine
US5735352A (en) * 1996-12-17 1998-04-07 Caterpillar Inc. Method for updating a site database using a triangular irregular network
US5924493A (en) * 1998-05-12 1999-07-20 Caterpillar Inc. Cycle planner for an earthmoving machine
US6845311B1 (en) * 2003-11-04 2005-01-18 Caterpillar Inc. Site profile based control system and method for controlling a work implement

Also Published As

Publication number Publication date
AU2006285315A1 (en) 2007-03-08
WO2007027330A1 (en) 2007-03-08
US20070044980A1 (en) 2007-03-01
EP1941105A1 (en) 2008-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101253297A (zh) 用于控制土木工程工具的系统
US7949449B2 (en) Constant work tool angle control
CN106716455B (zh) 使用机器学习来研发机器操作分类器的方法
US9297147B1 (en) Semi-autonomous tractor system crest ramp removal
US7917265B2 (en) System for automated excavation control based on productivity
US20140277957A1 (en) System and Method for Determining a Ripping Path
CN104662232A (zh) 用于施工机械的自动整平系统及其控制方法
US20030195687A1 (en) Method and apparatus for controlling the updating of a machine database
US9663921B2 (en) System and method for controlling operations of a machine
CN103228846A (zh) 由机具导致的机器倾斜检测
Tiwari et al. Bucket trajectory classification of mining excavators
JP2006009569A (ja) 作業機械操作システム及び方法
KR102031376B1 (ko) 작업용 차량의 작업기 제어 장치 및 그 방법
CN102282925A (zh) 土地平整方法、土地平整控制装置和土地平整装置
US9014923B2 (en) Position control apparatus and method for working machine of construction machinery
AU2006201412A1 (en) Work machine having boundary tracking system
WO2014209209A1 (en) System and methods for with a first and a second hand operated control, controlling motion on a work tool for a construction machine
FI3489423T3 (fi) Maansiirtokoneen ohjaus
CN204551560U (zh) 一种铲刀负载控制系统以及平地机
Halbach et al. Job planning and supervisory control for automated earthmoving using 3D graphical tools
Yoon et al. Spatial factors affecting the loading efficiency of excavators
CN109689978A (zh) 作业机械
US8296019B2 (en) Autoload system for excavation based on productivity
CN106032673B (zh) 一种铲刀负载控制系统、平地机以及方法
DE112019003932T5 (de) Arbeitsmaschine, steuervorrichtung und steuerverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication