CN107208394A - 监控土方作业设备的地面接合产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于监控土方作业设备的地面接合产品的系统和工具，该系统和工具可监控例如在采矿、建造和挖泥环境中所使用的土方作业设备上的产品的特征，诸如零件标识、存在、状况、使用和/或性能。监控工具包括与土方作业设备分隔开的移动装置或由该移动装置支撑。在移动装置上支撑监控工具可例如提供独特的有利位置以监控土方作业设备产品，在不抑制土方作业设备的操作或危及工作人员的情况下监控该产品，紧密接近感兴趣的区域以实现信息的安全可靠收集，监控多个土方作业设备，和/或受到保护而免受可能与土方作业设备相关联的振动和冲击震动。

Description

监控土方作业设备的地面接合产品
相关申请
本申请要求2015年2月13日提交的名称为“Wear Part Monitoring”的美国临时专利申请62/116,216、2015年4月22日提交的名称为“Wear Part Monitoring”的美国临时专利申请62/151,124、2015年6月12日提交的名称为“Wear Part Monitoring”的美国临时专利申请62/175,109、2015年7月29日提交的名称为“Wear Part Monitoring”的美国临时专利申请62/198,552以及2015年9月29日提交的名称为“Monitoring for Earth WorkingEquipment”的美国临时专利申请62/234,463的优先权权益，这些临时专利申请中的每一者全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及用于监控各种种类的土方作业设备上所使用的地面接合产品的特征诸如零件标识、存在、状况、使用和/或性能的系统和工具。
背景技术
在各种种类的土方作业活动(例如，采矿、建造、挖泥等)中，通常在土方作业设备上设置地面接合产品(例如，斗齿、护罩和斗唇)，以保护底层设备免于过度磨损，并且在一些情况下还执行其他功能，诸如破开挖掘边缘前面的地面。例如，挖掘铲斗通常设置有附接到铲斗斗唇的多个耐磨部件，诸如挖掘斗齿和护罩。对于斗齿而言常见的是包括固定到铲斗斗唇的适配器，以及附接到适配器以引发与地面的接触并破开挖掘边缘前面的地面的耐磨构件。
在使用期间，此类地面接合产品可遇到重荷载和高磨损状况。这些状况可造成产品与土方作业设备分离。例如，当铲斗接合地面时，齿尖或适配器可与挖掘边缘分离。土方作业设备的操作员可能不一定总是能够发现此类产品何时已与铲斗分离。在缺少产品(诸如耐磨零件)的情况下继续操作土方作业设备可导致生产力下降，并且对土方作业设备上的其他部件造成过度磨损。另外众所周知的是，采矿环境中丢失的耐磨零件可对下游设备(例如，输送机、筛网、泵、破碎机等)造成损坏，继而可例如导致计划外的设备停机时间和生产力损失。如果耐磨零件被捕获于破碎机中，则耐磨零件可被喷射出并给工人带来危害，或其可能被卡住并需要操作员去除零件，有时这可能是困难、耗时和/或有危害的过程。
与挖掘和其他土方作业活动相关联的磨损环境也会使地面接合产品磨损并最终被磨坏。过度磨损可导致使用期间产品断裂和/或丢失，以及生产力下降、燃料消耗费用更高等。
已使用取得不同程度成功的系统来监控地面接合产品何时磨损、损坏或分离以及需要更换。例如，Motion Metrics出售的斗齿磨损监控系统(Tooth-Wear Monitoringsystem)和斗齿丢失检测系统(Missing Tooth Detection system)使用安装在挖掘设备的动臂上的光学相机。相似地，美国专利8,411,930公开了使用安装在动臂上的摄影机来检测损坏或丢失的耐磨零件的系统。
已使用取得不同程度成功的其他系统来监控耐磨零件是否固定到挖掘机。例如，机械系统固定在耐磨零件与其上安装有耐磨零件的基部之间，以便检测耐磨零件的不存在。在美国专利6,870,485中，该系统包含位于齿尖与斗齿的适配器之间的弹簧加载开关。当部件分离时，电开关激活无线电发射器，从而警示操作员耐磨零件已丢失。在美国专利5,743,031中，该系统包括附接在斗齿与鼻部之间的致动器。在一个示例中，致动器致动发烟筒以提供斗齿已脱落的视觉信号。这些系统的局限之处在于它们仅监控耐磨零件的丢失。此外，当耐磨构件发生磨损并且需要更换时，这些机械系统安装起来可能较昂贵且繁琐。
发明内容
本发明涉及用于监控土方作业设备的地面接合产品的系统和工具。监控工具可监控例如在采矿、建造和挖泥环境中所使用的土方作业设备上的地面接合产品的特征，诸如零件标识、存在、状况、使用和/或性能。
在本发明的一个方面，监控工具包括远离土方作业设备的移动装置或由该移动装置支撑。在移动装置上支撑监控工具可例如提供独特的有利位置以监控土方作业设备产品，在不抑制土方作业设备的操作或危及工作人员的情况下监控产品，紧密接近感兴趣的区域以实现信息的安全可靠收集，监控多个土方作业设备，和/或受到保护而免受可能与土方作业设备相关联的振动和冲击震动。
在一个实施方案中，监控工具包括由移动装置支撑的表面表征装置(例如，相机、3D激光装置、LiDAR装置和/或摄影测量装置)，以监控土方作业设备上的至少一个产品的特征。移动装置可为例如移动车辆或手持式装置。
在本发明的另一个方面，使用可编程逻辑处理监控装置所获得的信息，以远程地监控土方作业设备上的至少一个地面接合产品，从而确定产品的特征。作为一个示例，可确定产品的当前磨损概况，并且基于该磨损概况，可编程逻辑可确定产品的剩余磨损寿命。在一个实施方案中，可编程逻辑将当前磨损概况与此前记录的磨损概况和/或最小磨损概况进行比较，以确定剩余磨损寿命。作为示例，剩余磨损寿命可按照时间的单位或剩余挖掘循环的单位给出。在一个其他实施方案中，监控工具生成数据集，该数据集允许可编程逻辑建立例如产品的二维或三维磨损概况。监控此类产品并预测剩余磨损寿命允许产品在达到会损坏底层零件和/或降低生产力的磨损概况之前进行更换。
在本发明的另一个方面，用于监控土方作业设备的地面接合产品的监控工具包括可独立于土方作业设备来移动的移动车辆。作为示例，移动车辆可为无人驾驶飞行器(UAV)、遥控载具(ROV)、基于地面的移动车辆机器人、或维修车辆。
在本发明的另一个方面，监控系统包括远离监控工具的电子装置。在各种实施方案中，一个或多个远程装置可位于耐磨零件、土方作业设备、其他相关设备和/或独立支撑件上。来自远程装置的信息可例如用于确定地面接合产品或土方作业设备的特征，充当工具的避障系统的一部分和/或操作的实时评估。作为示例，远程装置可提供有关待开采的材料、待使用的产品的位置等的信息。
在本发明的另一个方面，用于监控土方作业设备上的地面接合产品的方法包括将工具调动到土方作业设备，利用由监控工具和/或远程装置收集的信息来生成所监控的产品的当前磨损概况，以及将当前磨损概况与磨损概况数据库进行比较以确定产品剩余的磨损寿命量。当前磨损概况可例如为产品的二维或三维概况，但可以其他方式进行确定。
在本发明的另一个方面，监控工具监控性能，诸如地面接合产品(例如，铲斗或卡车托盘)中的材料量。在一个实施方案中，该工具可通过生成例如荷载的二维或三维概况来确定所收集的材料的量。作为示例，该系统可基于诸如矿山地质、材料破碎程度和/或土方作业设备内的材料体积等情形来提供荷载的近似重量。在其他示例中，该系统可从土方作业设备上的远程装置接收信息，例如以验证土方作业设备内的荷载的重量。
在本发明的另一个方面，监控工具和/或远程装置可参考数据库中的信息(例如，磨损概况)。作为示例，磨损概况信息可涉及全新产品、部分磨损的产品和/或完全磨损的产品。产品的磨损概况信息可为产品的表示。产品的表示可为例如产品的二维或三维CAD文件或者二维或三维点云表示。产品的此类表示可预先加载到与远程装置或监控工具相关联的数据库中。用于监控产品的工具还可包括用于生成例如二维或三维表示的所存储的数据。可编程逻辑可将所生成的产品表示添加到磨损概况数据库。磨损概况数据库能够用多种土方作业设备上所使用的多种地面接合产品的多种磨损状况填充，而不考虑制造商。
在本发明的另一个方面，用于监控土方作业设备上的地面接合产品的方法包括将工具调动到土方作业设备，生成所监控的产品的当前磨损概况，将当前磨损概况与磨损概况数据库进行比较，以及参考例如全球定位系统(GPS)信息和/或其他数据(例如，矿山地质、破碎度等)的数据库，以确定产品的磨损率。
在本发明的另一个方面，用于监控地面接合产品的特征(例如，荷载、挖掘速率等)的方法包括用飞行器(诸如UAV)进行监控。在一个示例中，飞行器监控工具收集信息以确定产品的特征。作为一个示例，该工具可生成例如荷载(例如铲斗或卡车托盘中)的二维或三维概况，确定所收集的材料的量，存储结果，重复该过程以在历史上跟踪荷载，分析历史数据以确定诸如土方作业产品的装填速率、荷载之间的循环时间、装填循环次数、和/或土方作业设备的有效性和/或生产力等情形。
在本发明的另一个方面，使用UAV工具监控地面接合产品，以便实现例如改善的视角而不对操作员造成附加安全危害。作为示例，UAV工具可监控铲斗的产品上的磨损、铲斗中的荷载、和/或从铲斗接收泥土材料的卡车车身中的荷载。UAV工具还可同时监控多个产品，包括多个土方作业设备上的产品。
在本发明的另一个方面，监控工具可监控用于土方作业操作的一个或多个地面接合产品的特征，以确定诸如表明能提高生产力的挖掘路径的情形。在另一个示例中，该工具可用于确定铲斗的最佳挖掘路径，使得土方作业设备和/或操作员使用来自监控工具的信息以及使用历史上收集的信息和/或由该工具和/或一个或多个远程装置所收集的信息的实时评估来调节铲斗的挖掘路径。在另一个示例中，该工具向操作员提供铲斗的最佳挖掘路径，使得操作员使用来自监控工具的信息来调节铲斗的挖掘路径。
在本发明的另一个方面，多个土方作业设备上的地面接合产品的特征可同时由单个工具监控。在一个示例中，挖掘铲斗中收集的荷载及由铲斗装填的卡车车身中收集的荷载可同时由单个工具监控。
在本发明的另一个方面，监控工具可提供地面接合产品的特征的实时评估。例如，该工具可监控铲斗中及所装填的卡车托盘中收集的荷载，以向操作员提供有关更有效装填卡车托盘的信息。
在本发明的另一个方面，监控工具可用来生成可用于对矿场或其他土方作业现场进行测绘的数据，以估计在该现场使用的土方作业设备上的地面接合产品的特征。例如，所收集的数据可用来生成地面接合产品磨损率的轮廓式测绘，以例如更好地确定诸如产品更换计划表、成本等情形。该数据可用来对其他特征进行测绘，或者以不同于测绘的方式处理现场数据以生成相似信息。
各种上述方面和实施方案可一起或独立地使用。为了获得对本发明优点和特征的更好理解，可参考下面的描述性内容和附图，其描述并示出了与本发明相关的各种构型和概念。
附图说明
图1是第一示例性土方作业机的侧视图。
图2是铲斗的斗唇的透视图，该铲斗具有斗齿和护罩。
图3是第二示例性土方作业机的侧视图。
图4是图2中所示的斗齿组件之一的透视图。
图5是图2中的铲斗的挖掘边缘的透视图。
图6是图5中所示的斗齿组件的分解透视图。
图7示出了根据本发明的工具及其使用的第一示例，即，其中该工具是用于监控土方作业设备上的产品的机载装置。
图8示出了根据本发明的工具及其使用的第二示例，即，其中该工具安装在车辆上并且用于监控土方作业设备上的产品。
图9是示意性系统图，其示出了根据本发明的系统。
图10是正视图，其示出了来自根据本发明的前装载机的驾驶室的示例性视界。
图11示出了根据本发明的第一示例性使用中的工具，其中该工具可与用于拆除和安装产品的工具协同使用。
图12示出了根据本发明的另一个另选的使用中的工具，即，该工具用于监控例如诸如采矿操作中所使用的破碎机的料斗或拖运卡车的卡车托盘的荷载状况。
图13示出了根据本发明的第二示例性使用中的工具，其中该工具可与用于拆除和安装产品的工具协同使用。
图14示出了根据本发明的另一个另选的使用中的工具，即，其中手持式显示器与根据本发明的监控系统一起使用。
图15是要与根据本发明的监控系统一起使用的移动HMI的前视图。
具体实施方式
本发明涉及用于监控土方作业设备上的地面接合产品的特征(诸如产品的零件标识、存在、使用、状况和/或性能)的系统和工具。土方作业设备可为例如挖掘设备和/或地面输送设备。
与零件标识相关的信息可包括诸如产品类型、产品编号、客户编号、品牌名称、商标、材料清单、维护说明书、使用说明书等情形。与使用相关的信息可包括诸如与产品相关联的土方作业设备的类型、挖掘循环的次数、挖掘循环的平均时间、产品在设备上的位置等情形。与产品的状况相关的信息可包括诸如磨损、损坏等情形。与性能相关的信息可包括诸如挖掘速率、对于磨损的每个增量而言所移动的吨数、装填速率等情形。这些特征可使用监控工具单独生成的数据或结合远程装置数据库中和/或由远程装置收集的其他信息来确定。作为示例，附加信息可包括矿山地质、破碎度信息、使用中的机器等。该系统可用于确定诸如挖掘某些材料的时间表、产品的更换计划表等情形。工具25还可用于检测产品丢失(即，存在)。这些所监控的特征仅作为示例给出，并非旨在进行限制。
挖掘设备旨在作为一般术语，是指用于采矿、建造和其他活动的多种挖掘机中的任一种，这些挖掘机例如包括推土机、装载机、索斗铲机、线缆铲、正铲、液压挖掘机、连续采矿机、掘进机、采煤机滚筒和挖泥船绞刀。挖掘设备也是指该设备的地面接合产品，诸如铲斗、铲刀、滚筒或绞刀头。地面输送设备也旨在作为一般术语，是指用于输送泥土材料的多种设备，所述设备例如包括溜槽和拖运卡车。地面输送设备也是指用于该设备的地面接合产品，其包括例如衬垫和卡车托盘(也称为卡车车身)。
为方便讨论，使用了诸如前、后、顶、底等相对术语。术语“前”或“向前”一般用来(除非另外指明)指示在使用期间(例如，在挖掘时)泥土材料相对于产品行进的通常方向，并且“上”或“顶”一般用作对材料例如在收集在铲斗中时从上方经过的表面的参考。然而，已经认识到，在各种土方作业机的操作中，地面接合产品可按各种方式取向，并且在使用期间以各种方向移动。
在一个实施方案中，土方作业设备1诸如采矿挖掘机1可配备有用于在挖掘时收集泥土材料的铲斗3(图1)。铲斗3包括框架或外壳4，其限定用于在挖掘操作期间收集材料的腔16(图2)。外壳4包括具有将铲斗3附接到土方作业设备1的附接支撑件8的后壁12，以及定位到后壁12的每一侧的一对相对的侧壁14。多种构型的铲斗是已知的，并且存在铲斗几何形状的变型形式。例如，铲斗可具有诸如线缆铲中的铰接底门10(图3)。其他示例包括没有顶壁的铲斗(如在索斗铲铲斗中)，或侧壁的一部分可被铰接的铲斗(如在液压正铲中)。铲斗的特定几何形状并非旨在进行限制，因为本发明可与各种类型的铲斗一起使用，并且可与土方作业设备上所用的各种类型的耐磨零件、附接件和部件一起使用。
铲斗3具有斗唇5，该斗唇限定铲斗3的挖掘边缘(图2、图3和图5)。挖掘边缘是设备的引起与地面的接触的部分。斗齿组件和护罩通常固定到挖掘边缘以保护边缘，破开斗唇5前面的地面，并且将材料收集到铲斗中。多个斗齿组件7和护罩9(诸如全文以引用方式并入本文的美国专利9,222,243中所公开)可附接到铲斗3的斗唇5(图1-5)。所示斗齿7包括焊接到斗唇5的适配器11、安装在适配器11上的中间适配器13以及安装在基部13上的齿尖(也称为尖端)15。齿尖15包括用于接收基部13的鼻部17的向后开口的腔18、以及用于穿透地面的前端19(图6)。固定机构或锁21用于将耐磨构件15固定到基部13，并将基部13固定到鼻部23(图6)。其他斗齿布置方式也是可行的，诸如以引用方式并入本文的美国专利7,882,649中所公开。本发明的一个方面涉及监控与土方作业设备相关联的地面接合产品的特征，诸如存在、零件标识、使用、性能和/或状况。
为便于讨论，本申请一般讨论监控位于基部上的固定到挖掘铲斗的耐磨零件。然而，该工具或系统可用于监控其他产品、特征、操作和/或土方作业设备。作为示例，工具25可监控适配器上的齿尖、中间适配器13上的齿尖15、适配器上的中间适配器、挖掘边缘上的适配器、铸造斗唇的鼻部15、斗唇5上的护罩、铲斗3上的斗唇、犁板上的铲刀、铲斗上的耐磨转轮或衬垫、溜槽或卡车托盘、拖运卡车上的卡车托盘、绞刀头上的斗齿、采煤机滚筒上的截齿、附连到铲斗的耐磨板、动臂上的铲斗、或其他种类的土方作业设备上的其他地面接合产品。
根据斗齿的一个示例，齿尖一般会磨坏并且需要更换多次。中间适配器可称为该耐磨零件的基部。然而，中间适配器也可称为待监控的耐磨零件或地面接合产品。当此类地面接合产品达到最小建议磨损概况(即，耐磨构件被视为完全磨损)时，产品15被更换，使得生产力不会降低并且其上安装有产品的基部不会经受不必要的磨损。
根据本发明，提供监控工具25，其用于监控土方作业设备(诸如铲斗3)上的地面接合产品15。工具25与土方作业设备1分隔开，并且优选地为可移动的。将工具25保持与土方作业设备分隔开保护其免受与土方作业设备相关联的振动和冲击震动。移动工具25的能力允许该工具例如提高其监控地面接合产品和/或监控多于一个产品或土方作业设备的能力(图7和图8)。
Motion Metrics出售的斗齿磨损监控系统(Tooth-Wear Monitoring system)和斗齿丢失检测系统(Missing Tooth Detection system)使用安装在挖掘设备的动臂上的光学相机。相似地，美国专利8,411,930公开了使用安装在动臂上的摄影机来检测损坏或丢失的耐磨零件的系统。由于相机位于动臂上，这些系统仅在挖掘和卸料操作的一部分期间具有耐磨零件的清晰视界。因此，这些系统有可能不会立即记录耐磨零件已丢失或需要更换。这些系统可能不得不等到下一挖掘和卸料循环才能确认耐磨零件真正丢失，并且物体没有遮挡系统的视线并记录误报警。安装在动臂上还可使相机经受振动和/或冲击震动而可得到错误且不可靠的读数(即，误报警及缺少所需的警报)，并且出现相机损坏或磨损而缩短系统的使用寿命。在动臂上安装相机还限制可实现的视角的接近度，并且限制何时可对相机和/或系统进行例行的或计划外的维护。
监控工具25是以下装置或由以下装置支撑：移动装置，诸如移动车辆27(例如，UAV、ROV、机器人、维修车辆等)或手持式装置(例如，移动电话、平板电脑等)。在一种构造中，工具25是例如无人机、直升机、软式飞艇、飞机或其他飞行器形式的UAV。移动车辆27可由操作员直接调动，由操作员经由用户输入装置远程调动，或自主调动。作为示例，移动车辆可通过以下方式调动：使用操纵杆调动，自主调动，或由操作员控制和程控的组合来调动。例如，UAV在起飞和着陆时可能需要操作员，并且可能自动地在土方作业设备上方的位置悬停。有多种现成UAV、基于地面的移动机器人和ROV，它们经过改装后可监控地面接合产品。例如，UAV可为亚当技术公司(Adam Technology)以名称A.I.Tech出售的悬停无人机，由AIBOTIX以名称Aibot X6 V2出售的悬停无人机，由天宝公司(Trimble)以名称UX5出售的飞机，由infinite jib公司以名称The Surveyor和/或ORION出售的悬停无人机、由SwissDrones Operating AG以名称Dragon 50出售的悬停无人机，由三维机器人公司(3DRobotics Inc.)以名称3DR RTF X8出售的悬停无人机，由大疆创新公司(DJI)以名称Phantom出售的悬停无人机，由RIEGL以名称RIEGL RiCOPTER出售的悬停航空器，和/或目前已知的多种其他UAV、基于地面的移动机器人和ROV中的任一种。
例如UAV、基于地面的移动机器人或ROV形式的移动车辆可被带到运输车辆上的土方作业设备1，该运输车辆可从仓库、站点或第一土方作业设备移动到第二土方作业设备(图7和图8)。运输车辆可具有车轮和/或履带。运输车辆一般由位于车辆内的操作员驾驶到土方作业设备1，但也可远程地或自主地驾驶。例如，运输车辆可使用操纵杆(未示出)和位于运输车辆上的相机(未示出)远程地驾驶。在另一个示例中，运输车辆可完全自动化并被编程为驾驶到需要监控耐磨构件的土方作业设备1。运输车辆也可用于其他维修活动。在另选的实施方案中，具有监控工具25的移动车辆可飞往或驾驶到土方作业设备，无需单独的运输车辆将该工具从一个位置移动到另一个位置(图7和图8)。
工具25可包括用于调动至少一个电子装置或传感器31的调动装置29(例如，关节运动式受控臂、从动万向接头等)(图7和图8)。另选地，用于支撑监控工具25的移动装置27可被调动成使电子装置31指向所需方向，而不需要附加调动装置29。在某些实施方案中，调动装置29安装在能够调动电子装置31的移动车辆27上，使得其具有被部署成监控产品15的清晰视线。电子装置可为表面表征装置，例如相机32或其他装置，其产生例如产品的至少一部分的二维或三维表示，或所监控的产品或产品表面的其他表示(图7和图8)。
在另选的实施方案中，工具25a可由手持式装置28支撑，该手持式装置被携带或以其他方式运输到例如土方作业设备1的铲斗3(图14)。当工具25a监控产品15时，操作员2可物理地握持该工具。另选地，手持式装置可安装在固定式或可调式支撑件上。工具25a可为例如可由操作员2握持和/或携带的计算机、电话、平板电脑或其他小型装置。
在一个实施方案中，工具25具有表面表征装置31，其用于生成例如待监控的产品15的至少一部分的二维或三维概况。例如，装置31可能仅监控齿尖的钻头部分的磨损和/或分离。电子装置31可例如生成二维或三维点云，其表示所监控的产品15的外表面。三维表示也可例如为相机32所捕获的光学图像。在一个实施方案中，电子装置31可自身生成数据或与来自数据库或远程装置的数据结合，以确定例如铲斗或卡车车身内的荷载。例如，该系统可生成铲斗或卡车托盘内的荷载24的二维或三维概况。在另一个示例中，该系统可使用来自工具25的密度和/或体积数据以及来自拖运卡车液压缸的荷载数据，以确定拖运卡车所运载的荷载。
接收自监控工具25的信息和/或数据可发送到驾驶室中(或其他地方)的远程装置38，可提供给手持式装置、云数据库194、其他数据源、其他远程装置等和/或与来自手持式装置、云数据库194、其他数据源、其他远程装置等的数据结合，从而提供信息和分析。如果具体操作需要或要求，可使用多个天线和/或远程装置来提高拾取信号的可靠性。处理器198或系统的其他元件可与设备控制单元ECU 200操作性地联接。ECU 200可从处理器198和/或直接向或从一个或多个传感器31提供或接收信息。ECU 200可提供关于但不限于引擎扭矩、燃料消耗量、大气温度、引擎温度等的数据。ECU数据可与传感器数据和/或来自其他源的数据相结合，并且由处理器处理以提供各种输出。
表面表征装置31可为例如相机32、LiDAR装置、3D激光装置、摄影测量装置和/或它们的组合。工具25可具有用于调动至少一个电子传感器31的装置29。工具25的移动性和/或调动装置29的使用可使至少一个电子传感器31能够具有针对待监控的产品15或荷载24的清晰视线。装置29可例如为受控的关节运动式臂、转环或其他调动器具。
可用于生成产品(例如，一个或多个产品表面)和/或荷载的二维或三维点云或其他表示的LiDAR装置的示例是由Neptec技术公司(Neptec Technologies Corporation)以名称OPAL出售的LiDAR装置，和/或徕卡测量系统公司(Leica Geosystems)以名称LeicaPegasus:Two出售的LiDAR装置。Zebedee和ZEB1 LiDAR装置被设计为手持式装置，但可与UAV、基于地面的移动机器人或ROV集成在一起，以生成所监控的产品和/或荷载的表示。LiDAR装置所生成的信息可输出到移动装置(诸如UAV、基于地面的移动机器人、ROV、维修卡车或手持式装置)上的数据库或计算机以便进一步处理，或者可输出到远程装置数据库或者远程装置或其他监控工具上的计算机以便进一步处理。
可用于生成例如所监控的产品、一个或多个产品表面和/或荷载的二维或三维点云(或其他表示)的3D激光装置的示例是由形创公司(Creaform)以名称Go！SCAN出售的激光装置，以及由瑞格公司(RIEGL)以名称VUX-1出售的激光装置。与LiDAR装置一样，Go！SCAN3D激光装置被设计为手持式装置，但可与移动车辆诸如维修车辆(例如，轮式和/或履带式运输车辆27)、UAV、基于地面的移动机器人或ROV集成在一起。
许多消费数字相机和/或DSLR相机可用于以摄影测量方式生成所监控的产品和/或荷载的三维表示或其他表示。例如，佳能公司(Canon)拥有以名称EOS 5D出售的数字相机，尼康公司(Nikon)拥有以名称D700出售的数字相机，徕卡测量系统公司(LeicaGeosystems)拥有以名称RCD30出售的数字相机，DOT产品公司(DOT Product LLC)拥有以名称DPI-7出售的基于平板电脑的结构光相机，Structure Sensor和ISense拥有基于平板电脑的数字相机，以及Heuristic Lab拥有名称为LazeeEye的智能电话数字相机，其可用于以摄影测量方式生成例如所监控的产品的磨损概况。各种相机可与移动装置诸如UAV、基于地面的移动机器人、ROV、维修卡车或手持式装置集成在一起，以生成例如二维或三维概况，和/或相机所生成的其他信息可例如输出到移动装置或远程装置上的数据库或计算机以便进一步处理。远程装置是远离监控装置的装置，并且可包括一个或多个位置处的装置。
具有可编程逻辑的处理器用于处理由电子传感器31生成的信息，该电子传感器例如捕获所监控的产品15和/或荷载24的二维或三维概况。可编程逻辑可在移动装置上用作监控工具的一部分，和/或可编程逻辑可位于远程装置上，该远程装置为例如远离监控工具25的计算机的形式。根据要使用何种类型的电子装置31生成例如该概况，可编程逻辑可为由欧特克公司(Autodesk)以名称RECAP出售的软件，由PhotoModeler以名称PhotoModelerScanner出售的软件，由Acute 3D以名称Smart3DCapture出售的软件，由Agisoft以名称PhotoScan出售的软件，由天宝公司(Trimble)以名称Business Center出售的软件，由CloudCompare出售的软件，由MeshLab出售的软件，由LAStools出售的软件，由itSeez3D出售的软件，和/或已知用于处理三维点云数据的各种软件。
图9是示意性系统图，其示出了用于监控一个或多个地面接合产品的示例性监控系统95。传感器31(例如，表面表征装置)与工具25物理地联接和/或安装在该工具上，并且可被配置为感测地面接合产品15的状况。传感器31和/或相关联的硬件或软件可被配置为生成例如产品的2D或3D概况，和/或捕获数据并且经由无线信号98将数据从天线35传递到与人机界面(HMI)71包括在一起或联接在一起的接收器100。信号98可由通信模块102接收和/或处理。HMI 71可被配置为接收该概况，和/或接收该数据并生成该概况。所生成的概况可例如与从第一数据库和/或第二数据库118,120检索的现有2D或3D概况进行比较。该比较的结果可触发可体现为警报100的通知。所示的示例示出了显示器73上的警报100，该警报对于土方作业机1的驾驶室104中的操作员是可见的。正如所指出的，可使用其他和/或附加警报。
在使用无人驾驶飞行器(UAV)25的一个示例中，工具25可在一些示例性实施方案中被配置为保持至少部分地基于产品15的物理位置来确定的飞行模式。UAV 25可例如监控产品15上的可识别元件，监控来自与传感器38(可与产品15联接)联接的发射器/天线36的信号强度，或使用GPS系统。HMI可保持根据UAV 25、远程装置37或人机界面HMI上存在的可编程指令由例如预先确定的标准确定的飞行模式。HMI 71还可包括工具调整和/或导航界面110。工具调整和/或导航界面110可提供例如传感器31位置、相机角度、UAV位置、UAV高度、相机或传感器设置等的手动调节。该调节可由调动装置29实现。
相机106可为由UAV工具25在飞行中支撑的表面表征装置(或可补充另一个表面表征装置)并且可被导向成连续地、在指定时间或以事件为依据(例如，在接收到警报的触发或发出后)捕获例如地面接合产品的至少一部分的2D或3D概况及一些情况下的图像。工具25所收集的信息可提供给远程装置，以便连续地、定期地、按需地、或成批地处理或使用。不论输送模式如何，该系统都可被操作以提供历史和/或实时数据和/或评估。显示器73可被配置为显示例如所监控的产品79的概况，和/或传感器31和/或相机106所捕获的图像。该图像可为实况视频传播。该显示器可被配置为显示静态图像和视频图像两者。概况79或图像可从相对于产品确定的有利位置捕获，该有利位置并不主要取决于操作员对挖掘机控件的操纵。显示器73还可显示指示例如磨损水平的图形表示108。图形表示可为或包括文本和/或数值和/或状况，即“破损的斗齿”等。这样，操作员或者其他在工地处或与工地相关联的工人可经由警报100意识到产品的潜在问题或特征，并且也许能够确认或忽略该状况，和/或提供该状况的严重程度方面的价值判断。这样，可避免不必要的停机时间。
UAV工具25的移动可根据以下各项之一实现：GPS坐标；在土方作业操作时确立的数据；在产品上确立的数据，在土方作业设备上确立的数据；以及在与土方作业设备相邻的所计算位点处确立的数据。HMI 71可包括UAV导航模块112，该UAV导航模块可包括用于控制UAV的逻辑。用于控制UAV 25的逻辑还可或替代地位于UAV 25上。
HMI 71还可包括挖掘路径优化模块114。其可包括用于向操作员建议更佳的优化挖掘路径的逻辑。该更佳的优化挖掘路径可经由显示器73上包括的挖掘路径界面116来传送。用于优化挖掘路径的信息可包括来自与产品15联接的传感器38、远程通信模块37、工具25和/或一个或多个数据库118,120的数据。第一数据库118可驻留于HMI 71中，第二数据库120可经由有线或无线连接122来联接。第二数据库120可处于云存储中。
在系统95中，HMI 71可包括处理器124，其用于接收、发送和处理往返各种数据源和数据消费者的数据。显示模块126可包括用于接收数据并格式化数据以便在显示器73上显示的逻辑。
图10是正视图，其示出了来自根据本发明的前装载机1的驾驶室104的示例性视界。固定到铲斗的斗齿形式的耐磨零件15在驾驶室104的操作员视界中可能被部分地或完全地遮挡。HMI 71可定位成便于操作员。铲斗3和斗齿15在显示器73上示出为例如从有利位置生成的3D概况和/或摄影或视频图形图像。这样，操作员能够作出关于一个或多个产品15的更明智决策。该显示器和/或相似配置的显示器还可供工地处、与工地相关联或远离工地的其他工作人员使用。
除了用于处理例如三维点云数据的可编程逻辑之外，工具25还可具有这样的可编程逻辑，其用于确定诸如产品的标识、产品的存在或不存在、当前磨损概况、估计的剩余磨损寿命等情形，识别丢失的风险和/或向操作员提供警报。可编程逻辑可例如能够将当前磨损概况或当前风险指标与数据库中此前确立的磨损概况、风险指标和/或钻头部分长度进行比较，以确定估计的剩余磨损寿命，产品是否已与土方作业设备分离，或识别产品在不久的将来可发生丢失或损坏的风险。此前确立的磨损概况可为全新产品的CAD模型或其他概况，或可为此前记录的产品概况。此前确立的磨损概况可存储在移动装置或远程装置上的数据库中。可编程逻辑还可将当前磨损概况与含有产品最小磨损概况的数据库进行比较。基于产品的已知最小磨损概况、当前磨损概况和/或此前确立的磨损概况，可编程逻辑可确定产品的剩余寿命。
关于产品磨损概况的信息可存储在移动装置或远程装置上的数据库中。信息可来自多种来源。例如，磨损概况可涉及全新产品、完全磨损的产品、或全新状况与完全磨损状况之间的概况。产品的状况可存储为例如产品的二维或三维表示。在其他实施方案中，磨损状况可为产品的二维或三维表示或其他表示。产品的表示可为例如产品的三维CAD文件、三维点云表示、它们的组合、或提供与产品磨损状况有关的数据库相关数据的产品的另一种表示。产品的三维表示或其他表示可预先加载到该工具上的数据库或传感器中以便监控产品。该工具可提供用于生成表示的数据，并且可编程逻辑可将产品的表示添加到磨损概况数据库。在其他实施方案中，可使用单独的工具将表示添加到磨损概况数据库。这样，磨损概况数据库能够用多种土方作业设备上所使用的多种产品的多种磨损概况填充，而不考虑制造商。
除了与产品的磨损概况有关的数据之外，可编程逻辑还可接收与例如产品已使用多长时间、产品已遇到多少次挖掘循环、以及矿山地质有关的信息，以预测产品的剩余磨损寿命。可编程逻辑可向操作员提供估计的剩余磨损寿命，其单位为时间的单位、所移动的材料的剩余单位、或挖掘循环的单位。可编程逻辑可被编程为产生特定产品接近于需要更换的预先警报。该警报可为例如视觉警报、触觉反馈和/或音频警报。工具25或远程装置37可向设备操作员或他人和/或无线装置无线地提供警报，以供操作员或他人诸如维护人员、矿场管理人员等获取。此外，如果概况指示产品已丢失或如果产品已磨损使得其等于或小于建议的最小磨损概况，则可编程逻辑可被编程为产生警报。此外，可编程逻辑可向操作员提供当前缺陷的指示或未来缺陷的预测，这些缺陷可引起产品的丢失、损坏或故障，从而可引起生产力下降和/或设备停机时间。
根据用于确定所监控的产品和/或荷载的概况的电子传感器31的类型，可能需要监控工具25靠近土方作业设备。如果工具25具有要求工具25靠近土方作业设备1的电子装置31，则工具25可与土方作业设备1上的远程装置37通信以帮助工具的避障系统。例如，如果远程装置37包括位于例如铲斗3上的GPS传感器，则工具25可具有可编程逻辑，该可编程逻辑计算远程装置37周围的保护区(基于铲斗的已知几何形状和挖掘设备的已知几何形状)，使得即使在铲斗移动时，工具25也不会进入该保护区。从位于土方作业设备上的传感器接收位置信息还可有助于在土方作业设备未使用时帮助工具移动(例如，飞行)到接近于铲斗3(图11)。这可有助于确定例如所监控的产品的状况和/或磨损概况。使用移动装置诸如UAV、基于地面的移动机器人、ROV、维修车辆或手持式装置支撑用于确定关于产品的信息的监控工具25是有利的，因为移动装置可提供独特的有利位置和/或可在不抑制挖掘操作或危及工作人员的情况下，在挖掘循环中的几乎任何时间点获取读数。如上所指出，这还允许传感器紧密接近感兴趣的区域(诸如产品)以实现信息的安全可靠收集。这还允许协调且有效地监控多于一个土方作业设备上的产品，诸如同时监控铲斗和卡车车身、铲斗和铲斗上的耐磨零件等。一个示例包括同时监控铲斗中的荷载和从铲斗接收材料的料斗或卡车托盘中的荷载。此外，移动装置上的监控工具可在挖掘循环期间捕获机器、动臂、斗杆、铲斗和采掘面的位置，同时捕获或不捕获来自传感器37,38的附加信息。该信息将用于帮助优化/验证产品设计，并且用于为客户优化/验证产品性能。
工具25可具有通信装置，其用于与远离该工具的远程装置37通信。例如，工具25可与例如天线、计算机、数据库形式的远程装置37和/或远离该工具的至少一个电子传感器38通信。电子传感器38可例如附接到所监控的产品、土方作业设备1或运输车辆27。电子传感器可位于接合待挖掘的地面的产品(诸如齿尖)上，或可位于调动接合地面的产品的机器上。例如，电子传感器38可位于土方作业设备1上(图7)，或电子传感器38可位于铲斗3(图7、图8、图11和图14)、铲刀、卡车车身(图7、图8和图11-13)、齿尖、中间适配器、适配器、护罩、鼻部、斗唇、耐磨转轮、卡车衬垫等上。电子传感器38可与土方作业设备1上的一个或多个附加电子传感器通信，或与数据库或计算机(例如，机载计算机)通信。然而，在该实施方案中，电子传感器38和/或数据库或计算机中的至少一者具有用于与工具25通信的装置37。装置37例如可包括无线装置。传感器38可具有美国专利申请62/198,552、美国专利申请62/175,109、美国专利申请62/234,463和美国专利申请XX/XXX,XXX(代理人案卷号563)中任一者中公开的类型，该美国专利申请XX/XXX,XXX要求这些临时申请的优先权并于2016年2月12日与本申请同时提交，并且全文以引用方式并入。
电子装置37(例如，传感器38、数据库和/或计算机)可为工具25提供例如与位置、产品类型、ID、产品已处于机器上多长时间、产品已经历多少次挖掘循环有关的信息，与矿山地质有关的信息，和/或其他信息，它们可用于确定估计的剩余磨损寿命和/或识别损坏或丢失产品、附接件、部件或土方作业设备的风险并预测损坏或丢失产品、附接件、部件或土方作业设备的可能性，和/或确定与土方作业设备内的荷载有关的信息。在一些情况下，工具25可参考具有与矿山地质有关的信息的数据库或计算机，以确定估计的剩余磨损寿命和/或确定与土方作业设备内的荷载有关的信息。
电子传感器38可为例如无源的或有源的，并且可包括接收器、发射器和/或数字传感器。接收器和/或发射器可为例如电磁波接收器和/或发射器、激光接收器和/或发射器、或全球定位系统(GPS)。电磁波优选地具有大于可见光谱的波长(例如，红外、微波或射频[RF])，但可处于超声频谱中。此外，电子传感器可例如为加速度计、相机、数字测斜仪单元、数字罗盘和/或RFID。
