CN110167336A - 用于控制作业机器中木材装卸装置的操作的方法和布置、以及林业机器 - Google Patents

用于控制作业机器中木材装卸装置的操作的方法和布置、以及林业机器 Download PDF

Info

Publication number
CN110167336A
CN110167336A CN201880006532.2A CN201880006532A CN110167336A CN 110167336 A CN110167336 A CN 110167336A CN 201880006532 A CN201880006532 A CN 201880006532A CN 110167336 A CN110167336 A CN 110167336A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cantilever crane
crane group
timber
handler
orientation
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
CN201880006532.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110167336B (zh
Inventor
J·托萨瓦伊宁
T·坦斯卡宁
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.)
Ponsse Oyj
Original Assignee
Ponsse Oyj
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 Ponsse Oyj filed Critical Ponsse Oyj
Publication of CN110167336A publication Critical patent/CN110167336A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110167336B publication Critical patent/CN110167336B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G23/00—Forestry
    • A01G23/003—Collecting felled trees
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G23/00—Forestry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G23/00—Forestry
    • A01G23/003—Collecting felled trees
    • A01G23/006—Log skidders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G23/00—Forestry
    • A01G23/02—Transplanting, uprooting, felling or delimbing trees
    • A01G23/08—Felling trees
    • A01G23/083—Feller-delimbers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear
    • B66C15/04—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track
    • B66C15/045—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track electrical
    • 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
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/432—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/10—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means
    • B66C1/42—Gripping members engaging only the external or internal surfaces of the articles
    • B66C1/58—Gripping members engaging only the external or internal surfaces of the articles and deforming the articles, e.g. by using gripping members such as tongs or grapples
    • B66C1/585—Log grapples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/68—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles mounted on, or guided by, jibs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/08—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for depositing loads in desired attitudes or positions
    • B66C13/085—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for depositing loads in desired attitudes or positions electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • 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
    • E02F3/40—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets
    • E02F3/402—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets with means for facilitating the loading thereof, e.g. conveyors
    • E02F3/404—Dippers; Buckets ; Grab devices, e.g. manufacturing processes for buckets, form, geometry or material of buckets with means for facilitating the loading thereof, e.g. conveyors comprising two parts movable relative to each other, e.g. for gripping
    • 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
    • E02F3/438—Memorising movements for repetition, e.g. play-back capability

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)
  • Load-Engaging Elements For Cranes (AREA)
  • Dovetailed Work, And Nailing Machines And Stapling Machines For Wood (AREA)
  • Debarking, Splitting, And Disintegration Of Timber (AREA)
  • Mushroom Cultivation (AREA)
  • Ship Loading And Unloading (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于控制作业机器(10)中木材装卸装置(14)的操作的方法，该木材装卸装置经由旋转装置(13)附接到作业机器(10)的臂架组(12)的端部(19)，以形成木材装卸装置的用于操作的期望取向，并且在该方法中，使用旋转装置实现的木材装卸装置的取向基于待使用臂架组执行的操作而关联。木材装卸装置的取向与臂架组的端部的位置(A‑C)关联，在执行操作的同时限定臂架组的端部的位置，基于臂架组的端部的位置，根据所述关联、使用旋转装置确定木材装卸装置的取向。此外，本发明还涉及对应的布置和林业机器。

