CN108138467A - 用于确定工程机械中的工具的位置的控制单元 - Google Patents

用于确定工程机械中的工具的位置的控制单元 Download PDF

Info

Publication number
CN108138467A
CN108138467A CN201580083468.4A CN201580083468A CN108138467A CN 108138467 A CN108138467 A CN 108138467A CN 201580083468 A CN201580083468 A CN 201580083468A CN 108138467 A CN108138467 A CN 108138467A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tool
reference surface
control unit
engineering machinery
datum mark
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.)
Granted
Application number
CN201580083468.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108138467B (zh
Inventor
帕尔·洛德伯格
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.)
Kopack System Co
Original Assignee
Kopack System Co
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 Kopack System Co filed Critical Kopack System Co
Publication of CN108138467A publication Critical patent/CN108138467A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108138467B publication Critical patent/CN108138467B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • 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
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • 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
    • E02F3/08—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging elements on an endless chain
    • E02F3/12—Component parts, e.g. bucket troughs
    • E02F3/14—Buckets; Chains; Guides for buckets or chains; Drives for chains
    • E02F3/143—Buckets; Chains; Guides for buckets or chains; Drives for chains chains; chain links; scraper chains
    • 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
    • E02F3/847—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically using electromagnetic, optical or acoustic beams to determine the blade position, e.g. laser beams
    • 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
    • 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
    • E02F9/26—Indicating devices
    • 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
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • 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
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

本公开涉及一种用于工程机械(10)的控制单元(30)。工程机械(10)包括工具(14)和用于确定工具(14)的位置和取向的装置(32)。控制单元(30)适于针对工具(14)的至少两种不同取向执行以下步骤：‑确定工具(14)接触基准表面(38)，‑当工具(14)和基准表面(38)彼此接触时，确定工具(14)的基准点(40)的位置，以及‑通过使用所述基准点位置(44)来确定工具(14)的外周上的点相对于所述基准点(40)的位置。

Description

用于确定工程机械中的工具的位置的控制单元
技术领域
本公开涉及一种用于工程机械的控制单元。此外，本公开涉及一种工程机械控制系统和/或工程机械。另外，本公开涉及一种用于确定工具的至少一部分的形状的方法。
本发明适用于工业建筑机械或建筑设备领域中的工程机械，尤其是挖掘机。虽然将结合挖掘机来描述本发明，但本公开不限于这种特定的机械，而是也可用于其它工程机械，例如轮式装载机和反铲装载机。
背景技术
诸如挖掘机等许多类型的工程机械利用工具来执行各种各样的任务，例如用该工具的物料接收部分进行挖掘。然而也很常见的是，工程机械的操作者使用工具来执行涉及该工具的其它部分的任务。例如，操作者可能使用不适于接收物料的工具部分。作为一个示例，操作者可能使用工具的背面(例如凸形的背面)来执行各种辅助操作，例如将地面压实。
为了确保这种辅助操作的正确执行，掌握与要用于该辅助操作的工具部分的形状有关的信息可能是有利的。然而，该工具的制造商可能不同于工程机械的制造商，导致不能直截了当地将与该工具的形状有关的数据传送到工程机械。此外，该工具的不接收物料的部分的形状可能具有相对复杂的形状，例如具有变化的曲率半径等，这种复杂的形状例如由于没有用于在例如工具制造商和工程机械操作者之间传送工具形状数据的普遍接受的标准而可能难以传达给例如工程机械的控制单元。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于工程机械的控制单元，该控制单元可以确定工具的至少一部分的形状。
该目的通过根据权利要求1所述的控制单元来实现。
这样，本公开涉及一种用于工程机械的控制单元。该工程机械包括工具和用于确定该工具的位置和取向的装置。
此外，所述控制单元适于针对该工具的至少两种不同取向执行以下步骤：
-确定该工具接触基准表面，
-当该工具和基准表面彼此接触时，确定该工具的基准点的位置，以及
-通过使用该基准点位置来确定该工具的外周上的点相对于基准点的位置。
借助于上述控制单元，能够获得允许确定工具的至少一部分的形状的信息。特别地，上述信息可以从已经存在于工程机械中和/或工程机械上的一个或多个装置获得，例如用于确定工具的基准点的位置的装置。
因此，上述控制单元意味着确定该工具的至少一部分的形状，其不一定需要专用的确定设备。此外，由于该控制单元可以使用来自于已经存在于工程机械中的装置和/或系统的信息，该控制单元可以利用由这种装置提供的信息，这又意味着该控制单元可以确定工具的至少一部分的形状，而不需要专用的控制传感器信号等。相反，可以使用已经由工程机械装置提供的控制传感器信号。
可选地，该控制单元可适于确定所述工具已经移动直至所述工具接触基准表面。
可选地，该基准表面具有带有基准表面法线的延伸部，所述确定工具的外周上的点相对于基准点的位置的特征包括确定基准表面和基准点之间至少在平行于基准表面法线的方向上的相对距离。
包括基准表面和基准点之间的上述相对法线距离意味着提高了适当地确定该工具的一部分的形状的可能性。
可选地，该控制单元适于确定基准表面至少在平行于基准表面法线的方向上的位置。
如上所述地确定基准表面的位置意味着确定基准点和基准表面之间的相对距离的直接方式。例如，在形状确定过程的执行期间，基准表面的位置可能仅需要被确定一次。然后，可以通过确定基准点的位置并从该位置中减去如此确定的基准表面位置来确定工具的基准点与基准表面之间的相对距离。
可选地，该控制单元适于至少使用工具的外周上的点的不同取向和相关联的位置来确定工具的至少一部分的形状。
可选地，该基准表面在基准表面平面内延伸，并且，确定工具的至少一部分的形状的特征包括：
-对于该工具相对于工程机械的所述取向中的每一个取向，生成沿着基准表面平面延伸的工具定界平面，以及
-叠加如此生成的工具定界平面，以形成该工具的聚集表示。
上述过程意味着：即使该工具的一部分具有一般的、例如不一定是圆形或椭圆形的凸形形状，也可以确定该工具的至少一部分的形状。
可选地，控制单元还适于通过针对该工具相对于工程机械的预定取向范围选择与工具的基准点具有最小距离的工具定界平面来叠加所述工具定界平面。
可选地，该工具包括工具边缘，并且，确定基准表面的位置的特征包括检测该工具边缘接触基准表面。
可选地，该控制单元适于使用工程机械所处的地面的表面作为基准表面。
可选地，该控制单元适于使用工程机械的表面作为基准表面。
不管使用哪个基准表面(例如地面的表面或工程机械的表面)，该基准表面优选是相对平面的且不可压缩。
可选地，控制单元适于使用该工具能够相对于工程机械绕其枢转的点作为该工具的基准点。仅作为示例，这种点可以位于工具枢转轴线上，即该工具适于绕其枢转的轴线上。作为另一非限制性示例，该点可以位于例如彼此垂直的两个或三个枢转轴线之间的交点中。
