CN104603579B - 与移动式工作机有关的检测器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定移动式工作机的至少两个结构部件的相互位置或相互运动状态的检测器设备和方法。所述设备包括检测器，该检测器能够被配置成：确定至少一个测量方向上的针对每个测量方向的至少两个不同的测量变量以便至少确定结构部件具体位置或运动状态信息。所述设备还包括数据处理装置，该数据处理装置用于接收描述测量变量的测量信号以及用于基于结构部件具体位置或运动状态信息来确定结构部件的相互位置或相互运动状态。

Description

与移动式工作机有关的检测器设备
背景技术
本发明涉及与移动式工作机有关的检测器设备。
本发明还涉及确定移动式工作机的至少两个结构部件的相互位置或相互运动状态的方法。
确定例如林务工作单元的移动式工作机的结构部件的绝对位置或相对位置例如对于控制机器、提高操作者的工作工效、确保安全和有效工作以及管理机器所经受的力是必要的。已知用于确定结构部件的位置的各种解决方案。例如，这些解决方案通常基于接触和/或机械连接，例如借助于要直接安装在接头处的旋转角度传感器(例如旋转变压器)进行对两个结构部件之间的铰接角度测量，或者替代地，例如借助于旋转变压器或电位计进行对控制旋转接头的线性执行器的线性运动的位置的测量。然而，所有已知的解决方案呈现出下述问题：所述问题通常由所使用的测量方法和设备以及林务工作单元的操作方式和操作条件和/或其兼容性引起。林务工作单元例如用在变化的、通常倾斜且粗糙的地形中，它们经受例如树枝、树干和树桩的机械冲击以及各种振动，布置在其上的吊杆和负载向机器施加力和应变。另外，环境条件(例如外部温度的巨大变化以及湿度和杂质)可能会损害特别是与林务机器的结构或机器的控制电子设备相连地布置的传感器。
通过使用不同的常规倾斜检测器进行的角位置确定呈现各种问题。基于加速度传感器的检测器具有的问题是在传感器处指示的除了重力加速度之外的其他加速度引起角值失真。因此，通常需要对信号进行大量滤波以减少这些失真，这转而使经滤波的信号对角度的改变响应较慢。例如，基于检测角速度的检测器，例如陀螺仪测量设备，转而检测角度的变化率而不是相对于由重力矢量引起的加速度的方向的绝对位置。因此，在使用期间，由测量和测量装置的非理想性引起的误差在基于角速度的角位置确定中累积。
发明内容
本发明的目的在于提供新颖且改进的检测器设备和方法，所述检测器设备和方法用于确定移动式工作机的至少两个结构部件的相互位置或相互运动状态。
根据本发明的解决方案的特征在于独立权利要求中所公开的内容。
本说明书中所阐述的解决方案公开了一种检测器设备，所述检测器设备用于确定移动式工作机的至少两个结构部件的相互位置或相互运动状态，所述结构部件能够相对于彼此至少沿一个旋转方向旋转。该检测器设备至少包括检测器和数据处理装置。这些检测器可以布置在每个所述结构部件中并且用于确定至少一个测量方向上的针对每个测量方向的至少两个不同的测量变量，即，第一测量变量和第二测量变量，所述测量变量使得至少能够相对于至少一个预定角度基准确定关于该结构部件的结构部件具体位置或运动状态信息。数据处理装置转而可以接收由所述检测器发送的、描述第一测量变量和第二测量变量的第一测量信号和第二测量信号，以及基于第一测量信号和第二测量信号来确定关于每个结构部件的结构部件具体位置或运动状态信息。此外，数据处理装置可以基于此结构部件具体位置或运动状态信息来确定所述结构部件的至少相互位置或相互运动状态。
在本说明书中所阐述的第二解决方案中，确定移动式工作机的能够相对于彼此至少沿一个旋转方向旋转的至少两个结构部件的相互位置或相互运动状态的方法包括至少下述步骤。借助于检测器确定至少一个测量方向上的针对每个测量方向的至少两个不同的测量变量，即，第一测量变量和第二测量变量，所述测量变量使得至少能够相对于至少一个预定角度基准确定关于所述结构部件的结构部件具体位置或运动状态信息。在数据处理装置处接收由所述检测器发送的、描述第一测量变量和第二测量变量的第一测量信号和第二测量信号。基于第一测量信号和第二测量信号来确定每条结构部件具体位置或运动状态信息，以及基于该结构部件具体位置或运动状态信息来至少确定结构部件的相互位置或相互运动状态。