Description

用于控制作业机器中木材装卸装置的操作的方法和布置、以 及林业机器
本发明涉及一种用于控制作业机器中木材装卸装置的操作的方法，该木材装卸装置经由旋转装置附接到作业机器的臂架组的端部，以便形成木材装卸装置的用于操作的期望取向，并且在该方法中，将使用旋转装置实现的木材装卸装置的取向基于使用臂架组执行的操作而关联。此外，本发明还涉及对应的布置和林业机器。
林业机器通常包括提升装置，该提升装置包括臂架组、枢转接头和旋转装置。木材装卸装置可以附接到旋转装置，诸如，例如，用于装卸树木的收割机头部或抓升装置、抓具，或相应地，用于装卸其他装载物的一些其他作业装置。
借助于旋转装置，林业机器驾驶者通过将树木装卸装置相对于由旋转装置的轴向方向限定的竖向轴线旋转到合适的姿态，而将树木装卸装置取向在用于操作的正确方向上。该姿态是根据当时使用臂架组执行的操作以及作业机器的位置和臂架组相对于待执行的操作的姿态来确定的。这种情况的一个典型示例是卸载和装载由切割成一个或多个长度的木料货物而形成的装载物。在卸载和装载中，抓具在载物空间和堆阵/垛堆的区域中在臂架组的移动路径的两端被旋转到合适的姿态。关于载物空间，抓具将以这样的方式取向使得抓具中待被送至载物空间的树木平行于载物空间的纵向方向，或抓具的姿态使得抓具可以用于将树木从载物空间中拾取出来。关于堆阵或垛堆，抓具将根据相应的原则以这样的方式取向，使得抓具可用于将树木放置在垛堆中或从垛堆或堆阵中拾取树木，抓具的卡爪的移动在相对于垛堆或堆阵中的木料片的纵向方向大体垂直的平面上产生。
在装载或卸载时，林业机器相对于垛堆的位置和取向通常使得林业机器紧挨着垛堆定位在树木的端部的侧面。由于这种布置，在卸载和装载时，在垛堆上方以及在载物空间上方抓具每次都必须重新取向。由于重复的控制操作，这形成了林业机器的驾驶者的作业例程，但是其还需要精确度。
从欧洲专利申请公开EP2987399中已知解决方案，在该解决方案中，通过检测臂架的端部的移动方向和/或移动速度来控制旋转装置的操作。该解决方案使得实施方式要求很高，并且还包含了繁重的计算。此外，该解决方案很少考虑到这样的事实：由于作业环境，起重机的移动路径和移动方向不一定总是最直和最佳的。因此，基于臂端部的方向和/或速度的实施方式也增加了作业机器的燃料消耗。此外，从公开EP2116128中已知的解决方案包括起重机中的传感器，用于确定起重机端部的距离和/或臂之间的角度。
本发明的目的是创造一种用于控制作业机器中树木装卸装置的操作的方法和布置，其允许使用较轻的装置和软件实施方式来更容易地关于使用臂架组执行的操作确定树木装卸装置的取向。根据本发明的方法的特征化特性在随附权利要求1中说明，根据本发明的布置的特征化特性在在权利要求12中说明，并且根据本发明的林业机器的特征化特性在在权利要求14和15中说明。
通过将树木装卸装置的取向与臂架组端部的位置关联、通过在执行操作时确定臂架组的端部的位置、以及通过根据该关联、基于臂架组的端部的位置、使用旋转装置确定树木装卸装置的取向，借助于轻型软件级实施方式，可以在没有大量操作者交互作用的情况下确定树木装卸装置的取向。因此，本发明不需要预测性的且因此复杂的计算。这加速了林业机器的操作。此外，本发明可以用已知的感测装置实施。此外，本发明还可用于避免树木装卸装置的基本上连续的取向，并且因此更加节能地确定树木装卸装置的取向。
根据一个实施例，优选地、例如通过作业机器的操作者的动作、在臂架组的端部的一个或多个位置处，将树木装卸装置的取向的确定与臂架组的端部的位置关联。最有利的是，操作者仅需要在开始作业时、在开始待使用臂架组执行的操作之前对木材装卸装置的取向的确定进行一次编程。
根据一个实施例，在待使用臂架组执行的操作之前，优选地通过在作业机器的控制系统的存储器中记录关于臂架组的端部的至少两个位置的木材装卸装置的取向，在臂架组的端部的至少两个位置处关联木材装卸装置的对应于臂架组的端部的位置的取向以重复使用臂架组执行的操作。根据一个实施例，这两个位置是与臂架组的移动路径的端点有关的点或区域。这些位置的示例是臂架组的端部在载物空间的区域和垛堆的区域的位置，更广义地，在目标区域、目标点和/或目标空间中的位置。根据一个实施例，除了木材装卸装置的大体上自动确定取向之外，例如在枢转部的情况下、臂架组的移动也可以被存储以沿着所存储的移动路径引导臂架组。
由于本发明，装配到臂架组的端部的旋转装置通过将木材装卸装置旋转到特定姿态-例如，预先存储的姿态-来基于臂架组的端部的瞬时位置或臂架组的端部的未来位置取向木材装卸装置。由于本发明，旋转装置在必要时或者例如在能量消耗方面最有利(旋转装置具有低能量消耗)时旋转。考虑到起重机的各种移动路径在木材装卸装置的自动取向中甚至执行重复的操作时彼此偏离，本发明允许比现有技术更好地诸如例如基于臂架组的移动进行控制。由于本发明，木材装卸装置的取向优选地仅在其位于目标区域/目标点/目标空间中时才发生。以这种方式，即通过避免基于臂端部的移动方向执行木材装卸装置的连续取向，节省了例如，作业机器的燃料消耗。
借助于根据本发明的方法，可以根据作业情况或臂架组的端部的位置或木材装卸装置的位置，使旋转装置的旋转自动化或半自动化。在半自动化中，作业机器操作者通过使用臂架组的端部和木材装卸装置的位置来引导臂架组，在这种情况下，控制系统又根据臂架组的端部的位置引导木材装卸装置的取向。相应地，在半自动化的另一种形式中，当自动化首先负责旋转装置的旋转，即木材装卸装置的预取向时，作业机器操作者可以参与使得取向更加精确。借助于本发明，可以使经常重复的移动自动化，并且因此可以促进作业机器操作者的作业并且也使其更有效。本发明的其他特性特征在所附权利要求中说明，并且由其实现的其他优点在说明书部分中逐项列出。
在下文中，参照附图更详细地描述了本发明，本发明不限于下文给出的实施例，在附图中：
图1示出了林业机器的示例的简化示意图，本发明可以应用在该林业机器中，
图2和图3示出了根据本发明的方法的阶段的示意性俯视图，
图4和图5示出了图2和图3中所示方法的阶段的示意性侧视图，
图6示出了对木材装卸装置的取向进行编程时方法的示例的流程图，
图7示出了对木材装卸装置的取向和臂架组的移动路径进行编程时方法的第二示例的流程图，以及
图8示出了操作木材装卸装置时方法的示例的流程图。
图1示出了作业机器10的简化示意图，根据本发明的方法和布置可以应用在该作业机器10中。林业机器100-甚至更具体地说、货运机-现在作为作业机器10示出。货运机众所周知地包括，例如，具有枢转在一起的两个部分的底盘。在前车架35中，存在驾驶室37和发动机104，以及在装载车架36中，存在载物空间27。载物空间27在两侧由装载桩28、即挡木限界。可以在载物空间27中运输、例如由多功能机器砍伐、剥离和切割的树木16或林业废物，诸如树顶和树枝。
众所周知，货运机还包括起重机47，起重机47位于例如、驾驶室37和载物空间27之间。起重机47的基部38可以优选地处于装载车架36上，或者从另一方面来说，起重机47可以处于车架之间的枢转部的上方，或者处于前车架35上。众所周知，起重机47由臂架组12形成，其中可能具有若干枢转连接到彼此的臂架。在起重机47的臂架组12的最外侧臂架12'的端部19处又存在木材装卸装置14，在这种情况下木材装卸装置14是抓具15。也可以称之为抓升装置而非抓具。
通过使用抓具15，货物、在这种情况下为树木16、被提升到货运机的载物空间27中以便运输，并且相应地，该货物也被提升出载物空间27以卸载货运机。抓具15中具有操作装置，该操作装置操作卡爪34，卡爪34以可旋转的方式枢转连接到该操作装置，并且该操作装置相对于彼此前后移动。在抓具15和臂架组12之间具有用于使抓具15旋转、甚至更广义地用于使木材装卸装置14旋转的旋转装置13、即旋转器。旋转装置13通过枢转部附接到臂架组12的端部19上。可以使用所谓的钩环(shackle)来实现枢转接头，该钩环位于臂架组12的端部19和旋转装置13之间。该钩环允许旋转装置13和附接到旋转装置13上的木材装卸装置14大体自由地悬垂。
优选地，典型的钩环包括横向地垂直于彼此的两个旋转接头，这允许木材装卸装置14自由地且大体上竖直地悬垂，而与臂架组12的姿态无关。应当注意，臂架组12和作业机器10的运动使木材装卸装置14在钩环上摆动。还应该注意，虽然木材装卸装置14被描述为自由地悬垂，但是钩环通常还包括制动器、摆动制动器，摆动制动器、特别是在抓具15中存在装载物时、用于抑制钩环和木材装卸装置14的摆动。抑制摆动加速了作业机器10的作业。此外，减少了因摆动引起的冲击而、例如对作业机器10的主体、造成损坏的风险。
木材装卸装置14、例如现在此处示出的装载机抓具、附接到旋转装置13，旋转装置13也通常被称为旋转器。木材装卸装置14可以借助于旋转装置13而围绕旋转装置13的旋转轴线旋转，优选地围绕旋转装置13的旋转轴线R无限制地旋转。因此，木材装卸装置14经由旋转装置13附接到作业机器10的臂架组12的端部19，以便形成木材装卸装置14的用于操作的期望取向。例如，该操作可以是将装载物、在这种情况下为树木16、从一个地方移动到另一地方。旋转装置13以及木材装卸装置14例如从压力介质流获得其操作动力。压力介质流可以借助于软管、更广义地、借助于来自林业机器100的压力介质泵106的压力介质管线、经由臂架组12得到。压力介质泵106例如借助于林业机器的发动机104而旋转，以产生压力。
在这方面，还应该理解，除了林业机器100之外，根据本发明的方法和布置也适用于例如挖掘机和配备有作业臂架组的其他作业机器，其中，工具经由旋转装置13附接到作业臂架组。
参照图2至图8描述了用于控制作业机器10中的木材装卸装置14的操作的方法的各种实施例。图2和图3示出了根据本发明的方法的各阶段的示意性俯视图，并且图4和图5示出了本发明的一个实施例中、图2和图3中所示方法的各阶段的对应侧视图。图6至图8以流程图示出方法的示例。这里示出的实施例的示例是将装载物从货运机卸载到垛堆或装载货运机，在货运机的装载中，树木16从垛堆(或堆阵)移动到货运机的载物空间27。因此，在该示例中使用的木材装卸装置14是抓具15，该抓具15用于装卸树木16或其他物体或者将其从一个地方移动到另一地方。
图2和图4示出了对该方法的描述的初始情况的布置。根据该方法的一个实施例，作业机器10的操作者、即在这种情况下是货运机的驾驶者、在用木材装卸装置14执行作业操作之前执行木材装卸装置14的取向的编程。图6示出了与此相关的流程图示例。