本公开的第二方面涉及一种工程机械控制系统，其包括根据本公开的第一方面的控制单元。
本公开的第三方面涉及一种工程机械，其包括根据本公开的第二方面的工程机械控制系统和/或根据本公开的第一方面的控制单元。
本发明的第四方面涉及一种用于确定工具的至少一部分的形状的方法。该工具连接到工程机械，并且该工程机械包括适于确定工具的位置和取向的位置确定组件。
根据第四方面的方法包括：
-移动该工具直至该工具接触基准表面，
-当该工具和基准表面彼此接触时，确定该工具的基准点的位置，以及
-通过使用该基准点位置来确定工具的外周上的点相对于基准点的位置。
可选地，该基准表面具有带有基准表面法线的延伸部。确定该工具的外周上的点相对于基准点的位置的特征包括确定基准表面和基准点之间至少在平行于基准表面法线的方向上的相对距离。
可选地，该方法还包括确定基准表面至少在平行于基准表面法线的方向上的位置。
可选地，该方法还包括至少使用工具的外周上的点的不同取向和相关联的位置来确定工具的至少一部分的形状。
可选地，基准表面在基准表面平面内延伸，并且，确定该工具的至少一部分的形状的特征包括：
-对于该工具相对于工程机械的所述取向中的每一个，生成沿着基准表面平面延伸的工具定界平面，以及
-叠加如此生成的工具定界平面，以形成该工具的聚集表示。
可选地，该方法包括：通过针对该工具相对于工程机械的预定取向范围选择与工具的基准点具有最小距离的工具定界平面来叠加所述工具定界平面。
可选地，该工具包括工具边缘，并且，确定基准表面的位置的特征包括检测该工具边缘接触基准表面。
可选地，该基准表面是工程机械所处的地面的一部分。
可选地，该基准表面是工程机械的一部分。
可选地，该工具的基准点是该工具相对于工程机械绕其枢转的点。
在以下的描述和从属权利要求中公开了本发明的进一步的优点和有利特征。
附图说明
参照附图，下面是作为示例给出的、对本发明的实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1示出了包括根据本发明的控制单元的实施例的工程机械；
图2示意性地示出了用于确定工具的外周上的点的位置的过程；
图3示意性地示出了用于确定工具的至少一部分相对于工具的基准点的形状的过程；
图4示出了工程机械和备选的基准表面，并且
图5示出了工程机械和另一基准表面。
应当注意，附图未必按比例绘制，并且为了清楚起见，本发明的一些特征的尺寸可能被放大。
具体实施方式
在下文中，将针对诸如图1所示的挖掘机形式的工程机械10来描述本发明。挖掘机10应视为工程机械的一个示例，该工程机械可包括根据本发明的控制单元和/或工程机械控制系统和/或可对其执行根据本发明的方法。
图1的工程机械10包括主体12、工具14和将工具14连接到主体12的连接器16。在图1中，连接器16包括动臂18和斗杆20。应当注意，其它工程机械可以包括具有更多或更少部件的连接器。例如，可以设想，诸如轮式挖掘机的某些工程机械可以包括枢转地连接到主体的第一动臂(未示出)、枢转地连接到第一动臂的第二动臂(未示出)和枢转地连接到第二动臂的斗杆。
主体12具有在竖直方向V上的竖直延伸部。此外，并且如图1所示，主体12还具有沿着工程机械10的预期行驶方向的纵向尺寸L上的延伸部和沿着与竖直尺寸V和纵向尺寸L中的每一个均垂直的横向尺寸T上的延伸部。
仅作为示例，并且如图1所示，动臂18可以枢转地连接到主体12，并且可以由与主体12和动臂18中的每一个连接的动臂致动器22来致动。类似地，斗杆20可以枢转地连接到动臂18，并且可以由与动臂18和斗杆20中的每一个连接的斗杆致动器24来致动。仅作为示例，动臂致动器22和斗杆致动器24中的至少一个或二者可以包括液压缸，例如双作用液压缸。另外，工具14可借助于工具致动器26(例如液压式工具致动器26)而相对于斗杆20移动。例如，工具14可相对于斗杆20枢转。
还可以设想，连接器16的其它实施方式可以包括用于使工具14相对于连接器16的其它部件(例如斗杆)移动的其它装置。仅作为示例，连接器16的实施方式可以包括诸如一个或多个附加的致动器(未示出)的装置(未示出)，其用于使工具14倾斜和/或使工具14绕着与斗杆20的纵向延伸大致平行地延伸的枢转轴线枢转。
图1的工程机械10还包括控制单元30，例如电子控制单元，其可适于控制工程机械的操作和/或处理与工程机械10的操作相关的数据。作为非限制性的且非穷举性的示例，特征“处理数据”可以包括以下动作中的一种或多种：确定数据、存储数据、发送数据或接收数据。
仅作为示例，控制单元30可以包括计算机程序，该计算机程序包括用于执行下文将呈现的任一种方法的计算步骤的程序代码组件。例如，控制单元30可以包括载有计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括用于执行下文将呈现的任一种方法的计算步骤的程序代码组件。
此外，工程机械10包括用于确定工具14的位置和取向的装置32。作为非限制性示例，可以使用表示前文所述的致动器22、24、26中的每一个致动器的当前状况(例如行程)的信息来确定这种位置和取向。
