CN112041508A - 用于在工程机械中选择性地显示图像数据的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在工程机械(100、500、600)中选择性地显示图像数据的系统(300)和方法(400)。该工程机械包括可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)，该可移动单元能够相对于工程机械的地面部分(120)移动。该工程机械还包括图像捕获装置(124)和显示器(128)，该显示器适于显示由图像捕获装置捕获的图像数据。该系统包括适于确定可移动单元的位置的位置确定装置(302)。该系统还包括控制单元(304)，该控制单元被配置成将可移动单元的位置和与工程机械的当前环境相关联的危险区域(200、202)进行比较，并且当可移动单元的位置在危险区域内时，向工程机械发出信号以在显示器上显示由图像捕获装置捕获的该危险区域的图像数据。本发明还涉及一种包括系统(300)的工程机械(100、500、600)。

Description

用于在工程机械中选择性地显示图像数据的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于在工程机械中选择性地显示图像数据的系统和方法。本发明还涉及一种包括该系统的工程机械。
本发明适用于设有可移动单元的工程机械，例如挖掘机。虽然将主要针对挖掘机来描述本发明，但本发明不限于这种特定的机械，而是也可以用于其它工程机械，例如铰接式运输机、轮式装载机、自卸卡车、带有起重机的卡车、管道铺设机、反铲装载机等。
背景技术
工程机械通常在形成风险情况的位置和情况下操作。这些风险包括可能对工程机械附近的人员或物体和/或工程机械本身及其操作者造成损坏或伤害的风险。
为了帮助工程机械的操作者防止这种损坏或伤害，在显示器上显示来自覆盖该工程机械的周围环境的一个或多个摄像机的图像数据。但是，存在操作者信息过载(overloaded)的风险。因此，希望在每个时间点上针对每个工作场景仅显示与操作者相关的信息。
文献US 2016/0305094 A1公开了一种用于为建筑设备中的每个操作模式选择屏幕模式的设备和方法。该设备提供了一种最佳的屏幕，该屏幕可以使用动臂角以及上车身的回转角和驱动速度来确定操作模式，根据操作模式消除盲点，并提高安全性。
因此，对于US 2016/0305094 A1的设备和方法，所述屏幕根据工程机械本身的参数来显示视频。
发明内容
本发明的目的是克服或改善现有技术的缺点中的至少一个缺点，或者提供一种有用的替代方案。
此目的通过根据权利要求1的系统来实现。
当选择显示什么信息时，根据本发明的系统、工程机械和/或方法不仅考虑工程机械本身的参数，而且还考虑工程机械的当前环境。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于在工程机械中选择性地显示图像数据的系统。该工程机械包括可移动单元，该可移动单元能够相对于工程机械的地面部分移动。该工程机械还包括图像捕获装置和显示器，该显示器适于显示由图像捕获装置捕获的图像数据。该系统包括位置确定装置，该位置确定装置适于确定可移动单元的位置。该系统还包括控制单元，该控制单元被配置成将可移动单元的位置和与工程机械的当前环境相关联的危险区域进行比较，并且当该可移动单元的位置在危险区域内时，向工程机械发出信号以在显示器上显示由图像捕获装置捕获的该危险区域的图像数据。
工程机械通常来自工业建筑机械或建筑设备领域。典型的示例有挖掘机、铰接式运输机、轮式装载机、自卸卡车、带有起重机的卡车、管道铺设机、平地机(grazers)、推土机和反铲装载机。
当工程机械处于操作中时，例如挖掘或装载/卸载时，地面部分通常相对于该工程机械所处的地面是静止的。地面部分是工程机械的最靠近地面并与地面接触的部分，例如通过地面部分中包括的地面接合构件(例如车轮或履带(caterpillar treads))。当工程机械处于操作中时，地面接合构件相对于地面是静止的。
可移动单元是能够相对于工程机械的地面部分移动的单元。可移动单元可以是可移动负载单元装置，该可移动负载单元装置应理解为工程机械的被布置成移动负载等的装置。可移动单元可以包括能够相对于地面移动的部件或由能够相对于地面移动的部件构成，例如挖掘机的上部结构、动臂、附接到动臂的机具、起重机、自卸卡车的车斗、平地机或推土机的铲板等。
该工程机械包括图像捕获装置，该图像捕获装置具有适于提供图像数据的一个或多个视觉传感器，例如摄像机或IR摄像机。视觉传感器可以位于工程机械的不同侧并指向不同的方向，从而，来自视觉传感器的图像数据可以被组合以提供示出鸟瞰图的图像，例如作为围绕该工程机械的360°视图。
该工程机械还包括一个或多个显示器，该一个或多个显示器适于向工程机械的操作者显示由图像捕获装置捕获的图像数据。该显示器通常位于工程机械的驾驶室中，并且可以包括一个或多个屏幕，或者可以是呈现在驾驶室的窗户上的平视显示器。
该系统包括至少一个位置确定装置，该至少一个位置确定装置适于确定可移动单元的位置。该位置可以相对于工程机械的地面部分、相对于当前环境被确定，或者被确定为绝对位置。
该位置确定装置可以包括至少一个角度传感器或由至少一个角度传感器构成，该至少一个角度传感器适于确定可移动单元的角度位置(例如相对于工程机械的地面部分的角度位置)和/或可移动单元的部件之间的相对位置。角度传感器可以直接测量角度变化(即，它位于可移动单元上)，或者可以间接测量角度变化(即，它位于其它地方)。
作为替代方案或补充，该位置确定装置可以包括设置在可移动单元处的接收器或由设置在可移动单元处的接收器构成，该接收器适于从本地定位系统和/或全球定位系统(例如GPS)接收位置数据。该可移动单元的位置数据可以原样使用(即，用作绝对位置)，或者可以通过将可移动单元的位置与例如工程机械的地面部分的位置进行比较而重新计算为相对位置。
该系统还包括控制单元，该控制单元可以包括处理器，例如中央处理单元。该控制单元可以是计算机。该控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程设备。该控制单元也可以或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备或数字信号处理器。在该控制单元包括可编程设备(例如上文提及的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器)的情况下，该处理器还可以包括控制该可编程设备的操作的计算机可执行代码。
所述危险区域与工程机械的当前环境相关联，使得所述危险区域取决于该工程机械正在其中工作的环境。因此，如果工程机械移动到另一位置，则危险区域将会不同。危险区域被定义为当可移动单元相对于地面部分移动时可能达到的区域。因此，可移动单元在危险区域内移动是可行的。与当前环境的其余部分相比，危险区域是风险增大的区域，即：与危险区域之外相比，在该危险区域中，风险更高。风险可以包括可移动单元撞击外部物体或撞击处于危险区域中的人员的风险。此外或替代地，工程机械本身及其操作者可能会有损坏和伤害的风险。
危险区域可以包括道路、铁路和/或人行道的一部分。然后，存在车辆、火车、另一物体和/或人员可能位于危险区域中的风险。因此，则存在该可移动单元撞击人员或车辆/火车/物体并导致对人员或车辆/火车/物体的损坏和/或伤害的风险。对工程机械本身及其操作人员的损坏和伤害的风险可能包括该可移动单元撞到山壁、建筑物、线缆、道路建筑、山壁、火车或大型车辆的风险。
为了避免用可移动单元撞击处于危险区域中的外部物体或人员的事故，当可移动单元处于危险区域内时，希望操作者能够看到危险区域中正在发生什么。因此，当可移动单元处于危险区域内时，由图像捕获装置捕获的危险区域的图像数据在显示器上被显示给操作者。该危险区域的图像数据的显示由本文描述的用于在工程机械中选择性地显示图像数据的系统控制。
通过利用用于在工程机械中选择性地显示图像数据的系统，提供了如下一种系统：该系统不仅考虑与工程机械本身相关联的参数，而且在选择向操作者显示什么信息时也考虑工程机械的当前环境。因此，在每个时间点上针对每个工作场景，在显示器上显示与操作者相关的信息，这有助于减少或避免工程机械的操作者的信息过载的风险。因此可以确定：当希望时，即，当由于可移动单元在危险区域内而使风险增加时，操作者可以看到(get a view)危险区域。因此，即使操作者在该时刻已经选择了要在显示器上显示的另一视图或信息，在这种情况下，该系统也将自动触发在显示器上显示危险区域的图像数据。图像数据可以显示在整个显示器上或者仅显示在显示器的一部分上。
该控制单元还可以被配置成：当可移动单元的位置在危险区域之外时，向工程机械发出信号以不在显示器上显示由图像捕获装置捕获的图像数据。这可以有助于防止操作者的信息过载，这是因为当可移动单元在危险区域之外时，操作者不再接触这个图像数据。作为替代方案，示出危险区域的图像数据的显示器部分的尺寸可以减小或由显示器上的符号表示。
作为可选方案，可以围绕该危险区域的至少一部分来定义预警区域(pre-warningzone)。在这种情况下，该系统的控制单元可以另外被配置成将可移动单元的位置与预警区域进行比较，并且当可移动单元的位置在预警区域内时，向工程机械发出信号以在显示器上显示由图像捕获装置捕获的危险区域的图像数据。
在许多工作情况下，可能优选的是具有如下系统：该系统适于在可移动单元处于预警区域中时已经显示危险区域的图像数据，以在可移动单元实际进入危险区域之前具有安全余量。该预警区域可以适当地以米为单位来表示或被表示为时间间隔。仅作为示例，该预警区域可以具有在0至4米(优选为0至3米、更优选为0至2米、最优选为0至1米)的范围内的宽度。该宽度被定义为从预警区域的靠近危险区域的一侧到预警区域的远离危险区域的另一侧(即，最靠近工程机械的一侧)的最短距离。如果被定义为时间间隔，则优选考虑可移动单元在预警区域中的速度。仅作为示例，该时间间隔可以是0至4秒、优选为0至3秒、更优选为0至2秒、最优选为0至1秒。
该危险区域可以被定义为三维空间，其适合于能够相对于地面部分在三个维度上移动的可移动单元。作为可替代方案或补充，该危险区域可以被定义为二维空间，例如在地面上的投影。可行的是，该危险区域可以完全位于地面上方，例如包括架空电缆。原则上，将危险区域限制在面向工程机械的一侧就足够了，但也可以将危险区域定义为受限的二维或三维空间，例如由所述物理构造占据的空间加上可选的安全余量。
可以通过具有可预定的位置/预定的位置的物体来定义该危险区域，该物体例如是物理构造或虚拟地理围栏。在这种情况下，关于该对象的数据、关于危险区域的数据和/或其定义可以从例如外部数据库发送到工程机械，和/或数据可以被存储在工程机械的存储器中。所述物理构造的示例有道路、铁路、人行道、建筑物、桥梁、道路构造、用于电力或通信网络的线缆或山壁。虚拟地理围栏是真实世界地理区域的虚拟周界。因此，该危险区域将是可移动单元可能能够到达的所述物理构造或虚拟地理围栏的一部分。