在阶段601中，木材装卸装置14的取向的编程由驾驶者激活或经由货运机的控制系统24.1自动激活。激活可以将控制系统24.1的用户界面引导到阶段602，于是可以从该阶段根据预期的操作进一步特定化待使用臂架组12实现的取向的编程的对象。在阶段602中，将使用抓具15装载/卸载货运机选择为待执行的操作。因此，在该方法中，通过使用旋转装置13而确定的木材装卸装置14的取向可以说成为基于待使用臂架组12执行的操作而关联。在根据该示例的情况下，操作是货运机的装载或卸载。通常，操作是使用起重机或通过起重机进行作业来移动和装卸货物或物体。
在阶段603中，抓具15通过臂架组12移动到载物空间27的上方。作业机器10的操作者通过控制臂架组12来执行该移动。然后，抓具15可以位于载物空间27上方，并且也位于装载桩28上方。将抓具15引导到载物空间27上方的这样的位置处：即、使得可以通过使用旋转装置13来使抓具15旋转并因此使其自由地取向，即使在抓具15中可能存在树木16的情况下亦是如此。
在阶段604中，抓具15在载物空间27的上方旋转成用于将树木16放置到载物空间27中的姿态，或者替代地，旋转成用于将树木16从载物空间27中拾取出来的姿态。作业机器10的操作者还使用控制系统24.1执行此旋转运动。然后，抓具15在载物空间27的上方以这样的方式取向，即抓具15的卡爪34朝向载物空间27的两个边缘处的装载桩28打开，并且例如，当抓具15打开时，抓具15也可以从载物空间27中拾取树木16。在阶段605中，抓具15关于载物空间27的取向、现在更具体地为位于载物空间27的上方、被存储在作业机器10的控制系统24.1的存储器24.3中。存储由作业机器10的驾驶者激活。使用传感器限定的旋转装置13的角度姿态数据、优选地由角度传感器提供的关于旋转装置13的取向或角度姿态的数据然后作为输入存储在存储器24.3中。除了抓具15的取向之外，同时还将位于载物空间27上方的臂架组12的端部19的位置A也存储于存储器24.3中。然后，例如由臂架组12的操作装置20、23的传感器17提供的数据、和/或由传感器17提供的限定臂架组12的枢转部的枢转角度的姿态的数据作为输入存储在存储器24.3中。另外，例如，由臂架组12的旋转装置18的角度传感器提供的数据也作为输入存储在存储器24.3中。臂架组12的端部19的位置A还限定了抓具15的位置，以用于确定抓具15的取向。如果臂架组12的端部19在这里处于存储于作业机器10的控制系统24.1的存储器24.3中的位置A(位于载物空间27的上方)，则知晓抓具15以这样的方式与载物空间27相关，即抓具15应以存储于作业机器10的控制系统24.1的存储器24.3中的方式取向。
在阶段606中，使用臂架组12将抓具15移动至垛堆21的上方、或者甚至更广义地、将抓具15移动到垛堆21的区域B中。作业机器10的操作者还通过经由控制系统24.1控制臂架组12来执行此转移。在阶段607中，通过将抓具15旋转到可以将树木16从抓具15放置到垛堆21(或者放置到将要形成垛堆21的地方)或替代地可以将树木16从垛堆21拾取到抓具15中的姿态，抓具15垛堆21的上方或垛堆21的区域中确定取向。作业机器10的操作者也经由作业机器10的控制系统24.1执行该抓具15取向和旋转。于是，抓具15在垛堆21的上方以这样的方式取向，即抓具15的卡爪34打开，也即卡爪34的移动方向朝向垛堆21中的最外侧树木，并且例如可以使用抓具15从垛堆21中拾取树木16。在阶段608中，将抓具15关于垛堆21的取向-现特别地位于垛堆21的上方或位于垛堆21的区域中-存储于作业机器10的控制系统24.1的存储器24.3中。然后，将由传感器17限定的旋转装置13的角度姿态数据、优选地由角度传感器提供的关于旋转装置13的取向或角度姿态的数据，再次作为输入存储于存储器24.3中。除了存储抓具15的取向之外，同时还存储臂架组12的端部19的位置B，位置B限定了抓具15关于垛堆21的位置。例如，然后将由臂架组12的操作装置20、23的传感器17提供的数据和由臂架组12的旋转装置18的角度传感器提供的数据作为输入存储于存储器24.3中。如果臂架组12的端部19在这里处于存储于作业机器10的控制系统24.1的存储器24.3中的位置，即处于垛堆21的区域B中，则知晓抓具15以这样的方式与垛堆21相关，即抓具15应以存储于作业机器10的控制系统24.1的存储器24.3中的方式取向。编程终止于阶段609。作为该过程的结果，木材装卸装置14的取向现与臂架组12的端部19的位置A、B关联。
图7示出了对木材装卸装置14的取向进行编程以便使用臂架组12执行操作的另一实施例。在其他方面，该实施例对应于图6中所示的过程，但是现还包括存储臂架组12的移动路径。阶段701至709可以对应于结合图6描述的阶段601至609。在阶段706之后，可以存在阶段706'，在阶段706'中，将抓具15通过臂架组12从载物空间27的上方移动到垛堆21的上方或垛堆21的区域时臂架组12的移动路径数据存储于作业机器10的控制系统24.1的存储器24.3中。相应地，在阶段709之后还可以存在阶段709'，在阶段709'中，将抓具15通过臂架组12从垛堆21的上方或从垛堆21的区域移动到载物空间27的上方时臂架组12的移动路径数据存储于作业机器10的控制系统24.1的存储器24.3中。使用该实施例，除了与臂架组12的端部19的位置A、B关联的木材装卸装置14的取向之外，臂架组12在位置A、B之间的移动路径可以自动化。移动路径数据可以包括、例如、臂架组的姿态和旋转角度、属于臂架组12的臂架的枢转角度、属于臂架组12的诸如液压缸的操作装置的姿态、以及木材装卸装置14的位置。通过感测形成的输入存储于存储器24.3中。
作为图6和图7的流程图的结果，木材装卸装置14的取向与臂架组12的端部19的一个或多个位置A、B中的臂架组12的端部19的位置关联。这种关联现已通过作业机器10的操作者的动作得以实现。由于垛堆21和作业机器10相对于彼此的位置可以变化很大，根据该方法，作业机器10的操作者可以灵活且容易地对木材装卸装置14的取向进行编程以适应每种情况。另一方面，该关联当然也可以在作业机器10的制造期间已经至少在某些方面设置于控制系统24.1中。例如，这可以是当旋转装置13的取向为使得木材装卸装置14的姿态适于装卸和转移位于载物空间27中的树木16时、臂架组12的端部19在载物空间27内的位置。另一示例是由留在作业机器的左手侧/右手侧的垛堆21卸载/形成装载物。然而，如所设定的那样，作业机器10相对于垛堆21的定位主要呈标准形式(作业机器10的端部与垛堆21成直角)。如果作业机器10相对于垛堆21呈偏离直角的角度，则可以由作业机器10的操作者执行编程。
在图6和图7所示的示例中，木材装卸装置14的取向的编程通过示例在独立空间点中执行。然而，本领域技术人员将理解，除了独立点，取向也可以与运动空间关联，即与特定点之间的位置关联，换言之，更广义地，与目标区域和/或目标体积A'-C'关联。这也可以由驾驶者编程。然后旋转装置13在臂架组12的端部19的位置的特定区域中旋转到特定设定姿态，例如在载物空间27的区域中、根据载物空间27中的树木16的纵向方向旋转到具体设定姿态，从而适于装卸和移动载物空间27中的树木16，或者对应地，在垛堆21的上方、根据垛堆21中的树木16的纵向方向旋转到具体设定姿态，从而适于装卸和移动垛堆21中的树木16。该取向也可以与载物空间27的范围关联，载物空间27的范围例如由装载桩28限定。臂架组12的端部19在任意时刻的位置均对应于属于臂架组12的臂架和枢转部的具体姿态。臂架组12的端部19在任意时刻的姿态可以、例如相对于作业机器10(某些特定结构)或者还相对于待执行的操作、进行确定和限定。
就其本身而言，图8示出了一个实施例的流程图，在该实施例中，图6和图7中执行的编程和自动取向用于作业机器10的卸载和装载，更广义地，用于使用臂架组12执行的操作中。因此，在待使用臂架组12执行的操作之前，优选地通过将木材装卸装置14在臂架组12的端部19的至少两个位置A、B中的取向存储于作业机器10的控制系统24.1的存储器24.3中，将木材装卸装置14的对应于臂架组12的端部19的位置A、B的取向关联以相对于臂架组12的端部19的至少两个位置A、B重复待使用臂架组12执行的操作。
术语操作位置也可以用于位置A、B。在处于操作位置时，通常需要使用旋转装置13以操作所需的具体方式和/或允许操作的具体方式确定木材装卸装置14的取向，以便执行使用木材装卸装置14的操作。例如，与垛堆或载物空间有关的操作是拾取抓具中的树木或将树木放置在垛堆或载物空间中。除了/代替臂架组的移动路径的端点区域，该操作还可以涉及在移动路径的区域中待使用臂架组执行的操作，诸如，例如在装载操作中避开装载桩。操作位置可以例如通过使用操作点限定、通过操作区域和/或操作体积形成或通过经由两个或多个操作点来定界限来限定。木材装卸装置14在其移动路径的整个区域上的连续重新取向通过木材装卸装置14在操作位置中产生的取向而避免。
在阶段801中，对待使用臂架组12执行的操作的选择由作业机器10的控制系统24.1激活。该激活可以借助于控制系统24.1或通过驾驶者的选择而自动进行。激活可以在控制系统24.1的用户界面中引导到阶段802，在阶段802中可以更精确地限定计划待使用臂架组12执行的操作的对象。在阶段802中，待使用臂架组12执行的操作被设定为使用抓具15对货运机进行装载/卸载。在所讨论的示例中，将要执行精确地卸载。通常，待使用臂架组12执行的操作与作业机器相关。该操作由待使用臂架组12执行的作业和待附接到臂架组12的工具限定。因此，此阶段802就本发明的操作而言并非关键。
在阶段803中，抓具15通过臂架组12移动到载物空间27的上方，而同时大体上连续地限定在使用臂架组12执行操作时臂架组12的端部19的位置。该移动现由作业机器10的驾驶者执行。在阶段804中，作业机器10的控制系统24.1用于检查抓具15是否位于被限定为载物空间27的区域的上方。如果作业机器10的控制系统24.1检测到臂架组12的端部19以及因此还有附接到其上的抓具15位于载物空间27的上方(在区域A中)，则在阶段805中，抓具15在载物空间27的上方由作业机器10的控制系统24.1自动旋转成预先存储于存储器24.3中的姿态，以便从载物空间27拾取树木16(或者将树木放置在载物空间27中)。因此，根据所存储的、更广义地、所设定的关联、基于臂架组12的端部19的位置A、使用旋转装置13来确定木材装卸装置14的方向。当卸载时，抓具15在位置A处旋转成某一姿态，使得抓具15的打开运动大体在相对于位于载物空间27中的树木16的纵向方向垂直的方向上发生。打开的抓具15然后可以用其卡爪34抓取载物空间27中的树木。对应地，当装载时，由抓具15携带至载物空间27的树木16在位置A处由抓具15旋转成平行于载物空间27的纵向方向、即作业机器10的纵向方向。