然而，还可以设想，装置32的实施方式还可以和/或替代地可以确定工程机械10的部件(例如主体12、动臂18、斗杆20和工具14)之间的相对角度。位置确定装置32的这种实施方式可以包括适于确定连接器16的至少两个部件之间的相对角度的一个或多个角规或传感器(由图1中的传感器28例示)。作为另外的备选方案，替代地或除了上述实施方式中的任一种之外，装置32可以包括一个或多个倾斜计或类似类型的更先进的量规。
仅作为示例，工具14的取向可以涉及工具14相对于其基准角位置的角位置。作为非限制性示例，可以通过上述位置确定装置32来确定与每个取向(例如每个角位置)相关联的参数。在图2中，所述取向对应于工具14相对于基准线(例如竖直线，即，沿竖直方向V延伸的线)的角位置。作为非限制性示例，可以通过确定基准线(例如竖直线V)与延伸穿过工具14的至少两个预定部分14’、14”的工具线IL之间的角度α来确定该工具的角位置α。
尽管图2中所示的取向涉及绕着在与横向尺寸T大致平行的方向上延伸的轴线的旋转，但也可以设想的是，替代地或另外，该取向可以涉及绕着与竖直尺寸V和纵向尺寸L中的任一个大致平行的轴线的旋转。仅作为示例，对于沿着纵向尺寸L和横向尺寸T二者具有变化的形状的工具，所述取向可涉及绕着纵向尺寸L和横向尺寸T二者的变化的角位置。
这样，表述“取向”可以涉及工具14绕着彼此垂直的一个、两个或三个枢转轴线的枢转或旋转。优选地，所述枢转轴线在枢转点处相交，并且工具14的取向可以涉及工具14相对于该枢转点绕一个或多个枢转轴线的枢转。仅作为示例，所述取向可以涉及仅绕一个枢转轴线的各种枢转位置或者绕第一枢转轴线的第一组各种枢转位置和绕第二枢转轴线的第二组各种枢转位置。作为另一非限制性示例，所述取向可以涉及同时绕两个或更多个枢转轴线的枢转位置，即工具14的组合枢转。
此外，参照图2，控制单元30适于在步骤S10中针对工具14的至少两种不同取向确定工具14已经移动直至工具14接触基准表面38。优选的不同取向的数量可以根据该工具的形状而变化。仅作为示例，可以在执行图2中所示的步骤之前确定一般工具形状复杂度。作为另一非限制性示例，可以基于从图2中的步骤获得的信息来确定当前工具形状凸性(convexity)。例如，如果得出结论，从图2的步骤中获得的信息表明该工具在当前取向上似乎具有相对复杂的形状，即带有相对大的形状变化的形状(例如拐角)，则可以以相对小的取向变化增量来实现该工具的后续取向。
仅作为示例，上述步骤S10可以包括：确定基准表面与该工具之间的接触力，并在该接触力超过预定阈值力时确定工具14接触基准表面38。作为另一非限制性示例，确定工具14接触基准表面38的特征可以包括使用视觉装置，例如照相机或另一类型的传感器。
在图2所示的实施方式中，基准表面38是工程机械10所处的地面36的表面。然而，如下文中将详细说明的，也可以设想其它类型的基准表面。优选地，该基准表面至少是相对平面的且不可压缩。
此外，如图2中进一步示出的，在步骤S12中，控制单元30适于在工具14和基准表面38彼此接触时确定工具14的基准点40的位置44。在图2的实施方式中，基准点40是工具14相对于工程机械(图2中未示出)绕其枢转的点。然而，还可以设想，控制单元30可以使用位于另一位置上的基准点40。仅作为示例，基准点40可以位于工具14的另一位置上，例如工具边缘50，或者甚至位于该工程机械的另一部件(图2中未示出)中或上。可以通过前面讨论的装置32来确定基准点40的位置44。
图2进一步示出了：在步骤S14中，控制单元30适于通过使用基准点位置44来确定工具14的外周上的点42相对于基准点40的位置。
仅作为示例，如图2所示，基准表面38可以具有带有基准表面法线N的延伸部。在图2的示例中，基准表面法线N在平行于竖直方向V的方向上延伸部。然而，在其他实施例中，基准表面法线N可以在与竖直方向V形成一定角度的方向上延伸。
此外，确定工具14的外周上的点42相对于基准点40的位置的特征可以包括确定基准表面38和基准点40之间至少在平行于基准表面法线N的方向上的相对距离46。
作为非限制性示例，例如可以通过使用诸如测量尺、测量带等的测量装置来直接测量相对距离46。还可以设想，相对距离46可以由电子测距装置、例如能够确定基准点和基准表面38之间的距离的光学测距装置测量。
作为进一步的备选方案，控制单元30可适于确定基准表面38至少在平行于基准表面法线N的方向上的位置48。仅作为示例，如果该工具包括工具边缘50，如图2所示，则可以通过包括检测工具边缘50接触基准表面38的过程来确定这样的位置48。
控制单元30可适于至少使用工具14的外周上的点的不同取向和相关联的位置来确定工具14的至少一部分相对于该工具的基准点40的形状，例如外部形状。这种确定可以与上文已经呈现的特征S10-S14同时执行。备选地，可以在已经针对工具14的一个或多个取向执行步骤S10-S14之后执行这种确定。
对于工具14的部分的外周的特定形状，例如圆形，可以使用工具14的外周上的点42的某种取向和所确定的相关联的位置来直接确定工具14的点相对于该工具的基准点40的位置。
然而，对于工具14的更复杂形状，控制单元30可适于采用能够应对工具的更一般形状的特征。下面参照图3A-3E给出这种特征的示例。