能够以与危险区域对应的方式来定义可选的预警区域。因此，该预警区域可以被定义为二维或三维空间。
当制造新的工程机械时，可以提供如本文中所述的用于在工程机械中选择性地显示图像数据的系统。该系统也可以安装在现有的工程机械中。
根据本发明的第二方面，提供了一种工程机械，其包括：地面部分；可移动单元，该可移动单元能够相对于工程机械的地面部分移动；显示器；图像捕获装置；以及如本文中所述的用于选择性地显示图像数据的系统。
该可移动单元能够相对于工程机械的地面部分在两个和/或三个维度上移动，例如通过在两个和/或三个维度上旋转。该移动可以是复杂的，并且可以结合在两个和/或三个维度上的线性平移和旋转。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于在工程机械中选择性地显示图像数据的方法。该工程机械例如是上文所述的工程机械，其包括：可移动单元，该可移动单元能够相对于工程机械的地面部分移动；以及图像捕获装置。该方法可以由本文中所述的系统执行。该工程机械可以是本文中所述的工程机械。
该方法包括以下步骤：
-确定可移动单元的位置，
-将可移动单元的位置和与工程机械的当前环境相关联的危险区域进行比较，以及
-当可移动单元的位置处于危险区域内时，向工程机械发出信号以显示由图像捕获装置捕获的该危险区域的图像数据。
通过执行该方法，可以确定：当希望时，即，当由于可移动单元在危险区域内而使风险增加时，工程机械的操作者可以看到该危险区域。因此，即使操作者已经选择了要在显示器上显示的另一视图或信息，在这种情况下，该系统也将自动触发在显示器上显示危险区域的图像数据。
确定可移动单元的位置的步骤可以通过确定可移动单元相对于工程机械的地面部分的位置来执行，例如通过一个或多个角度传感器或通过用于位置数据的一个或多个接收器。作为替代方案或补充，该步骤可以包括将该位置确定为绝对位置。
该方法可以包括进一步的可选步骤：
-定义危险区域。
可以通过操作者向系统输入数据来执行对危险区域的定义，例如在工程机械已经到达其工作位置且静止时，并且在开始工作之前。作为替代方案或补充，该危险区域的数据和/或其定义可以从例如外部数据库发送到该工程机械和/或可以存储在该工程机械的存储器中。此外，这种数据可以包括物理构造(例如，道路、铁路、人行道、建筑物、桥梁、道路构造、用于电力或通信网络的线缆或山壁)的位置。这种数据还可以包括关于虚拟地理围栏的信息。另外还可行的是，人员或物体被配置成例如通过发送位置数据而与工程机械通信，该位置数据可用于定义危险区域。如上文所提及的，该危险区域可以被定义为二维或三维空间。
在围绕该危险区域的至少一部分定义了预警区域的情况下，该方法可以包括进一步的步骤：
-将可移动单元的位置与预警区域进行比较，以及
-当可移动单元的位置处于预警区域内时，向工程机械发出信号以显示由图像捕获装置捕获的该危险区域的图像数据。
可选地，该方法还可以包括以下的附加步骤：
-定义预警区域。
此步骤能够以与上述危险区域对应的方式执行。
在围绕该危险区域的至少一部分定义了预警区域的情况下，优选的是，对于该危险区域和预警区域，并行地执行对位置进行比较的步骤和发出信号以显示图像数据的步骤。
作为又一可选方案，该方法可以包括以下步骤：
-当可移动单元的位置在该危险区域之外时，向工程机械发出信号，以不在显示器上显示由图像捕获装置捕获的图像数据。
如果定义了预警区域，则该方法可以包括进一步的步骤：
-当可移动单元的位置在该危险区域之外并且也在预警区域之外时，向工程机械发出信号，以不在显示器上显示由图像捕获装置捕获的图像数据。
根据本发明的第四方面，提供了一种包括程序代码组件的计算机程序，该程序代码组件用于当该程序在计算机上运行时执行上文关于本发明的第三方面描述的方法步骤。
根据本发明的第五方面，提供了一种携载计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括程序代码组件，当该程序产品在计算机上运行时，该程序代码组件用于执行上文关于本发明的第三方面描述的方法步骤。
本发明的第二方面、第三方面、第四方面和第五方面的效果和优点对应于上述第一方面的效果和优点。
在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的另外的优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下文是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1示意性地示出了包括根据本发明的系统的工程机械(挖掘机)。
图2是图1的挖掘机的俯视图。
图3示出了根据本发明的用于在工程机械中选择性地显示图像数据的系统。
图4示出了根据本发明的用于在工程机械中选择性地显示图像数据的方法。
图5示意性地示出了包括根据本发明的系统的另一种工程机械。
图6示意性地示出了包括根据本发明的系统的又一种工程机械。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明能够以许多不同的形式来实施，且不应被解释为限于本文中阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了充分性和完整性。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