在第三解决方案中，例如林务工作单元的移动式工作机包括所公开的检测器设备中的一个检测器设备。
本解决方案的基本构思为：沿每个测量方向、借助于至少两个不同的测量变量至少确定关于两个结构部件的结构部件具体位置或运动状态信息。
本解决方案的优点例如在于：这样的检测器设备和方法至少使得能够生成较精确、较可靠且较迅速响应的关于两个结构部件的相互位置或运动状态信息。该方案的其他优点结合详细描述进行公开。
所公开的实施方式的基本构思为：针对每个测量方向和每个结构部件，所述测量变量包括下述变量中的至少两者：加速度、角速度和角加速度。
所公开的实施方式的基本构思为：针对每个测量方向和每个结构部件，所述检测器至少包括加速度传感器或测斜仪以及角速度传感器或角加速度传感器。
所公开的实施方式的基本构思为：针对每个测量方向和每个结构部件，所述检测器包括至少确定与由于重力矢量引起的加速度的方向垂直的方向例如罗经点或磁场的检测器。
所公开的实施方式的基本构思为：数据处理装置被配置成至少确定关于两个结构部件的经改进的结构部件具体位置或运动状态信息，使得分别基于第一测量变量和第二测量变量来确定关于结构部件的位置或运动状态信息，并且使得通过使用基于第二测量变量确定的相应的位置或运动状态信息作为基准信息来校正基于第一测量变量确定的位置或运动状态信息中的测量误差。
所公开的实施方式的基本构思为：数据处理装置被配置成基于经改进的结构部件具体位置或运动状态信息来至少确定关于两个结构部件的经改进的相互位置或运动状态信息。
所公开的实施方式的基本构思为：相互位置或相互运动状态包括下述信息中的至少一条：关于结构部件的位置的绝对差的信息；关于使结构部件互连的至少一个连接结构的至少一个铰接角度的信息；关于结构部件的位置的绝对差的角速度或其导出变量的信息；关于使结构部件互连的至少一个连接结构的至少一个铰接角度的角速度或其导出变量的信息；或者关于包括至少一个连接部件的执行器或结构部件的位置或运动状态的信息。
所公开的实施方式的基本构思为：预定角度基准为下述中之一：由于重力矢量引起的加速度；与由于重力矢量引起的加速度的方向垂直的方向，例如罗经点；或地球磁场。
所公开的实施方式的基本构思为：结构部件包括移动式工作机的至少两个机架部件，并且这些结构部件的相互位置至少包括铰接角度信息。
所公开的实施方式的基本构思为：结构部件包括移动式工作机的至少一个吊杆部段或所述移动式工作机的控制舱。
所公开的实施方式的基本构思为：数据处理装置被配置成：当所确定的结构部件的相互位置或相互运动状态超过预定限制值或低于所述预定限制值时，生成指示稳定性警报的信号。
所公开的实施方式的基本构思为：至少确定关于两个结构部件的经改进的结构部件具体位置或运动状态信息，使得分别基于第一测量变量和第二测量变量来确定关于结构部件的位置或运动状态信息，并且使得通过使用基于第二测量变量确定的相应的位置或运动状态信息作为基准信息来校正基于第一测量变量确定的位置或运动状态信息中的测量误差。
所公开的实施方式的基本构思为：通过利用所确定的结构部件的相互位置或相互运动状态来确定使结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个运动学变量。
所公开的实施方式的基本构思为：运动学变量为下述变量中之一：结构部件的位置的绝对差；使结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个铰接角度；结构部件的位置的绝对差的角速度或其导出变量；使结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个铰接角度的角速度或其导出变量；或者包括至少一个所述连接部件的执行器或结构部件的位置或运动状态。
附图说明
将参照附图更加详细地说明本发明的一些实施方式，在所述附图中：
图1a和图1b示意性地示出了两个林务工作单元，
图2a和图2b从不同方向示意性地示出了与检测器设备有关的一些概念和方向，
图3示意性地示出了检测器设备，以及
图4示意性地示出了确定移动式工作机的两个结构部件的相互位置或相互运动状态的方法。
为了清楚起见，附图以简化的方式示出了本发明的一些实施方式。在附图中，相同的附图标记标识相同的元件。
具体实施方式