图3的过程利用了基准表面38在基准表面平面内延伸的先决条件。从图3A-3D中的每一个可以看出，示例特征包括：对于工具14相对于工程机械的每一个取向，生成沿着基准表面平面延伸(即平行于基准表面平面并与基准表面平面在同一水平上)的工具界定平面52、54、56、58。因此，在图3A-图3D中的每一个中，对于工具14的每一个取向，工具界定平面位于从基准点40在与基准表面法线N平行的方向上的相关联的相对距离46处。
从图3A-3D可以看出，对应的工具界定平面52、54、56、58在与工具14形成一定角度的平面方向上延伸，该角度取决于工具14的当前取向。在图3A-3D中，基准表面38是固定的，但工具14的取向是变化的。如果从工具14的角度考虑图3A-3D中所示的工具取向，则工具界定平面52、54、56、58相对于工具14的取向是变化的。图3E示出了所有的工具界定平面52、54、56、58。
然后，如图3E所示，通过叠加如此生成的工具界定平面52、54、56、58以形成工具14的聚集表示60，来生成工具14的外周的模型，例如，确定工具14的至少两个点的位置。换句话说，确定工具14的至少一部分的形状。
叠加工具界定平面52、54、56、58的过程能够以多种方式实现。在图3E所示的示例中，控制单元30适于通过选择与工具的基准点40具有最小距离的工具界定平面52、54、56、58来叠加工具界定平面52、54、56、58。这种选择可以针对该工具相对于工程机械的预定取向范围来执行。
换句话说，并且如图3E所示，通过形成与最内工具界定平面52、54、56、58相切的表面(即具有面向基准点40的表面的工具界定平面52、54、56、58)来生成该聚集表示60。
仅作为示例，该聚集表示60可以通过将多项式(例如，其阶数等于或大于2的多项式)拟合到工具定界平面52、54、56、58来生成。如果工具14的至少一部分的形状相对平滑，则这种多项式拟合可能是有益的。
在图3A-3E中的示例过程中，可以首先确定工具定界平面52、54、56、58，然后可以形成聚集表示60。然而，还可以设想，用于形成工具14的聚集表示60的过程的实施方式包括一次仅叠加一个或多个工具定界平面52、54、56、58的步骤。例如，在上述过程的实施方式中，可以在每次生成工具定界平面52、54、56、58之后生成该聚集表示60的一部分。
如上文所提到的，基准表面38可以是工程机械10所处的地面36的表面。然而，还可以设想的是，可以采用基准表面38的其它位置和/或取向。为此，参考例如图4，其中使用了竖直延伸的基准表面38。此外，基准表面38不必与工程机械10分开。为此，参考图5，其示出了作为工程机械10的表面的基准表面38。
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求书的范围内，可以进行许多修改和变型。例如，尽管上文已经参照适于执行各种步骤的控制单元30陈述了本发明，但应当注意，以上描述还旨在支持根据本发明的执行相同或类似步骤的方法。

Claims (22)

1.一种用于工程机械(10)的控制单元(30)，所述工程机械(10)包括工具(14)和用于确定所述工具(14)的位置和取向的装置(32)，所述控制单元(30)适于针对所述工具(14)的至少两种不同取向来执行以下步骤：
-确定所述工具(14)接触基准表面(38)，
-当所述工具(14)和所述基准表面(38)彼此接触时，确定用于所述工具(14)的基准点(40)的位置，以及
-通过使用所述基准点位置来确定所述工具(14)的外周上的点相对于所述基准点(40)的位置。
2.根据权利要求1所述的控制单元(30)，其中，所述基准表面(38)具有延伸部，所述延伸部具有基准表面法线(N)，所述确定所述工具(14)的外周上的点相对于所述基准点(40)的位置的特征包括：确定所述基准表面(38)与所述基准点(40)之间至少在平行于所述基准表面法线(N)的方向上的相对距离(46)。
3.根据权利要求2所述的控制单元(30)，其中，所述控制单元(30)适于确定所述基准表面(38)至少在平行于所述基准表面法线(N)的方向上的位置。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的控制单元(30)，其中，所述控制单元(30)适于至少使用所述工具(14)的外周上的点的所述不同取向和相关联的位置来确定所述工具(14)的至少一部分的形状。
5.根据权利要求4所述的控制单元(30)，其中，所述基准表面(38)在基准表面平面内延伸，并且，所述确定所述工具(14)的至少一部分的所述形状的特征包括：
-对于所述工具(14)相对于所述工程机械(10)的所述取向中的每一个取向，生成沿着所述基准表面(38)平面延伸的工具界定平面(52,54,56,58)，以及
-叠加如此生成的所述工具界定平面(52,54,56,58)，以形成所述工具(14)的聚集表示(60)。