特别参照图1，提供了挖掘机100形式的工程机械。挖掘机100包括可移动负载单元装置102，该可移动负载单元装置102包括动臂104和机具106。在图1所示的实施例中，机具106是铲斗，尽管也可以设想其它机具，例如抓持工具。挖掘机100包括上部结构108和下部结构110，其中上部结构108和下部结构110能够相对于彼此移动。详细地，上部结构108能够相对于下部结构110围绕未示出的大致竖直的几何轴线旋转，即，水平旋转，这是二维旋转的示例。如图1中进一步示出的，上部结构108包括旨在用于挖掘机100的操作者的驾驶室112。下部结构110包括履带114形式的一对地面接合构件114。还可以想到其它地面接合构件，例如车轮等。
负载单元装置102连接到挖掘机100的上部结构108，这使得负载单元装置102能够相对于下部结构110以及相对于地面118可旋转地移动。负载单元装置102也可以相对于地面118被提升和降低，使得机具106和地面118之间的距离增加或减小。而且，机具106可以相对于动臂104倾斜。这些旋转至少部分是竖直旋转。因此，可移动单元装置102(包括其各个单元，例如动臂104和机具106)能够相对于挖掘机100的地面部分120可旋转地移动，如在两个维度和三个维度上所见。
当挖掘机100要移动到新的工作地点时，地面部分120通过地面接合构件114相对于地面118移动。
当挖掘机100处于操作中(例如图1所示的挖掘)时，下部结构110通常相对于地面118静止。地面接合构件114因而是静止的。因此，下部结构110和地面接合构件114一起形成挖掘机100的地面部分120，当挖掘机100处于操作中时，该地面部分120相对于地面118静止。在图1中，地面部分120也是挖掘机100的最靠近地面118的部分，并且经由被包括在地面部分120中的地面接合构件114而与地面118接触。相对于地面部分120来看，上部结构108是可移动单元。另外，相对于地面部分120来看，负载单元装置102及其部件(例如动臂104和机具106)构成可移动单元。
如所描述的，负载单元装置102能够相对于下部结构110移动，因此也能够相对于地面部分120移动，该地面部分120在图1所示的情况下相对于地面118是静止的。图1进一步示出了上部结构108和负载单元装置102从当前位置(其中负载单元装置102被用实线示出)到未来位置116(由虚线示出)的移动。从当前位置到未来位置的移动由箭头122指示，并且包括上部结构108相对于下部结构110以及因此也相对于地面部分120的旋转。该移动还包括负载单元装置102相对于上部结构108的移动。
工程机械100包括图像捕获装置124，在所示的实施例中，该图像捕获装置124包括位于工程机械100的不同侧的三个视觉传感器126a、126b、126c(被示出为在工程机械100的左手侧、右手侧和后端侧并且指向不同的方向，参见图2)。
工程机械100还包括适于向操作者显示由图像捕获装置124捕获的图像数据的一个或多个显示器128。该显示器通常位于驾驶室112中。来自视觉传感器126a、126b、126c的图像数据可以被组合，以提供示出鸟瞰图的图像。
工程机械100还包括根据本发明的用于在工程机械中选择性地显示图像数据的系统300。下面结合图3来描述系统300以及它如何能够连接到工程机械100的各种模块的详细描述。
系统300包括适于确定可移动单元102、104、106、108的位置的至少一个位置确定装置302。该位置可以相对于工程机械100的地面部分120来确定该位置，或者该位置可以被确定为绝对位置。所示的实施例的位置确定装置302包括至少一个角度传感器，该至少一个角度传感器适于确定可移动单元102、104、106、108的角度位置(例如相对于工程机械100的地面部分120的角度位置)。在所示的实施例中，存在四个角度传感器130a、130b、130c、130d，其中两个角度传感器130a、130b适于确定负载单元装置102的不同部件之间的旋转，一个角度传感器130c在负载单元装置102和上部结构108之间，另一个角度传感器130d在上部结构108和地面部分120之间。
作为可替代的或补充的位置确定装置302，可以在可移动单元102、104、106、108处提供一个或多个接收器，该一个或多个接收器适于从本地定位系统和/或全球定位系统(例如GPS)接收位置数据。可移动单元102、104、106、108的位置数据可以原样使用，即，用作绝对位置，或者可以通过将可移动单元102、104、106、108的位置与工程机械100的地面部分120的位置进行比较而被重新计算为相对位置。
图1还示出了危险区域200。危险区域200与工程机械100的当前环境相关联，使得危险区域200取决于工程机械100正在其中工作的环境。因此，如果工程机械100移动到另一位置，则危险区域200将不同。与当前环境的其余部分相比，危险区域200是风险增加的区域。该风险可以包括可移动单元102、104、106、108撞击处于危险区域200中的外部物体或人员的风险。
