CN110072716B - 用于监控有效载荷分布的系统和方法以及包括其的机器 - Google Patents

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Abstract

一种机器(10)，包括机架(12)、安装至机架(12)并包括多个支柱(30、30′、31、31′)的悬架系统(14)，以及由机架(12)支撑的有效载荷分布监控系统(25)。有效载荷分布监控系统(25)包括分别布置有支柱(30、30’、31、31’)的压力传感器(100)、承载有效载荷分布监控程序的计算机可读介质(105)、控制器(104)以及界面设备(107)。控制器(104)与压力传感器(100)可操作地通信以接收它们的信号，并且配置为执行有效载荷分布监控程序。界面设备(107)与控制器(104)可操作地通信，并且配置为显示有效载荷分布监控程序的图形用户界面。有效载荷分布监控程序配置为监控不平衡装载条件的支柱压力信号，当使用来自压力传感器(100)的支柱压力信号计算的相对支柱压差超过差值极限时，该不平衡装载条件出现。

Description

用于监控有效载荷分布的系统和方法以及包括其的机器
技术领域
本专利发明总体上涉及用于监控机器的系统和方法，并且更具体地，涉及用于监控储存在工作现场的机器内的有效载荷分布的系统和方法。
背景技术
非公路机器被广泛应用在建筑、采矿、林业以及其他类似行业中。这种机器可以用于将材料(例如矿石、表土、岩石、沙、泥土或砾石等)从一个位置搬运到另一位置。在工作现场的典型装载循环中，拖运机器经由装载机在一个位置处将材料接收在其倾卸体中。可以使用各种技术(诸如通过在装载机的提升铲斗下手动瞄准拖运机器，或者通过使用自动定位技术)相对于装载机放置来拖运机器(在典型地称为“定点”的过程中)。一旦装载后，拖运机器就离开装载机，以沿着运输道路将拖运机器主体内的材料拖运到在工作现场的第二位置，并且然后在第二位置处倾倒材料。与此同时，第二拖运机器取代其位置，并且在其中从装载机接收更多材料。在工作现场处的给定位置，许多不同的机器可以以串行方式重复地执行这个装载循环。
使用这些机器的条件可能非常恶劣。工作现场的运输道路可能会具有车辙、凹坑、大岩石或其他障碍物或散布在它们的路径周围的危险。因为这些机器典型地运输非常重的载荷，在机器在工作现场从一个位置行进到另一位置时，载荷不平衡可以通过导致机器机架和其他结构部件的扭曲动作，来贡献于疲劳故障。当具有不平衡装载的机器沿着运输道路遇到障碍物(诸如隆起物或凹坑)时，机器的机架可能会受到甚至更大的扭转力和其他结构损坏力的影响，这些力可能会导致机器的结构部件过早失效。在倾倒材料期间，载荷不平衡可以导致进一步的损坏。
随着工作现场的拖运条件变得越来越恶劣，机器的结构部件的预期寿命降低。当机器在工作现场使用时，这对于通知工作现场管理人员其预期寿命正在缩短将是非常有帮助的。
认识潜在的破坏性工作现场条件不仅对工作现场管理者有益，而且对机器操作员也有益。例如，当被提醒不平衡装载条件的警报时拖运机器的驾驶员可以降低拖运机器的速度，直到载荷可以从机器倾倒或者不平衡装载条件以另外的方式消除。另外，如果用于在拖运机器中装载材料的装载机的操作员被通知他正在以不平衡的方式装载拖运机器，那么然后他可以努力改善后续载荷的平衡放置。
美国专利第4,887,454号题为“用于监控工作车辆悬架的方法”，并涉及一种监控机器的悬架系统的支柱的系统和方法。支柱有助于车辆的正确操作，使得单个折叠支柱可能在结构损坏、轮胎磨损和有效载荷监控器精度方面具有严重影响。可以通过精确且可靠的支柱监控器来减轻这些后果。根据’454专利，压力型传感器设置在这些支柱的每一个上，并且在三个关键操作阶段监控它们的压力。这些阶段包括静态模式、加载模式以及道路行驶模式，并且每个模式都需要检测折叠支柱的不同的方法。通过三种方法中的任何一种方法检测到的折叠支柱的存在被通信至车辆操作者，由此可以立即暂停操作。尽管’454专利的支柱监控系统在用于支柱故障的监控方面是有效的，但是本领域仍然需要提供附加的解决方案来增强监控机器的装载条件的能力，以帮助减少由在工作现场的不平衡装载条件引起的机器损坏的出现，并且以帮助识别处于工作现场的可以被改进以帮助减轻不平衡装载条件的位置。
应当理解的是，这个背景描述是发明人为了帮助读者而创建的，并且不应当被视为任何所指示的问题本身在本领域中是受到重视的指示。虽然在一些方面和实施例中，所描述的原理可以减轻其他系统中固有的问题，但是应当理解的是，受保护的创新的范围由所附权利要求限定，并且而不是由任何公开的特征解决本文提到的任何特定问题的能力限定。
发明内容
在本公开的一个方面中，描述了机器的实施例。在一个实施例中，机器包括机架、主体、悬架系统和有效载荷分布监控系统。
机架具有前端部、与前端部成相对关系的后端部、第一侧和与第一侧成相对关系的第二侧。主体安装至机架。该主体包括有效载荷支撑表面，该有效载荷支撑表面限定配置为将供应材料保持在其中的有效载荷存储区域。
悬架系统安装至机架，并且包括第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱。第一前支柱和第二前支柱设置为邻近机架的前端部，且分别设置在机架的第一侧和第二侧上。第一后支柱和第二后支柱设置为邻近机架的后端部，且分别设置在机架的第一侧和第二侧上。第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱与主体成支撑关系放置，以支撑设置在主体内的供应材料。
有效载荷分布监控系统由机架支撑。有效载荷分布监控系统包括多个压力传感器、非暂时性计算机可读介质、控制器以及界面设备。
多个压力传感器分别布置有第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱以感测这些支柱内的支柱压力。多个压力传感器各自配置为生成支柱压力信号，该支柱压力信号指示由多个压力传感器中的相应的一个感测的支柱压力。
非暂时性计算机可读介质承载包括图形用户界面的有效载荷分布监控程序。控制器与多个压力传感器中的每一个可操作地通信，以分别从其接收支柱压力信号。控制器与非暂时性计算机可读介质可操作地布置，使得控制器配置为执行包含在其上的有效载荷分布监控程序。界面设备与控制器可操作地通信。界面设备配置为显示有效载荷分布监控程序的图形用户界面。
有效载荷分布监控程序包括支柱压力监控模块和消息处理模块。支柱压力监控模块配置为基于超过差值极限的相对支柱压差，针对在主体内的不平衡装载条件进行监控。支柱压力监控模块配置为使用与第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱中的每一个相关联的支柱压力信号来计算相对支柱压差。消息处理模块配置为通过图形用户界面在界面设备中显示不平衡装载指示符，该指示符指示一旦相对支柱压差超过差值极限，不平衡装载条件就会出现。
在本发明的又一方面中，描述了用于监控机器的有效载荷分布的系统的实施例。在一个实施例中，针对包括机架和悬架系统的机器，描述了用于监控有效载荷分布的系统。悬架系统安装至机架，并且包括第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱。用于监控机器的有效载荷分布的系统包括多个压力传感器、非暂时性计算机可读介质、控制器以及界面设备。
多个压力传感器被适配成分别布置有第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱以感测这些支柱内的支柱压力。多个压力传感器被各自配置为生成指示由多个压力传感器中的相应的一个感测的支柱压力的支柱压力信号。
非暂时性计算机可读介质承载包括图形用户界面的有效载荷分布监控程序。控制器与多个压力传感器中的每一个可操作地通信，以分别从其接收支柱压力信号。控制器与非暂时性计算机可读介质可操作地布置，使得控制器配置为运行包含在其上的有效载荷分布监控程序。界面设备与控制器可操作地通信。界面设备配置为显示有效载荷分布监控程序的图形用户界面。
有效载荷分布监控程序包括支柱压力监控模块和消息处理模块。支柱压力监控模块配置为基于超过差值极限的相对支柱压差，针对在机器内的不平衡装载条件进行监控。支柱压力监控模块配置为使用与第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱中的每一个相关联的支柱压力信号来计算相对支柱压差。消息处理模块配置为通过图形用户界面在界面设备中显示不平衡装载指示符，该指示符指示一旦相对支柱压差超过差值极限，不平衡装载条件就会出现。
在本发明的又一方面中，描述了监控机器的有效载荷分布的系统的实施例。在一个实施例中，监控机器的有效载荷分布的方法与包括机架和悬架系统的机器一起使用。悬架系统安装至机架，并且包括第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱。该方法包括利用多个压力传感器中的相应一个传感器感测在第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱和第二后支柱中的每一个内的支柱压力，以生成指示由多个压力传感器中的相应一个感测的支柱压力的支柱压力信号。多个压力传感器中的每一个的支柱压力信号被传输到控制器。
控制器用于执行存储在非暂时性计算机可读介质上的有效载荷分布监控程序，以基于与第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱中的每一个相关联的支柱压力信号来确定是否出现了不平衡装载条件。响应于有效载荷分布监控程序确定不平衡装载条件出现，控制器用于执行有效载荷分布监控程序，以通过图形用户界面在界面设备中显示不平衡装载指示符，该指示符指示不平衡装载条件出现。
从下面的详细描述和附图中，将认识到所公开的原理的另外的和可替换的方面和特征。如将理解的那样，本文公开公的用于监控机器的有效载荷分布的系统和方法以及包括其的机器能够在其他不同的实施例中执行，并且能够在各个方面进行修改。相应地，应该理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都仅仅是示例性和解释性的，并不限制所附权利要求的范围。
附图说明
图1是机器的实施例的图解侧视图，该实施例包括根据本发明的原理构造的机器的有效载荷分布的系统的实施例。
图2是示例性工作现场的一部分的顶视平面图，该示例性工作现场包括图1的机器和与图1的机器构造类似的第二机器。
图3是根据本发明的原理构造的用于监控机器的有效载荷分布的系统的实施例的示意性和图解视图。
图4是用于计算相对支柱压差以确定在图1的机器内是否存在不平衡装载条件的第一技术的示意图，该第一技术计算齿条值。
图5是用于计算相对支柱压差以确定在图1的机器内是否存在不平衡装载条件的第二技术的示意图，该第二技术计算节距值。
图6是用于计算相对支柱压差以确定在图1的机器内是否存在不平衡装载条件的第三技术的示意图，该第三技术计算偏置值。
图7是遵循本发明的原理的监控工作现场处的机器的有效载荷分布的方法的实施例的步骤的流程图。
应该理解的是，附图不一定是按比例绘制的，并且所公开的实施例有时以图解和局部视图的方式示出。在某些情况下，对于理解本发明不是必需的或者使得其他细节难以感知的细节可能已经被省略。当然，应该理解的是，本发明不限于本文示出的特定实施例。
具体实施方式
本文公开了用于工作现场处的在一个或多个机器内的不平衡装载条件的机器与系统和方法的实施例。在实施例中，基于在这些机器在工作现场上行进时取自这些机器的支柱压力传感器读数来监控工作现场处的机器的载荷条件。
在实施例中，根据本发明的原理构造的机器包括机架、安装至机架并且具有以彼此间隔的关系布置的多个支柱的悬架系统以及由机架支撑的有效载荷分布监控系统。有效载荷分布监控系统包括：多个压力传感器，这些压力传感器对应于悬架系统的多个支柱并分别与其一起布置、承载有效载荷分布监控程序的计算机可读介质、控制器以及界面设备。控制器与每个压力传感器可操作地通信以接收它们的信号，并且配置为执行有效载荷分布监控程序。界面设备与控制器可操作地通信，并且配置为显示有效载荷分布监控程序的图形用户界面。有效载荷分布监控程序配置为监控支柱压力信号以获得机器内的不平衡装载条件。
在实施例中，当由有效载荷分布监控程序计算的相对支柱压差超过差值极限时，不平衡装载条件确定为已经出现。支柱压力监控模块可以配置为使用与第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱中的每一个相关联的支柱压力信号来计算相对支柱压差。在实施例中，相对支柱压差可以是基于以下中的至少一个：齿条值的计算(在左前支柱压力和右后支柱压力之和与右前支柱压力和左后支柱压力之和之间的差值)；节距值的计算(在左前支柱压力和右前支柱压力之和与左后支柱压力和右后支柱压力之和之间的差值)；以及偏置值的计算(在左前支柱压力和左后支柱压力之和与右前支柱压力和右后支柱压力之和之间的差值)。
在实施例中，有效载荷分布监控程序包括支柱压力监控模块和消息处理模块。支柱压力监控模块配置为基于超过差值极限的相对支柱压差，针对在主体内的不平衡装载条件进行监控。支柱压力监控模块配置为使用与第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱中的每一个相关联的支柱压力信号来计算相对支柱压差。消息处理模块配置为通过图形用户界面在界面设备中显示不平衡装载指示符，该指示符指示一旦相对支柱压差超过差值极限，不平衡装载条件就会出现。
在实施例中，遵循本发明的原理的监控机器的装载条件的方法可以用于确定在工作现场的特定位置处存在不平衡装载条件。在实施例中，各自配备有根据本发明的原理构造的有效载荷分布监控系统的实施例的多个机器可以用于生成与在工作现场处的特定位置相对应的历史压力数据组(例如，该压力数据组可以与特定装载机和/或装载机的特定操作员相关联)。有效载荷分布监控程序可以用于评估在该历史支柱数据组中的趋势，以确定使用这个装载位置的机器组上是否存在不平衡装载条件。通过监控机器的支柱压力并且标记在相对支柱压力改变超过阈值量的工作现场处的位置，工作现场管理者可以识别在工作现场处位置，该位置可以被补救以改善机器的装载和/或可以被标记以供操作员在执行其任务中进一步训练。
现在转向附图，在图1中示出了根据本发明的原理构造的机器10的示例性实施例，该实施例包括用于监控机器的有效载荷分布的系统的实施例。在图示的实施例中，机器10为非公路卡车的形式，并且包括机架12、悬架系统14、地面接合系统16、操作员舱室18、呈倾卸体20形式的主体、液压缸22以及根据本发明的原理构造的有效载荷分布监控系统25。
在其他实施例中，本文公开的原理可以与其他合适的机器(诸如用于包括采矿、建筑、林业、农业等行业的机器等)结合和使用。可以根据本发明的原理构造的其他移动机器的非限制性示例包括商用机器，诸如其他卡车、运土车辆、采矿车辆、推土机、轮式装载机、材料处理装备、农业装备和其他类型的可移动机器。在其他实施例中，机器10可以具有不同的形式，诸如具有带有至少两个支柱的悬架系统的任何其他机器。
机架12包括可以用于支撑机器的其他系统的机器10的结构构件。在实施例中，机架12可以具有如本领域技术人员将理解的任何合适的构型。机架具有前端部26、与前端部26成相对关系的后端部27、第一侧28或左侧以及与第一侧28成相对关系的第二侧29或右侧(也参见图2)。