6.根据权利要求5所述的控制单元(30)，其中，所述控制单元(30)还适于：通过针对所述工具(14)相对于所述工程机械(10)的预定取向范围来选择与用于所述工具(14)的所述基准点(40)具有最小距离的工具界定平面(52,54,56,58)，从而叠加所述工具界定平面(52,54,56,58)。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的控制单元(30)，其中，所述工具(14)包括工具边缘(50)，并且，所述确定所述基准表面(38)的位置的特征包括检测所述工具边缘(50)接触所述基准表面(38)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的控制单元(30)，其中，所述控制单元(30)适于将所述工程机械(10)所处地面(36)的表面用作所述基准表面(38)。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的控制单元(30)，其中，所述控制单元(30)适于使用所述工程机械(10)的表面作为所述基准表面(38)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的控制单元(30)，其中，所述控制单元(30)适于使用所述工具(14)能够相对于所述工程机械(10)绕其枢转的点来作为所述工具(14)的所述基准点(40)。
11.一种工程机械控制系统，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的控制单元(30)。
12.一种工程机械(10)，其包括根据权利要求11所述的工程机械控制系统和/或根据权利要求1至10中的任一项所述的控制单元(30)。
13.一种用于确定工具(14)的至少一部分的形状的方法，所述工具(14)被连接到工程机械(10)，所述工程机械(10)包括适于确定所述工具(14)的位置和取向的位置确定组件，所述方法包括：
-移动所述工具(14)，直至所述工具(14)接触所述基准表面(38)，
-当所述工具(14)和所述基准表面(38)彼此接触时，确定用于所述工具(14)的基准点(40)的位置，以及
-通过使用所述基准点位置(44)来确定所述工具(14)的外周上的点相对于所述基准点(40)的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述基准表面(38)具有延伸部，所述延伸部具有基准表面法线(N)，所述确定所述工具(14)的外周上的点相对于所述基准点(40)的位置的特征包括：确定所述基准表面(38)与所述基准点(40)之间至少在平行于所述基准表面法线(N)的方向上的相对距离(46)。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括确定所述基准表面(38)至少在平行于所述基准表面法线(N)的方向上的位置。
16.根据权利要求13至15中的任一项所述的方法，还包括至少使用所述工具(14)的外周上的点的所述不同取向和相关联的位置来确定所述工具(14)的至少一部分的所述形状。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述基准表面(38)在基准表面(38)平面内延伸，并且所述确定所述工具(14)的至少一部分的形状的特征包括：
-对于所述工具(14)相对于所述工程机械(10)的所述取向中的每一个取向，生成沿着所述基准表面平面延伸的工具界定平面(52,54,56,58)，以及
-叠加如此生成的所述工具界定平面(52,54,56,58)，以形成所述工具(14)的聚集表示(60)。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述方法包括：通过针对所述工具(14)相对于所述工程机械(10)的预定取向范围来选择与用于所述工具(14)的所述基准点(40)具有最小距离的工具界定平面(52,54,56,58)，从而叠加所述工具界定平面(52,54,56,58)。
19.根据权利要求15至18中的任一项所述的方法，其中，所述工具(14)包括工具边缘(50)，并且，所述确定所述基准表面(38)的位置的特征包括检测所述工具(14)边缘接触所述基准表面(38)。
20.根据权利要求13至19中的任一项所述的方法，其中，所述基准表面(38)是所述工程机械(10)所处的地面(36)的一部分。
21.根据权利要求13至19中的任一项所述的方法，其中，所述基准表面(38)是所述工程机械(10)的一部分。
22.根据权利要求13至21中的任一项所述的方法，其中，所述工具(14)的所述基准点(40)是所述工具(14)能够相对于所述工程机械(10)绕其枢转的点。
CN201580083468.4A 2015-10-06 2015-10-06 用于确定工程机械中的工具的位置的控制单元 Active CN108138467B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/SE2015/051052 WO2017061910A1 (en) 2015-10-06 2015-10-06 Control unit for determining the position of an implement in a work machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108138467A true CN108138467A (zh) 2018-06-08
