CN112081171B - 具有有效载荷跟踪系统的作业车辆 - Google Patents

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Abstract

一种用于跟踪卸载周期中的有效载荷的作业车辆，该作业车辆具有属具、体积传感器、位置跟踪器、操作传感器和计算装置。体积传感器可以被配置为感测属具中的物料的体积并生成相应的体积数据信号。位置跟踪器可以被配置为生成指示属具的位置的位置数据信号。操作传感器可以被配置为检测属具的卸载周期的操作特性并生成指示所述操作特性的操作数据信号。计算装置可以操作以执行有效载荷跟踪算法，以：接收体积数据信号、位置数据信号、操作数据信号；存储输入信号以生成与有效载荷相对应的跟踪度量。

Description

具有有效载荷跟踪系统的作业车辆
技术领域
本公开涉及作业车辆以及有效载荷跟踪系统，该有效载荷跟踪系统用于在卸载周期中跟踪有效载荷。
背景技术
在建筑工业中，操作各种作业车辆以在作业现场处执行各种任务。例如，可以使用挖掘机或装载机将物料装载到铰接式自卸车的载荷箱中。铰接式自卸车可以用于在复杂地形上拖运物料的载荷。当前，为了跟踪在工作现场处的生产率，操作者通常可能会大尺度(on a large scale)地跟踪进度，而该尺度可能比期望的低。此外，尽管铰接式自卸车可以跟踪从作业现场的第一部分移动到现场的第二部分的载荷，但是不清楚有效载荷是否从一料堆移动到了另一料堆，其中任何形式的精细细节(granular detail)都显示了所移动的物料的体积、密度和形式。
可以基于作业周期内运载的物料的体积来支付操作者，或者可替代地，可以基于作业周期内拖运的物料的密度来支付载荷拖运者。在任一种情况下，对移动物料的体积或密度的不准确估计可能会影响在施工现场进行的作业的拖运成本。对于完成的项目来说，不准确的作业评估可能会导致将来的工作投标中的不准确。因此，生产率评估以类似的方式遭受不准确的装载/拖运估计。
发明内容
提供本发明内容以介绍在以下详细描述和附图中进一步描述的概念的选择。
本公开包括用于跟踪卸载周期中的有效载荷的作业车辆和系统。
根据本公开的一方面，用于跟踪卸载周期中的有效载荷的作业车辆可以包括：属具；体积传感器，该体积传感器被配置为感测所述属具中的物料的体积并且生成相应的体积数据信号；位置跟踪器，该位置跟踪器被配置为生成指示所述属具的位置的位置数据信号；操作传感器，该操作传感器被配置为检测所述属具的卸载周期的操作特性并且生成指示所述操作特性的操作数据信号；和计算装置，该计算装置包括处理器和存储器，在所述存储器上保存有有效载荷跟踪算法，其中，处理器能够操作以执行有效载荷跟踪算法。处理器将：从体积传感器接收体积数据信号；从位置跟踪器接收位置数据信号；从操作传感器接收操作数据信号；将相应的体积数据信号的体积数据与相应的位置数据信号的位置数据和相应的操作数据信号的操作数据相关联在一起以限定相关联的数据输入；以及在存储器中存储相关联的数据输入，以用于生成对应于有效载荷的跟踪度量。
操作特性可以包括装载位置、回退位置和卸载位置中的一个或多个。
作业车辆还可以包括接近传感器，该接近传感器被配置为检测预定范围内的拖运车辆，并从在预定范围内的拖运车辆接收唯一拖运标识符。计算装置可以将相关联的数据输入与唯一拖运标识符相关联。
此外，计算装置可以将相关联的数据输入传送到远离作业车辆的远程处理系统。
作业车辆还可以包括燃料传感器，所述燃料传感器被配置成感测燃料储备的水平并且生成相应的燃料储备数据信号。计算装置接收燃料储备数据信号，并且基于与相关联的数据输入相对应的燃料储备数据来计算生产率。
作业车辆还被配置为检测作业车辆内的操作者，并且从操作者接收唯一操作者标识符。计算装置将相关联的数据输入与唯一操作者标识符相关联。
位置数据可以包括以下各项中的一项或多项：全球定位系统数据点；距离已知基点的绝对位置数据；以及距地面的相对属具高度。距地面的相对属具高度识别地面的经修改的地形。
另外，远程处理系统还包括用户输入界面。用户输入界面显示来自作业车辆、拖运车辆、作业现场区域内的其他拖运车辆和其他作业车辆中的一个或多个的相关联的体积数据、位置数据和操作数据。
根据本公开的一方面，提供一种用于跟踪卸载周期中的有效载荷的有效载荷跟踪系统，所述有效载荷跟踪系统包括：
属具，所述属具连接到作业车辆；
体积传感器，所述体积传感器连接到所述属具，并且所述体积传感器被配置为感测所述属具中的物料的体积并生成相应的体积数据信号；
位置跟踪器，所述位置跟踪器连接到所述属具，并且所述位置跟踪器被配置为生成指示所述属具的位置的位置数据信号；
操作传感器，所述操作传感器连接到所述属具，并且所述操作传感器被配置为检测所述属具的卸载周期的操作特性并生成指示所述操作特性的操作数据信号；和
计算装置，所述计算装置包括处理器和存储器，在所述存储器上保存有有效载荷跟踪算法，其中，所述处理器能够操作以执行所述有效载荷跟踪算法，以：
从所述体积传感器接收所述体积数据信号；
从所述位置跟踪器接收所述位置数据信号；
从所述操作传感器接收所述操作数据信号；
将相应的体积数据信号的体积数据与相应的位置数据信号的位置数据和相应的操作数据信号的操作数据相关联在一起以限定相关联的数据输入；和
在存储器中存储所述相关联的数据输入，以用于生成对应于所述有效载荷的跟踪度量。
在一些实施例中，所述操作特性包括装载位置、运载位置和卸载位置中的一个或多个。
在一些实施例中，所述有效载荷跟踪系统还包括接近传感器，所述接近传感器被配置为检测预定范围内的拖运车辆，并从在所述预定范围内的拖运车辆接收唯一拖运作业车辆标识符；所述计算装置将所述相关联的数据输入与所述唯一拖运作业车辆标识符相关联。
在一些实施例中，所述计算装置将所述相关联的数据输入传送到远离所述作业车辆的远程处理系统。
在一些实施例中，所述有效载荷跟踪系统还包括燃料传感器，所述燃料传感器被配置为感测燃料储备的水平并且生成相应的燃料储备数据信号。
在一些实施例中，所述计算装置接收所述燃料储备数据信号，并且基于与所述相关联的数据输入相对应的燃料储备数据来计算生产率。
在一些实施例中，所述有效载荷跟踪系统还被配置为检测所述作业车辆内的操作者，并且从所述操作者接收唯一操作者标识符，所述计算装置将所述相关联的数据输入与所述唯一操作者标识符相关联。
在一些实施例中，所述位置数据包括下列各项中的一项或多项：全球定位系统数据点、距离已知基点的绝对位置数据点、以及距地面的相对属具高度。
在一些实施例中，所述距地面的相对属具高度识别地面的经修改的地形。
根据本公开的另一方面，提供一种用于跟踪卸载周期中的有效载荷的有效载荷跟踪系统，所述有效载荷跟踪系统包括：
属具，所述属具连接到作业车辆；
体积传感器，所述体积传感器连接到所述属具，并且所述体积传感器被配置为感测所述属具中的物料的体积并生成相应的体积数据信号；
位置跟踪器，所述位置跟踪器连接到所述属具，并且所述位置跟踪器被配置为生成指示所述属具的位置的位置数据信号；
操作传感器，所述操作传感器连接到所述属具，并且所述操作传感器被配置为检测所述属具的卸载周期的操作特性并生成指示所述操作特性的操作数据信号，所述操作特性包括装载位置、运载位置和卸载位置中的一个或多个；和
计算装置，所述计算装置包括处理器和存储器，在所述存储器上保存有有效载荷跟踪算法，其中，所述处理器能够操作以执行所述有效载荷跟踪算法，以：
从所述体积传感器接收所述体积数据信号；
从所述位置跟踪器接收所述位置数据信号；
从所述操作传感器接收所述操作数据信号；
将相应的体积数据信号的体积数据与相应的位置数据信号的位置数据和相应的操作数据信号的操作数据相关联在一起以限定相关联的数据输入；和
在存储器中存储所述相关联的数据输入，以用于生成对应于所述有效载荷的跟踪度量。
通过下面的详细描述和附图，这些和其他特征将变得显而易见，其中，各个特征通过示意的方式示出和描述。本公开能够具有其他和不同的配置，并且其若干细节能够在各个其他方面进行修改，所有这些修改都不脱离本公开的范围。因此，详细描述和附图本质上应被认为是说明性的，而不是限制性的或限定性的。
附图说明
参照附图对图进行详细的描述，在附图中：
图1是呈挖掘机形式的示例性拖运作业车辆的立体图，其中可以使用所公开的有效载荷跟踪系统和方法；
图2A是处于装载位置的示例性装载机作业车辆的动臂和铲斗的示意性局部示图；
图2B是处于回退位置的示例性装载机作业车辆的动臂和铲斗的示意性局部示图；
图3是示出根据各种作业实施例的用于作业车辆的示例性有效载荷跟踪系统的数据流图；
图4是显示工作现场区域的数据的用户输入界面的实施例。
在多个附图中，类似的附图标记用于指示类似的元件。
具体实施方式
在上述附图和下列详细描述中公开的实施例并非旨在穷举或将本公开限制于这些实施例。相反地，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行多种变型和修改。
如本文所使用的，术语“计算装置”是指单独地或以任何组合的任何硬件、软件、固件、电子控制组件、处理逻辑、处理装置，包括但不限于：专用集成电路(ASIC)；电子电路；执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或成组)和存储器；组合逻辑电路；和/或提供所述功能的其他合适组件。
如本文中使用，除非另有限制或修改，否则具有由连词术语(例如，“和”)分隔且还前置有短语“...中的一个或更多个”或“...中的至少一个”的元件的列表指示可能包括列表中的个别元件或其任何组合的配置或布置。例如，“A、B和C中的至少一个”或“A、B和C中的一个或更多个”指示可能只有A，只有B，只有C，或者A、B和C中的两个或更多个的任意组合(例如，A和B；B和C；A和C或A、B和C)。
这里，可以根据功能和/或逻辑块组件以及各种处理步骤来描述本公开的实施例。应当理解，可以通过被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件来实现这样的块组件。例如，本公开的实施例可以采用各种集成电路组件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，这些集成电路组件可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行各种功能。另外，本领域技术人员将理解，可以结合任何数量的作业车辆来实践本公开的实施例，并且本文描述的铰接式自卸车和挖掘机仅仅是本公开的一个示例性实施例。
为了简洁起见，与信号处理、数据传输、信号发送、控制和系统的其他功能方面(以及系统的各个操作组件)有关的常规技术在本文可以不进行详细描述。此外，本文包含的各个附图中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理连接。应当注意，在本公开的实施例中可以存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。
下面描述了所公开的具有有效载荷跟踪系统的作业车辆的一个或多个示例性实施方式，如以上简要描述的附图说明中所示。一般而言，与传统系统相比，除了通过关联来自位置跟踪器160的物料的位置、从操作传感器154识别作业车辆(10、12)的操作状态并据此生成信号之外，所公开的系统(以及实施了它们的作业车辆)还通过感测作业车辆12的属具128(示出为铲斗)中的物料的体积和/或拖运作业车辆10的载荷箱14中的物料的体积来提供改进的有效载荷跟踪。位置数据224可以包括全球定位系统数据点(GPS)216、距离已知基点218的绝对位置数据点和/或距地面11的相对属具高度220。处理体积数据信号202以确定铲斗128和/或载荷箱14中的物料的体积。来自操作传感器154的操作数据信号206可以包括例如信标(beacon)165或作业车辆(10、12)的相关液压系统内的位置传感器51，并且操作数据信号206被处理以确定作业车辆的操作状态。可替代地，可以经由用户输入界面46从输入装置45直接接收操作数据信号206。此外，通过实时地跟踪位置数据信号204并且将体积数据信号202与位置数据信号204实时地相关联，且将操作数据信号206与体积数据信号202相关联以限定相关联的数据输入212，可以生成对应于有效载荷M的跟踪度量214并将跟踪度量214存储在用于作业车辆(10、12)的存储器210中，并且跟踪度量214还针对具有多个有效载荷的多个作业车辆进行汇集，以同时细致地和大尺度地描绘出作业现场生产率的图像。
本文中的讨论有时可以集中于用于挖掘机的有效载荷跟踪系统200的示例性应用上。在其他应用中，其他配置也是可行的。例如，在一些实施例中，作业车辆可以被配置为各种装载机，包括轮式装载机、拖拉机式装载机、履带式装载机或类似的机械。此外，作业车辆可以被配置为除建筑车辆以外的机械，包括来自农业、林业和采矿业的机械，诸如拖拉机、联合收割机、收割机、伐木归堆机等。因此，与挖掘机一起使用的有效载荷跟踪系统200的配置仅仅是示例性的。类似地，本文还针对呈铰接式自卸车形式的拖运作业车辆10描述了有效载荷跟踪系统200。然而，有效载荷跟踪系统200可以与各种其他拖运机械(例如，各种固定底盘式自卸车、商品推车或具有运载箱和容器的其他车辆)一起使用。
通常，所公开的有效载荷跟踪系统200包括安装至斗杆(arm)的体积传感器152，该斗杆联接到作业车辆12的动臂。在一个示例中，体积传感器152安装在属具128(在此示例中示出为铲斗)附近的动臂斗杆124(例如，斗柄动臂)上，使得体积传感器152的视场152a包括铲斗128，但是也可以包括拖运作业车辆10的载荷箱14、或者基于斗杆相对于拖运作业车辆10的位置在地面11上的料堆13或可替代地包括地面11。因此，体积传感器152连接到作业车辆12，以观察铲斗128中的物料的体积、载荷箱14中的物料的体积和料堆13中的物料的体积，并基于这些体积生成体积数据信号202。在各种实施例中，体积传感器152包括相机组件，该相机组件捕获铲斗128和/或载荷箱14和/或料堆13的图像数据。在其他实施例中，体积传感器152是雷达、激光雷达或类似的传感器。在一些实施例中，可以采用相机组件和雷达、激光雷达或类似的传感器的组合。此外，在其他实施例中，可以采用一个或多个液压传感器来观察与装载作业车辆相关联的一个或多个液压缸内的压力并基于该观察结果生成压力传感器信号203。压力传感器信号203指示与作业车辆的铲斗中的载荷相关联的质量。如果已知属具128的体积和物料，则可以使用载荷的值来估计物料的体积。在一些实施例中，可以采用一个或多个加速度计167来观察作用在作业车辆10的铲斗128上的加速度并基于该观察结果生成加速度传感器信号205。加速度传感器信号205也指示与作业车辆的铲斗中的载荷相关联的质量。
在本公开的另一方面，有效载荷跟踪系统200包括位置跟踪器160，该位置跟踪器160连接至属具128(例如，该属具128诸如为作业车辆12上的铲斗或用于拖运作业车辆的载荷箱14)。位置跟踪器160被配置为生成指示属具128的位置的位置数据信号204。在各个实施例中，位置数据224包括从GPS数据跟踪器获取的全球定位系统数据点216(或数据)。在另一个实施例中，位置数据224可以包括距已知基点的绝对位置数据230(或数据点)。这在建筑和林业工作现场常见的很少或没有蜂窝或卫星连接的区域中变得很有帮助。在另一个实施例中，位置数据224可以包括距地面11的相对属具高度220。也就是说，距地面11的相对属具高度识别地面的经修改的地形，并且计算距该地面的相对属具高度(例如，如果作业车辆10处于倾斜状态)。在每个挖掘周期中，从GPS数据跟踪器(x-y平面)导出的位置数据224和在挖掘周期的装载和卸载部分期间距地面(z方向)的相对属具高度绘制可视化地图(如图4中所示)，该可视化地图详细示出了每个作业车辆12的活动。因为已知相对于地面接合支撑件的属具高度，因此可以采用动臂斗杆(102、124)上的一个或多个液压位置传感器51来观察与作业车辆12相关联的一个或多个液压缸(24、122、126)内的位置并基于该观察结果生成位置数据信号204。在挖掘机的实施例中，除了距地面11的相对属具高度220之外，具有属具128的操作者驾驶室48相对于作业车辆12的底盘104的相对定向还可以确定定向。在另一个实施例中，连接到属具128(例如，铲斗)的加速度计167可以与位于作业车辆12上的计算装置144无线地通信。
计算装置144包括处理器和在其上保存有有效载荷跟踪算法的存储器。处理器可操作以执行有效载荷跟踪算法，从而实施下面将详细描述的跟踪有效载荷在车辆的工作区域上的运动和/或分析与其相关联的跟踪度量的方法。
通常，有效载荷跟踪系统200可以包括操作传感器154，该操作传感器154被配置为检测属具128的卸载周期的操作特性。在一个实施例中，操作传感器154可以与位置跟踪器160相同。例如，通常包括加速度计(167)的信标165能够使用减速点和在绘图时属具的速度/方向的拐点而在挖掘周期中识别装载位置(图2A)、回退位置(图2B)和卸载位置(图1中所示的示例)。信标165上的加速度计167可以用于生成相对于地面11的属具高度220的位置数据224，并且识别操作特性(该术语可以与操作数据226互换使用)。由加速度计167生成的信号的处理和分析以识别速度/方向曲线中的偏斜度从而确定载荷条件、回退位置和卸载位置可以完全在作业车辆12的计算装置144上完成，或者可替代地聚集在计算装置144上并且最终聚集在远程处理系统62或两者之间的某个位置上。
通常，作业车辆12的计算装置144基于铲斗128的位置来获取体积数据信号202。例如，当基于操作数据226确定了铲斗128位于回退位置时(图2B)，计算装置144获取体积数据信号202。该体积数据信号202由计算装置144处理，并且将如由体积传感器152获取的铲斗128和/或载荷箱14内的物料的体积与位置数据信号204的位置数据224和相应的操作数据信号206的操作数据226相关联，体积数据、位置数据和操作数据一起限定相关联的数据输入212。然后，作业车辆的计算装置144可以在存储器210中存储相关联的数据输入212以生成对应于有效载荷M的跟踪度量214。
在一个示例性实施例中，相关联的数据输入212可以由作业车辆12的计算装置144传送到拖运作业车辆10的计算装置44。这可以由各种接近传感器169中的一个接近传感器触发，接近传感器被配置为检测在作业车辆12的预定范围内的拖运作业车辆10，并从在预定范围内的拖运车辆10接收唯一车辆标识符254。唯一车辆标识符254可以是间歇地发射唯一拖运标识符代码264的信标165，其中第二信标165连接到拖运作业车辆10。作业车辆12对唯一拖运标识符代码264的识别将作业车辆12的计算装置144与拖运作业车辆10的计算装置44以通信的方式耦合。
可替代地，在没有拖运作业车辆10的情况下(其中不触发接近传感器169)，体积数据信号202由作业车辆12上或远程处理系统62中的计算装置144处理，并且如由体积传感器152获取的铲斗内的物料的体积被存储在存储器210中和/或与有效载荷M的相应位置数据224一起被传送到远程处理系统62，从而在卸载周期266中与位置数据224一起跟踪物料的体积或有效载荷M。在没有拖运作业车辆10的情况下，计算装置144不会以通信的方式耦合到拖运计算装置44以跟踪有效载荷从属具128到箱14的运动。相反地，在没有拖运作业车辆10的情况下，计算装置144跟踪属具128的运动(例如，在挖掘机中，载架可以在保持固定不动的情况下旋转整圈以从料堆13中的第一位置加载有效载荷并将有效载荷卸载至料堆13中的第二位置)，将位置数据与属具128的第一位置(在该位置中，发生物料的装载)和属具128的第二位置(在该位置中，发生物料的卸载)相关联。紧接回退位置(图2B所示)之后的卸载位置(图1所示)识别出有效载荷M的重新定位，从而记录了有效载荷从其最初被装载时到其最终被卸载时在工作现场的移动。此外，在属具128的回退位置之前的属具128的装载位置识别出从地面11去除了有效载荷M。在一种示例性情况下，当计算装置跟踪对于每个后续挖掘周期266的相关联的数据输入212时，数据的汇集可以指示沟槽(trench)或地下槽(basement)的形成。这可以被映射到用户输入界面，诸如但不限于显示器(图4中所示的示例性实施例)上，以显示生产率和工作现场进行的进度。
通常，作业车辆12的计算装置144还可以从燃料传感器170获取燃料储备数据信号268，该燃料传感器170被配置为感测作业车辆12的燃料储备水平。计算装置144内的处理器计算在运行周期期间或者可选地在其他时间范围(例如作业周期)期间相应的燃料水平的变化。
通常，作业车辆12的计算装置144还可以从作业车辆12的操作者获取唯一操作者标识符270。当作业车辆12被配置为检测操作者是否在操作者驾驶室12内时，可能会发生这种情况，并随后提示操作者输入唯一操作者标识符(例如代码、生物特征数据、自动面部识别技术、选择用于现场工作的预加载代码等)。检测操作者是否在操作者驾驶室内可以包括但不限于启动作业车辆，驾驶室座椅上的压力传感器，以及当入口/出口被打开时启动警报等。
拖运作业车辆10的计算装置44接收体积数据、位置数据并且可选地从连接到载荷箱14的载荷传感器接收质量数据信号。拖运作业车辆10的计算装置44将体积数据152、位置数据信号224和载荷箱中的确定的质量与拖运作业车辆的操作特性(即拖运作业车辆10的回退或卸载)相关联，从而利用位置数据224跟踪箱14中的物料或有效载荷。例如，因为拖运作业车辆10正在将有效载荷M移动到第二位置，因此当拖运车辆从第一位置移动到第二位置、或者更具体地移动到GPS数据点216和/或距基点的绝对位置数据218时，识别处于回退位置中的载荷箱的操作特性会生成位置数据224并跟踪该位置数据224。识别处于卸载位置中的载荷箱14的操作特性还可以识别、记录和存储在第二位置处的有效载荷M。该相关联的数据212被存储在存储器210或数据存储装置中。拖运作业车辆12的计算装置44还可以基于当前的体积数据和质量数据来计算密度，并将该数据与相关联的数据212一起存储在存储器210中。计算装置44在拖运作业车辆10的装载周期内重复该过程，使得在装载周期完成时，存储器或数据存储装置包括针对每个具体的箱载荷(bin load)或载荷周期用于具体拖运作业车辆10的体积、位置、质量、密度、燃料储备、唯一操作者标识符和唯一拖运标识符代码。该数据可以由计算装置44传送到远程处理系统62，诸如远程信息处理系统，以使得远程用户能够访问该数据。计算装置还可以计算针对装载周期的总密度，该总密度也可以被传送到远程处理系统62。
计算装置44还可以计算每个铲斗装载周期之间的增量变化，或称为相关联的当前周期数据274。例如，计算装置可以计算作业车辆12的每个装载周期之间的体积276、位置278、燃料280和密度282等的增量变化。该数据也可以被传送到远程处理系统62。
如上所述，所公开的有效载荷跟踪系统和车辆可以用于各种作业车辆，包括铰接式自卸车、装载机、平地机、拖拉机、联合收割机、半卡车式拖运车等。如前面所述，在一些实施例中，所公开的有效载荷跟踪系统200可以与诸如挖掘机之类的作业车辆12一起使用，以评估由作业车辆12装载到后续位置(诸如拖运作业车辆10)或地面11的第二部分(诸如料堆13)的物料的体积。在图1的示例中，拖运作业车辆10包括安装到车辆框架16的载荷箱14。应当理解，具有载荷箱14的拖运作业车辆10的配置仅仅作为示例给出。
在所示的实施例中，车辆框架16包括第一前框架部分18和第二后框架部分20，第一前框架部分18和第二后框架部分20通过铰接接头(未示出)连接在一起，以能够在前框架部分18和后框架部分20之间进行枢转运动。载荷箱14通过限定载荷箱14的枢转点的连接销而安装到后框架部分20。载荷箱14限定用于接收物料的有效载荷M的容器。
一个或多个液压缸24被安装到后框架部分20和载荷箱14，使得可以驱动或致动液压缸24以便使载荷箱14围绕连接销枢转。通常，拖运作业车辆10包括两个液压缸24，一个液压缸24在拖运作业车辆10的向前行驶方向上位于载荷箱14的左侧，而一个液压缸24在拖运作业车辆10的向前行驶方向上位于载荷箱14的右侧。然而，应该注意，拖运作业车辆10可以具有任意数量的液压缸，诸如一个液压缸、三个液压缸等。每个液压缸24包括在销28处安装至后框架部分20的端部和在销28处安装至载荷箱14的端部。在液压缸24启动时，载荷箱14可以从降低的装载位置(图1)移动到升高的卸载位置(未示出)以卸载有效载荷。
因此，在所示的实施例中，载荷箱14可以通过所述一个或多个液压缸24相对于水平轴线竖直地枢转。在其他配置中，载荷箱的其他运动是可行的。此外，在一些实施例中，可以使用不同数量或配置的液压缸或其他致动器。因此，将理解的是，载荷箱14的配置仅仅作作为示例给出。就此而言，载荷箱(例如载荷箱14)通常可以被视为可枢转地附接到车辆框架的容器。类似地，联接销(例如，多个联接销)通常可以被视为实现载荷箱至车辆框架的枢转附接的销或类似特征。因此，通常可以将倾斜致动器(例如，液压缸24)视为用于使容器相对于车辆框架枢转的致动器。
拖运作业车辆10包括推进源、诸如发动机30。发动机30向变速器32供应动力。在一个示例中，发动机30是内燃机、诸如柴油发动机，其由发动机控制模块30a控制。应当注意，内燃机的使用仅仅是一示例，因为推进装置可以是燃料电池、电动机、混合气体电动马达等。
变速器32将来自发动机30的动力传递至与拖运作业车辆10的一个或多个从动地面接合支撑件34(轮或轨道)相连接的合适的传动系，以使拖运作业车辆10能够移动。如本领域技术人员已知的，变速器32可以包括合适的齿轮变速器，其可以在包含一个或多个齿轮的各种范围内操作，这些范围包括但不限于驻车范围、空档范围、倒挡范围、行驶范围、低挡范围等。在一个示例中，变速器32由变速器控制模块32a控制。
拖运作业车辆10还包括一个或多个泵40，该泵可以由拖运作业车辆10的发动机30驱动。来自泵40的流可以通过各种控制阀42和各种导管(例如，软管)引导以驱动液压缸24。来自泵40的流也可以为拖运作业车辆10的各个其他组件提供动力。来自泵40的流可以以各种方式(例如，通过控制各种控制阀42)进行控制，以便使得液压缸24进行运动，并且因此使得载荷箱14相对于车辆框架16进行运动。这样，例如，载荷箱14在降低的装载位置(图1)和升高的卸载位置(未示出)之间的运动可以通过对泵40、控制阀42等的各种控制信号来实现。
通常，可以提供拖运计算装置44(或多个计算装置)，以通常用于控制拖运作业车辆10的各个方面的操作。拖运计算装置44(或其他装置)可以被配置为具有相关联的处理器装置和存储器架构的计算装置、硬连线计算电路(或多个电路)、可编程电路、液压式计算装置、电动式计算装置或电动液压式计算装置或其他装置。这样，拖运计算装置44可以被配置为针对拖运作业车辆10(或其他机械)执行各种计算和控制功能。在一些实施例中，拖运控制器44可以被配置为接收各种格式(例如，作为液压信号、电压信号、电流信号等)的输入信号，并且输出各种格式的命令信号(例如，作为液压信号、电压信号、电流信号、机械运动等)。在一些实施例中，拖运控制器44(或其一部分)可以被配置为液压组件(例如，阀、流动线路、活塞和缸等)的组件，从而各种装置(例如，泵或马达)的控制可以利用液压、机械或其他信号和运动来影响，并基于这些信号和运动进行影响。
拖运计算装置44可以与拖运作业车辆10(或其他机械)的各种其他系统或装置进行电子、液压、机械或其他方式的通信。例如，拖运计算装置44可以与各种致动器、传感器以及拖运作业车辆10内(或外)的其他装置(包括与泵40、控制阀42等相关联的各种装置)进行电子或液压通信。拖运计算装置44可以以各种已知方式(包括经由拖运作业车辆10的CAN总线(未示出)、经由无线或液压通讯手段或其他方式)与其他系统或装置(包括其他控制器，诸如作业车辆12的计算装置144)通信。在图1中示出了拖运计算装置44的示例性位置。然而，应当理解，其他位置也是可行的，这些位置包括拖运作业车辆10上的其他位置或各种远程位置。
在一些实施例中，拖运计算装置44可以被配置为接收输入命令并经由用户输入界面46与操作者交互，该用户输入界面46可以被布置在拖运作业车辆10的操作者驾驶室48内以便于被操作者访问。用户输入界面46可以以各种方式配置。在一些实施例中，用户输入界面46可以包括输入装置45，该输入装置45包括一个或多个操纵杆、各种开关或控制杆、一个或多个按钮、可以叠置在显示器47上的触摸屏界面、键盘、扬声器、与语音识别系统相关联的麦克风、或者其他各种人机界面装置。用户输入界面46还包括显示器47，显示器47可以被实施为平板显示器或与拖运作业车辆10的仪表板或控制台集成在一起的其他显示器类型。本领域技术人员可以实现其他技术以在拖运作业车辆10中实施显示器47。
还可以提供各种传感器以观察与拖运作业车辆10相关联的各种状况。在一些实施例中，可以将各种传感器50(例如，压力传感器、流量传感器、位置传感器或其他传感器)布置在泵40和控制阀42附近或拖运作业车辆10上的其他位置。例如，传感器50可以包括一个或多个压力传感器，所述一个或多个压力传感器观察液压回路内的压力，诸如与所述一个或多个液压缸24中的一个或多个相关联的压力。传感器50还可以观察与泵40相关联的压力。传感器还可以包括位置传感器51，该位置传感器51观察一个或多个液压缸的伸出和缩回。在一些实施例中，各种传感器可以布置在载荷箱14附近。例如，传感器52(例如载荷传感器)可以布置在载荷箱14上或连接在载荷箱14附近，以便测量包括载荷箱14中的有效载荷M等的参数。例如，传感器52可以观察载荷箱14中的物料M的质量并基于其生成质量数据信号。
各种操作传感器154也可以布置在后框架部分20上或后框架部分20附近，以便测量诸如后框架部分20的倾度或斜率之类的参数。在一些实施例中，操作传感器154可以包括连接至后框架部分20或在后框架部分20附近的倾度计54等。在某些实施例中，操作传感器154可以包括布置在后框架部分20附近的各种传感器56，以便观察载荷箱14相对于后框架部分20的定向。在一些实施例中，传感器56包括连接在后框架部分20和载荷箱14之间的角位置传感器，以便检测载荷箱14相对于后框架部分20的角定向。上面提到的各种操作传感器154(或其他传感器)可以被配置为通过控制所述一个或多个液压缸24的运动来检测载荷箱14的卸载周期的操作。传感器50、52、54和56中的每个以及用户输入界面46可以经由合适的通信架构(诸如与拖运作业车辆10相关联的CAN总线)与拖运计算装置44通信。传感器54和56是一种类型的作业车辆(拖运作业车辆)的操作传感器的示例性实施例，其中，操作信号指示回退位置(即，运载位置)或卸载位置。
拖运作业车辆10包括车辆通信组件60。车辆通信组件60能够在拖运计算装置44、作业车辆计算装置144和远程处理系统62之间进行通信。车辆通信组件60包括用于从作业车辆计算装置144和/或远程系统62接收数据并且向作业车辆计算装置144和/或远程系统62传送数据的任何合适的系统。例如，如本领域技术人员已公知的，车辆通信组件60可以包括无线电，该无线电被配置为接收通过调制来自远程站(未示出)的射频(RF)信号而传送的数据。例如，远程站(未示出)可以是蜂窝电话网络的一部分，并且可以根据长期演进(LTE)标准来传送数据。车辆通信组件60还将数据传送到远程站(未示出)以实现双向通信。然而，可以替代地使用用于传送和接收数据的其他技术。在一个示例中，如本领域技术人员已公知的，车辆通信组件60通过卫星或通过利用Wi-Fi标准来实现与作业车辆控制器144和/或远程系统62的双向通信。因此，车辆通信组件60包括/>收发器、卫星收发器、无线电收发器、蜂窝收发器、LTE收发器和/或Wi-Fi收发器。
在某些实施例中，车辆通信组件60与远程系统62通信。在一个示例中，远程系统62包括能够从伊利诺伊州莫林市的迪尔公司(Deere&Company)商购的JDLinkTM远程信息处理系统；然而，远程系统62可以包括任何合适的远程信息处理系统。远程系统62包括远程通信组件64、远程控制模块66和一个或多个远程数据存储装置68。远程通信组件64包括用于从所述车辆通信组件60和与作业车辆12相关联的车辆通信组件60接收数据并将数据传送到所述车辆通信组件60和与作业车辆12相关联的车辆通信组件60的任何合适的系统。例如，如本领域技术人员已公知的，远程通信组件64可以包括无线电，该无线电被配置为接收通过调制来自远程站(未示出)的射频(RF)信号而传送的数据。例如，远程站(未示出)可以是蜂窝电话网络的一部分，并且可以根据长期演进(LTE)标准来传送数据。远程通信组件64还向远程站(未示出)传送数据到以实现双向通信。然而，可以替代地使用用于传送和接收数据的其他技术。例如，远程通信组件64可以通过卫星或通过利用Wi-Fi标准来实现与车辆通信组件60、160的双向通信。因此，远程通信组件64包括/>收发器、无线电收发器、蜂窝收发器、卫星收发器、LTE收发器和/或Wi-Fi收发器。
远程通信组件64还可以被配置为编码数据或生成编码数据。由远程通信组件64生成的编码数据可以被加密。如本领域技术人员所理解的，可以利用安全密钥来解密和解码所编码的数据。安全密钥可以是“密码”或允许解密所编码的数据的其他数据布置。
远程控制模块66通过合适的互连架构或布置与远程通信组件64和所述一个或多个远程数据存储装置68通信，所述互连架构或布置便于数据、命令、动力等的传输。远程控制模块66也可以通过门户(诸如基于网络的门户)与一个或多个远程用户进行通信。远程控制模块66可以被配置为具有相关联的处理器装置和存储器架构的计算装置、硬连线计算电路(或多个电路)、可编程电路或其他装置。远程控制模块66接收从车辆通信组件60传输的相关联的输入数据212、操作者标识符数据270、燃料水平数据170、时间戳292和车辆标识符数据254，并且针对远程数据存储装置68中的一个或多个对于具体作业车辆10的每个相关联的当前周期设置数据(诸如为增量体积变化数据276、增量位置变化数据278、增量燃料水平变化数据和增量密度变化数据282)。在一个示例中，所述一个或多个远程数据存储装置中的一个或多个可以以任何期望的格式被存储，并且可以包括一个或多个表格。可以通过作业车辆标识符等对这些表格进行索引，以使得能够在经由基于网络门户从与远程控制模块66通信的远程用户接收到请求时检索相关联的输入数据。另外，远程处理系统可以进一步包括用户输入界面46。用户输入界面显示来自作业车辆、拖运车辆、作业现场区域内的其他拖运车辆和其他作业车辆中的一个或多个相关联的体积数据、位置数据和操作数据。用户输入界面46可以实时地显示该数据，或者可替代地以一定的时间间隔更新数据。这可以显示在可图表化的表格中，或者可替代地以图形格式显示从而显示有效载荷在工作现场中的移动、以颜色编码变化或地形图296中的线显示，以指示沟槽的深度或料堆的高度(如图4所示)。
现在回到图1、图2A和图2B，作业车辆12包括枢转地安装到底盘104的上框架120。上框架120可以通过摆动枢轴108枢转地安装在底盘104上。上框架120可在摆动枢轴108上相对于底盘104旋转约360度。液压马达(未示出)可以驱动齿轮系(未示出)，以使上框架120围绕摆动枢轴108枢转。
底盘104可以包括在底盘104的相对两侧上的一对地面接合支撑件34(显示为轨道)，以用于沿着地面11移动。可替代地，装载作业车辆12可以包括用于接合地面的车轮。上框架120包括驾驶室110，机械操作者在该驾驶室中控制该机械。驾驶室110包括用户输入界面46。
作业车辆12还包括动臂102，该动臂102从邻近驾驶室46的上框架120延伸。动臂102可通过致动一对动臂液压缸122而围绕竖直弧旋转。铲斗柄或斗杆124可旋转地安装在动臂102的一端部处，并且其位置由液压缸126控制。动臂102的相反端部连接至上框架120。在与动臂102相反的端部处，铲斗柄或斗杆124安装到挖掘机铲斗128，该挖掘机铲斗可通过液压缸130相对于斗杆124枢转。
作业车辆12的上框架120包括外壳盖，以保护诸如发动机30的推进系统。在与驾驶室110相反的端部处，上框架120包括配重体134。配重体134包括填充有物料的壳体，以增加机器的重量并抵消在铲斗128中收集的载荷。抵消的重量可以改善作业车辆12的挖掘性能。
作业车辆12还包括一个或多个泵40，所述一个或多个泵可以由作业车辆12的发动机30驱动。来自泵40的流可以通过各种控制阀42和各种导管(例如，柔性软管)引导，以驱动液压缸122、126、130。来自泵40的流还可以为作业车辆12的各种其他组件提供动力。可以以各种方式(例如，通过控制各种控制阀42)来控制来自泵40的流，以便使得液压缸122、126、130进行运动，并且因此使得铲斗128相对于上框架120进行运动。这样，例如，可以通过施加到泵40、控制阀42等的各种控制信号来实现铲斗128在用于装载物料M(图2A)的装载位置L和用于运载物料M(图2B)的回退位置R之间的运动。
通常，可以提供作业车辆计算装置144(或多个控制器)，以控制作业车辆12的各个方面的操作。类似于拖运计算装置44，作业车辆计算装置144也可以与作业车辆12(或其他机械)的各种其他系统或装置进行电子、液压、机械或其他方式的通信。例如，作业车辆计算装置144可以与作业车辆12内(或外)的各种致动器、传感器和其他装置(包括与泵40、控制阀42等相关联的各种装置)进行电子或液压通信。
还可以提供各种传感器以观察与作业车辆12相关联的各种状况。在一些实施例中，可以在泵40和控制阀42的附近或作业车辆12上的其他位置布置各种传感器50(例如，压力传感器、流量传感器，位置传感器或其他传感器)。例如，传感器50可以包括一个或多个压力传感器，该一个或多个压力传感器观察液压回路内的压力、诸如与所述一个或多个液压缸122、126、130中的一个或多个相关联的压力，并且基于观察结果生成传感器信号。基于观察到的在液压缸122、126、130内的压力，装载机控制器144确定铲斗128内的载荷质量。传感器50还可以观察与泵40相关联的压力。在一些实施例中，各种传感器可以布置在铲斗128附近。例如，可以采用一个或多个加速度计来观察作用在作业车辆12的铲斗128上的加速度，并基于该观察结果生成传感器信号。作业车辆计算装置144接收这些传感器信号并处理传感器信号以确定铲斗128内的载荷质量。
体积传感器152可以布置在斗杆124上或连接到斗杆124，以便测量包括铲斗128中的物料M的体积(图2B)和/或载荷箱14内的物料M的体积(图1)等的参数。应当注意的是，图1和图2B中的传感器152的位置仅仅是示例性的，因为传感器152可以被安装在作业车辆12上的任何期望位置，以观察铲斗128中的物料M的体积(图2B)和/或载荷箱14内的物料M的体积(图1)，并且基于其生成传感器信号。另外，作业车辆12可以包括多于一个的传感器152，以观察载荷箱14和铲斗128中的物料的体积。
在该示例中，参考图2B，传感器152被安装到作业车辆12或与作业车辆12相关联(或以其他方式定位)，以便捕获至少视场152a的图像，在该示例中，视场152a包括在铲斗128处于回退位置R时作业车辆12的铲斗128、当铲斗128处于卸载位置D时拖运作业车辆10的载荷箱14以及当处于卸载位置D时地面11上的料堆13。体积传感器152可以与装载机控制器144(或其他装置)进行电子(或其他)通信，并且可以包括各种数量的各种类型的相机。在某些实施例中，体积传感器152可以包括能够捕获彩色图像的彩色相机。在其他实施例中，体积传感器152可以包括红外相机以捕获红外图像。在某些实施例中，体积传感器152可以包括灰度相机以捕获灰度图像。在其他实施例中，体积传感器152可以包括能够捕获立体图像的立体相机组件。例如，体积传感器152可以包括具有两个或更多个透镜和图像传感器的立体相机，或者可以包括被布置为捕获视场152a的全息图像的多个相机，该全息图像包括视场152a内的铲斗128和/或载荷箱14内的物料M的体积。
可以由体积传感器152根据各种定时或其他考虑来捕获图像，并且图像数据或图像流可以包括从位置跟踪器160获取的位置数据。在某些实施例中，例如，体积传感器152可以基于铲斗128的位置(诸如铲斗128在回退位置R(图2B)或卸载位置D(图1)中的位置)连续地捕获图像。在某些实施例中，当作业车辆12执行装载周期时，用于体积传感器152的嵌入式控制系统(未示出)可以使体积传感器152以规则的时间间隔捕获视场152a的图像。另外，用户输入界面46的一个或多个输入装置45也可以用于使体积传感器152捕获视场152a的图像。
体积传感器152为作业车辆计算装置144提供本地图像数据的源。将理解的是，针对作业车辆计算装置144的图像数据的各种其他源也可以是可用的。例如，便携式电子装置(未示出)可以提供用于作业车辆计算装置144的图像数据的源(即，作为远程图像数据的源)。便携式电子装置可以与作业车辆12通信，以将数据传送到与作业车辆12相关联的车辆通信组件60，以及从车辆通信组件60接收数据。便携式电子装置是位于作业车辆12外部的任何合适的电子装置，包括但不限于手持便携式电子装置，诸如平板计算装置、移动或智能电话、个人数字助理、膝上型计算装置等。
各种操作传感器154(例如，铲斗位置传感器)也可以布置在铲斗128上或铲斗128附近，以便测量参数，这些参数诸如铲斗128相对于斗杆124的定向、诸如铲斗128是否位于装载位置L(图2A)、回退位置R(图2B)或卸载位置D(图1)中。在一些实施例中，操作传感器154包括连接在斗杆124和铲斗128之间的角位置传感器，以便检测铲斗128相对于斗杆124的角定向。
可以通过控制所述一个或多个液压缸122、126、130的运动，而利用上述的各种组件(或其他组件)来控制铲斗128的运动。因此，这些组件可以被视为用于作业车辆12的有效载荷跟踪系统200的形成部分。操作传感器154、质量传感器和用户输入界面46中的每一个都经由合适的通信架构(诸如CAN总线)与作业车辆计算装置144通信。
作业车辆12包括车辆通信组件60。车辆通信组件60能够在作业车辆计算装置144、拖运计算装置44和远程系统62之间进行通信。车辆通信组件160包括用于从拖运控制器44和/或远程系统62接收数据并向拖运控制器44和/或远程系统62发送数据的任何合适的系统。
另外，作业车辆12可以包括一个或多个接近传感器51，所述一个或多个接近传感器51被配置为检测在预定范围内的拖运作业车辆10，并且从该预定范围内的拖运车辆接收唯一拖运标识符代码264。预定范围可以被定义为近似周长，其中在卸载周期期间作业车辆10的属具128可接近拖运车辆10的箱14。换句话说，拖运车辆10的箱14必须足够靠近作业车辆12以卸载作业车辆中的有效载荷。接近传感器51在激活时将作业车辆上的计算装置144与拖运车辆上的计算装置44通信地耦合。一旦被激活，通信耦合可以自动发生，或者可替代地通信耦合可以利用使能请求信号发生，其中操作者必须接受以完成计算装置44与计算装置144之间的通信耦合。计算装置(44、144)的通信耦合允许相关联的输入数据212从作业车辆12传输到拖运车辆10，并将唯一车辆标识符254与从计算装置144接收的相关联的输入数据212相关联以进行有效载荷跟踪并将此信息存储在存储器210中。当拖运车辆10的箱14变满并且准备好出发时，计算装置(44、144)解耦，然后将有效载荷地理追踪到托运车辆10的目的地。
现在参考图3，其中继续参考图1、图2A和图2B，数据流程图示出了用于作业车辆(10、12)的有效载荷跟踪系统200的各种实施例。根据本公开的有效载荷跟踪系统200的各种实施例可以包括图2中所示的任意数量的子模块。可以理解的是，图2中所示的子模块可以被组合和/或被进一步分割以将相关联的输入数据212与标识符(车辆254、操作者270)类似地相关联，从而输出总生产率的增量变化、输出有效载荷的位置的增量变化、输出用于相应作业车辆的燃料水平的增量变化、以及其他跟踪度量214。由此，跟踪度量214的输出有利地允许操作者基于待实现的最终产品来修改工作计划，并且针对操作者、装置等进行修改，以优化所使用的时间。
作业车辆上或远程处理系统62上的计算装置44的数据管理器模块272接收下列数据作为输入：从体积数据传感器152接收体积数据222；从位置跟踪器160接收位置数据224；以及接收从信标165上的加速度计167、来自液压致动器的位置传感器51导出的或对应于来自用户输入界面46的命令的操作数据226，体积数据222、位置数据224和操作数据226统称为相关联的输入数据212。数据管理器模块272可以进一步将燃料水平数据268和唯一操作者标识符数据270与相关联的输入数据212相关联以生成相关联的当前周期数据274。因此，相关联的当前周期数据274包括与用于具体有效载荷的具体作业车辆相关联的数据。相关联的当前周期数据274可以包括增量体积变化数据、增量位置变化数据、增量燃料水平变化数据、增量密度变化数据等。存储器为计算模块存储相关联的当前周期数据274以生成各种跟踪度量。将理解的是，也可以采用下列方案：当接收数据时，使用时间戳292和车辆标识符254。
跟踪度量214可以包括跟踪每个位置的汇集的有效载荷，以在各种时间增量上查看作业现场的生产率，如图4所示。跟踪度量还可以包括基于具体作业车辆、具体操作者以精细的尺度测量生产率，其中，跟踪度量可以计算由具体作业车辆和/或具体操作者移动的集中有效载荷。跟踪度量214还可以在有效载荷移动的情况下识别燃料燃烧率效率低的作业车辆，从而识别需要维修的作业车辆。这些度量是所提供的若干示例(生产率、相关联的数据输入、操作者标识符和燃料水平数据)中的一个示例。