参照图1，悬架系统14安装至机架12。悬架系统14可以被提供为以在地面接合系统16与倾卸体20之间提供阻尼振荡运动的方式支撑倾卸体20。在实施例中，悬架系统14包括至少两个支柱30、31。前支柱30和后支柱31可以以本领域技术人员已知的任何合适的方式设置成与倾卸体20呈支撑关系。
在图示的实施例中，悬架系统14包括四个支柱30、31，即第一或左前支柱30、第二或右前支柱30’、第一或左后支柱31以及第二或右后支柱31’，它们以本领域技术人员将会理解的适当方式布置(也参见图2)。
参照图1和图2，在图示的实施例中，第一前支柱和第二前支柱设置为邻近机架的前端部，且分别设置在机架的第一侧和第二侧上。第一后支柱和第二后支柱设置为邻近机架的后端部，且分别设置在机架的第一侧和第二侧上。在图示的实施例中，第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱与倾卸体20成支撑关系放置，以支撑设置在主体20内的供应材料。
在实施例中，前支柱30和后支柱31可以是例如如本领域技术人员将理解的任何合适类型的支柱，诸如液体上气体(gas-over-liquid)类型。在每个支柱30、31内的流体压力通常与施加到这种支柱30、31的载荷的大小相对应。
参照图1，地面接合系统16可以配置为接合地面32或其他表面，以推进机器10。在实施例中，地面接合系统16安装至机架12，使得悬架系统14插入在机架12与地面接合系统16之间。
在实施例中，地面接合系统16可以包括适于接合地面以推进机器10的合适的一个或多个地面接合元件。在实施例中，地面接合系统16包括可旋转地安装至前轴35的多个前轮34和可旋转地安装至后轴38的多个后轮37。前轴35邻近机架12的前端部26设置，并且后轴38邻近机架12的后端部27设置。在实施例中，地面接合系统16包括至少两个前轮34和至少两个后轮37。在其他实施例中，前轮34和/或后轮37的数量可以变化。例如，在一些实施例中，地面接合系统16可以包括两个前轮34(机器10的每一侧上各一个)和四个后轮(机器10的每一侧上各两个)。
在图示的实施例中，地面接合系统16包括第一前轮34和第二前轮34’，它们分别设置在机架12的第一侧28和第二侧29上，并且两者都可旋转地安装至前轴35。地面接合系统16包括第一后轮37和第二后轮37’，它们分别设置在机架12的第一侧28和第二侧29上，并且两者都可旋转地安装至后轴37。
在实施例中，悬架系统14包括插在机架12与多个前轮34之间的至少一个前支柱30和插在机架12与多个后轮37之间的至少一个后支柱31。在图示的实施例中，悬架系统14包括与前轮34、34’相关联的一对前支柱30、30’(机器10的每一侧28、29上各一个)和与后轮37、37’相关联的一对后支柱31、31’(机器10的每一侧28、29上各一个)。第一前支柱30和第二前支柱30分别插在机架12与第一前轮34与第二前轮34’之间，并且第一后支柱31和第二后支柱31’分别插在机架12与第一后轮37与第二后轮37’之间。
图示的机器10适于被操作员控制。操作员舱室18由机架12支撑，并且配置为在机器10的操作期间将一个或多个操作者保持在其中。
参照图1和图2，主体是呈安装至机架12的倾卸体20的形式。倾卸体20包括有效载荷支撑表面39，该有效载荷支撑表面限定配置为在其中保持供应材料41的有效载荷存储区域40。
参照图1，倾卸体20通过枢轴销42枢转地连接至机架12，使得倾卸体20可在如图1中所示的拖运位置与几个倾卸位置中的一个之间行进范围上枢转地移动，在这些倾卸位置处，倾卸体20的前端部43相对于其后端部44处于升高位置。液压缸22连接至机架12和倾卸体20，使得液压缸22可以选择性地延伸，以使倾卸体20围绕枢轴销42从在倾倒方向45上的拖运位置枢转到几个倾倒位置中的一个，并且缩回，以使倾卸体20从倾倒位置在降低方向47上返回到拖运位置。倾卸体20的内容物可以通过可控地对液压缸22加压来从其分配，以围绕枢轴销42将倾卸体20从图1所示的拖运位置枢转地移动至选定的倾倒位置。
在其他实施例中，主体可以采用不同的形式。例如，在其他实施例中，主体可以具有
在拖运(或装载)模式的正常操作期间，液压缸22不支撑倾卸体20的重量。在拖运位置(在典型的装载循环期间使用)，在液压缸22内存在可忽略不计的压力，并且倾卸体20的重量通过枢轴销42和附接至机架12的一对有效载荷支撑轨道49(机器10的每一侧上各一个)传递至机架12。
参照图1，机器10包括根据本发明的原理构造的有效载荷分布监控系统25的实施例。有效载荷分布监控系统25配置为通过评估在机器10的支柱30、30’、31、31’内的压力来监控机器10的装载条件，以检测存储在机器10的有效载荷存储区域40内的供应材料41何时处于不平衡条件。在实施例中，有效载荷分布监控系统25配置为当在支柱30、30'、31、31'中的相对支柱压差超过差值极限时，检测何时出现不平衡条件。在实施例中，根据预定技术计算相对支柱压差。在实施例中，有效载荷分布监控系统25配置为比较来自在工作现场上行进的多个机器10、10’的一组压力传感器读数，以确定特定装载机70是否正在以出现定点误差的方式操作。
有效载荷分布监控系统25由机架12支撑。图示的有效载荷分布监控系统25包括多个压力传感器100、地理定位单元102、控制器104、非暂时性计算机可读介质105、界面设备107、数据储存设备108以及通信设备110。
压力传感器100中的一个分别定位在支柱30、30’、31、31’中的每一个内。每个压力传感器100可操作以感测与其相关联的支柱30、30’、31、31’内的压力。应当理解的是，在支柱30、30’、31、31’中的每一个内的流体压力与由相应支柱30、30’、31、31’支撑的重量相关，该重量包括设置在倾卸体20内的供应材料41的有效载荷重量。另外，在机器10正在经受装载条件的改变时在支柱30、30’、31、31’内的压力通常受到振荡的影响。压力振荡可以响应于机器10正在经历的特定装载条件而在频率、幅值和/或范围上变化。
参照图3，示出了机器10的有效载荷分布监控系统25的示意性和图解视图。压力传感器100分别布置有第一前支柱30、第二前支柱30’、第一后支柱31以及第二后支柱31’，以感测支柱30、30’、31、31’中的每一个内的支柱压力。压力传感器100中的每一个配置为生成指示由特定压力传感器100感测的支柱压力的相应支柱压力信号。在实施例中，压力传感器100可以包括任何合适的压力传感器，该压力传感器配置为感测在相关支柱30、30’、31、31’内的压力，并且可在与机器10的预期应用相匹配的压力范围内操作。在实施例中，这些压力传感器100都配置为将支柱压力信号基本上连续地传输至控制器104。
地理定位单元102配置为生成指示机器10的位置的位置信号。在实施例中，地理定位单元102可以包括任何合适的设备，该设备配置为确定机器10的位置并且将指示机器10的绝对位置(包括例如纬度、经度以及海拔信息)的位置信号发送至控制器104。例如，在实施例中，地理定位单元包括全球定位系统(GPS)接收器。在实施例中，GPS接收器102配置为生成包括纬度位置和经度位置的位置信号。
在其他实施例中，地理定位单元102可以包括惯性基准系统(IRS)、本地跟踪系统、或者接收或确定与机器10相关联的位置信息的另一已知定位系统的一部分。例如，用于地理定位的合适技术包括但不限于美国全球定位系统、俄罗斯GLONASS卫星系统、欧洲伽利略卫星系统以及澳大利亚堪培拉Locata公司提供的无线电定位系统。在实施例中，地理定位单元102可以配置为接收和处理来自多个系统的地理定位信号，以生成发送至控制器104的位置信号。在一些实施例中，由地理定位单元102生成的位置信号可以经由通信设备110传送至位于远程的中央站点，以传送指示所接收的或所确定的机器10的位置信息的信号，用于进一步处理。