CN108138467B CN108138467B (zh) 2021-04-20

Family

ID=58488193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580083468.4A Active CN108138467B (zh) 2015-10-06 2015-10-06 用于确定工程机械中的工具的位置的控制单元

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11047105B2 (zh)
EP (1) EP3359749B1 (zh)
CN (1) CN108138467B (zh)
WO (1) WO2017061910A1 (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1216080A (zh) * 1997-02-13 1999-05-05 日立建机株式会社 液压挖掘机的法面挖掘控制装置、目标法面设定装置及法面挖掘形成方法
JPH11210015A (ja) * 1998-01-27 1999-08-03 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械の軌跡制御装置及びその操作装置
JP2000355957A (ja) * 1999-06-16 2000-12-26 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧ショベルの領域制限掘削制御装置
CN1395641A (zh) * 2000-11-17 2003-02-05 日立建机株式会社 建筑机械的显示装置和显示控制装置
WO2012127913A1 (ja) * 2011-03-24 2012-09-27 株式会社小松製作所 掘削制御システムおよび建設機械
JP2012233353A (ja) * 2011-05-02 2012-11-29 Komatsu Ltd 油圧ショベルの較正システム及び油圧ショベルの較正方法
CN104302848A (zh) * 2012-03-29 2015-01-21 哈尼施费格尔技术公司 用于挖掘机的俯视图系统
WO2015037642A1 (ja) * 2013-09-12 2015-03-19 日立建機株式会社 掘削領域制限制御の基礎情報の演算装置及び演算方法、並びに建設機械
WO2015140406A1 (en) * 2014-03-18 2015-09-24 Novatron Oy System and method for positioning construction machine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5065326A (en) * 1989-08-17 1991-11-12 Caterpillar, Inc. Automatic excavation control system and method
US5196301A (en) 1990-07-30 1993-03-23 Minnesota Mining And Manufacturing Company Post-processing stabilization of photothermographic emulsions
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
SE9701339D0 (sv) 1997-04-10 1997-04-10 Olof Ramstroem Specific adsorbents
SE508190C2 (sv) * 1997-04-15 1998-09-14 Geotronics Ab Förfarande och anordning för att bestämma läget för ett verktyg hos en arbetsmaskin
US9139977B2 (en) * 2010-01-12 2015-09-22 Topcon Positioning Systems, Inc. System and method for orienting an implement on a vehicle
JP5476450B1 (ja) * 2012-11-19 2014-04-23 株式会社小松製作所 掘削機械の表示システム及び掘削機械

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1216080A (zh) * 1997-02-13 1999-05-05 日立建机株式会社 液压挖掘机的法面挖掘控制装置、目标法面设定装置及法面挖掘形成方法
JPH11210015A (ja) * 1998-01-27 1999-08-03 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械の軌跡制御装置及びその操作装置