危险区域200可以包括道路、铁路和/或人行道的一部分。在这种情况下，车辆、火车或人员可能位于危险区域200中，因此存在可移动单元102、104、106、108撞击人员或外部物体并对该人员或外部物体造成损坏和/或伤害的风险。此外或可替代地，工程机械100本身及其操作者可能存在损坏和伤害的风险，例如在使可移动单元102、104、106、108撞到山壁、建筑物、线缆、道路构造、山壁、火车或大型车辆的情况下。与危险区域200之外相比，在危险区域200中，风险更高。
可移动单元102、104、106、108可能到达危险区域200。在所示出的挖掘机100的实施例中，机具106(即，铲斗)的可能移动定义了所示出的危险区域200。对于未示出但也涉及挖掘机的另一情况，可以通过上部结构108的旋转(例如由于上部结构108的后端可能旋转出来而到达例如人行道上方)来定义该危险区域。
对于图1中所示的挖掘机，危险区域200在图1中被表示为三维空间，其适合于能够相对于地面部分120在三个维度上移动的可移动单元102、104、106、108。作为替代方案或补充，该危险区域可以被定义为地面118上的二维投影202，参见图2的俯视图。但是，可行的是，该危险区域可以完全位于地面118上方，例如包括架空电缆，如图6中所示。
为了避免用可移动单元102、104、106、108撞击处于危险区域200中的外部物体或人员的事故，当可移动单元102、104、106、108处于危险区域200中时，希望操作者能够看到危险区域200中正在发生什么。因此，当可移动单元102、104、106、108处于危险区域200内时，由图像捕获装置124捕获的危险区域200的图像数据被显示在显示器上。进一步，为了避免操作者的信息过载，还可能希望在可移动单元102、104、106、108在危险区域200之外时不显示这种图像数据。因此，在每个时间点上针对每个工作场景，在显示器128上仅显示与操作者相关的信息。危险区域200的图像数据的显示由本文中描述的用于在工程机械中选择性地显示图像数据的系统300控制。
在图1和图2中所见的、所示出的示例性实施例中，存在围绕危险区域200的至少一部分的预警区域204，该预警区域204是可选特征。而且，预警区域204与工程机械100的当前环境相关联，使得预警区域204取决于工程机械100正在其中工作的环境。在所示的实施例中，危险区域200包括道路、铁路和/或人行道的一部分。预警区域204在危险区域200的最靠近工程机械100的一侧延伸。类似于对危险区域200的定义，预警区域204被定义为三维空间。作为替代方案或补充，预警区域204可以被定义为其在地面118上的二维投影206，这在图2的俯视图中示出了。在所示的图1和图2的实施例中，由动臂104的远端部分和机具106表示的可移动单元的一部分已经移动到预警区域204中，但尚未进入危险区域200中。
在许多工作情况下，可能优选具有如下的系统300：该系统300适于在可移动单元102、104、106、108处于预警区域204中时就已经显示危险区域200的图像数据，以在可移动单元102、104、106、108实际进入危险区域200之前具有安全余量。预警区域204可以适当地以米为单位来表示，或者被表示为时间间隔。仅作为示例，预警区域204可以具有在0至4米(优选为0至3米、更优选为0至2米、最优选为0至1米)的范围内的宽度w。宽度w被定义为从预警区域204的靠近危险区域200的一侧到预警区域204的远离危险区域200的另一侧的最短距离。如果被定义为时间间隔，则优选考虑可移动单元102、104、106、108在预警区域204中的速度。仅作为示例，该时间间隔可以是0至4秒，优选为0至3秒，更优选为0至2秒，最优选为0至1秒。
图3示出了用于在工程机械100中选择性地显示图像数据的系统300。工程机械100的图像捕获装置124连接到系统300，使得图像捕获装置124可以向系统300馈送图像数据，特别是危险区域200的图像数据。此外，系统300连接到显示器128，使得系统300可以控制显示哪个图像数据。该图像数据本身可以直接从图像捕获装置124被发送到显示器128(如图3中的虚线箭头所示)，但显示的内容由系统300控制。
如上所述，系统300包括至少一个位置确定装置302，该至少一个位置确定装置302适于确定可移动单元102、104、106、108的位置。该位置可以相对于工程机械100的地面部分120来确定，或者被确定为绝对位置。还如上所述，位置确定装置302可以例如包括角度传感器(像位于图1的工程机械100中的四个角度传感器130a、130b、130c、130d中的一个角度传感器)，和/或包括适于从本地定位系统和/或全球定位系统(例如GPS)接收位置数据的接收器。
系统300还包括控制单元304。控制单元304被配置成将可移动单元102、104、106、108的位置和与工程机械100的当前环境相关联的危险区域200进行比较，并且与可选的预警区域204进行比较(如果使用了预警区域204的话)，并且当可移动单元102、104、106、108的位置在危险区域200内或者在所述可选的预警区域204中时，向工程机械100发出信号以在显示器128上显示由图像捕获装置124捕获的危险区域200的图像数据。因此，可以确定：当希望时，即，当由于可移动单元102、104、106、108在危险区域200内或在可选的预警区域204中而风险增加时，操作者可以看到危险区域200。因此，即使操作者已经选择了要在显示器128上显示的另一视图或信息，在这种情况下，系统300也将自动触发在显示器128上显示危险区域200的图像数据。该图像数据可以显示在整个显示器128上，或者仅显示在显示器128的一部分上。