控制器104与压力传感器100可操作地通信以从其接收相应的支柱压力信号，并且与地理定位单元102通信以从其接收位置信号。控制器104与非暂时性计算机可读介质105可操作地布置，使得控制器104配置为执行包含在其上的有效载荷分布监控程序。控制器104还可操作地布置有界面设备107、数据存储设备108以及通信设备110。
控制器104可以包括处理器120，并且利用包含在非临时性的、有形的计算机可读存储介质105上的有效载荷分布监控程序来编程。当由处理器120执行时，有效载荷分布监控程序105向控制器104提供监控机器10的支柱压力的功能性(基于来自压力传感器100的读数)，以确定机器10是否经历了构成危险的不平衡装载条件。在实施例中，不平衡装载危险事件可以被认为是可能潜在地损坏机器和/或导致机器的一个或多个部件的服务寿命缩短的任何不平衡装载条件。在其他实施例中，不平衡装载危险事件可以构成不平衡装载条件，在该条件下，安全和/或有效载荷考虑指示机器的一个或多个操作条件应当改变，以便促进机器10及其(多个)操作者125的安全和/或在机器10的倾卸体20内的供应材料41的有效的搬运。在实施例中，有效载荷分布监控程序105向控制器104提供跟踪其在工作现场检测到的每个不平衡装载危险事件的位置的功能性。
在实施例中，处理器120通常可以包括应用的任何组件，该组件可以从客户端或界面设备107接收输入，处理输入，将输入呈现给有效载荷分布监控程序105，并且将来自处理器120的输出呈现给客户端(诸如位于远程的中央处理单元)、界面设备107和/或数据存储设备108，并且执行有效载荷分布监控程序105的逻辑。在实施例中，控制器104可以包括一个或多个处理器，这些处理器可以运行指令并处理数据以执行与有效载荷分布监控系统25相关联的一个或多个功能。例如，控制器104可以运行软件，该软件使得有效载荷分布监控系统25能够从有效载荷分布监控系统25外部请求和/或接收数据，诸如来自一个或多个其他系统的关于机器10的操作数据、和/或来自与多个机器通信的另一机器和/或中央计算机系统的车队不平衡装载危险事件数据，这些机器各自包括根据本发明的原理构造的有效载荷分布监控系统。控制器104还可以运行软件，该软件使得有效载荷分布监控系统25能够确定先前所确定的每个危险事件的位置在预定时间段内(由产生危险事件数据的任何这种机器)已经在机器10所在的工作现场出现。
在实施例中，控制器104配置成与另一处理单元通信，诸如中央计算机系统，具有根据本发明的原理构造的有效载荷分布监控系统的机器车队与该中央计算机系统通信。
在实施例中，控制器104配置为将不平衡装载事件信号传输至非机载处理单元。在实施例中，危险事件信号可以包括由有效载荷分布监控系统25生成的数据，该数据包括例如支柱压力数据和相应的位置数据。在实施例中，不平衡装载事件信号包含支柱压力数据和相应的位置数据。在实施例中，不平衡装载事件信号包含指示出现的不平衡装载条件和不平衡装载条件的出现时间和地点的不平衡装载事件数据。
非暂时性计算机可读介质105承载根据本发明的原理构造的有效载荷分布监控程序。有效载荷分布监控程序105包括图形用户界面。在实施例中，有效载荷分布监控程序105配置为监控来自压力传感器100的支柱压力信号，以确定机器10是否经历不平衡装载条件。例如，在实施例中，有效载荷分布监控程序105配置为监控来自压力传感器100的支柱压力信号，以确定在装载序列期间，由装载机70沉积在机器10的倾卸体20中的供应材料41是否以不平衡条件放置，诸如在图1和图2中所示。在实施例中，有效载荷分布监控程序105配置为跟踪在工作现场出现处的这种不平衡装载条件的位置。在实施例中，有效载荷分布监控程序105配置为实施监控遵循本发明的原理的机器10的有效载荷分布的任何方法(或方法的步骤)。在实施例中，有效载荷分布监控程序105可以包括支柱压力监控模块、跟踪模块、消息处理模块、已经映射模块。
针对不平衡装载条件的出现，支柱压力监控模块可以配置为监控来自压力传感器100中的每一个的支柱压力信号。在实施例中，支柱压力监控模块配置为基于超过差值极限的相对支柱压差，针对在机器10的倾卸体20内的不平衡装载条件进行监控。在实施例中，支柱压力监测模块配置为使用与第一前支柱30、第二前支柱30’、第一后支柱31以及第二后支柱31’中的每一个相关联的支柱压力信号来计算相对支柱压差。在实施例中，支柱压力监测模块配置为计算不平衡装载条件的严重性值，该严重性值将所计算的相对支柱压差转换成有限标度(例如，从1到10的等级)。
在实施例中，支柱压力监控模块可以配置为针对不平衡装载条件的出现，基本上连续地监控来自压力传感器100中的每一个的支柱压力信号。在实施例中，支柱压力监测模块可以配置为仅当机器10静止时(诸如其处于装载循环中时)监控来自压力传感器100中的每一个的支柱压力信号。在一些实施例中，支柱压力监控模块可以使用来自地理定位单元102的位置信号来确定机器是否静止。在其他实施例中，来自机器的机载模块的机器10的速度可以与控制器104通信，并且其速度读数可以被支柱压力监控模块用于确定机器10是否正在移动。
在实施例中，支柱压力监控模块可以配置为监控来自压力传感器100中的每一个的支柱压力信号，以确定机器何时正在经历装载循环，在该装载循环中在倾卸体内的供应材料41的重量正在改变。在实施例中，支柱压力监控模块可以配置为在装载循环期间经由界面设备107向操作者提供实时装置条件数据。在实施例中，支柱压力监控模块可以配置为忽略在加载循环期间出现的不平衡装载条件。
在实施例中，有效载荷分布监控程序的支柱压力监控模块配置为通过至少确定在第一前支柱30、第二前支柱30’、第一后支柱31以及第二后支柱31’中的两个的支柱压力的第一和与第一前支柱30、第二前支柱30’、第一后支柱31以及第二后支柱31’中的另外两个的支柱压力的第二和之间的差值来计算相对支柱压差。在实施例中，在第一和与第二和之间的差额可以被变换为绝对值。在实施例中，所计算的差值可以用作用于计算相对支柱压差的另一或多个公式的一部分。
例如，参照图4，在实施例中，有效载荷分布监控程序的支柱压力监控模块配置为通过基于对角相对的支柱对30、30’、31、31’的支柱压力的比较至少计算机器10的装载条件的齿条值来计算相对支柱压差。在实施例中，所计算的齿条值可以用作用于计算相对支柱压差的另一或多个公式的一部分。
机器10的齿条值可以对应于当经受不平衡装载条件时机架12的扭转的趋势。挤压会导致高载荷施加到诸如机架12的部件上，这可能导致机架12破裂。例如，当机器10在铲下后退并且后轮37、37’中的一个在趾部上倒退时，就会出现挤压。当机器10的轮子34、34’、37、37’中的一个撞击运输道路上的物体，例如凹坑时，也会出现这种情况。
在图4所示的实施例中，机器10的齿条值通过采用包括第一前支柱30和第二后支柱31’的支柱压力的第一和与包括第二前支柱30’和第一后支柱31的支柱压力的第二和的差值来计算。有效载荷分布监控程序的支柱压力监控模块可以配置为使用以下等式计算图示的齿条值：
齿条值＝(LF+RR)-(RF+LR)  (等式1)，
其中LF是第一或左前支柱30的支柱压力，
RR是第二或右后支柱31'的支柱压力，
RF是第二或右前支柱30'的支柱压力，并且
LR是第一或左后支柱31的支柱压力。
参照图5，在实施例中，有效载荷分布监控程序的支柱压力监控模块配置为通过基于前支柱30、30’和后支柱31、31’的支柱压力的比较至少计算机器10的装载条件的节距值来计算相对支柱压差。在实施例中，所计算的节距值可以用作用于计算相对支柱压差的另一或多个公式的一部分。
机器10的节距值可以对应于在倾卸体20中的供应材料41的重心的前端部43至后端部44位置。根据节距的方向，具有显著节距值的载荷会导致集中载荷施加到前轮34、34’或后轮37、37’。例如，当机器10位于地平面表面上时，会出现节距。当机器10穿过横过运输道路延伸的沟渠或其他障碍物(例如管道)时，也可能出现这种情况。
在图5所示的实施例中，机器10的节距值通过采用包括第一前支柱30和第二前支柱30’的支柱压力的第一和与包括第一后支柱31和第二后支柱31’的支柱压力的第二和的差值来计算。有效载荷分布监控程序的支柱压力监控模块可以配置为使用以下等式计算图示的节距值：
节距值＝(LF+RF)-(LR+RR)  (等式2)，
其中LF、RF、LR以及RR具有与它们在等式(1)中相同的含义。
参照图6，在实施例中，有效载荷分布监控程序的支柱压力监控模块配置为通过至少基于第一前支柱30和第一后支柱31与第二前支柱30’和第二后支柱31’的支柱压力的比较来计算机器10的装载条件的偏置值，从而计算相对支柱压差。在实施例中，所计算的偏置值可以用作用于计算相对支柱压差的另一或多个公式的一部分。
机器10的偏置值可以对应于在倾卸体20中供应材料41的重心的侧部28到侧部29的位置。根据偏置的方向，具有显著偏置值的载荷可以导致集中载荷施加到机器10的第一侧部29或第二侧部29的前轮和后轮。当装载机70没有将供应材料41集中在倾卸体20的有效载荷存储区域40内时，会出现偏置。当机器10围绕运输道路的拐角行驶时也可能出现这种情况，该拐角处具有不足的或负的道路外倾角，导致在倾卸体20内的供应材料41侧向朝向外侧车轮偏移。
在图6所示的实施例中，机器10的偏置值通过采用包括第一前支柱30和第一后支柱31的支柱压力的第一和与包括第二前支柱30’和第二后支柱31’的支柱压力的第二和的差值来计算。有效载荷分布监控程序的支柱压力监控模块可以配置为使用以下等式来计算图示的偏置值：
偏置值＝(LF+LR)-(RF+RR)  (等式3)，
其中LF、LR、RF以及RR具有与它们在等式(1)中相同的含义。
在实施例中，有效载荷分布监控程序的支柱压力监控模块可以配置为通过至少分别使用根据等式1-3计算的齿条值、节距值以及偏置值中的任何一个的绝对值来计算相对支柱压差。在实施例中，有效载荷分布监控程序的支柱压力监控模块可以配置为至少通过使用分别根据等式1-3计算出的齿条值、节距值以及偏置值中的至少两个计算复合载荷条件值，来计算相对支柱压差。在实施例中，所计算的复合装载条件值可以用作用于计算相对支柱压差的另一或多个公式的一部分。在实施例中，有效载荷分布监控程序的支柱压力监控模块可以配置成经由控制器104将载荷计算数据传输至数据储存设备108，该数据存储设备使用与第一前支柱30、第二前支柱30’、第一后支柱31以及第二后支柱31’中的每一个相关联的支柱压力信号来生成，来计算相对支柱压差。
在实施例中，有效载荷分布监控程序105的支柱压力监控模块配置为基于将来自压力传感器100的支柱压力信号与存储在数据储存设备108中的支柱压力数据的数据库进行比较来确定不平衡装载条件危险事件是否已经出现。在实施例中，应用于支柱压力数据数据库的合适的统计分析技术可以用于监控机器的支柱压力信号，以确定是否已经出现不平衡装载条件。
在实施例中，支柱压力监控模块配置为将当前时刻由压力传感器100感测到的在支柱压力中的相对支柱压差与在过去位置处出现的历史相对支柱压差组进行比较，以确定不平衡装载条件是否正在出现。在实施例中，一组历史相对支柱压差可以以数据库的形式存储在数据储存设备108中。在实施例中，在工作现场处给定位置的历史相对支柱压差的数据库可以根据配备有根据本发明的原理构造的都位于相同位置有效载荷分布监控系统25的多个机器填充。在一些实施例中，在工作现场的给定位置处的历史动态支柱压力组的改变可以被限制在特定时间段内。在一些实施例中，在特定时间之前(例如，在当前操作员在该位置处操作装载机70之前或者例如，在装载机70定位在该位置之前)获得的特定位置的相对支柱压差可以从历史相对支柱压差组中消除，和/或通过支柱压监控测模块从考虑中排除。
在实施例中，支柱压力监控模块配置为使用与第一前支柱30、第二前支柱30’、第一后支柱31。以及第二后支柱31’中的每一个相关联的支柱压力信号来计算存储在倾卸体20内的供应材料41的重心。在实施例中，第一前支柱30、第二前支柱30’、第一后支柱31以及第二后支柱31’可以相对于彼此一定已知距离定位。来自压力传感器100的支柱压力信号可以被压力监测模块使用，以使用由压力传感器100感测到的支柱压力和支柱30、30’、31、31’之间的已知距离来计算存储在倾卸体20内的供应材料41的重心。
跟踪模块可以配置为当不平衡装载条件出现时跟踪机器10的位置。在实施例中，跟踪模块可以使用来自地理定位单元102的位置信号中的数据，以确定在该处不平衡装载条件出现的位置。在实施例中，跟踪模块还可以存储机器10经历不平衡装载条件的时间。
在实施例中，跟踪模块可以配置为将与机器10经历的不平衡装载条件相关的位置和/或时间数据存储在数据储存设备108中。在实施例中，跟踪模块配置为在机器10移动时使用来自地理定位单元102的位置信号跟踪机器10的位置，并将机器10的位置与存储在数据储存设备108中的一组有效载荷危险位置进行比较，以确定机器10何时处于距该组有效载荷危险位置中的至少一个的预定的有效载荷危险距离内。在实施例中，地理定位单元102可以配置为在指示机器10行进方向的位置信号中包括导向数据，以帮助跟踪模块确定机器10是否是移动到更靠近有效载荷危险位置还是远离其。
在实施例中，控制器104适于响应于接收来自机器10已经经历不平衡装载条件的有效载荷分布监控程序105的支柱压力监控模块的指示，根据在数据储存设备108中的数据来汇编不平衡装载指示符(诸如以第一弹出消息的形式)。在实施例中，消息处理模块可以配置为通过图形用户界面在界面设备107中显示不平衡装载指示附，该指示符指示一旦相对支柱压差超过差值极限，不平衡装载条件就会出现。控制器104可以将不平衡装载指示符传输至界面设备107，用于经由有效载荷分布监控程序105的图形用户界面显示给操作员125。
不平衡装载指示符可以包括描述不平衡装载条件的数据，该数据包括例如不平衡装载条件的性质。在实施例中，描述不平衡装载条件的数据可以包括例如在倾卸体20内的供应材料41的所计算的重心的位置、不平衡条件的方向性质(例如，超过预定阈值的齿条值、节距值和/或偏置值)、和/或不平衡装载条件的严重性值，该严重性值将计算的相对支柱压差转换成有限标度(例如，从1到10的等级)。在其他实施例中，不平衡装载指示符可以采用由与界面设备107相关联的扬声器发出的可听声音的形式。
在实施例中，控制器104适于响应于接收来自有效载荷分布监控程序105的跟踪模块的指示符，根据在数据储存设备108中的数据汇编警告指示符，即，机器10处于距与不平衡装载条件事件组相对应的有效载荷危险位置组中的至少一个的有效载荷危险位置的预定有效载荷危险距离内。在实施例中，当机器10在距有效载荷危险位置组中的至少一个的预定有效载荷危险距离内时，消息处理模块可以被触发以编译合适的警告指示符。消息处理模块可以配置为通过图形用户界面在界面设备107中显示有效载荷危险接近指示符，该指示符指示当跟踪模块确定机器10在预定有效载荷危险距离内时机器10正在接近危险区域。在实施例中，警告指示符包括可视图像(诸如由在界面设备107中的图形用户界面显示的第二弹出消息)和可听声音中的至少一个。
映射模块可以配置为使用在数据储存设备中的装载条件数据的数据库来生成工作现场的有效载荷危险映射。在实施例中，有效载荷危险映射包括在该不平衡装载条件事件组的有效载荷危险位置组中的每一个处的有效载荷危险指示符。在实施例中，映射模块可以配置为通过图形用户界面在界面设备107中显示有效载荷危险映射。在实施例中，映射模块可以配置成使得在该有效载荷危险位置组中的每一个的位置处的危险指示符配置为指示在预定时间段内在该位置处出现的不平衡装载条件事件的数量和数量范围中的至少一个。
在实施例中，机载模块可以配置为与控制器104通信，使得机载模块将关于机器10的操作的信息发送至控制器104，使得控制器104可以使用操作信息来帮助识别不平衡装载条件是否出现。如本领域技术人员将理解的那样，机载模块可以与各种其他模块和/或传感器互连。例如，机载模块可以包括发动机控制模块(ECM)、电力系统控制模块、连接一个或多个子部件的附件接口以及任何其他类型的设备，这些设备是机器10可以用来在运行时间或非运行时间条件期间(即机器10的发动机分别运行或不运行、和/或机器10移动或静止)促进和/或监控机器10操作的设备。在这样的实施例中，控制器104可以适于直接或通过机载模块间接地响应于从传感器接收的信号。
界面设备107与控制器104可操作地通信。界面设备107配置为显示有效载荷分布监控程序105的图形用户界面。在实施例中，界面设备107可以安装在机器10的操作员舱室18内。
操作员125可以使用界面设备107从有效载荷分布监控程序105接收信息，并通过界面设备107向控制器104提供输入。界面设备107可以配置为向操作员125提供到机器10的其他系统的可操作接口。
界面设备107耦合至控制器104，以从其接收装载条件数据。在实施例中，音频设备可以与界面设备107相关联，以通过扬声器提供听觉上可感知的信息。在实施例中，有效载荷分布监控程序105可以配置成使得界面设备107可以显示由有效载荷分布监控程序105的映射模块生成的有效载荷危险映射，以及由消息处理模块编译的关于机器10的不平衡装载条件的出现和/或接近有效载荷危险位置的任何合适的消息。在图示的实施例中，界面设备107适于以可视地显示标记的形式提供信息。
界面设备107可以包括配置为允许操作员125访问存储在数据储存设备108中的信息的硬件和/或软件组件。例如，有效载荷分布监控程序105的图形用户界面可以包括数据访问接口，该数据访问接口配置为允许操作员125使用特别配置的移动应用(“app”)、诊断工具或任何其他类型的数据设备来访问、配置、存储和/或下载信息到非机载系统或接收器175(诸如计算机、个人数字助理(PDA)、或者智能电话)。而且，界面设备107可以配置为允许操作者125访问和/或修改存储在数据储存设备108中的信息(诸如操作参数、操作范围、各种位置的不平衡装载条件事件信息、和/或与一个或多个不平衡装载条件配置相关联的阈值水平)。
在图示的实施例中，界面设备107安装在操作员舱室18内(参见图1)。在其他实施例中，界面设备107可以位于包括远离机器10的位置的其他地方。
参照图3，界面设备107的图示的实施例包括液晶显示设备150。在实施例中，液晶显示设备150可以安装在操作员舱室18中的面板结构内，或者作为独立设备。
如本领域技术人员将理解的那样，在实施例中，界面设备107可以包括另一类型的显示器、控制台、键盘、按钮、语音识别设备、膝上型计算机、扬声器和/或其他接口。在实施例中，界面设备107可以包括呈现信息的任何类型的显示设备。
图示的液晶显示设备150包括以触摸屏155形式的显示屏，该显示屏适于向机器10的操作员125显示信息，并经由手指触摸输入接收来自操作者125的指令用于传输到控制器104。触摸屏155可以包括适于选择性地显示多个弹出消息的消息显示部分，诸如由控制器104使用有效载荷分布监控程序105生成的那些弹出消息。在其他实施例中，界面设备107可以包括不同类型的显示屏。
触摸屏155可以是具有任何合适纵横比(例如1.66:1或行业参考“超16”)的任何合适的大小(例如7英寸的屏幕)。如本领域技术人员所熟知的那样，可以使用电容触摸技术选择性地激活触摸屏155。触摸屏155可以配置为检测任何导电的或者具有不同于空气的电介质的东西。在实施例中，触摸屏155可以基于向触摸屏155施加预定量的力的人手指触摸来激活。在实施例中，触摸屏155可以配置为响应于即时触摸激活、按压和保持激活以及在抬起离开时激活。在实施例中，可以调整显示屏155的背景的亮度和/或颜色。例如，在一些实施例中，显示屏155可以在例如白天模式与黑夜模式之间切换。白天模式可以具有不同于黑夜模式的配色方案和/或亮度。
数据储存设备108与控制器104可操作地通信。数据储存设备108通常可以包括用于将数据存储在非易失性储存器中的任何类型的系统。这包括但不限于基于：磁、光以及磁光储存设备的系统，以及基于闪存和/或电池备份存储器的储存设备。数据储存设备108可以包括可移动存储模块，或者固定存储模块，或者可移动和固定存储模块的组合。
在实施例中，数据储存设备108可以包括机载存储器设备和/或远程定位的非机载存储器设备，该非机载存储器设备可以经由通信设备110与控制器104通信。在实施例中，数据储存设备108包括与中央处理单元通信的非机载存储器设备，该中央处理单元与具有根据本发明的原理构造的有效载荷分布监控系统25的多个机器10、10’通信，该有效载荷分布监控系统包括各自具有相应的压力传感器100的至少两个支柱30、31(也参见图2)。
数据储存设备108可以包括存储、组织、分类、过滤和/或布置由有效载荷分布监控程序105使用的数据的一个或多个存储器设备。例如，在实施例中，数据存储器设备108包括用于工作现场的装载条件数据的数据库。在实施例中，装载条件数据可以包括由有效载荷分布监控程序105生成的任何信息。
在实施例中，装载条件数据包括不平衡装载条件事件组和有效载荷危险位置组，该组有效载荷危险位置与有效载荷分布监控系统25已经生成的该不平衡装载条件事件组相对应。在实施例中，危险事件数据包括来自每个传感器的支柱压力信号数据、来自地理定位单元102的位置信号数据以及将支柱压力信号数据和位置信号数据关联到特定时间点的时间编码信息。
在实施例中，数据储存设备108包括危险事件数据的数据库，该数据库包括与在工作现场的多个位置相对应的该历史支柱压力数据组数据。在实施例中，有效载荷分布监控程序105的支柱压力监控模块可以将来自机器的支柱30、30’、31、31’的支柱压力信号与在由支柱压力监控模块使用的差值极限的位置处出现的该历史支柱压力数据组数据的进行比较，以确定不平衡装载条件是否已经出现。在实施例中，由支柱压力监测模块使用以确定不平衡装载条件是否已经出现的差值极限是基于在该位置处出现的该历史支柱压力数据组数据。在实施例中，历史支柱压力数据组可以填充有来自机器10本身的数据和/或具有根据本发明的原理构造的有效载荷分布监控系统25的多个机器10、10’，该有效载荷分布监控系统包括具有相应压力传感器100的至少一个支柱30。
在实施例中，数据储存设备108包括不平衡装载条件事件的数据库，该数据库可以被组织在被称为映射单元的多个地理轮廓区域内。在实施例中，工作现场可以被分成多个连续的映射单元，并且在工作现场内出现的不平衡装载条件事件可以与映射单元中的一个相关联。映射单元数据可以包括在特定映射单元内已经出现的不平衡装载条件事件的数量以及每个这样的不平衡装载条件事件出现的日期/时间。有效载荷分布监控程序105的跟踪模块可以配置为将机器10的位置与多个映射单元中的一个相关联，并且基于在映射单元内出现的不平衡装载条件事件的数量以及这些危险事件出现的时间来识别机器10位于在其内的映射单元的有效载荷危险严重性。
在实施例中，数据储存设备108可以适于存储消息数据，供有效载荷分布监控程序105的消息处理模块在生成消息指示符和/或警告指示符(诸如以至少一个弹出消息的形式)时使用。在实施例中，数据储存设备108存储与装载条件事件信息相关的多个弹出消息的消息数据。
在实施例中，就机器10移动到新位置(在该新位置处，新位置的特定装载条件不同于先前位置)的程度上而言，有效载荷分布监控程序105可以更新有效载荷分布监控系统25使用的装载条件数据，以确定机器10在新的工作现场的装载条件。当在工作现场处的装载条件出现显著变化时(诸如通过经历重新配置或补救)，控制器104可以重置在数据存储设备108中的信息，以反映在工作现场处的改变的装载条件。
例如，响应于从界面设备107接收到的命令，控制器104可以用于经由界面设备107通过有效载荷分布监控程序105的图形用户界面来显示存储在数据储存设备108中的装载条件数据。在数据储存设备108中的信息可以经由界面设备107选择性地传输到操作员125和/或经由通信设备110传输到非机载接收器175。
通信设备110可操作地布置有控制器104，以将信息从有效载荷分布监控系统25通信地传输到合适的非机载设备，例如接收器175。在实施例中，通信设备110配置为将不平衡装载事件信号从控制器104传输到不受机器10的机架12的支持的接收器175。
在实施例中，不平衡装载事件信号包含来自有效载荷分布监控系统25的装载条件数据。例如，在实施例中，不平衡装载事件信号包含不平衡装载事件数据，该不平衡装载事件数据指示一个或多个不平衡装载条件的出现和对于每个这种不平衡装载条件的出现的时间和地点。
在实施例中，通信设备110可以包括促进在有效载荷分布监控系统25与非机载设备之间的数据传输的任何合适的装备，诸如接收器175或远离机器10的位置的中央计算机系统。在实施例中，通信设备110可以包括硬件和/或软件，该硬件和/或软件配置为通过跨过无线网络平台(例如卫星通信系统)的无线通信链路180发送和/或接收数据。可替换地和/或附加地，通信设备110可以包括一个或多个宽带通信平台，该宽带通信平台配置为将有效载荷分布监控系统25通信耦合到非机载系统，例如蜂窝、蓝牙、微波、点对点无线、点对多点无线、多点对多点无线或用于联网多个组件的任何其他合适的通信平台。
在实施例中，通信设备110可以配置为与外部数据存储设备建立直接数据链路。在实施例中，外部数据储存设备可以是中央计算机系统的一部分，或者是便携式设备的形式，用于例如从有效载荷分布监控系统25下载数据并将信息上传到中央计算机系统。在实施例中，通信设备110可以包括有线网络，例如以太网、光纤、波导或任何其他类型的有线通信网络。
在实施例中，通信设备110使用蜂窝网络以向接收器175传输危险事件数据，该接收器是在智能电话的形式，其上加载具有移动app以可视地显示危险事件数据。在实施例中，移动app可以用于在智能电话175上显示有效载荷分布监控系统25的图形用户界面，以允许用户使用智能电话175远程地向有效载荷分布监控系统25输入命令，并以类似于此的方式使用界面设备107通过其接收输出。
在实施例中，中央计算机系统/接收器175配置为远离机器10执行附加装载条件分析，并将附加装载条件数据传输回有效载荷分布监控系统25，以进一步用于操作机器10。此外，中央计算机系统/接收器175可以配置为经由中央处理单元监控在工作现场的机器队列。
在实施例中，包括根据本发明的原理构造的有效载荷分布监控系统的机器的实施例可以用于实施根据本发明的原理监控机器的有效载荷分布的方法，以确定机器是否具有不平衡装载条件。参照图7，示出了遵循本发明的原理监控机器的有效载荷分布的方法300的实施例的步骤。
监控机器的有效载荷分布的方法300与包括机架和悬架系统的机器一起使用。悬架系统安装至机架，并且包括第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱。该方法300包括利用多个压力传感器中的相应一个传感器来感测在第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱中的每一个内的支柱压力，以生成指示由多个压力传感器中的相应一个感测的支柱压力的支柱压力信号(步骤310)。多个压力传感器中的每一个的支柱压力信号被传输到控制器(步骤320)。
控制器用于执行存储在非暂时性计算机可读介质上的有效载荷分布监控程序，以基于与第一前支柱、第二前支柱、第一后支柱以及第二后支柱中的每一个相关联的支柱压力信号来确定是否出现了不平衡装载条件(步骤330)。在实施例中，有效载荷分布监控程序使用上述讨论的任何技术来确定不平衡装载条件是否出现。
响应于有效载荷分布监控程序确定不平衡装载条件出现，控制器用于执行有效载荷分布监控程序，以通过图形用户界面在界面设备中显示不平衡装载指示符，该指示符指示不平衡装载条件出现(步骤340)。在实施例中，遵循本发明的原理的方法进一步包括使用控制器来执行有效载荷分布监控程序，以响应于机器处于距历史不平衡装载条件事件站点的预定有效装载危险距离内通过图形用户界面在界面设备中显示有效载荷危险接近警告消息，该消息指示机器正在接近不平衡装载条件事件站点。在实施例中，有效载荷危险接近警告消息包括可视图像和可听声音中的至少一个。
在根据本发明的原理监控机器的有效载荷分布的方法的实施例中，可以操作地理定位单元以生成指示机器位置的位置信号。位置信号可以被传输到控制器。在实施例中，地理定位单元包括配置为生成位置信号的GPS接收器。在实施例中，位置信号包括机器的纬度位置和经度位置。响应于有效载荷分布监控程序确定不平衡装载条件出现，控制器可以用于执行有效载荷分布监控程序，以当不平衡装载条件出现时跟踪机器的位置。
在实施例中，机器包括操作员舱室，并且界面设备安装在该操作员舱室内。在实施例中，该方法进一步包括在界面设备中通过图形用户界面显示包含装载条件数据的消息。
在根据本发明的原理监控机器的有效载荷分布的方法的实施例中，机器包括与控制器可操作地连接的通信设备。监控机器的有效载荷分布的方法可以进一步包括使用控制器经由通信设备向接收器发送不平衡装载事件信号，其中该接收器位于机器之外。在实施例中，不平衡装载事件信号包含支柱压力数据和相应的位置数据。在实施例中，通信设备使用蜂窝网络将由机器生成的装载条件数据发送到接收器，该接收器是中央处理单元的形式，该中央处理单元与在工作现场的多个这样的机器进行通信布置。
工业实用性
从前面的讨论中，将容易理解本文描述的机器、有效载荷分布监控系统以及监控机器的有效载荷分布的方法的实施例的工业适用性。所述原理应用于各种机器和工作现场。使用本发明的原理，机器的一个装载条件或不平衡装载条件的出现可以基于(多个)机器在服务时在工作现场遇到的实际环境条件来确定。
另外，工作现场管理可以使用由结合根据本发明的原理构造的有效载荷分布监控系统的机器生成的装载条件数据来识别操作者对机器的误操作、装载误差和/或来改善在工作现场的运输道路的条件，从而以减少由不平衡装载条件可能对机器造成的负面影响。根据本发明的原理构造的有效载荷分布监控系统可以用于识别装载机的定点问题，该装载机用于将供应材料放置在配备有用于监控根据本发明的原理构造的机器的有效载荷分布的系统的机器的倾卸体内。然后工人可以采用校正动作来缓和定点误差。
应当理解的是，前面的描述提供了所公开的系统和技术的示例。然而，可以预期的是，本公开的其他实施方式可以在细节上不同于前述示例。所有对本公开或其实例的引用旨在对文中讨论的具体示例的引用，而不旨在意味着更广义地对本公开的范围的任何限制。关于某些特征的所有褒贬语言旨在于指示缺乏针对那些感兴趣特征的偏好，但是除非另有明示则不能从发明的范围完全排除这样的特征。
除非以其他方式标明，否则本文引用的数值范围仅仅旨在用作单独指示落入该范围内的每个独立数值的简略方法，并且每个独立数值都包含在该说明书内，就如同它是单独在本文描述的一样。除非本文另有指示或者上下文另有明显相反的描述，否则本文描述的所有方法可以以适当的顺序实施。

Claims (8)

1.一种用于监控机器(10)的有效载荷分布的系统(25)，所述机器(10)包括机架(12)和悬架系统(14)，所述悬架系统(14)安装在所述机架(12)上并且包括第一前支柱(30)、第二前支柱(30')、第一后支柱(31)以及第二后支柱(31')，所述系统(25)包括：
多个压力传感器(100)，所述多个压力传感器(100)适于分别布置有所述第一前支柱(30)、所述第二前支柱(30')、所述第一后支柱(31)以及所述第二后支柱(31')以感测其内的支柱压力，所述多个压力传感器(100)各自配置为生成支柱压力信号，所述支柱压力信号指示由所述多个压力传感器(100)中的相应一个感测到的支柱压力；
非暂时性计算机可读介质(105)，所述非暂时性计算机可读介质(105)承载有效载荷分布监控程序，所述有效载荷分布监控程序包括图形用户界面；
地理定位单元，所述地理定位单元配置为生成指示所述机器的位置的位置信号；
控制器(104)，所述控制器(104)与所述多个压力传感器(100)中的每一个可操作地通信以分别从其接收所述支柱压力信号，所述控制器(104)与所述非暂时性计算机可读介质(105)可操作布置，使得所述控制器(104)配置为执行包含在其上的所述有效载荷分布监控程序；
界面设备(107)，所述界面设备(107)与所述控制器(104)可操作地通信，所述界面设备(107)配置为显示所述有效载荷分布监控程序的所述图形用户界面；
其中，所述有效载荷分布监控程序包括支柱压力监控模块、消息处理模块、和跟踪模块，所述支柱压力监控模块配置为基于超过差值极限的相对支柱压差来监控所述机器(10)内的不平衡装载条件，所述支柱压力监控模块配置为使用与所述第一前支柱(30)、所述第二前支柱(30')、所述第一后支柱(31)以及所述第二后支柱(31')中的每一个相关联的所述支柱压力信号来计算所述相对支柱压差，所述消息处理模块配置为通过所述图形用户界面在所述界面设备(107)中显示不平衡装载指示符，所述不平衡装载指示符指示一旦所述相对支柱压差超过所述差值极限，所述不平衡装载条件就会出现，并且所述跟踪模块配置为当所述不平衡装载条件出现时跟踪所述机器的位置；以及
数据储存设备，所述数据储存设备与所述控制器可操作地通信，所述数据储存设备包括工作现场的装载条件数据的数据库，装载条件数据的所述数据库包括不平衡装载条件事件组和与所述不平衡装载条件事件组相对应的有效载荷危险位置组。
2.根据权利要求1所述的系统(25)，其中，所述有效载荷分布监控程序的所述支柱压力监控模块配置为通过至少确定所述第一前支柱(30)、所述第二前支柱(30')、所述第一后支柱(31)以及所述第二后支柱(31')中的两个的所述支柱压力的第一和与所述第一前支柱(30)、所述第二前支柱(30')、所述第一后支柱(31)以及所述第二后支柱(31')中另外两个的所述支柱压力的第二和之间的差来计算所述相对支柱压差。
3.根据权利要求2所述的系统(25)，其中，所述第一和包括所述第一前支柱(30)和所述第二前支柱(30')的支柱压力，并且所述第二和包括所述第一后支柱(31)和所述第二后支柱(31')的支柱压力。
4.根据权利要求2所述的系统(25)，其中，所述第一和包括所述第一前支柱(30)和所述第一后支柱(31)的支柱压力，并且所述第二和包括所述第二前支柱(30')和所述第二后支柱(31')的支柱压力。
5.根据权利要求1所述的系统(25)，其中，所述数据储存设备(108)包括工作现场的装载条件数据的数据库，所述数据库包括对应于在所述工作现场的多个位置的历史支柱压力数据组，装载条件数据的所述数据库包括至少从配备有相应的第二组支柱和相应的第二组压力传感器(100)的第二机器(10')接收的数据；
并且其中，由所述支柱压力监控模块使用以确定是否已经出现所述不平衡装载条件的差值极限是基于在所述位置处出现的所述历史支柱压力数据组。
6.根据权利要求1所述的系统(25)，其中，所述有效载荷分布监控程序包括映射模块，所述映射模块配置为使用在所述数据储存设备(108)中的装载条件数据的所述数据库生成所述工作现场的有效载荷危险映射，所述有效载荷危险映射包括在所述不平衡装载条件事件组的有效载荷危险位置组的每一个处的有效载荷危险指示符，并且其中，所述跟踪模块配置为将所述机器(10)的位置与所述有效载荷危险位置组进行比较，以确定所述机器(10)何时处于距所述有效载荷危险位置组中的至少一个的预定有效载荷危险距离内，并且所述消息处理模块配置为通过所述图形用户界面在所述界面设备(107)中显示有效载荷危险接近指示符，所述有效载荷危险接近指示符指示当所述跟踪模块确定所述机器(10)处于所述预定的有效载荷危险距离内时，所述机器(10)正在接近危险区域。
7.一种机器(10)，包括：
机架(12)，所述机架(12)具有前端部(26)、与所述前端部(26)呈相对关系的后端部(27)、第一侧(28)以及与所述第一侧(28)呈相对关系的第二侧(29)；
主体(20)，所述主体(20)安装至所述机架(12)，所述主体(20)包括限定配置为将供应材料(41)保持在其中的有效载荷储存区域(40)的有效载荷支撑表面(39)；
悬架系统(14)，所述悬架系统(14)安装至所述机架(12)，所述悬架系统(14)包括第一前支柱(30)、第二前支柱(30')、第一后支柱(31)以及第二后支柱(31')，所述第一前支柱(30)和所述第二前支柱(30')设置为邻近所述机架(12)的所述前端部(26)且分别设置在所述机架(12)的所述第一侧(28)和所述第二侧(29)上，并且所述第一后支柱(31)和所述第二后支柱(31')设置为邻近所述机架(12)的所述后端部(27)并且分别设置在所述机架(12)的所述第一侧(28)和所述第二侧(29)上，所述第一前支柱(30)、所述第二前支柱(30')、所述第一后支柱(31)以及所述第二后支柱(31')与所述主体(20)处于支撑关系，以支撑设置在所述主体(20)内的所述供应材料；
根据权利要求1至6中任一项所述的有效载荷分布监控系统(25)，所述有效载荷分布监控系统(25)由所述机架(12)支撑，并且所述多个压力传感器(100)分别布置有所述第一前支柱(30)、所述第二前支柱(30')、所述第一后支柱(31)以及所述第二后支柱(31')，以感测其中的支柱压力，所述多个压力传感器(100)各自配置为生成指示由所述多个压力传感器(100)中的相应一个感测到的支柱压力的支柱压力信号。
8.一种用于监控机器(10)的有效载荷分布的方法，所述机器(10)包括机架(12)、悬架系统(14)以及根据权利要求1至6中任一项所述的有效载荷分布监控系统(25)，所述悬架系统(14)安装至所述机架(12)并且包括第一前支柱(30)、第二前支柱(30')、第一后支柱(31)以及第二后支柱(31')，所述方法包括：
利用多个压力传感器(100)中的相应一个来感测在所述第一前支柱(30)、所述第二前支柱(30')、所述第一后支柱(31)以及所述第二后支柱(31')中的每一个内的支柱压力，以生成指示由所述多个压力传感器(100)中的相应一个感测到的所述支柱压力的支柱压力信号；
将所述多个压力传感器(100)中的每一个的所述支柱压力信号传输到控制器(104)；
使用所述控制器(104)执行存储在非暂时性计算机可读介质(105)上的有效载荷分布监控程序，以基于与所述第一前支柱(30)、所述第二前支柱(30')、所述第一后支柱(31)以及所述第二后支柱(31')中的每一个相关联的所述支柱压力信号来确定是否出现不平衡装载条件；
响应于所述有效载荷分布监控程序确定不平衡装载条件出现，使用所述控制器(104)执行所述有效载荷分布监控程序，以通过图形用户界面在界面设备(107)中显示不平衡装载指示符，所述不平衡装载指示符指示不平衡装载条件出现；
操作地理定位单元，以生成指示所述机器的位置的位置信号；
将所述位置信号传输到控制器；
响应于所述有效载荷分布监控程序确定不平衡装载条件出现，使用所述控制器执行所述有效载荷分布监控程序，以在所述不平衡装载条件出现时跟踪所述机器的位置。
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