CN112639428B - 确定作业机械的结构部件的状况 - Google Patents

Abstract

作业机械(10)的至少一个结构部件(11)的状况通过基于作业机械(10)的计算模型确定第一结构部件(11’)的计算位置并且由检测装置(22)确定第一结构部件(11’)的实际位置来确定。所述至少一个结构部件(11)的状况基于第一结构部件(11’)的计算位置与第一结构部件(11’)的实际位置之间的差来确定。

Description

确定作业机械的结构部件的状况

背景技术

本发明涉及作业机械，并且更具体地，涉及确定作业机械的结构部件的状况。

使用已知方法检查作业机械的状况通常需要清洁、受控的环境和特殊装备。因此，经常需要将作业机械运送至特定的维护站点以检查状况、比如由于磨损引起的作业机械的接合部中的间隙和间距的变化。这意味着生产中断，生产中断会导致较低频率的检查，以避免维护中断和经济损失。另一方面，较低频率的检查会增加意外故障的风险。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种新的方法、设备、作业机械和计算机程序产品。该目的通过以独立权利要求中所述的内容为特征的方法、设备、作业机械和计算机程序产品来实现。在从属权利要求中公开了一些优选实施方式。

本发明基于将作业机械的结构部件的实际的位置或运动状态与结构部件的计算的位置或运动状态进行比较以确定作业机械的状况的思想。更特别地，基于作业机械的计算模型来确定计算的位置或运动状态，并且基于从检测装置接收到的信息来确定实际的位置或运动状态，并且基于实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的差来确定状况。

该方法和设备的优点在于，该方法和设备使得能够在几乎任何地方比如在站点、并且甚至在正常作业循环期间且利用已经设置在作业机械中的用于其他目的的装备来确定作业机械的状况。这使得能够避免为此测量目的的维护中断或使维护中断最小化，并且另一方面能够更频繁地确定状况。由此，可以尽早检测到磨损，并且可以提前计划用于更换备用零件和类似零件的必要的维护中断。这也意味着可以将不同的维护任务组合，以使维护中断的次数和由于磨损和/或损坏的零件而引起的意外中断的风险最小化，并且甚至可以使由于磨损和/或损坏的零件而引起的受伤的风险最小化。

附图说明

在下文中，将参照附图借助于优选实施方式对本发明进行更详细地描述，在附图中：

图1图示了作业机械；

图2图示了用于确定作业机械的至少一个结构部件的状况的方法；

图3图示了用于确定作业机械的至少一个结构部件的状况的设备1；

图4示意性地图示了作业机械的第一结构部件和第二结构部件；

图5图示了作业机械的实施方式；

图6示意性地图示了作业机械的悬臂；以及

图7示意性地图示了作业机械的实施方式以及作业机械的悬臂的计算的位置或运动状态与实际的位置或运动状态之间的差。

具体实施方式

作业机械可以包括具有结构部件11、比如第一结构部件11’和第二结构部件11”的任何作业机械。根据实施方式，第一结构部件11’和第二结构部件11”可以直接或间接地彼此连接。第一结构部件11’和第二结构部件11”直接连接是指第一结构部件和第二结构部件彼此连接而没有任何中间部件或结构。第一结构部件和第二结构部件间接连接是指第一结构部件和第二结构部件借助于一个或若干个其他部件和/或结构、比如至少一个接合部、致动器、轴承、齿轮、连接器和/或紧固件而彼此连接。

在第一结构部件和第二结构部件直接或间接连接的实施方式中，第一结构部件11’和第二结构部件11”的运动可以被限制在至少一个运动方向上。运动方向——运动被限制在该运动方向上——可以是平移的或旋转的。根据实施方式，第一结构部件和第二结构部件的相互运动可以被限制在多于一个的平移和/或旋转的运动方向上。该限制可以指完全阻止运动或者例如经由致动器、齿轮或其他合适的装置来控制运动。

根据实施方式，第一结构部件11’和第二结构部件11”在至少一个运动方向上相对于彼此的运动可以被完全地限制，由此第一结构部件和第二结构部件在该运动方向上固定地彼此连接。