图1a和图1b示意性地示出了两个林务工作单元作为移动式工作机1的示例。在附图中，相同的附图标记标识相同结构和/或目的部件。移动式工作机1——例如林务工作单元、在图1a情况下的传送机和在图1b的情况下的收割机——可以包括机架部件，在图1的情况下，通过铰接接合在一起的两个机架部件2、3。通常，林务工作单元1包括:布置在一个机架部件2、3、4中的控制舱9；与控制舱布置在同一机架部件2、3、4中或者布置在不同的机架部件中的至少一个电源10，所述电源10用于生成电力以移动和控制林务工作单元和/或林务工作单元中的工具。林务工作单元1还包括工具，例如通常布置在一个或更多个机架部件2、3、4中的吊杆组件11以及在图1a中附接至吊杆组件11的抓取装置12或在图1b中附接至吊杆组件11的收割机头13，其中，吊杆组件11可以包括可以通过接头18已枢转至彼此和/或机架部件的一个或更多个吊杆部段11a、11b和11c。这样的移动式林务工作单元1还包括用于使林务工作单元移动的装置，例如轮子14、滑轮组件、脚机构或本身公知用于移动的其他元件。此外，取决于实施方式和使用的目的，林务工作单元还可以包括本身公知的许多其他结构部件。另一类型的移动式工作机1通常包括相似目的的结构部件；然而，特别地，实际的工具及其连接结构通常根据工作机和使用目的而不同。为了清楚起见，该描述和与该描述有关的其他附图由附图标记19、19a和19b来指明这些结构部件。
通常，移动式工作机1的前述结构部件或其他结构部件中的至少一些结构部件能够相对于彼此至少沿一个旋转方向旋转。通常，这通过借助于具有至少一个自由度的接头将结构部件布置在一起来实现，但在不同的实施方式中，不同的结构部件还可以通过具有更多个自由度的接头布置在一起，在这种情况下，例如，结构部件还可以相对于彼此例如沿平移方向移动，例如伸缩式吊杆部段。在对移动工作机的操作和控制中，这些结构部件相对于角度基准的位置和/或运动状态，例如特别是由重力矢量引起的加速度和加速度的方向，以及这些结构部件相对于彼此的位置和/或运动状态可以用于许多使用目的，例如用于控制工作机的操作状态或者用于相对于彼此、林务工作单元的机架部件或工作机的另外的结构部件来监视或控制吊杆组件或吊杆部段、控制舱或工作机的另外的结构部件，或者例如用于向机器的操作者报警机器即将失去稳定性。在该背景下，运动状态是指相对于一个监视方向或多个监视方向，特别是至少沿一个旋转方向，结构部件处于静止状态或运动中，其进而可以减速、稳定或加速。
图2a和2b从不同方向示意性地示出了角度基准的方向A、旋转方向B、B'、测量方向C、C'、结构部件19a相对于预定的角度基准的方向的角位置D、D'、结构部件19b相对于角度基准的方向的角位置E、E'以及结构部件19a与结构部件19b之间的相互角位置F、F'。结构部件19a和结构部件19b的中心线以虚线标明。结构部件19a和结构部件19b通过具有至少一个自由度的接头18铰接接合在一起。图2a为侧视图，在该情况下，角度基准的方向A例如可以是由重力矢量引起的加速度的方向。图2b是顶视图，在该情况下，角度基准的方向A可以是与由重力矢量引起的加速度垂直的方向，例如罗经点(point o fthe compass)。优选地，测量方向和旋转方向基本上平行，如图2a和图2b所示，但在不同的实施方式中，取决于测量信息的使用目的和例如结构原因，测量方向和旋转方向还可以彼此不同。自然地，结构部件19a和结构部件19b可以通过具有至少两个自由度的接头18铰接接合在一起。相同的检测器设备还可以被配置成沿角度基准的方向测量结构部件的角位置和/或运动状态，以及沿一个以上的测量方向，例如至少沿两个测量方向C、C'测量结构部件相对于彼此的角位置和/或运动状态。对于本领域技术人员明显的是，通过针对每个结构部件使用检测一个或更多个测量变量的检测器使得每个检测器可以被配置成沿一个或更多个测量方向检测至少一个测量变量，从而可以通过多个不同的检测器配置来布置对角位置和/或运动状态的确定。
在不同的实施方式中，可以将例如由重力矢量引起的加速度、与由重力矢量引起的加速度的方向垂直的方向如罗经点、地球磁场或相对于其可以定义结构部件的位置和/或运动状态的另外适当的自然或人为角度基准预先确定为角度基准。在一些实施方式中，还可以使用一个以上的角度基准来确定相同结构部件对或不同结构部件对的位置和/或运动状态。