作为可选方案，控制单元304还可以被配置成：当可移动单元102、104、106、108的位置在危险区域200之外时，向工程机械100发出信号，以不在显示器128上显示由图像捕获装置124捕获的图像数据。这将有助于防止操作者的信息过载，因为当可移动单元102、104、106、108在危险区域200之外时，操作者不再接触这个图像数据，并且在该时刻不希望看到这个图像数据。作为替代方案，显示器128的、显示危险区域200的图像数据的部分的尺寸可以减小或者可以由显示器128上的符号表示。
系统300还可以连接到通信单元306，例如无线电收发器，该通信单元适于与附近的其它物体(例如另一工程机械、车辆、基础设施元件(例如交通灯或铁路交叉口的障碍物))通信，或者与云(cloud)进行通信。
图4示出了用于在工程机械中选择性地显示图像数据的方法400。方法400可以由本文中描述的系统300执行。工程机械100包括可移动单元102、104、106、108，该可移动单元102、104、106、108能够相对于工程机械100的地面部分120移动，例如上文针对图1和图2的挖掘机100所描述的。工程机械100还包括图像捕获装置124。
方法400包括以下步骤：
410：确定可移动单元102、104、106、108的位置。
420：将该位置和与工程机械100的当前环境相关联的危险区域200进行比较。
430：当可移动单元102、104、106、108的位置在危险区域200内时，向工程机械100发出信号，以显示由图像捕获装置124捕获的危险区域200的图像数据。
步骤420被描绘为条件步骤，使得：如果可移动单元102、104、106、108的位置在危险区域200内，则执行步骤430。
通过执行步骤430，可以确定：当希望时，即，当由于可移动单元102、104、106、108在危险区域200内而使风险增加时，工程机械100的操作者可以看到危险区域200。因此，即使该操作者已经选择了要在显示器128上显示的另一视图或信息，在这种情况下，系统300也将自动触发在显示器128上显示危险区域200的图像数据。
可以通过确定可移动单元102、104、106、108相对于工程机械100的地面部分120的位置来执行步骤410，例如借助于结合图1和图2描述的角度传感器。它还可以包括将该位置确定为绝对位置。
方法405可以包括进一步的可选步骤：
405：定义所述危险区域。
可以通过操作者向系统300输入数据来执行对危险区域200的定义，例如在工程机械已经到达其工作位置且静止时，并且在开始工作之前。作为替代方案或补充，危险区域200的数据和/或其定义可以从例如外部数据库发送到工程机械100和/或可以存储在工程机械100的存储器中。此外，这种数据可以包括物理构造(例如，道路、铁路、人行道、建筑物、桥梁、道路构造、用于电力或通信网络的线缆或山壁)的位置。此外，这种数据可以包括关于虚拟地理围栏的信息。如上所述，危险区域200可以被定义为二维或三维空间。将危险区域200限制在面向工程机械100的一侧就足够了，但也可以将该危险区域定义为受限的二维或三维空间，例如由所述物理构造占据的空间加上可选的安全余量。
在围绕危险区域200的至少一部分定义了预警区域204(参照上面的图1和图2)的情况下，该方法400可以包括进一步的步骤：
440：将可移动单元102、104、106的位置与预警区域204进行比较，以及
450：当可移动单元102、104、106、108的位置在预警区域204内时，向工程机械100发出信号以显示由图像捕获装置124捕获的危险区域200的图像数据。
步骤440被描绘为条件步骤，使得：如果可移动单元102、104、106、108的位置在预警区域204内，则执行步骤450。
可选地，方法400还可以包括附加的可选步骤：
435：定义所述预警区域204。
能够以与上述危险区域对应的方式来执行步骤435。
在存在围绕危险区域200的至少一部分的预警区域204的情况下，优选的是，对于危险区域200和预警区域204，并行地执行对位置进行比较的步骤420、440和发出信号以显示图像数据的步骤430、450。
作为又一种可选方案，方法400可以包括进一步的步骤：
460：当可移动单元102、104、106、108的位置在危险区域200之外时，向工程机械100发出信号，以不在显示器128上显示由图像捕获装置124捕获的图像数据。
如果定义了预警区域204，则方法400可以包括进一步的步骤：
460’：当可移动单元102、104、106、108的位置在危险区域200之外并且也在预警区域204之外时，向工程机械100发出信号，以不在显示器128上显示由图像捕获装置124捕获的图像数据。
除了结合图1至图2描述的挖掘机100之外，上述系统300和方法400在其它类型的工程机械中也是有用的，例如在轮式装载机500(参见图5)中。