在阶段806中，通过闭合抓具15可以从载物空间27中拾取树木16(或者替代地，通过打开抓具15可以将树木16放置在载物空间27中)。抓具15的打开或闭合可以由作业机器10的操作者执行。在阶段807中，抓具15由臂架组12移动到垛堆21的上方，同样地，也同时限定了借助于臂架组12执行操作时臂架组12的端部19的位置。该移动现同样由作业机器10的驾驶者执行。在阶段808中，作业机器10的控制系统24.1用于检查抓具15是否位于垛堆21的上方或垛堆21的区域中。如果作业机器10的控制系统24.1检测到臂架组12的端部19以及因此还有附接到其上的抓具15位于垛堆21的上方(在区域B中)，则在阶段809中，抓具15在垛堆21的上方、即在位置B处由作业机器10的控制系统24.1自动旋转成预先存储于存储器24.3中的姿态，以便使用抓具15将树木16放置在垛堆21中(或者使用抓具15从垛堆21中拾取树木16)。因此，基于臂架组12的端部19的位置B，旋转装置13用于根据所存储的、更广义地、所设定的关联来确定木材装卸装置14的方向。
当卸载货运机时，由抓具15携带至垛堆21的树木16、例如在垛堆21的上方、由抓具15旋转成与已经位于垛堆21中的树木16平行。对应地，当装载货运机时，抓具15旋转成其卡爪34的打开方向大体上垂直于垛堆21中现有树木16的纵向方向的姿态。抓具15然后可用于用其卡爪34抓握(grip)垛堆21中现有的树木16。根据一个实施例，在臂架组12的端部19的一个或两个位置中，在先的提升可用作参照。然后、例如在作业期间、存储在特定的位置处的木材装卸装置14的取向和旋转装置13的姿态数据，以形成特定的取向。与此相关，抓具15的取向可以被存储，现抓具15的取向可以预先确定成上述取向。因此，可以说取向也与位置相关。取向可以被限定为预设的，或者当待执行的操作进行时，取向实时地限定为臂架组12的变化区域和/或变化部分。
在阶段810中，通过打开抓具15将树木16放置在垛堆21中(或替代地通过闭合抓具15从垛堆21中拾取树木16)。从这里可以移至例如阶段803并继续待使用臂架组12执行的操作。由于本发明，旋转装置13可以仅在必要时、例如仅在操作(拾起树木)之前、旋转或者在例如就能量消耗而言最有利时旋转。
基于上述内容，使用旋转装置13执行的确定木材装卸装置14的取向与待使用臂架组12执行的操作关联。在该示例中，该操作是卸载和装载。另外，木材装卸装置14的取向与臂架组12的端部19的位置关联，该位置也可以被限定为区域A、B，而不是绝对位置点。在该示例中，位置是与载物空间27有关的位置(位于载物空间27的上方/位于载物空间27的区域中)A、以及与垛堆21有关的位置(位于垛堆21的上方/位于垛堆21的区域中)B。
在图8所示的示例中，作业机器10的驾驶者操作臂架组12，并且作业机器10根据情况/定位自动地操作旋转装置13。根据与此对应的原则，当使用旋转装置13执行木材装卸装置14的自动取向时，对于图8的流程图还可以布置当将木材装卸装置14从载物空间27移动到垛堆21时图7中所示流程图中臂架组12的存储在存储器24.3中的移动路径的重复，并且反之亦然。因此，根据一个实施例，控制系统24.1还可以自动地执行转移，只要臂架组12的移动路径数据被存储以用于重复移动路径，或者只要移动路径的端点限定用于臂架组12的端部19，控制系统24.1将臂架组12的端部19与木材装卸装置14一起引导到该端点。
因此，在待使用臂架组12执行的操作之前，存储待由臂架组12执行的操作的移动路径数据或臂架组12的端部19的位置数据。如果臂架组12的臂架的姿态和/或枢转部的姿态是已知的，则臂架组12的端部19的位置是已知的或可以计算出。这里，移动路径数据是例如将一个或多个枢转角度引导到目标姿态，或者将臂架组12的旋转角度引导到目标姿态，或者例如将臂架组12的操作装置引导到目标姿态。当重复的是点之间的移动时，移动路径数据也可以是存储移动的路径的点。例如，重复移动路径可以是通过重复所存储的移动路径数据来执行一个或多个枢转角度，该存储的移动路径数据可以是关于控制枢转角度的数据。此外，当使用臂架组12执行操作时，也根据所存储的移动路径数据或臂架组12的端部19的位置数据，改变臂架组12的端部19的位置。同样，如果臂架组12和/或枢转部的姿态是已知的，则臂架组12的端部19的位置是已知的或可以计算出。臂架组12之后通过作业机器10的控制系统24.1大体上自动地移动，而无需必要的用户交互，并且旋转装置13在移动路径的端部或沿着移动路径重复为其设定的取向。这也有利于作业机器10的驾驶者的作业。
与木材装卸装置14的取向关联的臂架组12的端部19的位置A、B可以例如被理解为定位空间A'-C'中的点组，例如被理解为定位体积。因此，位置A、B、C不需要是定位空间A'-C'中的单个固定定位点，而是可以为其限定界限。界限可以限定二维区域，或者甚至三维空间，诸如图2至图5中实施例的一个示例所示。根据一个实施例，作业机器10的驾驶者可以限定定位空间A'-C'，希望在该定位空间中设定木材装卸装置14的取向。另一方面，在某些位置的情况下、例如在载物空间27或垛堆21或堆阵的情况下、可以已经将定位空间A'-C'预先设定于作业机器10的控制系统24.1中。在臂架组12的木材装卸装置14的取向的限定界限为二维区域或三维区域的情况下，该区域在载物空间27的情况下可以被限定为由装载桩限界的区域，并且优选地还被限定为由挡木限界的载物空间27的体积。然而，在实践中应该注意，确定木材装卸装置14的取向、特别是在抓具15中存在树木的情况下、在载物空间27上方执行，以避免在旋转抓具15时撞击挡木。另外，在例如垛堆/堆阵或对应地载物空间27的情况下，可以将区域或体积限定为由臂架组12的移动路径的移动坐标组中的特定坐标限界。限定该区域的另一种方式是边界距特定的限定点的距离。
载物空间27的装载桩是基本上限定载物空间27的底部的结构，装载桩通常是钢梁，钢梁可以以不同的方式成形以形成载物空间27的底部并且可能部分地形成载物空间27的边缘。竖向装载桩28附接到挡木并限定载物空间27的高度。
根据又一实施例，当利用臂架组12执行操作时，可以同时使用传感器装置17来观察操作环境以便检测障碍物22(图2和图3)。障碍物22可以位于臂架组12的前方、位于附接到臂架组12的端部的木材装卸装置14的前方、和/或位于木材装卸装置14中的装载物的前方。传感器装置17可以位于作业机器10上、位于作业机器10的臂架组12中、位于旋转装置13中、和/或位于木材装卸装置14中。基于所执行的观察、臂架组12的端部19的被限定的位置、和臂架组12的端部19的目标点，可以产生控制信号以控制旋转装置13的操作和/或将臂架组12的端部19引导到目标位置或目标点，同时避开检测到的障碍物22。基于臂架组12的端部19的被限定的位置和所产生的控制信号，木材装卸装置14可以根据关联使用旋转装置13来确定取向。然后，可以在待使用臂架组12执行的操作的过程中大体上自动地避开障碍物。
关于臂架组12的端部19的位置A、B确定抓具15的取向可以在抓具15中具有或不具有装载物16的情况下执行。例如，当卸载作业机器10时，可以在没有装载物的情况下在载物空间27的上方完成取向的关联。对应地，可以在具有装载物的情况下在垛堆21的上方完成取向的关联。这时可以考虑垛堆21附近的障碍物22。这里也可以考虑旋转装置13的旋转方向。旋转方向可以布置成使得障碍物22不会干扰操作，或者旋转方向可以布置成经最短的旋转。
此外，根据本发明的方法的一个实施例是使得旋转装置13的姿态以及因此抓具15的取向关联成如此接近于竖向装载桩28使得在抓具15中没有装载物的情况下抓具15适合在装载桩28之间进入和离开载物空间27。这种关联的姿态与在载物空间27中用于装卸树木16的姿态相同，即卡爪34相对于载物空间27的纵向方向以及因此也相对于载物空间27中树干16的纵向方向横向地打开。在抓具15为空(没有树木)的情况下这使移入载物空间27和移出载物空间27加速，因为可以在不将抓具15在高度方向上提升至超过装载桩28的情况下在装载桩28之间移动抓具15。
根据又一实施例，当限定臂架组12的端部19的位置A、B时，臂架组12的水平旋转角度α由例如旋转装置18限定。根据一个实施例，木材装卸装置14的取向甚至可以仅与臂架组12的旋转角度α关联。
除了该方法之外，本发明的另一目的是一种用于控制作业机器10中木材装卸装置14的操作的布置。在此处参照图1的情况下，该布置包括附接到作业机器10的臂架组12、附接到臂架组12的端部19的木材装卸装置14、传感器装置17和控制装置24。
臂架组12包括用于由作业机器10进行的树木16的装卸的操作装置18、20、23。操作装置18、20、23可用于改变臂架组12的端部19的位置。操作装置现包括在臂架组12的端部处的臂架组12的旋转装置18，该旋转装置18附接到作业机器10、位于作业机器10和臂架组12之间。旋转装置18可以用于水平地旋转臂架组12。此外，操作装置以像这样已知的方式包括通过枢转部附接在臂之间的操作装置20、23，例如液压缸。这些操作装置可用于水平地和竖向地改变臂架组12的端部19的位置。在臂架组12中，可以存在由操作装置作业的伸缩部分(例如，在臂12'中)。该伸缩部分也允许水平地和竖向地改变臂架组12的端部19的位置。这样，本发明可以使用根据现有技术的臂架组12来实施。
木材装卸装置14经由旋转装置13附接到臂架组12的端部19。借助于旋转装置13，可以为木材装卸装置14实现用于操作的期望取向。旋转装置13又使木材装卸装置14水平地旋转。旋转装置13也可以是液压操作的。
此外，该布置还包括用于确定臂架组12的端部19的位置A、B以及木材装卸装置14相对于作业机器10的取向的传感器装置17。感测装置17也可以是例如现有技术中已知并且可能已经安装在作业机器10中的感测装置，借助于此，可以在感测装置的情况下实施本发明。作业机器例如林业机器的臂架组12可以包括臂架组12的位置、移动状态和/或取向的感测装置。
可能最常见的方式是安装用来测量臂架的枢转部中的枢转角度的传感器。然后将传感器的一部分(诸如主体)基本上刚性地附接到臂架的一部分，并且对应地将其他部分(诸如传感器的轴或测量元件)附接到另一臂部分。角度传感器可以优选地是实现和构造方面的绝对式传感器(absolute sensor)，或者另一方面替代地是非绝对式传感器。绝对式传感器知晓其在移动区域中任意一点处的位置，无需使臂移到零点。非绝对式传感器需要限定零点。关于构造，枢转角度传感器可以是例如电位计、光学或其他类型的旋转变压器、或者例如电感式传感器或基于霍尔现象的传感器。为了提高分辨率，如果需要，可以例如借助于传动装置将臂架的移动传递给传感器，使得在特定的移动区域中产生更多的测量值。
外臂架、即所谓的折叠式臂架的延伸器、也即折叠式臂架的伸缩延伸部、在折叠式臂架的纵向方向上线性移动。为了测量延伸部的位置，可以使用配装成与例如线性操作装置、诸如优选地液压缸、连接的位置传感器。这种传感器可以是例如所谓的磁致伸缩传感器布置，其由测量杆和磁性环组成。也可以使用例如线性电位计感测线性移动，或者替代地，通过使用测量角度的旋转运动/变化的传感器来感测线性移动，此时线性运动首先被转换为旋转运动。
对于角度姿态的限定，可以将角度感测装置集成到旋转装置13，即旋转器，例如通过将角度感测装置配装到旋转器内的部分并相对于钩环传动装置旋转，以及读取该传动装置的传感器，例如检测旋转器旋转时所述传动装置的啮合的感应传感器。
上述事项也可以使用各种惯性测量单元和装置、诸如各种MEMS传感器、以众所周知的方式来测量，在各种MEMS传感器中，可以优选地构造有倾斜计和/或陀螺仪。在惯性测量单元中，倾斜计相对于至少一个轴、优选地相对于彼此垂直的三个轴、检测加速力、包括地球引力。这种倾斜计布置非常精确地限定其相对于地球引力的瞬时姿态。另外，惯性测量单元的陀螺仪装置限定移动/旋转的角速度数据和角加速度数据。这种陀螺仪布置允许限定物体的移动状态，并且这些数据可以用于角度姿态的限定并且因此也可以用于旋转装置的控制。
另外，如果货运机的装载机装配在前车架35上，即装配在与载物空间27不同的车架上，则必须也限定机器的车架35、36之间的角度姿态或底盘枢转部姿态，即机器的底盘转向枢轴部所旋转的角度。于是可以相对于位于后车架上的载物空间限定位于前车架上的臂架组的端部的位置。
此外，该布置还包括控制装置24，控制装置24用于基于使用臂架组12执行的操作关联使用旋转装置13实现的木材装卸装置14的取向、并根据该关联使用旋转装置13确定木材装卸装置14的取向。控制装置24可包括控制系统24.1和计算机24.2。控制系统24.1可以经由用户界面、例如通过作业机器10的驾驶者的动作、进行控制。
在该布置中，控制装置24布置成将木材装卸装置14的取向的确定与臂架组12的端部19的位置关联起来。臂架组12的端部19的位置和木材装卸装置14的取向布置成在执行操作时由传感器装置17限定。控制工具24布置成根据所述关联、基于臂架组12的端部19的被限定的位置使用旋转装置13确定木材装卸装置14的取向。
控制装置24和连接到控制装置24的感测装置17布置成实施根据上述方法的一个或多个部分阶段和/或操作，以便实施本发明。
上文结合卸载和装载描述了本发明。抓具15又包括布置成打开和闭合的卡爪34。抓具15使用旋转装置13来确定取向，使得、在与载物空间27(在其区域中)有关时、抓具15的卡爪34在打开和闭合时的运动主要在相对于布置成装入载物空间27中的树木16的纵向方向的垂直平面上进行。对应地，在与垛堆21或堆阵有关时，抓具15的卡爪34在打开和闭合时的运动主要在相对于布置成放置在垛堆21或堆阵中的树木16的纵向方向的垂直平面上进行。类似地，本发明也可以应用于收割机操作。本发明又可以用于例如砍伐树木和/或将树木分拣成垛堆。例如，在疏化砍伐中，如果作业机器保持静止，树木可能在地块上如此密集以至于在收割机需要改变之前，收割机在抓取一颗树木时的取向可以保持与在几棵树木的情况下大致相同。则使用本发明也可以获得优点，因为可以利用曾存储于存储器24.3中的加工机头部的取向。于是收割机头部转向待砍伐的树木。
根据本发明的一个实施例，除了任意前述实施例之外，还可以在不移动臂架组12或臂架组12的端部19的情况下，形成旋转装置13的相对于臂架组12的端部19的一个或多个位置的关联。借助于控制系统24.1以这样的方式完成所述关联，即使得旋转装置的角度姿态以及因此木材装卸装置14的取向与臂架组12的端部19的特定定位坐标或坐标区域关联，该特定位置坐标或坐标区域由臂架组12的操作装置的枢转角度/姿态限定。于是可以在根本不操作臂架组12的情况下实施对木材装卸装置14的取向的关联。这具有的优点是，例如，可以在不操作臂架组12的情况下完成关联，并且于是还可以更快地或在开始作业之前完成关联。
另外，根据一个实施例，本发明可以以这样的方式应用，即使得针对用于货物分拣方法的不同类型的货物/不同类型的树木、优选地使用分拣挡木、在载物空间27中限定定位或区域。例如，位置的限定可以根据首先提升的捆进行，使得相同类型的货物装载在所讨论的位置。例如，控制系统24.1被告知这是纤维木材并且该纤维木材被降低到载物空间中。这通过自动装载和分拣木料来加速作业，并加速作业流程并使误差最小化。
另外，除了取向旋转装置的姿态之外，还可以在收割机操作中应用本发明的所述实施例限定特定位置中用于待切割的木料类型的地方。然后，例如，根据第一棵树的该种类型的货物在垛堆中的位置保留在控制系统24.1的存储器24.3中，用于与后续树木配合。
当切割在垛堆中产生时，这也应用于将树木切割成固定长度。收割机头部然后旋转平行于垛堆的待切割树干，垛堆可以例如平行于机器，或者在最终砍伐中，主要与进入轨道成直角，使得垛堆中树木的方向将主要与进入轨道成直角。此外，也可以考虑砍伐方向。然后可以将待砍伐树木的上方定位在与之前被砍伐的树木相同的方向上。这里，例如，之前的砍伐可以用作参照。这也可以是与位置相关的(例如，起重机47的区域或部分)。还可以考虑树木的砍伐方向使得例如，不在作业机器的上方砍伐树木。
上述内容中，本发明被描述为一个示例，在该示例中，木材装卸装置14对于载物空间27的取向，例如与货运机有关的取向，仅与载物空间27有关地(在其上方)产生，以及木材装卸装置14对于垛堆21或堆阵的取向仅与垛堆21或堆阵有关地(在其上方)产生。然而，本领域技术人员将理解，取向也可以更早地产生，特别是当抓具15没有装载物时。然后，例如，当从垛堆21将树木16装载到货运机上时，抓具15可以已经对于垛堆21取向，甚至与载物空间27有关地取向，甚至当装载在那里的树木与抓具15分离时而不仅是一旦抓具15被带到垛堆21或堆阵的上方时，抓具15立刻对于垛堆21取向。相应地，例如，当将树木16从货运机卸载到垛堆21时，抓具15可以已经对于载物空间27取向，甚至与垛堆21有关地取向，甚至当放置在垛堆21中的树木与抓具分离时而不仅是一旦抓具15被带到载物空间27的上方时，抓具15立刻对于载物空间27取向。此外，这些也可以通过抓具15的状态数据(即抓具打开)来辅助。因此，在执行木材装卸装置14的取向所处的位置的情况下，基于臂12的端部19处的位置的限定的木材装卸装置14的取向可以在本发明的上下文中被非常广泛地理解。然而，重要的是，在本发明中，不需要费力地计算臂架组12的端部19的移动方向和/或移动速度，基于此，木材装卸装置14大体上连续取向，但是控制可以基于臂架组12的端部19的限定的绝对位置数据。这意味着软件及其执行容易实施。
与上述有关，在已知的抓具或抓升装置中，通常没有状态打开/闭合的传感器。然而，在收割机头部或一些其他的木材加工抓具中可能存在。然而，即使没有单独的传感器，通常也可以通过机器的控制系统24.1来估计例如，抓具15的状态和/或以其他方式通过控制系统24.1的信号自动地检测作业情况、作业阶段或其随时进行的子阶段。例如，可以自动检测卸载和装载的阶段而无需单独的传感器。
在上述内容中，旋转装置13已被教导至少两种姿态-在载物空间27中和在垛堆21的上方。或者，如果检测到从在先前提升中的相同地方提升树干，第二姿态也可以是上一姿态-例如，在垛堆21的上方-的重复。因此，取向的编程甚至可以是实时的，即随着操作的进行而更新。驾驶者还可以使用机器的控制系统24.1存储移动点。然后可以在控制系统24.1中形成操作的对象的情况图像，在情况图像中，驾驶者将距离和高度值设定为坐标设置。在这里，还可以利用虚拟现实或增强现实。
可以在抓具15是空的或者在抓具15中具有树木16的情况下实施旋转装置13的操作的编程和自动化。当树木16在抓具15中时，也可以考虑安全性，使得树可以安全地旋转而不会撞击例如，驾驶室37、机器、载物空间、以及优选地外部障碍物22。
与上述内容相关，根据一个实施例，区域C(安全区域)可以布置成围绕/靠近驾驶室37。在区域C的影响区域中，起重机47的抓具15布置成使树干16旋转成横向，即以这样的方式使得树干16的端部不指向驾驶室37。这降低了起重机47可能使树干16瞄准穿过驾驶室37窗口并进入驾驶室内部的危险。因此，也在该实施例中，木材装卸装置14、即抓升装置的取向也与臂架组12的端部19的位置关联，这可以根据一个实施例形成例如位置空间C'(图2和图3)-诸如，例如驾驶室37周围的位置空间-中的点组。
在本发明中，也可以使用摄像机，例如，借助于摄像机，机器视觉可以以不同的方式实施。例如，借助于机器视觉，可以看到树木通过什么旋转，使得树木不会撞击任何东西。然后树木可以对于载物空间旋转，并且另外树木在那里被放置在合适的地方，优选地用于实现均匀装载，或者为了例如根据CTL收割根据树木类型进行划分。树木16可以旋转成平行于垛堆21，并且甚至可以引导在垛堆21的上方。借助于机器视觉/摄像机，还可以识别树捆、树捆的位置/数量、货物类型、树木的尺寸、大小和取向。因此，树木可以经过最短路径旋转到正确的姿态、如果在道路中存在障碍物，检测到旋转路径中的障碍物则旋转停止。此外，使用摄像机/机器视觉，臂也可以自动移动。机器可识别垛堆21，将抓具15带到垛堆21，旋转到正确的姿态，抓取树木，将树木带到载物空间-并且优选地，从最近的位置开始寻找下一棵树。控制货运机或其他木材装卸机器的控制系统24.1也能够自动识别不同的作业阶段使得作业机器的取向可以与它们关联。
此外，本发明的一个目的是一种林业机器100，林业机器100包括上述布置或者其被布置成根据上述方法实施一个或多个部分阶段和/或操作。
本发明还涉及一种用于控制作业机器10中木材装卸装置14的操作的计算机软件产品。该产品包括存储在可由计算机24.2读取的介质/存储装置上的程序代码装置，该程序代码装置布置成当程序在计算机24.2上运行时，根据上述方法执行任何步骤。此外，本发明还涉及一种设备，该设备包括用于存储程序代码的存储器单元和用于执行程序代码的处理器。当操作时，该设备实施根据上述方法的至少一个阶段。这里，该设备可以理解为计算机24.2。
应该理解，以上描述和所附附图仅用于说明本发明。因此，本发明不仅限于上述实施例或权利要求中限定的实施例，在所附权利要求中限定的发明构思的范围内可能的本发明的许多不同变化和改变对于本领域中的技术人员来说是显而易见的。

Claims (17)

1.一种用于控制作业机器中木材装卸装置的操作的方法，所述木材装卸装置(14)经由旋转装置(13)附接到所述作业机器(10)的臂架组(12)的端部(19)，以便形成所述木材装卸装置(14)的用于操作的期望的取向，并且在所述方法中，将使用所述旋转装置(13)实现的所述木材装卸装置(14)的取向基于待使用所述臂架组(12)执行的操作而关联，其特征在于：
-将所述木材装卸装置(14)的取向与所述臂架组(12)的所述端部(19)的位置(A-C)关联，
-在执行所述操作的同时，限定所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)，
-根据所述关联，基于所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)，使用所述旋转装置(13)确定所述木材装卸装置(14)的取向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选地在待使用臂架组(12)执行的所述操作之前，优选地通过将关于所述臂架组(12)的所述端部(19)的至少两个位置(A-C)的所述木材装卸装置(14)的取向记录在所述作业机器(10)的控制系统(24)的存储器(24.3)中，在所述臂架组(12)的所述端部(19)的至少两个所述位置(A-C)处，关联对应于所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)的所述木材装卸装置(14)的取向，以用于重复待使用所述臂架组(12)执行的操作。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
-优选地在待使用臂架组(12)执行的操作之前，存储待使用所述臂架组(12)执行的操作的移动路径数据或所述臂架组(12)的所述端部(19)的位置数据，
-当使用所述臂架组(12)执行所述操作时，所述臂架组(12)的所述端部(19)的位置根据所存储的所述移动路径数据或所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置数据而改变。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，将所述木材装卸装置(14)的取向与所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)关联，例如，所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)形成定位空间(A'-C')中的点组、如定位体积。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述木材装卸装置(14)是用于装卸树木(16)或其他物体或者将其从一个地方移动到另一地方的抓具(15)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述抓具(15)中没有装载物(16)时，将所述抓具(15)的取向与所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)关联。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，当所述抓具(15)中存在装载物(16)时，将所述抓具(15)的取向与所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)关联。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其特征在于：
-当限定所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)时，限定所述臂架组(12)的旋转角度(α)，
-将所述木材装卸装置(14)的取向与所述臂架组(12)的所述旋转角度(α)关联。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其特征在于：
-当使用所述臂架组(12)执行操作时，传感器装置(17)用于观察操作环境以便检测障碍物(22)，
-基于所述观察、所述臂架组(12)的所述端部(19)的被限定的位置、以及所述臂架组(12)的所述端部(19)的目标点，产生控制信号以将所述旋转装置(13)的操作和/或将所述臂架组(12)的所述端部(19)引导到所述目标位置或目标点，同时避开检测到的所述障碍物(22)，
-基于所述臂架组(12)的所述端部(19)的被限定的位置和所产生的所述控制信号，根据所述关联、由所述旋转装置(13)确定所述木材装卸装置(14)的取向。
10.根据权利要求5至9中的任一项所述的方法，其特征在于，所述抓具(15)包括卡爪(34)，所述卡爪(34)布置成能够打开和闭合，并且以这样的方式使用所述旋转装置(13)确定所述抓具(15)的取向：
-在与所述载物空间(27)有关时，所述抓具(15)的所述卡爪(34)在打开和闭合时的运动主要在垂直于用于布置到所述载物空间(27)中的所述树木(16)的纵向方向的平面上进行。
11.根据权利要求5至10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述抓具(15)包括卡爪(34)，所述卡爪(34)布置成能够打开和闭合，并且以这样的方式使用所述旋转装置(13)确定所述抓具(15)的取向：
-在与垛堆(21)或堆阵有关时，所述抓具(15)的所述卡爪(34)在打开和闭合时的运动在垂直于布置到所述垛堆(21)或堆阵中的所述树木(16)的纵向方向的平面上进行。
12.一种用于控制作业机器中木材装卸装置的操作的布置，所述布置包括：
-臂架组(12)，所述臂架组(12)附接到所述作业机器(10)，所述臂架组(12)包括用于通过所述作业机器(10)装卸树木(16)的操作装置(18、20、23)，所述操作装置(18、20、23)布置成改变所述臂架组(12)的端部(19)的位置(A-C)，
-木材装卸装置(14)，所述木材装卸装置(14)经由旋转装置(13)附接到所述臂架组(12)的所述端部(19)，所述旋转装置(13)用于在所述木材装卸装置(14)中形成用于操作的期望取向，
-传感器装置(17)，所述传感器装置(17)用于确定所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)和所述木材装卸装置(14)相对于所述作业机器(10)的取向，
-控制装置(24)，所述控制装置(24)用于基于待使用所述臂架组(12)执行的操作关联使用所述旋转装置(13)实现的所述木材装卸装置(14)的取向以及根据所述关联、使用所述旋转装置(13)确定所述木材装卸装置(14)的取向，
其特征在于，
-所述控制装置(24)布置成将所述木材装卸装置(14)的取向与所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)关联，
-所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)和所述木材装卸装置(14)的取向布置成在执行操作时由所述传感器装置(17)确定，
-所述控制装置(24)布置成根据所述关联、基于所确定的所述臂架组(12)的所述端部(19)的所述位置(A-C)、通过所述旋转装置(13)确定所述木材装卸装置(14)的取向。
13.根据权利要求12所述的布置，其特征在于，所述控制装置(24)布置成实施根据权利要求1至11中的任一项所述的方法。
14.一种林业机器，其特征在于，所述林业机器(100)包括根据权利要求12或13所述的布置。
15.一种林业机器，其特征在于，所述林业机器(100)布置成实施根据权利要求1至11中的一项或多项所述的方法。
16.一种用于控制作业机器(10)中木材装卸装置的操作的计算机软件产品，其特征在于，所述产品包括存储于计算机可读介质/存储装置上的程序代码装置，所述程序代码装置布置成当程序在计算机上运行时，执行根据权利要求1至11所述的任意步骤。
17.一种设备，所述设备包括用于存储程序代码的存储器单元和用于执行程序代码的处理器，其特征在于，当执行时，所述设备(24.2)实施根据权利要求1至11中的任一项所述的阶段中的至少一些阶段。
CN201880006532.2A 2017-01-10 2018-01-09 用于控制作业机器中木材装卸装置的操作的方法和布置、以及林业机器 Active CN110167336B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20175016A FI130903B1 (fi) 2017-01-10 2017-01-10 Menetelmä ja järjestely puunkäsittelylaitteen toiminnan ohjaamiseksi työkoneessa ja metsäkone
FI20175016 2017-01-10
PCT/FI2018/050013 WO2018130747A1 (en) 2017-01-10 2018-01-09 Method and arrangement to control the operation of a wood-handling device in a work machine, and a forest machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110167336A true CN110167336A (zh) 2019-08-23
CN110167336B CN110167336B (zh) 2021-10-15

Family

ID=62839689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880006532.2A Active CN110167336B (zh) 2017-01-10 2018-01-09 用于控制作业机器中木材装卸装置的操作的方法和布置、以及林业机器

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11937554B2 (zh)
EP (1) EP3568001A4 (zh)
CN (1) CN110167336B (zh)
BR (1) BR112019014083B1 (zh)
CA (1) CA3048372A1 (zh)
FI (1) FI130903B1 (zh)
RU (1) RU2755264C2 (zh)
WO (1) WO2018130747A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI128475B (fi) * 2018-08-30 2020-06-15 Ponsse Oyj Järjestely ja menetelmä metsäkoneen kuorman purkamisen hallintaan
CN109328972A (zh) * 2018-10-26 2019-02-15 鲍永锋 一种可自动避障的竹篼清除机
CN112219673B (zh) * 2020-10-10 2023-04-14 新昌县利果机械有限公司 一种适于山林陡峭地带的木材收集装置
FI20215448A1 (fi) * 2021-04-16 2022-10-17 Ponsse Oyj Menetelmä metsäkoneen ohjauksessa ja ohjausjärjestely
DE102022205673B4 (de) * 2022-06-02 2024-03-14 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung zum Ermitteln der optimalen Position eines Holztransporters in Bezug auf ein Lagerziel