图3示意性地示出了用于移动式工作机的检测器设备。所讨论的检测器设备包括检测器31，所述检测器31至少能够被布置在能够相对于彼此至少沿一个旋转方向旋转的两个结构部件中，并且所述检测器31可以被布置在每个所述结构部件19中，并且所述检测器31可以被配置成确定至少一个测量方向上的针对每个测量方向的至少两个不同的测量变量，第一变量和第二变量。这些测量变量可以被选择成使得它们至少能够相对于至少一个预定角度基准确定关于结构部件19的结构部件具体位置或运动状态信息。所讨论的检测器设备还包括至少一个数据处理装置32，例如控制单元，所述数据处理装置32可被配置成至少接收由检测器31产生的描述第一测量变量和第二测量变量的第一测量信号和第二测量信号。此外，数据处理装置32被配置成：基于第一测量信号和第二测量信号确定关于每个结构部件19的结构部件具体位置和/或运动状态信息，以及基于结构部件具体位置和/或运动状态信息来至少确定两个结构部件19的相互位置和/或相互运动状态。优选地，例如，可以相对于由重力矢量引起的加速度确定结构部件具体位置和/或运动状态信息。优选地，测量方向与旋转方向基本上平行。
在实施方式中，至少一个检测器31可以被配置成直接确定描述期望位置和/或运动状态信息的测量变量，在该情况下，可以根据描述所讨论的测量变量的测量信号来直接确定位置和/或运动状态信息。在一些实施方式中，至少一个检测器31可以被配置成确定下述测量变量：根据所述测量变量，通过计算，例如通过积分或借助于另外适当的算法，可以确定期望位置和/或运动状态信息。在又一实施方式中，所有检测器31可以被配置成确定下述测量变量：根据所述测量变量，通过计算可以确定期望位置和/或运动状态信息。换言之，可以基于每个测量变量和描述该测量变量的测量信号来直接地或通过计算确定位置和/或运动状态信息。
在实施方式中，数据处理装置可以被配置成至少确定关于两个结构部件的经改进的结构部件具体位置或运动状态信息，使得分别基于第一测量变量和第二测量变量来确定关于结构部件的位置或运动状态信息，并且使得通过使用基于第二测量变量确定的相应位置或运动状态信息作为基准信息来校正基于第一测量变量确定的位置或运动状态信息中的测量误差。在又一实施方式中，数据处理装置还可以被配置成基于经改进的结构部件具体位置或运动状态信息来至少确定关于两个结构部件的经改进的相互位置或运动状态信息。
在一些实施方式中，还可以通过其他测量、检测器或状态信息或者通过例如关于移动式工作机的加速度信息的其他相应信息来校正位置和/或运动状态信息。
在一个实施方式中，用于每个测量方向和用于每个结构部件的测量变量包括下述测量变量中的至少两个：加速度、角速度和角加速度。
在一个实施方式中，检测器设备包括下述检测器：所述检测器用于至少沿一个测量方向确定正在被监视的每个结构部件相对于预定角度基准的角位置和/或角加速度。在一个实施方式中，针对正在被监视的每个结构部件和测量方向，这些检测器可以包括下述检测器中的至少两者：加速度传感器、角速度传感器和角加速度传感器。特别是优选地，检测器设备包括加速度传感器或测斜仪以及角速度传感器和/或角加速度传感器。在另一实施方式中，针对每个测量方向和针对正在被监视的每个结构部件，这些检测器可以包括下述检测器，所述检测器至少确定与由于重力矢量引起的加速度垂直的方向，例如罗经点，或者磁场。在又一实施方式中，这些不同类型的检测器和/或不同角度基准可以以适当的方式进行组合。
针对测量方向和结构部件至少确定两个不同的测量变量使得能够快速且准确地补偿由各种干扰引起的在单个测量变量中出现的测量误差。在这样的情况下，通过组合加速度传感器和/或角速度传感器和/或角加速度传感器的信号以对测量误差进行补偿，可以以可靠的方式计算出每个结构部件的角位置和/或角速度。基于加速度传感器、角速度传感器或者角加速度传感器的测量信号来确定角位置和角速度本身是公知的，因此不需要在本文中更详细地加以说明。加速度传感器和测斜仪是基于检测运动加速度和重力加速度的传感器，因此结合所公开的解决方案，这些传感器类型彼此对应，并且在所公开的解决方案中可以认为是等同的。使用这些检测器提供例如下述优点：可以通过小型、较便宜、可靠且耐用的检测器来确定位置和/或运动状态信息，所述检测器通常还可以相当自由地布置在被监视的结构部件中。与本解决方案相比，例如耐用的铰接角度传感器和线性位置传感器较昂贵。