轮式装载机500包括负载单元装置502，该负载单元装置502具有动臂504和呈铲斗形式的机具506。负载单元装置502是可移动的，使得机具506可以相对于轮式装载机500的车身结构前方的地面508被提升/降低，即，机具506可竖直地移动，至少部分地通过竖直旋转而移动。因此，负载单元装置502、动臂504和机具506是可移动单元的示例，这些可移动单元能够相对于轮式装载机的地面部分(在这种情况下是轮式装载机500的主要部分)移动。负载单元装置502能够从当前位置移动到由虚线指示的未来位置，该未来位置与当前位置相比更靠近地面508。该移动由箭头510指示。当移动负载单元装置502时，存在负载单元装置502的一部分可能进入危险区域512的风险，该危险区域512对应于上文结合图1和图2描述的危险区域200。在图5中，危险区域512被定义为三维空间。作为替代方案，该危险区域可以被定义为其在地面508上的二维投影。对应于图1和图2中所示的实施例，可以存在预警区域，但该预警区域在图5中未示出。轮式装载机500设有用于在工程机械中选择性地显示图像数据的系统300，该系统300以与结合图1和图2描述的挖掘机100的系统300对应的方式运行。
进行竖直移动(包括竖直旋转)的负载单元装置的另一示例是在设有如本文所述的系统300的自卸卡车(未示出)形式的工程机械中。该自卸卡车包括车斗(container)形式的负载单元装置，该车斗通过液压缸被提升和降低。该车斗可以相对于倾斜轴线倾斜，例如以释放车斗中存在的物料(load)。由此，车斗的一端部被升高到较高位置，这是可能会干涉危险区域或干涉可选的预警区域的移动。系统300以与图1和图2的挖掘机100对应的方式运行。
图6中示出了又一示例，示出了配备有可移动起重机602形式的负载单元装置以及如本文中所述的系统300的卡车600。为起重机602添加机具也是可行的。通过起重机602的臂部分之间的一个或多个接头的枢转旋转，起重机602能够相对于卡车600的形成地面部分的其余部分在三个维度上移动。当移动起重机602时，存在它将进入危险区域604的风险，该危险区域604对应于上文结合图1和图2描述的危险区域200。在图6中，危险区域604被定义为三维空间。危险区域604完全位于地面606上方，并且包括架空电缆608，如果起重机602撞击该架空电缆608将是危险的。对应于图1和图2中所示的实施例，可以存在预警区域，但该预警区域在图6中未示出。系统300以与图1和图2的挖掘机100对应的方式运行。
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，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。

Claims (15)

1.一种用于在工程机械(100、500、600)中选择性地显示图像数据的系统(300)，
所述工程机械(100、500、600)包括可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)，所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)能够相对于所述工程机械(100、500、600)的地面部分(120)移动，
所述工程机械(100、500、600)还包括图像捕获装置(124)和显示器(128)，所述显示器(128)适于显示由所述图像捕获装置(124)捕获的图像数据，
所述系统(300)包括位置确定装置(302)，所述位置确定装置(302)适于确定所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的位置，
其特征在于，
所述系统(300)还包括控制单元(304)，所述控制单元(304)被配置成：将所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的所述位置和与所述工程机械(100、500、600)的当前环境相关联的危险区域(200、202)进行比较，并且当所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的所述位置在所述危险区域(200、202)内时，向所述工程机械(100、500、600)发出信号以在所述显示器(128)上显示由所述图像捕获装置(124)捕获的所述危险区域(200、202)的图像数据。
2.根据权利要求1所述的系统(300)，其中，所述控制单元(304)还被配置成：当所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的所述位置在所述危险区域(200、202)之外时，向所述工程机械(100、500、600)发出信号，以不在所述显示器(128)上显示由所述图像捕获装置(124)捕获的图像数据。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(300)，其中，所述位置确定装置(302)包括角度传感器(130a、130b、130c、130d)或由角度传感器(130a、130b、130c、130d)构成，所述角度传感器(130a、130b、130c、130d)适于确定所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的角度位置，例如相对于所述工程机械(100、500、600)的所述地面部分(120)的角度位置。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(300)，其中，所述位置确定装置(302)包括接收器或由接收器构成，所述接收器适于从本地定位系统(300)和/或全球定位系统(300)接收位置数据。