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4353424A (en) * 1980-05-27 1982-10-12 Schenck Ray B Slash gathering vehicle
DE3913499A1 (de) * 1989-04-25 1990-10-31 Reimund Schmitt Anbaugeraet fuer ein nutzfahrzeug fuer die forstwirtschaft
EP0512584A2 (en) * 1988-08-02 1992-11-11 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Method and apparatus for controlling working machines of a power shovel
CN1291961A (zh) * 1998-01-27 2001-04-18 约翰·莱登 拖拉机液压抓物配接装置
CN201022289Y (zh) * 2007-04-30 2008-02-20 国家林业局哈尔滨林业机械研究所 林木伐打造联合作业机
CN101573026A (zh) * 2006-10-20 2009-11-04 住友建机株式会社 木材用采伐装置及采伐加工方法
EP2116128A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-11 Harri Stenberg Crane for forest machine
CN201781826U (zh) * 2010-04-22 2011-04-06 王廷华 伐木归堆机
CN103362153A (zh) * 2013-07-13 2013-10-23 临颍县颍机机械制造有限公司 配履带拖拉机抓木装置
CN104363754A (zh) * 2012-05-31 2015-02-18 蓬塞有限公司 在林业机器中的设备及有相应设备的林业机器
CN105339292A (zh) * 2013-06-04 2016-02-17 蓬塞有限公司 称量系统中的方法和布置结构以及对应的软件产品和物料搬运机
US20160054739A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 John Deere Forestry Oy Method and system for orienting a tool
FI20155486A (fi) * 2015-06-23 2016-12-24 Ponsse Oyj Karsintaterä

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20050306A (fi) 2005-03-22 2006-09-23 Lako Oy Menetelmä ja laite puun kuorimiseksi
FI119394B (fi) 2005-12-02 2008-10-31 Ponsse Oyj Menetelmä metsäkoneen voimanlähteen ohjauksessa
FI123932B (fi) 2006-08-16 2013-12-31 John Deere Forestry Oy Puomirakenteen ja siihen nivelletysti kiinnitetyn työkalun ohjaus
US8315789B2 (en) * 2007-03-21 2012-11-20 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Method for planning and executing obstacle-free paths for rotating excavation machinery
FI121259B (fi) 2007-05-30 2010-09-15 Ponsse Oyj Järjestely ja menetelmä joukkokorjuun mahdollistamiseksi
CL2012000933A1 (es) * 2011-04-14 2014-07-25 Harnischfeger Tech Inc Un metodo y una pala de cable para la generacion de un trayecto ideal, comprende: un motor de oscilacion, un motor de izaje, un motor de avance, un cucharon para excavar y vaciar materiales y, posicionar la pala por medio de la operacion del motor de izaje, el motor de avance y el motor de oscilacion y; un controlador que incluye un modulo generador de un trayecto ideal.
FI125560B (en) * 2012-08-29 2015-11-30 Ponsse Oyj Sensor arrangement for a mobile machine
AU2013203666B2 (en) 2012-10-10 2015-05-28 Waratah Nz Limited Method, apparatus, and system for controlling a timber-working device
US8862340B2 (en) * 2012-12-20 2014-10-14 Caterpillar Forest Products, Inc. Linkage end effecter tracking mechanism for slopes
FI20135085L (fi) 2013-01-29 2014-07-30 John Deere Forestry Oy Menetelmä ja järjestelmä työkoneen puomiston ohjaamiseksi kärkiohjauksella
US9523180B2 (en) * 2014-04-28 2016-12-20 Deere & Company Semi-automatic material loading
SE538568C2 (en) 2014-12-19 2016-09-20 Indexator Rotator Sys Ab Rotator for a jib-carried tool

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4353424A (en) * 1980-05-27 1982-10-12 Schenck Ray B Slash gathering vehicle
EP0512584A2 (en) * 1988-08-02 1992-11-11 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Method and apparatus for controlling working machines of a power shovel
DE3913499A1 (de) * 1989-04-25 1990-10-31 Reimund Schmitt Anbaugeraet fuer ein nutzfahrzeug fuer die forstwirtschaft
CN1291961A (zh) * 1998-01-27 2001-04-18 约翰·莱登 拖拉机液压抓物配接装置
CN101573026A (zh) * 2006-10-20 2009-11-04 住友建机株式会社 木材用采伐装置及采伐加工方法
CN201022289Y (zh) * 2007-04-30 2008-02-20 国家林业局哈尔滨林业机械研究所 林木伐打造联合作业机
EP2116128A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-11 Harri Stenberg Crane for forest machine
CN201781826U (zh) * 2010-04-22 2011-04-06 王廷华 伐木归堆机
CN104363754A (zh) * 2012-05-31 2015-02-18 蓬塞有限公司 在林业机器中的设备及有相应设备的林业机器
CN105339292A (zh) * 2013-06-04 2016-02-17 蓬塞有限公司 称量系统中的方法和布置结构以及对应的软件产品和物料搬运机
CN103362153A (zh) * 2013-07-13 2013-10-23 临颍县颍机机械制造有限公司 配履带拖拉机抓木装置
US20160054739A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 John Deere Forestry Oy Method and system for orienting a tool
FI20155486A (fi) * 2015-06-23 2016-12-24 Ponsse Oyj Karsintaterä

Also Published As

Publication number Publication date
RU2755264C2 (ru) 2021-09-14
RU2019125149A (ru) 2021-02-12
FI20175016L (fi) 2018-07-11
BR112019014083A2 (pt) 2020-02-04
WO2018130747A1 (en) 2018-07-19
EP3568001A1 (en) 2019-11-20
US20190373826A1 (en) 2019-12-12
RU2019125149A3 (zh) 2021-04-14
EP3568001A4 (en) 2020-09-09
BR112019014083B1 (pt) 2023-03-28
CA3048372A1 (en) 2018-07-19
CN110167336B (zh) 2021-10-15
FI130903B1 (fi) 2024-05-22
US11937554B2 (en) 2024-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110167336A (zh) 用于控制作业机器中木材装卸装置的操作的方法和布置、以及林业机器
CN208577925U (zh) 连接系统、作业车辆和作业车辆系统
US10831213B2 (en) Targeted loading assistance system
CA2901189C (en) Method and system for orienting a tool
US8521371B2 (en) Systems and methods for remapping of machine implement controls
JP7188940B2 (ja) 制御装置、積込機械、および制御方法
CN107938735A (zh) 铲运机铲装控制系统及方法、铲运机
FI128475B (fi) Järjestely ja menetelmä metsäkoneen kuorman purkamisen hallintaan
La Hera et al. Exploring the feasibility of autonomous forestry operations: Results from the first experimental unmanned machine
US9877437B2 (en) Felled tree lean control system and method
CN207794167U (zh) 铲运机铲装控制系统及铲运机
EP2939530B1 (en) A method and a system for controling the crane of a forwarder
EP2939529A1 (en) A method and a system for controlling the crane of a forest machine
JP7268577B2 (ja) 作業機械
US20230348250A1 (en) System and method for grapple hydraulics regulation based on work vehicle functions
WO2024132203A1 (en) A method of operating a work vehicle according to a maximum allowable swing speed
WO2024132205A1 (en) A method of operating a work vehicle according to a maximum allowable swing speed
WO2024132204A1 (en) A method of operating a work vehicle according to a maximum allowable swing speed
JP7342294B1 (ja) ケーソン点群抽出システム及びプログラム
WO2024132206A1 (en) A method of operating a work vehicle according to a maximum allowable swing speed
Semberg et al. Real-time target point identification and automated log grasping by a forwarder, using a single stereo camera for both object detection and boom-tip control
WO2024132201A1 (en) A method of operating a work vehicle according to a maximum allowable swing speed
JP2023083786A (ja) 作業機械
RU135228U1 (ru) Лесозаготовительная машина с автоматизированной системой направленной валки деревьев
WO2024009002A1 (en) Method and control system for controlling a boom of a forest work machine

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