在一个实施方式中，替代由重力矢量引起的加速度及其方向，可以相对于例如罗经点的另外的方向来确定结构部件的位置和/或运动状态。在确定结构部件相对于例如罗经点的位置和/或运动状态的过程中，可以使用例如电罗盘或者例如在驾驶期间的卫星定位数据。然后，可以例如通过一些其他目前公开的检测器设备和/或方法来确定描述结构部件的位置和/或运动状态的第一测量变量。
在不同的实施方式中，检测器因此可以是适用于检测测量变量的不同设备，例如传感器或测量设备。
本检测器设备的优点在于：通过监视使得至少能够确定关于一个结构部件的位置和/或运动状态信息的至少两个不同的测量变量，第一测量变量可以被用作第二测量变量的基准测量，并且相应地，所获得的测量信息可以被用作用于校正与第二测量变量有关的测量误差的基准信息。这使得能够在不使测量速度折衷的情况下有效地校正：与不同测量方法有关的测量误差，例如对沿与通过例如测斜仪的绝对传感器测量角信息相关联的测量方向上定向的振动的灵敏度；和与通过计算的确定有关的累积误差。另一方面，避免了与对测量信号进行大量滤波有关的测量速度下降和由响应迟钝引起的在测量结果中的误差以及与高速滤波有关的测量误差。类似地，在一些实施方式中，第二测量变量可以被用作第一测量变量的基准测量和/或两个测量变量可以被用作彼此的基准测量，用于确定相同或不同的位置和/或运动状态信息。此外，位置和/或运动状态信息还可以通过其他可用测量、检测器或状态信息或者其他相应信息来校正。
这样的布置因此使得能够提供下述一种较便宜、紧凑且稳健的检测器设备，所述检测器设备用于准确地检测所选择的结构部件在一个或更多个测量方向上的角位置和/或角加速度。这样的解决方案使得能够有效地消除由加速度引起的在测量结果中的误差、由各种干扰引起的加速度分量，例如与单独使用加速度传感器有关的撞击、振动以及工作运动。因此，例如，当整个工作机移动时，特别是例如当工作机加速、减速和当工作机在不平坦基地上移动而进行曲线行进——这通常与移动式工作机如林务工作单元高度有关——时，以及当工作机例如由于执行器或外部负载的影响而摇摆或振动时，检测器设备也能够可靠地操作。妨碍测量的这些干扰通常难以或不可能通过常规的测量方法来检测和/或滤除，原因是干扰的频率可以例如与要测量的实际工作运动的频率(即，要测量的信息)相同。另一方面，从常规测量中滤除这些干扰还导致迟钝。这样的检测器设备的另一优点在于：它使得检测器能够自由地布置在结构部件中，并且不需要被布置在例如使结构部件互连的连接部件中，在连接部件中，检测器通常经受不必要的机械应力和例如经受外部因素，例如由地形和停车场造成的撞击、杂质和天气的影响，以及经受其他相应暴露，使检测器的使用寿命缩短。这样的影响例如包括使水冻结和熔化、冰的热膨胀、使雪压实和使水冷凝。另外，例如清洁——例如使用压力式清洁机、使用高效清洁化学品——是复杂的并且受到机架上的通常为机械的感测系统、布线和连接器的限制，特别是因为布线设置的机械传感器和连接器可能会通过清洁而被损坏。
本解决方案因此也使得能够避免进行机械地准确且费力的紧固、连接，例如轴联接，和避免常规感测系统的定位以及由松动引起的断裂风险和由机器的磨损引起的接头的位置改变。常规感测系统的传感器和布线需要安装和服务都较昂贵的精选保护系统，并且另一方面，就安装、安装成本和可服务性而言，布线的这种受保护路线是不利。图4示意性地示出了确定移动式工作机的至少两个结构部件的相互位置或相互运动状态的方法，所述至少两个结构部件能够相对于彼此至少沿一个旋转方向旋转。图中的方法包括步骤41：借助于检测器至少沿一个测量方向确定针对每个测量方向的至少两个不同的测量变量，即第一测量变量和第二测量变量，所述测量变量使得能够相对于至少一个预定角度基准至少确定关于结构部件的结构部件具体位置或运动状态信息。以上已经例如结合相应布置的介绍，例如结合图1和图2的描述，描述了可行的角度基准。
此外，所述方法包括步骤42：在数据处理装置处接收由检测器发送的、描述第一测量变量和第二测量变量的第一测量信号和第二测量信号，以及包括步骤43：基于第一测量信号和第二测量信号来确定每条结构部件具体位置或运动状态信息。接下来，所述方法包括步骤44：基于结构部件具体位置或运动状态信息来至少确定结构部件的相互位置或相互运动状态。
在一个实施方式中，至少可以确定关于两个结构部件的经改进的结构部件具体位置或运动状态信息，使得分别地基于第一测量变量和第二测量变量来确定关于结构部件的位置或运动状态信息，并且通过使用基于第二测量变量确定的相应的位置或运动状态信息作为基准信息来校正基于第一测量变量确定的位置或运动状态信息中的测量误差。
在另一实施方式中，通过利用所确定的结构部件的相互位置或相互运动状态来确定使结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个运动学变量。在又一实施方式中，该运动学变量为下述变量中之一：结构部件的位置的绝对差；使结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个铰接角度；结构部件的位置的绝对差的角速度或其导出变量；使结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个铰接角度的角速度或其导出变量；或者包括至少一个所述连接部件的执行器或结构部件的位置或运动状态。
在一个实施方式中，使结构部件19互连的至少一个连接部件的至少一个运动学变量通过利用所确定的结构部件的相互位置或相互运动状态来确定。在这样的情况下，使结构部件19互连的连接部件可以是例如接头18、执行器6，例如，诸如液压缸的压力介质缸，或者其它连接结构。该运动学变量可以是例如下述变量中之一：结构部件的位置的绝对差；使结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个铰接角度；结构部件的位置的绝对差的角速度或其导出变量；使结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个铰接角度的角速度或其导出变量；或者包括至少一个所述连接部件的执行器或结构部件相对于例如罗经点的垂直方向的位置或运动状态，例如相对于由于重力矢量引起的加速度及其方向、另外的结构部件和/或由于重力矢量引起的加速度的方向的位置或运动状态。位置和运动状态则可以是例如压力介质执行器的活塞的位置/定位、速度和/或加速度或者另外的执行器的位置。在这样的情况下，因此可以基于间接的位置和/或运动状态信息以可靠且准确的方式确定关于连接结构的各种运动学信息，避免结合连接结构布置直接检测器，而这些检测器所产生的问题如上文所列出。此外，这样的检测器设备和/或方法使得能够实现对结构部件之间的位置和/或运动状态的准确且可靠的确定，而无需在磨损/更换的部件中布置检测器，例如连接结构中的压力介质缸的位置传感器；这样的检测器的耐用替代品通常较昂贵，并且它们常常必须连同压力介质缸的替换一起被替换，即使传感器本身并未损坏。该解决方案还使得能够使用几乎自由布置的检测器来确定由连接结构互连的结构部件中的这些连接部件的运动学变量，在该情况下，例如，就优化检测器的使用寿命和避免不同的暴露和应力而言，可以将检测器布置在最有利的位置。
所公开的解决方案特别有利于例如确定中心接头/机架接头和例如负责控制所谓的抄平的较大接头的位置和/或运动状态。公知的解决方案具有的问题是使结构暴露于由结构自身和诸如树枝、树桩等外部因素二者引起的应力，这缩短使用寿命，并且增加了故障风险，以及增加了在它们经受机械应力、水、油、雪和相应因素的位置保护检测器自身及其布线的难度。
优选地，以上所公开的检测器设备和方法可以例如被用来：对控制舱的位置进行控制；相对于彼此和/或例如机架部件的另外的结构部件，对例如林务工作单元的移动式工作机的吊杆组件、吊件部段或收割机头的旋转平台的位置进行监视和控制。特别优选地，以上所公开的检测器设备还被用于监视和控制例如林务工作单元的移动式工作机的机架部件和/或吊杆部段的相互位置、特别是机架组件之间的铰接角度。
在一个实施方式中，以上所公开的检测器设备可以结合常规数据处理单元布置，数据处理单元优选为嵌入式数据处理单元，例如嵌入式控制单元。特别优选地，所公开的检测器设备可以被布置在数据处理单元的内部和在同一壳体内。对所公开的检测器设备而言，这容易且便宜，并且要被布置在数据处理单元的壳体内的电路板中的这种传感器的优点包括：例如与所谓的独立传感器相比，显著低的价格；抵抗外部暴露——诸如由天气(水、雪、冰、灰尘、温度)引起的环境因素、化学制品、机械撞击和磨损以及电磁暴露——的有效保护；不具有干扰敏感和故障敏感的连接器和布线的可靠电连接；以及容易、快速且便宜的安装。
在以上所示的图、实施方式和相关描述中，结构部件19是指移动式工作机的至少能够相对于另外的结构部件19沿至少一个旋转方向旋转的任何结构部件19。要确定其相互位置或相互运动状态的结构部分19可以直接地、通过使结构部件互连的不同安装结构或借助于其他结构部件铰接至彼此。这些结构部件19可以但不限于包括下述结构部件中至少之一：至少一个机架部件2、3、4；控制舱9；至少一个电源10；吊杆组件11或一个或更多个吊杆部段11a、11b以及11c；抓取装置12；收割机头13；用于使林务工作单元移动的装置，例如至少一个轮子14、滑轮组件、脚机构或本身公知用于移动的其他元件或林务工作单元1的本身公知的至少一个其他结构部件。在实施方式中，结构部件19包括例如林务工作单元的移动式工作机的至少两个机架部件2、3、4和/或吊杆部段，并且以以上所公开的方式确定的关于这些结构部件的相互运动状态和/或位置信息至少包括铰接角度信息。在另一实施方式中，结构部件19包括移动式工作机的至少一个吊杆部段或移动式工作机的控制舱，在该情况下，可以例如相对于机架部件2、3、4、另外的吊杆部段或移动式工作机的另外适当的结构部件来确定关于吊杆部段或控制舱的位置和/或运动状态信息。
在一些实施方式中，正在确定其相互位置和/或运动状态信息的结构部件19可以直接地或借助于连接部件互连。在一些其他实施方式中，正在被监视的结构部件19例如借助于其他结构部件仅间接地互连。自然地，这些其他的结构部件还可以被布置成借助于具有一个或更多个自由度的接头彼此相连。
在一个实施方式中，可以针对结构部件19之间的相互位置和/或运动状态信息设置限制值，例如至少一个上限值或下限值。在这样的情况下，数据处理装置32可以被布置成在所确定的结构部件的相互位置或相互运动状态超过该预定限制值或低于该预定限制值时生成指示稳定性警报的信号。每个限制值例如可以是固定的，或者它可以取决于使用情况。数据处理装置可以例如被配置成在例如机架部件2、3、4之间的铰接角度超过被确定为安全或适于当前使用情况的上限值时向移动式工作机的控制系统发送触发稳定性警报的信号。
在不同的实施方式中，每个检测器可以用于直接地或通过计算来确定一个或更多个测量变量。此外，可以说每个检测器可以是单轴的、双轴或三轴的，在该情况下，每个检测器可以被用于沿一个或更多个测量方向确定一个或更多个测量变量。根据使用目的和对象，测量方向转而可以被选择成与移动式工作机的纵向、横向和/或竖直的轴线平行或者与任何至少一个期望任意方向平行。
在一些情况下，本申请所公开的特征可以这样地使用而不管其他特征如何。另一方面，在必要的时候，本申请所公开的特征可以进行组合以提供各种组合。
附图和相关描述仅旨在示出本发明的构思。在其细节上，本发明可以在权利要求的范围内变化。

Claims (13)

1.一种检测器设备，所述检测器设备用于确定移动式工作机的至少两个结构部件的相互位置或相互运动状态，所述结构部件能够相对于彼此至少沿一个旋转方向旋转，其特征在于，所述检测器设备包括：
检测器，所述检测器能够被布置在每个所述结构部件中，并且所述检测器能够被配置成：确定至少一个测量方向上的针对每个测量方向的至少两个不同的测量变量，即，第一测量变量和第二测量变量，所述至少两个不同的测量变量使得至少能够相对于至少一个预定角度基准确定关于所述结构部件的结构部件具体位置或运动状态信息，以及
数据处理装置，所述数据处理装置用于接收由所述检测器发送的、描述所述第一测量变量和所述第二测量变量的第一测量信号和第二测量信号，并且用于基于所述第一测量信号和所述第二测量信号来确定每条所述结构部件具体位置或运动状态信息，以及用于基于所述结构部件具体位置或运动状态信息来至少确定所述结构部件的所述相互位置或相互运动状态，其中，所述结构部件包括所述移动式工作机的至少两个机架部件，并且，这些结构部件的相互位置至少包括铰接角度信息，
其中，所述数据处理装置被配置成至少确定关于所述两个结构部件的经改进的结构部件具体位置或运动状态信息，使得分别基于所述第一测量变量和所述第二测量变量来确定关于所述结构部件的位置或运动状态信息，并且使得通过使用基于所述第二测量变量确定的相应的位置或运动状态信息作为基准信息来补偿基于所述第一测量变量确定的位置或运动状态信息中的测量误差。