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(300)，所述系统(300)的所述控制单元另外被配置成：将所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的所述位置与围绕所述危险区域(200、202)的至少一部分的预警区域(204、206)进行比较，并且当所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的所述位置在所述预警区域(204、206)内时，向所述工程机械(100、500、600)发出信号以在所述显示器(128)上显示由所述图像捕获装置(124)捕获的所述危险区域(200、202)的图像数据。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(300)，其中，所述危险区域(200、202)被定义为二维和/或三维空间。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(300)，其中，通过(302)具有可预定的位置/预定的位置的物体来定义所述危险区域(200、202)，该物体例如是物理构造或虚拟地理围栏。
8.一种工程机械(100、500、600)，包括：地面部分(120)；可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)，所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)能够相对于所述地面部分(120)移动；显示器(128)；图像捕获装置(124)；和根据前述权利要求中的任一项所述的用于选择性地显示图像数据的系统(300)。
9.根据权利要求8所述的工程机械(100、500、600)，其中，所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)能够相对于所述工程机械(100、500、600)的所述地面部分(120)在两个维度和/或三个维度上移动，例如通过旋转而移动。
10.一种用于在工程机械(100、500、600)中选择性地显示图像数据的方法(400)，所述工程机械(100、500、600)包括：可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)，所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)能够相对于所述工程机械(100、500、600)的地面部分(120)移动；以及图像捕获装置(124)，
所述方法(400)的特征在于以下步骤：
-确定(410)所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的位置，
-将所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的所述位置和与所述工程机械(100、500、600的当前环境相关联的危险区域(200、202)进行比较(420)，
-当所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的所述位置在所述危险区域(200、202)内时，向所述工程机械(100、500、600)发出信号(430)，以显示由所述图像捕获装置(124)捕获的所述危险区域(200、202)的图像数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于进一步的步骤：
-定义所述危险区域(200、202)。
12.根据权利要求11所述的方法(400)，在定义了围绕所述危险区域(200、202)的至少一部分的预警区域(204、206)的情况下，其中所述方法的特征在于进一步的步骤：
-将所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的所述位置与所述预警区域(204、206)进行比较(440)，
-当所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的所述位置在所述预警区域(204、206)内时，向所述工程机械(100、500、600)发出信号(450)，以显示由所述图像捕获装置(124)捕获的所述危险区域(200、202)的图像数据。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的方法，其特征在于进一步的步骤：
-当所述可移动单元(102、104、106、108、502、504、506、602)的所述位置在所述危险区域(200、202)之外时，向所述工程机械(100、500、600)发出信号(460)，以不在所述显示器(128)上显示由所述图像捕获装置(124)捕获的图像数据。
14.一种计算机程序，包括程序代码组件(302)，当所述程序在计算机上运行时，所述程序代码组件用于执行权利要求10至13中的任一项所述的步骤。
15.一种携载计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码组件(302)，当所述程序产品在计算机上运行时，所述程序代码组件用于执行权利要求10至13中的任一项所述的步骤。
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