图3进一步示出了通信地耦合至计算装置144的车辆通信组件60。在触发被配置为检测作业车辆12的预定范围内的拖运作业车辆10的接近传感器169时，接收来自拖运车辆10的唯一拖运标识符254。此外，这使得能够在计算装置144与计算装置44之间进行通信，从而跟踪从作业车辆12到拖运作业车辆10的有效载荷。
本文中与附图标记一起使用的标记“A”和“B”仅用于在描述设备的多种实现方式时进行阐明。
本文中讨论的任何方法、过程或系统中的一个或多个步骤或操作可以被省略、重复或重新排序，并且在本公开的范围内。
尽管以上描述了本公开的示例实施例，但是这些描述不应被视为限制性或限定性的意义。而是相反地，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以进行多种变型和修改。

Claims (9)

1.一种用于跟踪卸载周期中的有效载荷的有效载荷跟踪系统，所述有效载荷跟踪系统包括：
属具，所述属具连接到作业车辆；
体积传感器，所述体积传感器连接到所述属具，并且所述体积传感器被配置为感测所述属具中的物料的体积并生成相应的体积数据信号；
位置跟踪器，所述位置跟踪器连接到所述属具，并且所述位置跟踪器被配置为生成指示所述属具的位置的位置数据信号；
操作传感器，所述操作传感器包括加速度计，所述加速度计连接到所述属具，并且所述操作传感器被配置为检测所述属具的卸载周期的操作特性并生成指示所述操作特性的操作数据信号；和
计算装置，所述计算装置包括处理器和存储器，在所述存储器上保存有有效载荷跟踪算法，其中，所述处理器能够操作以执行所述有效载荷跟踪算法，以：
从所述体积传感器接收所述体积数据信号；
从所述位置跟踪器接收所述位置数据信号；
从所述操作传感器接收所述操作数据信号；
将相应的体积数据信号的体积数据与相应的位置数据信号的位置数据和相应的操作数据信号的操作数据相关联在一起以限定相关联的数据输入，其中，所述位置数据包括下列各项中的一项或多项：全球定位系统数据点、距离已知基点的绝对位置数据点、以及距地面的相对属具高度；
在存储器中存储所述相关联的数据输入，以用于生成对应于所述有效载荷的跟踪度量，以及
输出所述有效载荷的跟踪度量。
2.根据权利要求1所述的有效载荷跟踪系统，其中，所述操作特性包括装载位置、运载位置和卸载位置中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的有效载荷跟踪系统，还包括接近传感器，所述接近传感器被配置为检测预定范围内的拖运车辆，并从在所述预定范围内的拖运车辆接收唯一拖运作业车辆标识符；所述计算装置将所述相关联的数据输入与所述唯一拖运作业车辆标识符相关联。
4.根据权利要求1所述的有效载荷跟踪系统，其中，所述计算装置将所述相关联的数据输入传送到远离所述作业车辆的远程处理系统。
5.根据权利要求1所述的有效载荷跟踪系统，还包括燃料传感器，所述燃料传感器被配置为感测燃料储备的水平并且生成相应的燃料储备数据信号。
6.根据权利要求5所述的有效载荷跟踪系统，其中，所述计算装置接收所述燃料储备数据信号，并且基于与所述相关联的数据输入相对应的燃料储备数据来计算生产率。
7.根据权利要求1所述的有效载荷跟踪系统，其中，所述有效载荷跟踪系统还被配置为检测所述作业车辆内的操作者，并且从所述操作者接收唯一操作者标识符，所述计算装置将所述相关联的数据输入与所述唯一操作者标识符相关联。
8.根据权利要求1所述的有效载荷跟踪系统，其中，所述距地面的相对属具高度识别地面的经修改的地形。
9.一种用于跟踪卸载周期中的有效载荷的有效载荷跟踪系统，所述有效载荷跟踪系统包括：
属具，所述属具连接到作业车辆；
体积传感器，所述体积传感器连接到所述属具，并且所述体积传感器被配置为感测所述属具中的物料的体积并生成相应的体积数据信号；
位置跟踪器，所述位置跟踪器连接到所述属具，并且所述位置跟踪器被配置为生成指示所述属具的位置的位置数据信号；
操作传感器，所述操作传感器连接到所述属具，并且所述操作传感器被配置为检测所述属具的卸载周期的操作特性并生成指示所述操作特性的操作数据信号，所述操作特性包括装载位置、运载位置和卸载位置中的一个或多个；和
计算装置，所述计算装置包括处理器和存储器，在所述存储器上保存有有效载荷跟踪算法，其中，所述处理器能够操作以执行所述有效载荷跟踪算法，以：
从所述体积传感器接收所述体积数据信号；
从所述位置跟踪器接收所述位置数据信号；
从所述操作传感器接收所述操作数据信号；
将相应的体积数据信号的体积数据与相应的位置数据信号的位置数据和相应的操作数据信号的操作数据相关联在一起以限定相关联的数据输入；
在存储器中存储所述相关联的数据输入，以用于生成对应于所述有效载荷的跟踪度量；以及
将所述相关联的数据输入传送给远离所述作业车辆的远程处理系统，所述远程处理系统还包括用户输入界面，所述用户输入界面显示来自所述作业车辆和作业区域内的其它作业车辆中的一个或多个的所述相关联的体积数据、位置数据和操作数据。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11288614B2 (en) * 2020-06-01 2022-03-29 Caterpillar Inc. Role-based asset tagging for quantification and reporting of asset performance
WO2022046388A1 (en) * 2020-08-25 2022-03-03 Built Robotics Inc. Graphical user interface for real-time management of an earth shaping vehicle
US11236492B1 (en) * 2020-08-25 2022-02-01 Built Robotics Inc. Graphical user interface for real-time management of an earth shaping vehicle
US11961253B2 (en) * 2020-10-26 2024-04-16 Caterpillar Sarl Determining material volume and density based on sensor data
US20220373384A1 (en) * 2021-05-20 2022-11-24 Deere & Company System and method for real-time material carryback deduction in loading and dumping work cycles
US11726451B2 (en) * 2021-05-26 2023-08-15 Caterpillar Inc. Remote processing of sensor data for machine operation
DE102021115589A1 (de) 2021-06-16 2022-12-22 Gemü Gebr. Müller Apparatebau Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft Verfahren und Vorrichtungen für Prozessventil-Einheiten
DE102021120033B3 (de) 2021-08-02 2023-01-26 Vega Grieshaber Kg Freigrabender Schüttgutsensor