此外，监控工具(具有或不具有来自传感器的与产品相关联的补充信息、或数据库内含有的信息)可提供有关待挖掘的地面和铲斗的挖掘路径的信息。可编程逻辑可使用有关待挖掘的地面和挖掘路径的信息来建议将提高生产力的挖掘路径。来自传感器和可编程逻辑的信息可传送到土方作业设备，使得土方作业设备使用该信息来调节铲斗的挖掘路径以实现最佳生产力。在另选的实施方案中，来自传感器和可编程逻辑的信息可传送到设备操作员，使得操作员可调节铲斗的挖掘路径以实现最佳生产力。
工具25可监控土方作业设备1(例如，铲斗和/或卡车车厢)内的荷载24，而不中断土方作业设备1的操作。监控土方作业设备的荷载允许土方作业设备的操作员了解例如其何时已达到最佳荷载，使得操作员不会使土方作业设备超载并且潜在地损坏产品或土方作业设备的其他部件。同样重要的是，操作员不会继续使土方作业设备欠载，使得生产力欠佳。该工具可使用可编程逻辑，基于例如荷载24的二维或三维概况来确定土方作业设备内的泥土材料的量。工具25还可基于体积(例如由该概况确定)、材料的破碎程度和/或材料类型来确定土方作业设备1内的荷载24的估计重量。材料的破碎程度可由工具25确定，或可由远离工具25的装置37确定。装置37例如可位于土方作业设备1上。所挖掘的材料的类型可由工具25确定，由装置37确定，或工具25可参考具有该信息的数据库。工具25还可通过以下方式验证荷载24的估计重量：将该估计重量与来自安装在土方作业设备上的荷载监控单元的所说明重量进行比较。工具25还可使用可编程逻辑来确定荷载数量、荷载之间的循环时间、土方作业设备的装填速率和/或土方作业设备的荷载有效性。工具25还可提供数据，该数据经受实时处理，以帮助例如卡车托盘的有效荷载。例如，该系统可向操作员提供有关完全装填备运拖运卡车所要收集的荷载(例如，半铲斗)的信息。
来自该过程的结果和警报可发送到至少一个人机界面(HMI)71。该工具还可与其他计算机系统无线地或通过有线连接进行以下方面通信：因为产品零件丢失或因为产品磨损超过最小磨损概况，哪个或哪些特定产品可能需要维护。此外，该工具可存储来自该过程的所有结果。HMI 71可为无线装置81(图10)，可与当前在挖掘设备中的显示系统(例如，与OEM显示器)集成在一起，与挖掘设备内的新显示系统集成在一起，和/或可位于远程位置中。HMI 71可被配置为提供产品的当前状态的图形显示73(图10)。HMI 71可例如提供关于每个产品的状态的视觉警报(例如，文本和/或图形图像)、触觉反馈(例如，振动)和音频警报。视觉警报可为例如显示每个所监控的产品和每个产品的状态(即，不存在/存在、可接受的磨损、损坏、需要维护、和生产力下降)的图形图片73。HMI 71可被设计成显示产品的活动图像79，使得操作员可在视觉上检查警报是否有效。HMI可被设计成显示历史图表85，使得操作员可确定曾在何时发生警报，使得操作员可在产品丢失时采取必要措施。
在一个示例性使用中，工具25被带到具有待监控的产品15的土方作业设备1。工具25具有用于往返远程装置37接收和/或传输信息的通信装置35，诸如具有电子传感器31、数据库和/或计算机的通信装置。工具25与土方作业设备1分开地定位(例如，飞行到该土方作业设备上方)，并且使用至少一个电子传感器31生成例如地面接合产品(例如，铲斗)内的荷载24的三维概况。工具25和/或远程装置37上的可编程逻辑可处理来自至少一个电子装置31的信息，并且可附加地使用来自远程装置38和/或数据库的信息来确定例如土方作业设备已被装填的次数、装填土方作业设备所需的平均时间、土方作业设备的装填速率、土方作业设备内的体积、和/或荷载过程的有效性。工具25还可或替代地生成例如土方作业设备1上的产品15的二维或三维概况。工具25的可编程逻辑处理来自至少一个电子装置31的信息，并且还可使用来自远程电子装置38、数据库和/或计算机的信息来确定产品15的特征。可编程逻辑可例如提供估计的产品15剩余磨损寿命，并且提供产品15将丢失、损坏或引起生产力下降或土方作业设备损坏的可能性的估计。可编程逻辑还可例如提供产品15对于继续使用而言是可接受的或者产品15应当更换的警报。当土方作业设备未使用时，工具25可移动靠近土方作业设备，以更好地分析产品15的状态。
在另一个示例中，监控工具25可提供用于对操作特征进行实时评估的数据。例如，该工具可监控铲斗中及所装填的卡车托盘中收集的荷载，以向操作员提供有关更有效装填卡车托盘的信息。作为一个示例，该系统可指示在铲斗仅被部分(例如，一半)装填的情况下备运拖运卡车将被完全装填。这样，该系统可提高操作的效率和生产力。可以其他方式使用实时评估，以便优化挖掘路径、计划维修、估计生产力等。
在另一个示例中，监控工具25可用来生成可用于对矿场或其他土方作业现场进行测绘的数据，以估计在该现场使用的土方作业设备上的地面接合产品的特征。例如，所收集的数据可用来生成地面接合产品磨损率的轮廓式测绘，以更好地确定诸如产品更换计划表、成本等情形。在一个示例中，工具25所收集的数据可与诸如矿山地质、GPS数据、破碎度等其他数据相结合。该数据可用来对其他特征进行测绘，或者以不同于测绘的方式处理现场数据以生成相似信息。
虽然上述讨论主要结合铲斗内的荷载和铲斗上的斗齿论述了本发明，但该工具可用于产生例如铲斗上的其他产品或一个或多个产品表面(诸如铲斗上的护罩、推料板和/或转轮)或者其他土方作业设备附接件和部件的二维或三维概况。此外，本发明的系统还可用于监控其他类型土方作业设备上的产品(诸如溜槽或卡车托盘上的转轮、或铲刀上的端部钻头)的存在和/或状况。
上述公开内容描述了用于监控土方作业设备内的荷载和土方作业设备上的地面接合产品的状态的工具的特定示例。该系统包括本发明的不同方面或特征。一个实施方案中的特征可与另一个实施方案中的特征一起使用。所给出的示例和所公开的特征组合并非意图在它们必须一起使用的意义上加以限制。

Claims (40)

1.一种监控系统，包括：
土方作业设备，所述土方作业设备具有地面接合产品；和
监控工具，所述监控工具包括能够移动到独立于所述土方作业设备的不同位置的移动车辆，以及位于所述移动车辆上用于远程检测所述产品的特征的电子装置。
2.根据权利要求1所述的监控系统，其中所述移动车辆是无人驾驶飞行器(UAV)。
3.根据权利要求2所述的监控系统，包括位于所述UAV上用于相对于所述UAV的位置来调动所述电子装置的调动装置。
4.根据权利要求1所述的监控系统，其中所述移动车辆是远程或自主操作的车辆。
5.根据权利要求1所述的监控系统，其中所述移动车辆是基于地面的移动车辆机器人。
6.根据权利要求1所述的监控系统，其中所述移动车辆是维修卡车。
7.一种监控系统，包括：
土方作业设备，所述土方作业设备包括地面接合产品；和
监控工具，所述监控工具包括能够移动到独立于所述土方作业设备的不同位置的移动装置，以及位于所述移动装置上的电子装置，所述电子装置用于远程捕获所述产品的至少一部分的表示以检测所述产品的磨损和所述产品与所述土方作业设备的分离。
8.一种监控系统，包括：
土方作业设备，所述土方作业设备包括具有用于收集泥土材料的腔的产品；和
监控装置，所述监控装置包括能够移动到独立于所述土方作业设备的不同位置的移动装置，以及位于所述移动装置上的电子装置，所述电子装置用于远程地收集关于所述腔中的所述泥土材料的信息以确定所述腔中的泥土材料的量。
9.根据权利要求7或8所述的监控系统，其中所述移动装置是能够由用户手动地移动的手持式装置。
10.根据权利要求7或8所述的监控系统，其中所述移动装置是移动车辆。
11.根据前述权利要求中任一项所述的监控系统，其中所述电子装置是表面表征装置。
12.根据权利要求11所述的监控系统，其中所述表面表征装置是光学相机。
13.根据权利要求11所述的监控系统，其中所述表面表征装置产生所述产品的至少一部分的点云表示。
14.根据前述权利要求中任一项所述的监控系统，其中所述电子装置捕获所述产品的至少一部分的二维或三维表示，以确定所述产品的磨损和/或所述产品与所述土方作业设备的分离。
15.根据前述权利要求中任一项所述的监控系统，其中所述产品固定到铲斗的挖掘边缘。
16.根据权利要求1-14中任一项所述的监控系统，其中所述产品是挖掘铲斗。
17.根据权利要求1-14中任一项所述的监控系统，其中所述产品是拖运卡车的卡车托盘。
18.根据权利要求1-12中任一项所述的监控系统，其中所述产品限定用于保持一定量泥土材料的腔，并且所述电子装置捕获所述腔中的所述泥土材料的二维或三维图像以估计所述产品所保持的材料的量。
19.根据权利要求1-12中任一项所述的监控系统，其中所述土方作业设备包括多个产品，并且所述监控装置检测所述多个产品的特征。
20.根据权利要求19所述的监控系统，其中一个所述产品是具有挖掘边缘的挖掘铲斗，并且另一个所述产品固定到所述挖掘边缘。
21.根据权利要求19所述的监控系统，其中一个产品是拖运卡车上的卡车托盘，并且另一个所述产品固定到挖掘铲斗的挖掘边缘。
22.根据前述权利要求中任一项所述的监控系统，包括远离所述监控工具的远程装置，所述远程装置提供用于确定所述产品的所述特征的信息。
23.一种监控系统，包括：
土方作业设备，所述土方作业设备具有地面接合产品；
监控工具，所述监控工具包括能够移动到独立于所述土方作业设备的不同位置的移动装置、位于所述移动装置上用于远程捕获关于所述产品的至少一种特征的数据的表面表征装置，以及全球定位系统装置；和
处理器，所述处理器用于处理所捕获的数据和GPS数据，以在所述土方作业设备在工地的不同部分中操作时确定所述产品的磨损率。
24.根据权利要求23所述的监控系统，包括具有附加数据的远程装置，其中所述处理器将所述附加数据连同所捕获的数据一起处理。
25.根据权利要求23或24所述的监控系统，其中所述处理器产生所述磨损率的轮廓工地地图。
26.一种监控系统，包括：
挖掘机，所述挖掘机具有铲斗；
拖运卡车，所述拖运卡车具有卡车托盘；
监控工具，所述监控工具包括能够移动到独立于所述土方作业设备的不同位置的移动装置、位于所述移动装置上用于远程捕获关于所述铲斗中的材料量和所述卡车托盘中的材料量的数据的表面表征装置；和
处理器，所述处理器用于处理所捕获的数据，并且向所述挖掘机的操作员提供关于装填所述卡车托盘而要在所述铲斗中收集的材料量的实时信息。
27.一种用于土方作业设备的地面接合产品的监控工具，所述工具包括能够移动到独立于所述土方作业设备的不同位置的移动车辆，以及位于所述移动车辆上用于远程检测至少一个所述产品的特征的电子装置。
28.根据权利要求27所述的监控工具，其中所述移动车辆是无人驾驶飞行器(UAV)。
29.根据权利要求28所述的监控工具，包括位于所述UAV上用于相对于所述UAV的位置来调动所述电子装置的调动装置。
30.根据权利要求27所述的监控工具，其中所述移动车辆是远程或自主操作的车辆。
31.根据权利要求27所述的监控工具，其中所述移动车辆是基于地面的移动车辆机器人。
32.根据权利要求27所述的监控工具，其中所述移动车辆是维修卡车。
33.一种用于土方作业设备的地面接合产品的监控工具，所述工具包括能够移动到独立于所述土方作业设备的不同位置的移动装置，以及位于所述移动装置上的电子装置，所述电子装置用于远程捕获所述产品中的一个产品的至少一部分的表示以检测所述产品的磨损和所述产品与所述土方作业设备的分离。
34.根据权利要求33所述的监控工具，其中所述移动装置是能够由用户手动地移动的手持式装置。
35.根据权利要求33所述的监控工具，其中所述移动装置是移动车辆。
36.根据权利要求27-35中任一项所述的监控工具，其中电子装置是表面表征装置。
37.根据权利要求36所述的监控工具，其中表面表征装置是光学相机。
38.根据权利要求36所述的监控工具，其中所述表面表征装置所捕获的所述表示是代表所述产品的所述至少一部分的二维或三维点云。
39.根据权利要求27-37中任一项所述的监控工具，其中所述电子装置捕获所述产品的至少一部分的二维或三维表示，以确定所述产品的磨损和/或所述产品与所述土方作业设备的分离。
40.根据权利要求27-39中任一项所述的监控工具，其中所述产品限定用于保持一定量泥土材料的腔，并且所述电子装置捕获所述腔中的所述泥土材料的二维或三维图像以估计所述产品所保持的材料的量。
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