根据实施方式，第一结构部件11’和第二结构部件11”在至少一个运动方向上相对于彼此的运动可以被部分地限制，由此使第一结构部件相对于第二结构部件的运动成为可能，但是幅度有限。根据所讨论的运动方向，幅度可以包括允许的相互运动的最大角度、最大距离、最大速度或最大角加速度。

根据实施方式，第一结构部件11’可以通过形状配合锁定连接至第二结构部件11”。形状配合锁定是指第一结构部件和第二结构部件或将第一结构部件连接至第二结构部件的另一其他部件或结构包括形状配合部和反向形状配合部，所述形状配合部和反向形状配合部在设置成彼此抵靠时限制第一结构部件和第二结构部件在至少一个运动方向上的相互运动。

根据实施方式，作业机械可以包括移动式作业机械。这是有益的，因为移动式作业机械通常用在对于检查作业机械结构部件和接合部的状况比如磨损、间距、间隙、变形、扭曲和/或裂隙的传统方式而言不是最佳的环境中和/或远离维护站点和装备使用。根据实施方式，作业机械10可以包括林业机械。这是特别有益的，因为林业机械通常远离维护站点和装备并且在对于检查作业机械10的磨损、间距、间隙、变形、扭曲和/或裂隙以及其他类似状况的传统方法而言特别具有挑战性的条件下使用。变形可以是弹性的或塑性的。

图1图示了作业机械10。图1中的作业机械是林业机械，更具体地是轮式拖拉机。然而，本解决方案也适用于诸如其他类型的林业机械比如收割机之类的其他类型的作业机械、以及移动式作业机械和诸如提升机、木材运输机和配备有悬臂或其他类型的作业机具的其他类型的机械或车辆比如采矿或建筑机械之类的其他类型的作业机械，并且轮式拖拉机被示出为仅说明(移动式)作业机械的典型结构部件和原理。

作业机械10可以包括一个、两个或更多个框架部件4。作业机械还可以包括布置在框架部件4中的至少一个框架部件中的舱室12。此外，作业机械10、更特别地移动式作业机械可以包括移动装备13。移动装备13可以包括以下各者中的至少一者：轮、连续履带和用于使作业机械相对于地面或本身已知的其他作业平台移动的其他移动元件。根据实施方式，作业机械10还可以包括悬臂14。在图1的实施方式中，作业机械10还包括其他结构部件11，比如装载空间15、诸如收割机头部或抓斗之类的工具(未示出)和动力源17。对于本领域技术人员而言清楚的是，作业机械10的所提及的所有部件和装备可以被视为作业机械的结构部件11，以及作业机械10的未特别提及的任何其他结构部件也可以被视为作业机械的结构部件11。

图2图示了确定作业机械10的至少一个结构部件11的状况的方法。该方法可以包括基于作业机械的计算模型来确定203第一结构部件11’的计算的位置或运动状态。第一结构部件11’的计算的位置或运动状态是指第一结构部件11’应当基于作业机械的计算模型而被设置的预期位置或运动状态，例如第一结构部件11’由于控制第一结构部件的位置或运动状态比如控制作业机械的第一结构部件11’移动、保持原位或维持其当前的运动状态而应基于作业机械的计算模型被设置的预期位置或运动状态。因此，计算的位置或运动状态由数据处理装置、比如由控制系统2的数据处理装置23和/或作业机械10外部的数据处理设备基于作业机械的计算模型来确定，而无需在确定计算的位置或运动状态时针对第一结构部件11’进行实际测量。

数据处理装置可以例如配置成从诸如作业机械的存储器、终端设备的存储器或设置在远程位置处的存储器之类的存储器中读取计算模型，并且执行设置在计算机可读介质上的产品程序代码，以确定第一结构部件11’的计算的位置或运动状态和/或确定作业机械的至少一个结构部件的状况。

计算模型可以包括例如设计模型或基于在作业机械的预期使用期间进行的测量而建立的模型，同时已知结构部件的状况是适当的。

根据实施方式，该方法包括控制第一结构部件11’的位置或运动状态。可以相对于作业机械的第二结构部件11”和/或相对于作业机械10的周围环境比如地面来控制第一结构部件的位置或运动状态。

根据实施方式，第一结构部件11’可以被控制以维持第一结构部件11’的当前位置和/或运动状态。换句话说，第一结构部件11’可以被控制成保持原位或维持其当前的运动状态。根据另一实施方式，控制第一结构部件的位置或运动状态可以包括将作业机械的第一结构部件11’布置成移动。第一结构部件11’可以布置成相对于作业机械的第二结构部件11”和/或相对于作业机械10的周围环境比如地面和/或重力矢量移动。重力矢量是指由重力引起的加速度矢量，如由图5中的箭头D所示。

第一结构部件11’可以被控制成例如响应于提供由作业机械的控制系统2提供的控制命令比如用于移动的命令而移动。类似地，第一结构部件11’可以被控制成通过控制命令或在没有(新的)控制命令的情况下维持第一结构部件11’的位置或运动状态。控制命令可以基于使用用户接口3的操作者和/或由控制作业机械10的操作的控制系统提供的自动控制。根据实施方式，操作者和/或控制系统可以经由远程连接、比如远距离连接远程地控制作业机械10。根据实施方式，控制系统可以提供这样的自动控制作为作业机械10的作业循环的一部分。换句话说，例如可以在作业机械中、在远程位置、以及/或者在设置于作业机械中的、设置在作业机械的附近的和/或设置在远离作业机械的位置处的终端设备中执行方法步骤中的一个、多个或所有方法步骤。步骤也可以分布在不同的设备之间，使得一些数据和/或设备设置在第一设备比如作业机械中，并且一些数据和/或设备设置在第二设备中。控制系统2可以包括数据处理装置23。数据处理装置23可以包括控制器和/或数据处理器。

根据实施方式，第一结构部件11’的基于作业机械的计算模型的计算的位置或运动状态可以包括第一结构部件11’的预期位置或运动状态，在预期位置或运动状态中，第一结构部件11’应当在考虑到第一结构部件11’的起始位置或运动状态、由控制系统2提供的控制命令以及作业机械的计算模型的情况下响应于由控制系统2提供的控制命令而被设置。作业机械的计算模型是指使用工程工具比如CAD、3D CAD或CAE工具或类似工具创建的模型，并且该模型包括与作业机械10的几何学、动力学和其他类似特征有关的信息。根据实施方式中，计算模型包括与以下各项中的至少一项有关的信息：作业机械的几何结构、作业机械的至少一个结构部件的重量以及作业机械的动力学模型。此外，作业机械的动力学模型可以包括与尺寸、物理性能、材料特性有关的信息和与结构部件相对于彼此布置的方式有关的信息、以及与结构部件的弹性和/或变形、致动器或液压部件有关的信息。

根据实施方式，第一结构部件11’的计算的位置或运动状态以及第一结构部件11’的实际的位置或运动状态可以相对于预定的坐标系来确定。根据另一实施方式，第一结构部件11’的计算的位置或运动状态以及第一结构部件11’的实际的位置或运动状态可以相对于第一结构部件11’的起始位置或运动状态来确定。起始位置或运动状态是指第一结构部件11’在第一结构部件11’的控制、比如用于移动第一结构部件11’的控制之前的位置或运动状态。

该方法还可以包括通过检测装置22确定205第一结构部件11’的实际位置。第一结构部件11’的实际的位置或运动状态是指第一结构部件11’例如由于控制第一结构部件的位置或运动状态、比如控制作业机械的第一结构部件11’移动、保持原位或维持其当前的运动状态而在确定时被设置的实际的位置或运动状态。因此，实际的位置或运动状态在布置的运动发生之时或布置的运动发生之后基于从检测装置22接收的数据来确定。根据实施方式，检测装置22可以包括至少一个检测器。根据实施方式，检测装置可以包括以下各者中的至少一者：倾斜仪、加速度传感器、角加速度传感器、陀螺仪、惯性测量单元、接合部角度传感器、线性位置计、角度位置计、压力介质传感器的位置传感器比如液压缸的位置传感器、雷达和光学传感器比如LiDAR(激光探测与测量)或相机。第一结构部件11’的实际的位置或运动状态可以由检测装置22例如通过感测、测量和/或计算位置或运动状态来确定。根据实施方式，数据处理装置23还可以涉及实际的位置或运动状态的确定。

第一结构部件11’的实际位置和计算位置可以包括例如第一结构部件11’的位置和/或取向。第一结构部件11’的实际运动状态和/或计算运动状态可以包括例如第一结构部件的速度、加速度、角速度和/或角加速度。根据实施方式，第一结构部件11’的实际的位置或运动状态以及计算的位置或运动状态可以相对于作业机械的第二结构部件11”、相对于作业机械10的周围环境比如地面和/或重力矢量、相对于第一结构部件11’的在布置的运动之前的起始位置或运动状态和/或相对于预定的坐标系来确定。

该方法还可以包括基于第一结构部件11’的计算的位置或运动状态与第一结构部件11’的实际的位置或运动状态之间的差来确定207至少一个结构部件11的状况。换句话说，该状况可以基于第一结构部件11’的实际的位置或运动状态不同于第一结构部件11’的计算的位置或运动状态来确定。这基于诸如第一结构部件11’、第二结构部件11”和/或将第一结构部件11’和第二结构部件11”彼此连接的结构部件16中的磨损、间距、间隙、变形、扭曲和/或裂隙之类的状况，从而使第一结构部件11’被设置在与预期位置或运动状态、也就是计算的位置或运动状态不同的实际的位置或运动状态。

根据实施方式，所述至少一个结构部件11的状况可以通过一次测量来确定，换句话说，可以通过在第一结构部件11’的布置的运动之后的给定时刻测量第一结构部件11’的实际的位置或运动状态、基于计算模型计算第一结构部件11’的计算的位置或运动状态并且比较这些位置或运动状态来确定。在这样的实施方式中，如果第一结构部件11’的实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的差在预定阈值内，则可以将所述至少一个结构部件11的状况确定为可接受的。类似地，如果第一结构部件11’的实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的差超过预定阈值，则可以将该状况确定成触发至少一个动作。

根据又一实施方式，所述至少一个结构部件11的状况可以不定期地或定期地重复确定。这使得能够对第一结构部件11’在不同时刻的实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的差值进行比较，以发现反映所述至少一个结构部件11的状况的值的增加或减小。这是有益的，因为测量中的系统误差可以被检测到并且从结果中过滤，并且可以使用阈值和趋势来检测状况随时间的变化。根据实施方式，第一结构部件11’的实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的差可以至少在以下时刻中的一个时刻并且优选地至少在以下时刻中的两个时刻被确定：当新的作业机械投入使用时、在作业机械的维护之后、在新的作业班次开始时以及在从先前提及的时刻中的至少一个时刻起的预定时间间隔内。

根据实施方式，可以自动地确定状况。换句话说，控制系统2可以确定状况被确定的至少一个时刻。根据另一实施方式，可以响应于操作者的动作、比如响应于操作者使用用户接口3开始对状况的确定来确定状况。

根据实施方式，控制系统2可以布置成响应于用于状况的至少一个标准被满足而触发动作。这样的标准可以包括例如为第一结构部件11’的实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的差设定控制极限、比如阈值。超过预定阈值和/或从满足预定标准的多个时刻确定的第一结构部件11’的实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的差的趋势可以布置成触发动作，预定标准比如为预定数量的减小值或增大值或者本领域中已知的其他类似标准。根据实施方式，所触发的动作可以包括以下各项中的至少一项：向操作者提供警报例如在显示器上提供或作为音频警报提供；通过控制系统2影响作业机械的操作例如减慢过程；限制或禁止一些功能、极限位置和/或所处理的载荷以防止对操作者、作业机械、被处理的材料和/或作业环境造成危害；或者甚至在风险增加的情况下使作业机械停止。

可以确定第一结构部件11’、第二结构部件11”或将第一结构部件11’和第二结构部件11”彼此连接的结构部件16的状况。第一结构部件11’和第二结构部件11”中的每一者可以包括以下各者中的至少一者或以下各者的一部分：框架部件11、舱室12、移动装备13的件、悬臂14、悬臂部分、装载空间15、工具和动力源17。除了以上提及的结构部件之外或代替以上提及的结构部件，第一结构部件11’和第二结构部件11”中的每一者还可以包括作业机械10的本身已知的任何其他结构部件。