US20230123877A1 (en) * 2021-10-18 2023-04-20 Caterpillar Inc. Material tracking based on vehicle work tool location
US20230394650A1 (en) * 2022-06-02 2023-12-07 Caterpillar Sarl Identify carryback in unknown truck bed

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101978117A (zh) * 2007-09-28 2011-02-16 卡特彼勒公司 用于有效负载控制的机器对机器通信系统
CN105386481A (zh) * 2014-08-25 2016-03-09 凯斯纽荷兰(中国)管理有限公司 用于自动控制工作车辆的提升组件的系统和方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5850341A (en) 1994-06-30 1998-12-15 Caterpillar Inc. Method and apparatus for monitoring material removal using mobile machinery
US6211471B1 (en) * 1999-01-27 2001-04-03 Caterpillar Inc. Control system for automatically controlling a work implement of an earthmoving machine to capture, lift and dump material
JP2000339028A (ja) * 1999-05-31 2000-12-08 Komatsu Ltd 移動局のデータ共有装置
US7113105B2 (en) * 2003-08-28 2006-09-26 Caterpillar Inc. Work machine display system
US8170756B2 (en) * 2007-08-30 2012-05-01 Caterpillar Inc. Excavating system utilizing machine-to-machine communication
US8515627B2 (en) * 2008-12-23 2013-08-20 Caterpillar Inc. Method and apparatus for calculating payload weight
US8930091B2 (en) * 2010-10-26 2015-01-06 Cmte Development Limited Measurement of bulk density of the payload in a dragline bucket
JP5908500B2 (ja) * 2011-12-26 2016-05-25 住友重機械工業株式会社 ショベルの画像表示装置
US8838331B2 (en) * 2012-09-21 2014-09-16 Caterpillar Inc. Payload material density calculation and machine using same
JP6285838B2 (ja) 2014-09-29 2018-02-28 日立建機株式会社 作業車両の移動制御装置及び作業車両
CN107431783A (zh) * 2015-07-31 2017-12-01 株式会社小松制作所 作业机械的显示系统及作业机械的显示方法
JP6480830B2 (ja) * 2015-08-24 2019-03-13 株式会社小松製作所 ホイールローダの制御システム、その制御方法およびホイールローダの制御方法
JP6925775B2 (ja) * 2015-10-05 2021-08-25 株式会社小松製作所 施工管理システム
US10094704B2 (en) 2015-10-30 2018-10-09 Caterpillar Inc. System for estimating a mass of a payload in a hauling machine
CA2945926C (en) 2016-02-29 2018-09-25 Komatsu Ltd. Control system for work machine, work machine, and management system for work machine
US10037634B2 (en) * 2016-03-22 2018-07-31 Deere & Company System and method for idle state determination
CN106662878A (zh) 2016-04-28 2017-05-10 株式会社小松制作所 作业机械的管理装置
US10114376B2 (en) 2016-08-25 2018-10-30 Caterpillar Inc. System and method for controlling edge dumping of mobile machines
US10234368B2 (en) 2016-10-13 2019-03-19 Deere & Company System and method for load evaluation
US20180179732A1 (en) * 2016-12-22 2018-06-28 Caterpillar Inc. Realtime payload mapping for loader/hauler system optimization
CN108028911B (zh) * 2017-06-28 2021-09-28 株式会社小松制作所 作业机械的显示装置及显示系统
JP7059281B2 (ja) * 2017-08-09 2022-04-25 住友建機株式会社 ショベル、ショベルの表示装置及びショベルの表示方法
US10380808B2 (en) * 2017-09-12 2019-08-13 Deere & Company Utilizing on-board measurements and location as inputs into load tracking
US10689830B2 (en) * 2018-08-06 2020-06-23 Deere & Company Container angle sensing using vision sensor for feedback loop control
US11591776B2 (en) * 2019-04-15 2023-02-28 Deere & Company Earth-moving machine sensing and control system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101978117A (zh) * 2007-09-28 2011-02-16 卡特彼勒公司 用于有效负载控制的机器对机器通信系统
CN105386481A (zh) * 2014-08-25 2016-03-09 凯斯纽荷兰(中国)管理有限公司 用于自动控制工作车辆的提升组件的系统和方法

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