2.根据权利要求1所述的检测器设备，其特征在于，针对每个测量方向和每个所述结构部件，所述至少两个不同的测量变量包括下述变量中的至少两者：加速度、角速度和角加速度。
3.根据权利要求1所述的检测器设备，其特征在于，针对每个测量方向和每个所述结构部件，所述检测器至少包括加速度传感器或测斜仪以及角速度传感器或角加速度传感器。
4.根据权利要求1所述的检测器设备，其特征在于，针对每个测量方向和每个所述结构部件，所述检测器包括至少确定与由于重力矢量引起的加速度的方向垂直的方向或磁场的检测器。
5.根据权利要求1所述的检测器设备，其特征在于，所述数据处理装置被配置成：基于所述经改进的结构部件具体位置或运动状态信息，至少确定关于两个结构部件的经改进的相互位置或运动状态信息。
6.根据权利要求1所述的检测器设备，其特征在于，所述相互位置或相互运动状态包括下述信息中的至少一条：关于所述结构部件的位置的绝对差的信息；关于使所述结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个铰接角度的信息；关于所述结构部件的位置的所述绝对差的角速度或其导出变量的信息；关于使所述结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个铰接角度的角速度或其导出变量的信息；或者关于包括至少一个所述连接部件的执行器或结构部件的位置或运动状态的信息。
7.根据权利要求1所述的检测器设备，其特征在于，所述预定角度基准为下述中之一：由于重力矢量引起的加速度；与由于重力矢量引起的加速度的方向垂直的方向；或地球磁场。
8.根据权利要求1所述的检测器设备，其特征在于，所述结构部件包括所述移动式工作机的至少一个吊杆部段或所述移动式工作机的控制舱。
9.根据权利要求1所述的检测器设备，其特征在于，所述数据处理装置被配置成：当所确定的所述结构部件的相互位置或相互运动状态超过预定限制值或低于所述预定限制值时，生成指示稳定性警报的信号。
10.一种移动式工作机，其特征在于，所述移动式工作机包括根据权利要求1所述的检测器设备。
11.一种确定移动式工作机的至少两个结构部件的相互位置或相互运动状态的方法，所述结构部件能够相对于彼此至少沿一个旋转方向旋转，其特征在于：
借助于检测器确定至少一个测量方向上的针对每个测量方向的至少两个不同的测量变量，即，第一测量变量和第二测量变量，所述至少两个不同的测量变量使得至少能够相对于至少一个预定角度基准确定关于所述结构部件的结构部件具体位置或运动状态信息，
在数据处理装置处接收由所述检测器发送的、描述所述第一测量变量和所述第二测量变量的第一测量信号和第二测量信号，
基于所述第一测量信号和所述第二测量信号来确定每条所述结构部件具体位置或运动状态信息，以及
基于所述结构部件具体位置或运动状态信息来至少确定所述结构部件的相互位置或相互运动状态，其中，所述结构部件包括所述移动式工作机的至少两个机架部件，并且，这些结构部件的相互位置至少包括铰接角度信息，
至少确定关于所述两个结构部件的经改进的结构部件具体位置或运动状态信息，使得分别基于所述第一测量变量和所述第二测量变量来确定关于所述结构部件的位置或运动状态信息，并且使得通过使用基于所述第二测量变量确定的相应的位置或运动状态信息作为基准信息来补偿基于所述第一测量变量确定的位置或运动状态信息中的测量误差。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过利用所确定的所述结构部件的相互位置或相互运动状态来确定使所述结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个运动学变量。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述运动学变量为下述变量中之一：所述结构部件的位置的绝对差；使所述结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个铰接角度；所述结构部件的位置的所述绝对差的角速度或其导出变量；使所述结构部件互连的至少一个连接部件的至少一个铰接角度的角速度或其导出变量；或者包括至少一个所述连接部件的执行器或结构部件的位置或运动状态。
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