JP2000355957A (ja) * 1999-06-16 2000-12-26 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧ショベルの領域制限掘削制御装置
CN1395641A (zh) * 2000-11-17 2003-02-05 日立建机株式会社 建筑机械的显示装置和显示控制装置
WO2012127913A1 (ja) * 2011-03-24 2012-09-27 株式会社小松製作所 掘削制御システムおよび建設機械
JP2012233353A (ja) * 2011-05-02 2012-11-29 Komatsu Ltd 油圧ショベルの較正システム及び油圧ショベルの較正方法
CN104302848A (zh) * 2012-03-29 2015-01-21 哈尼施费格尔技术公司 用于挖掘机的俯视图系统
WO2015037642A1 (ja) * 2013-09-12 2015-03-19 日立建機株式会社 掘削領域制限制御の基礎情報の演算装置及び演算方法、並びに建設機械
WO2015140406A1 (en) * 2014-03-18 2015-09-24 Novatron Oy System and method for positioning construction machine

Also Published As

Publication number Publication date
US11047105B2 (en) 2021-06-29
EP3359749A1 (en) 2018-08-15
US20180291586A1 (en) 2018-10-11
EP3359749A4 (en) 2019-05-15
CN108138467B (zh) 2021-04-20
WO2017061910A1 (en) 2017-04-13
EP3359749B1 (en) 2021-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105881102B (zh) 使用了拍摄部的工件的定位装置
CN110392754B (zh) 工程机械
EP3161569B1 (en) Method and apparatus for providing guidance to an operator of construction machines
JP6000478B2 (ja) 工具形状測定装置および工具形状測定方法
US8620534B2 (en) Mobile working machine with a control device, comprising a working arm and methods for controlling the operating point of a working arm of a mobile working machine
US10975545B2 (en) Work equipment control device and work machine
JP5841300B1 (ja) 作業機械の較正装置、及び作業機械の作業機パラメータの較正方法
KR101789523B1 (ko) 굴삭기 최대 굴삭력 시뮬레이션 방법, 이를 실행하는 장치 및 기록 매체에 저장된 굴삭력 시뮬레이션 컴퓨터 프로그램
US20170002547A1 (en) Operation state detection system of work machine and work machine
US11085169B2 (en) Work equipment control device and work machine
CN106817905A (zh) 校正系统、作业机械和校正方法
CN107002384A (zh) 作业机械的控制系统及作业机械的控制方法
CN114045893A (zh) 挖掘机铲斗齿尖定位方法、装置和挖掘机
KR101593330B1 (ko) 볼바와 진직도 데이터를 이용한 다축 정밀 제어 기계의 직각도 측정 방법
CN111501872A (zh) 平地机铲刀刮坡角的确定方法、装置、系统以及存储介质
CN107088788A (zh) 一种基准转换加工方法
KR20210088691A (ko) 작업 기계
CN108138467A (zh) 用于确定工程机械中的工具的位置的控制单元
CN102482064B (zh) 用于确定配备有摆动元件的工作设备的高度的方法和控制器
JP2022031083A (ja) 情報処理方法、情報処理システム、プログラム
CN103925895B (zh) 一种基于特征空间坐标信息的工业标识系统
KR20220086664A (ko) 작업 기계의 교정을 위한 방법 및 시스템
JP7035874B2 (ja) 旋回角度検出装置
WO2023276285A1 (ja) 侵入検出システム
CN113638463B (zh) 挖掘机作业引导方法、装置和系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant