CN105307479A - 用于控制林业机器中的工作灯的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制林业机器中的工作灯的系统，所述系统包括：采伐机械头(16)，所述采伐机械头附接到林业机器(10)的一组悬臂(14)上，用于砍伐和处理树木；至少一盏工作灯(20)，所述工作灯附接到采伐机械头(16)上，用于照亮采伐机械头(16)及其周围环境；和控制设备(15)，所述控制设备用于控制工作灯(20)的操作。控制设备(15)是属于采伐机械头(16)并用于控制采伐机械头(16)的阀的阀控制单元(25)，所述阀控制单元(25)布置成向所述工作灯(20)供给电力和/或控制供给到所述工作灯的电力。

Description

用于控制林业机器中的工作灯的系统

技术领域

本发明涉及一种用于控制林业机器中的工作灯的系统，所述系统包括：采伐机械头，所述采伐机械头附接到林业机器的一组悬臂上，用于砍伐和处理树木；至少一盏工作灯，所述工作灯附接到采伐机械头上，用于照亮采伐机械头及其周围环境；和控制设备，所述控制设备用于控制工作灯的操作。

背景技术

不受天气和光照条件的影响，砍伐和收集树木是在日日年年的所有时间均需实施的工作任务。林业机器驾驶员的任务是控制与砍伐和处理树木有关的林业机器以及(特别地)采伐机械头，所述采伐机械头承载在林业机器的一组悬臂的端部处。从执行工作的观点而言，重要的是操作者总是对采伐机械头的操作以及邻近的周围环境具有最佳的可能视见度。由于工作任务的性质，通常在黑暗环境中进行作业，此时需要工作灯来提高视见度。

在现有技术中已知了用于照亮采伐机械头的各种照明系统。在已知系统中，通过沿着一组悬臂从林业机器的基体机器(basemachine)引出输入导体来布置附接至采伐机械头的工作灯的电力供应，并且通常从林业机器的驾驶室通过驾驶员的主动控制或者在实践中通过连续打开或者关闭灯来实施控制。然而，工作灯通常消耗大量的电力并且只能够作为总体施以控制。在一些情况中，工作灯甚至使得操作者更加难以清晰地观察工作。换言之，自动地对安装在采伐机械头上的工作灯实施控制将是有利的，使得驾驶员不需要单独考虑控制工作灯，更不必说向控制系统给出输入指令，用于打开工作灯或者调节照明特性。

发明内容

本发明旨在创造一种比用于控制林业机器的工作灯的现有解决方案更好的系统，通过所述系统，能够更加准确地控制工作灯并且节省电力消耗，而且同时提高了工作的人机功效和视见度。在附属的权利要求1中陈述了本发明的特征。

能够通过用于控制林业机器中的工作灯的系统来实现本发明，所述系统包括采伐机械头，所述采伐机械头附接到林业机器的一组悬臂上，用于砍伐并且处理树木；至少一盏工作灯，所述工作灯附接到采伐机械头上，用于照亮采伐机械头及其周围环境；和控制设备，所述控制设备用于控制工作灯的操作。控制设备是属于采伐机械头并用于控制采伐机械头的阀的阀控制单元，所述控制单元布置成向工作灯供给电力和/或控制向工作灯的电力输入。这样，工作灯的控制能够集成为采伐机械头的控制的一部分，使得不必单独控制工作灯。单独的电导线不需要从林业机器引到采伐机械头以控制工作灯。另外，以这种方式，工作灯的控制件连接到所谓的嵌入式控制系统上，所述嵌入式控制系统是已知的、并且在现代工作机器中变得普遍。借助于编程到控制系统中的各类应用，易于将更智能的功能和自动操作添加到工作灯控制中。特别地，通过所述控制系统，几乎无一例外地可获得大量的控制和状态数据，比如，采伐机械头的操作状态、采伐机械头的姿势、从树木测量的尺寸数据等。基于这些数据，能够实施用于工作灯的各种控制算法。

工作灯优选为LED工作灯。尤其考虑到LED工作灯相对于其光输出的低电力消耗、其紧凑的尺寸、以及其良好的可靠性，LED工作灯是在根据本发明的系统中使用的特别有利的灯类型。特别地，LED工作灯的低电力消耗允许均通过采伐机械头的控制单元来进行控制和电力供应。根据当前标准的阀的功率容量特别适合LED灯的控制。在根据本发明的解决方案中，除了已经可在市场上买到的表面安装的工作灯之外，术语“工作灯”能够包括以许多不同的方式集成到采伐机械头的结构中的照明方案。由所述工作灯释放或者产生的光的数量和质量能够优选地布置成通过例如使用的嵌入式控制系统来调节，使得在每种工作情况和环境条件下均能够实现最佳和最适当的结果。所述控制单元的输出装置能够是最简单的开关型，此时工作灯能够被打开或关闭。通常在根据现有技术的控制单元中设有输出装置，所述输出装置的电流或者电压能够调节。这种调节能够优选地做出为例如所谓的PWM(脉冲宽度调制)输出。如果将工作灯连接到根据本发明的解决方案中的这种输出装置，则由工作灯产生的光的强度还能够通过所述嵌入式控制系统来调节。

控制单元优选地包括若干操作装置，比如阀控制输出装置，控制单元布置成将电力从所述输出装置中的至少一个供给到所述工作灯。因此，还能够由控制单元控制电力供应，使得只根据控制单元的控制来点亮灯。

根据一个实施例，控制单元包括用于外部控制、或者例如用于感测一些测量的输入装置。因此，能够基于外部测量变量来控制工作灯。

在根据本发明的系统中，如果使用单独的电缆产生向工作灯的电力供应，则阀控制单元还能够只用于控制电力供应。在那种情况中，阀控制单元能够借助于继电器控制电力供应。

系统能够包括传感器，传感器用于产生用于控制单元的控制变量。借助于传感器，能够监测影响工作的条件并且能够在此基础上控制工作灯的操作。

控制单元优选为电气控制单元，所述电气控制单元包括处理单元和软件，所述软件安装在所述电气控制单元中并且在所述电气控制单元中用作嵌入式系统。根据本发明，确实令人惊讶的是，嵌入式控制系统的电气控制单元还能够用于工作灯的控制和电力供应。还能够实现特别的益处，尤其是在采伐机械头承载在采伐机械的长悬臂组的端部处的情况中，在该情况中，以其它方式布置电力供应和控制将是困难的。

控制单元能够包括软件设备，所述软件设备布置成基于至少一个预设标准控制所述工作灯。因此，借助于控制单元，能够基于例如照明条件、一日中的时间或类似因素控制工作灯，由此减少了由操作者手动调节的东西的数量。由于其快速的循环和长时间的轮班，采伐机械驾驶员的工作已经相当令人疲倦并具有挑战，使得在研发照明系统时，必须将灯系统的控制的自动操作作为目标。

传感器能够是PECU切换装置，PECU切换装置用于根据光的量控制工作灯。因此，在光减少时，工作灯基于由PECU切换装置给出的信息将自动地打开。

本系统中的工作灯的控制设备优选包括位于林业机器的驾驶室中的控制器。借助于控制器，操作者还能够手动地控制工作灯的操作。

根据第二实施例，控制单元包括软件设备，所述软件设备布置成根据采伐机械头的工作阶段控制工作灯。因此，工作灯能够恰好在操作者的可视观察至关重要的工作阶段被打开，继而例如在供给树木期间被关闭，从而节省了电力、并且防止了在不能从工作灯获益时不必要地引起驾驶员的眼花。

根据第三实施例，控制单元包括软件设备，所述软件设备布置成根据年或日的时间控制工作灯。因此，操作者不需要单独打开工作灯，工作灯根据软件设备的控制自动打开。像与机器的GPS定位信息相同的方式那样，所述年和/或日的时间信息能够以这种已知的方式简单地并且容易地应用于嵌入式控制系统中，使得上述功能易于实施。

所述系统能够包括若干工作灯，所述工作灯中的一些布置成根据采伐机械头或者林业机器的工作阶段、由属于控制单元的软件设备进行控制。因此，例如，能够在马上要切割树木之前打开采伐机械头的切割装置的照明，并且同时关闭林业机器的其它灯，使得操作者能够更加清晰地看见树木的砍伐和横切。

在根据本发明的系统中，工作灯的控制能够优选地使用采伐机械头的现有阀控制单元实现。借助于控制单元，将电力供给到工作灯、或根据需要控制供给到工作灯的电力，由此避免了工作灯的不必要的使用。这继而延长了工作灯的寿命并且节省了能量消耗。在根据本发明的系统中，术语“工作灯的控制”指的是将电力供应接通或断开、调节电力供应、改变工作灯的方向或由工作灯产生的光的波长、或其它类似的调节。根据本发明的系统的工作灯能够是任何采伐机械头的任何工作灯，但是优选地，根据本发明的系统的工作灯是切割装置的工作灯。令人惊讶的是，阀控制单元能够用于控制工作灯，因为一般来说，工作灯和阀均通过单独的单元来控制。

根据一个实施例，所述工作灯还能够布置成传达采伐机械头、采伐机械、或者树木砍伐处理的工作阶段或者状态。最简单地，这能够基于一个或多个测量的或识别的控制条件、通过将灯打开或关闭、或替代地通过调节例如光量或者色调(即，光的波长)来实施。

附图说明

在下文中，参照示出了本发明的一些实施例的附图详细地描述本发明，其中：

图1示出了林业机器中的根据本发明的系统；

图2示出了在采伐机械头的抓持和树木处理元件打开时观察的根据本发明的系统的采伐机械头的轴侧视图；

图3示出了根据本发明的系统的示意性框图；

图4示出了在切割树木时观察的根据本发明的系统的采伐机械头的轴侧视图；

图5示出了根据本发明的系统的切割装置的实例的轴侧视图，图中没有示出切割装置。

具体实施方式

图1示出了应用至林业机器10的根据本发明的系统。林业机器10能够是林业拖拉机，其装备有驾驶室12和工作悬臂14。切割并处理树木的采伐机械头16从工作悬臂的端部悬置。采伐机械头16沿着工作悬臂从林业机器10接收其驱动动力和控制。在采伐机械头16和林业机器10之间是数据传输总线，例如，CAN总线、令牌总线(Arcnet)、以太网或者其它相应的永久电缆或无线连接。

根据图2，采伐机械头16包括：本体27；转子28，采伐机械头16通过所述转子28从图1的悬臂14可旋转地悬置；剥离刀片24和26；供给辊22和23；以及切割装置18。根据附图，切割装置18优选为切割锯，所述切割锯位于锯箱(sawcase)21中。根据现有技术，切割锯能够包括锯凸缘19，锯凸缘19布置成相对于锯箱旋转，锯片链(bladechain)围绕锯凸缘19运转。在图2的系统中，准确地说，工作灯为工作灯20，其照亮切割锯的锯凸缘19和切割事件，并且位于锯箱21的朝着锯凸缘19的一侧。

图3示出了示意层面上的根据本发明的系统的框图。根据图3，系统的部件能够分成位于林业机器68中的部件和位于采伐机械头70中的部件。控制信息和电压/电流优选地通过单根多终端输入电缆76从林业机器传送至采伐机械头。在林业机器端部处，在根据附图的实施例中，系统能够包括林业机器的中央计算机50和连接至中央计算机的显示单元62。中央计算机50和显示单元62还能够以这种已知的方式集成，以形成单个整体。林业机器的底盘转向单元52、工作悬臂控制单元56、和操作者的界面控制单元54能够优选地使用例如CAN总线连接到中央计算机50。还能够根据需要连接其它的必要附加单元。所有的控制设备58继而能够连接到界面的控制单元54，操作者通过所述控制设备58控制林业机器及其所有功能。控制设备能够是用于控制进入的单独的输入装置，例如，切换装置、按钮或者操纵杆式控制器。在林业机器的情况中，根据本发明的系统能够对应于根据现有技术的现有林业机器。

工作灯控制设备15也连接到林业机器的中央计算机50。根据本发明，控制设备15是采伐机械头中的采伐机械头阀控制单元25。向采伐机械头供电的电源74连接到电气阀控制单元25。如果需要，还从同一根馈电电缆76中分出接地线72。采伐机械头中的所有其它单元均结合在控制单元25中。这些单元能够是例如传感器60，即：检查树木的长度和直径的测量传感器；控制阀的螺线管；和根据本发明的至少一个工作灯20。根据图3，还存在若干工作灯20并且它们均连接到阀控制单元25，优选地以与螺线管64对应的方式连接到阀控制单元25，或者从控制单元25行进至阀的其它相应的控制器。

阀控制单元25能够包括例如10个输出装置40，所述输出装置40供给在特定的变化范围内可调节的电流和/或电压。优选地，电流和/或电压范围在所有输出装置中均相同，即：在控制输出装置中均相同，但是电流和/或电压范围也能够变化。因此，控制输出装置通常至少为开/关型的(仅能够完全地打开或关闭)和能够无级调节。然而，从本发明的观点来看，控制单元优选为用于嵌入在采伐机械头中的系统并且从现有技术中已知的普通控制单元，所述普通控制单元未经改造便能够用于工作灯的控制和电力供应。阀控制单元25包括处理单元49，通过所述处理单元49操作软件设备48，软件设备48将电力供应导至控制输出装置。控制单元能够包括单独的输入装置44，即：控制输入装置，从所述控制输入装置能够将用于控制工作灯的预选标准供给到控制单元的软件设备。

在根据本发明的系统中使用的工作灯优选为LED工作灯。基于LED技术的工作灯是低功率的，通常为大约5W至15W，但是，与例如传统卤素灯相比能够以良好的效率非常有效地照明。由于低功率，最初设计用于控制阀的控制单元的控制输出装置的控制电压将足够用于工作灯的控制和电力供应。基于工作灯的电流和功率，供给至LED工作灯的电流能够例如介于100mA-1000mA之间，使得使用的电压将介于5V-150V之间。原则上，使用的灯的类型可以是LED灯技术之外的类型，例如，氩或者卤素、或者是将来的冷阴极灯、或者随着灯技术的发展可能制造的一些其它灯类型，只要其能够通过采伐机械头控制单元进行控制即可。

当利用林业机器处置树木时，操作者经常检查正在砍伐和处理的树木的质量。根据条件，质量缺陷的鉴别甚至能够是非常困难的，尤其是在黑暗中。木材买家不愿意支付例如腐烂的树木，而且由于腐烂，甚至在根端处略微腐烂的树木的圆木或者其它段也可能被完全拒绝。因此，对于操作者而言，重要的是清晰地看见树木的切割表面。通常地，林业机器包括除了位于采伐机械头上的工作灯之外的其它工作灯。照惯例，工作灯确实永久地安装在例如林业机器的驾驶室顶上，并且还经常安装在一组悬臂上，使得工作灯更好地跟随工作事件。根据一个实施例，在采伐机械头的工作灯被使用时，能够使采伐机械头之外的其它地方的工作灯变暗淡或者关闭。通常来说，这能够用于防止从悬臂或者采伐机械头反射明亮的工作灯光。这有助于操作者观察树木的切割表面并识别树木中的腐烂。因为所有采伐机械头的控制命令均通过控制单元，所以借助于采伐机械头的控制单元，基于预设标准(即，所谓的控制标准)，依靠根据本发明的系统，易于控制林业机器(特别是采伐机械头)的灯。

各种控制标准能够是例如切割工况中普遍存在的环境光、一日中的时间、一年中的时间、或者采伐机械头的操作阶段。更加具体地，术语“环境光”指的是环境有多暗或者多亮。术语“采伐机械头的操作阶段”指的是例如林业机器的灯中的一些在采伐机械头的树木供给阶段结束时被关闭。当实施树木锯伐时，只打开照亮切割装置及其附近区域的工作灯，这有助于操作者看见例如树根附近的石头或者在树木倒下时立即看见切割表面中的树木内部的腐烂或者其它可能的缺陷。根据一个实施例，树木还能够在切割之后略微地逆转，使得工作灯的光束将更好地照射树木切割表面。所述系统能够包括用于将控制标准输入控制单元的设备，所述设备能够是例如林业机器的控制设备。

术语“工作灯控制”在这一点上能够指的是切断或者开启电流/电压供给、调节电流/电压供给的量、调节工作灯的定向或者工作灯光的波长、或者类似的操作。所述系统能够包括用于根据控制标准改变工作灯的定向的设备。因此，例如，通过监测采伐机械头的定向，采伐机械头的工作灯能够定向成使得在任何情况下工作灯均不会直接指向操作者并因此使操作者眼花。在黑暗中，使操作者眼花将会削弱操作者的视觉很长时间，直到他们的视觉恢复正常。同样地，如果采伐机械头的运动路径将导致工作灯指向操作者，则还能够关闭工作灯。根据一个实施例，工作灯还能够布置成可以在例如轨道上移动，使得光束的定向能够被改变。

根据一个实施例，能够在操作切割装置的持续期间改变工作灯的波长，使得显著地优于普通白光的特定波长能够显示树木的切割表面中的腐烂。例如，已经证实波长为330nm至400nm的光有助于通过肉眼从树木的切割表面区分出腐烂。所述系统还能够包括传感器或者照相机，所述传感器或者照相机检测从树木的切割表面反射回的光，并且基于此，自动地确定是否在切割部位中存在腐烂。当使用机器视觉时，有效地照亮切割部位特别重要。根据另一个实施例，能够设有用于不同波长的若干工作灯，所述工作灯中的一盏产生白光，而另一盏例如产生具有用于显示腐烂的适当波长的光。根据一个实施例，在已经完成树木切割之后，装配到采伐机械头以照亮例如切割表面的工作灯的波长能够立即从传统白光的波长改变为有助于区分腐烂的波长。借助于所谓的锯控制，能够以这种已知的方式通过控制系统精确地限定发生上述改变的时刻。换言之，在实施切割锯伐并且驾驶员还不能看见切割表面时，使用正常的白色色调并且自动地改变至更适于分析已经可见的切割表面的色调能够是有利的。

图4示出了在切割树木30时的包括根据本发明的系统的采伐机械头16。工作灯20优选地位于锯箱21中的切割装置18(即这个示例中的切割锯)上，并且定向成沿着由锯凸缘实施的切割运动的方向照亮切割锯。在图4示出的切割情况中，在树木30的根端31附近存在石头32，所述石头32直接位于切割锯的锯凸缘的路径上。如果操作者试图切割树木30，则围绕切割锯的锯凸缘旋转的锯链将撞击石头32并且易于被损坏。如果锯链撞击石头，则锯链中的齿将变钝，锯链可能断裂，并且锯凸缘可能被损坏。因此，对于操作者而言，重要的是能够在全部时间内尽可能良好地看见切割装置的操作，以便能够避免撞击石头。根据图4，工作灯20指向切割锯的锯凸缘的方向，从而照亮锯凸缘以及在锯凸缘前方的可能的障碍物。因此，操作者清晰地看见切割锯的锯凸缘的路径是否畅通、或者采伐机械头是否必须例如被略微地提起或移动，以避开障碍物。

图5示出了用于切割装置的锯箱21内部的工作灯20的第二替代位置。当工作灯20的照明功率将足以照亮整个锯凸缘时，考虑锯凸缘的总长，工作灯20优选位于沿着锯箱的大约中部。为了能够更加清晰地看见工作灯20，在图5中没有示出锯凸缘。锯箱21由盖板80和82构成，所述盖板80和82优选地平行于锯凸缘并且锯凸缘在盖板80和82之间枢转，以便相对于大体上与轴成直角的板的平面旋转。除了盖板80和82之外，锯箱包括底部84，底部84能够利用各种开口减重，所述开口还作为用于雪、碎屑和锯屑的排出口。工作灯优选地位于锯箱的相对于正在切割的树木的供给方向尽可能靠后的位置处，使得切割装置的照明尽可能地有效。

与图5不同，根据图2和图4，工作灯还能够位于侧部80和82的外边缘附近，所述侧部80和82是在底部84的相对边缘上的侧部。因此，工作灯20将从侧部之间的高度降低，使得锯凸缘将能够在盖板之间的空间的中部行进。换言之，灯在侧部之间的方向上的高度应当优选地为板之间的距离的最多三分之一。工作灯的连接件保持在采伐机械头的盖的下方。作为总体，一个或多个工作灯以这种方式定位成很好地防止了它们被撞击，而且还在必要时易于改变。与附图不同，还能够设有若干工作灯。

在这一点上，应当理解的是，在附图中示出的工作灯的位置还能够用于控制根据林业机器的现有技术的系统中的工作灯。

根据本发明的系统能够结合根据现有技术的采伐机械头一起使用，并且所述系统还能够在现有的采伐机械头(但是，在所述现有采伐机械头中存在针对所述系统的适当的控制单元)上进行改造。

Claims (12)

1.用于控制林业机器中的工作灯的系统，所述系统包括：采伐机械头(16)，所述采伐机械头附接到林业机器(10)的一组悬臂(14)上，用于砍伐和处理树木；至少一盏工作灯(20)，所述工作灯附接到采伐机械头(16)上，用于照亮采伐机械头(16)及其周围环境；和控制设备(15)，所述控制设备用于控制所述工作灯(20)的操作，其特征在于，所述控制设备(15)是属于所述采伐机械头(16)并用于控制所述采伐机械头(16)的阀的阀控制单元(25)，所述阀控制单元(25)布置成向所述工作灯(20)供给电力和/或控制供给到所述工作灯的电力。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工作灯(20)是LED工作灯。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述阀控制单元(25)包括若干阀控制输出装置(40)，所述阀控制单元(25)布置成通过所述输出装置(40)中的至少一个将电力供给至所述工作灯(20)。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的系统，其特征在于，所述控制单元(25)包括用于外部控制的输入装置(44)。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括传感器(60)，所述传感器用于产生用于所述控制单元(25)的控制变量。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的系统，其特征在于，所述阀控制单元(25)包括软件设备(48)，所述软件设备布置成基于至少一个预设标准控制所述工作灯(20)。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述传感器(60)是PECU切换装置，所述PECU切换装置用于根据照明的水平控制所述工作灯(20)。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的系统，其特征在于，在所述系统中，所述工作灯(20)的所述控制设备(15)包括位于属于所述林业机器(10)的驾驶室(12)中的控制器。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的系统，其特征在于，所述阀控制单元(25)包括软件设备(48)，所述软件设备布置成根据所述采伐机械头(16)的工作阶段控制所述工作灯(20)。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的系统，其特征在于，所述阀控制单元(25)包括软件设备(48)，所述软件设备布置成根据年和/或日的时间来控制所述工作灯(20)。

11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括若干工作灯(20)，所述工作灯中的一些布置成根据所述采伐机械头(16)或林业机器的工作阶段、由属于所述阀控制单元(25)的软件设备(48)来控制。

12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的系统，其特征在于，所述工作灯与切割装置相关地定位并且定向成照亮切割装置。