根据实施方式，第一结构部件11’可以布置成通过作业机械10的移动装置5、比如至少一个致动器(未示出)而移动。用于使作业机械的结构部件移动的致动器在本领域中是公知的并且可以包括例如液压致动器、气动致动器、电动致动器或通过任何其他合适方式驱动的致动器。致动器可以包括例如马达或压力流体缸。根据又一实施方式，诸如致动器之类的移动装置5可以在作业机械的外部，并且因此由作业机械10外部的电源驱动。在一些实施方式中，第一结构部件11’可能根本不包括移动装置。这样的第一结构部件11’可以被设计为或可以不被设计为例如铰接的，以相对于作业机械的一个或多个其他结构部件移动。

根据实施方式，第一结构部件11’的计算的位置或运动状态、实际的位置或运动状态可以相对于第二结构部件11”来确定。在这样的实施方式中，第一结构部件11’、第二结构部件11”或两个结构部件可以设置有检测装置22。根据又一实施方式，例如，如果检测装置22包括诸如雷达或光学传感器之类的距离检测传感器，则检测装置22可以设置在作业机械的除了第一结构部件或第二结构部件之外的另一结构部件11中。

然后，可以通过直接确定结构部件的相互位置或运动状态例如通过检测器检测结构部件之间的距离和/或角度、或者通过确定两个结构部件11’、11”的实际的位置或运动状态并且基于所确定的结构部件11’、11”的位置或运动状态确定第一结构部件11’相对于第二结构部件11”的位置或运动状态来确定第一结构部件11’相对于第二结构部件11”的计算的位置或运动状态和/或实际的位置或运动状态。

根据实施方式，第一结构部件11’相对于第二结构部件11”的起始位置或运动状态可以用作参考位置或运动状态。第一结构部件11’在运动之后相对于第二结构部件11”的实际的位置或运动状态可以相对于该参考位置或运动状态来确定，或者可以通过以本身已知的一些其他方式比如以传感器感测第一结构部件11’与第二结构部件11”之间的距离或角度的变化的方式检测第一结构部件11’相对于第二结构部件11”的实际的位置或运动状态的变化来确定。类似地，第一结构部件11’的计算的位置或运动状态可以相对于参考位置或运动状态、也就是第一结构部件11’相对于第二结构部件11”的起始位置或运动状态来确定。

第一结构部件11’相对于第二结构部件11”的位置或运动状态是指第一结构部件11’和第二结构部件11”的相互平移和/或旋转的位置或运动状态。换句话说，第一结构部件11’和第二结构部件11”中的一者或两者可以相对于另一者旋转或在平移方向上移动。

换句话说，在本说明书的方法、设备、作业机械和/或计算机程序产品中，作业机械10的第一结构部件11’布置成移动，并且第一结构部件11’在运动之后的计算的位置或运动状态以及实际的位置或运动状态被确定。然后，基于第一结构部件11’的实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的差来确定作业机械10的至少一个结构部件11’、11”、16的状况。

根据实施方式，确定第一结构部件11’的状况。换句话说，在该方法、设备和计算机程序产品中，可以确定其计算的位置或运动状态以及实际的位置或运动状态被确定的结构部件的状况。根据另一实施方式，在该方法、设备和计算机程序产品中，确定不同于第一结构部件11’但布置成与第一结构部件11’连接的第二结构部件11”的状况。如以上所说明的，根据实施方式，第一结构部件11’和第二结构部件11”可以直接或间接连接。根据又一实施方式，确定将作业机械的至少两个结构部件——第一结构部件11’和第二结构部件11”——连接的结构部件16的状况。

根据实施方式，确定将作业机械的至少两个结构部件11、11’、11”、16连接的接合部的状况。根据实施方式，第一结构部件11’可以包括接合部。根据另一实施方式，第一结构部件11’可以包括通过接合部彼此连接的结构部件11、11’、11”、16中的至少一者。

根据实施方式，所述至少一个结构部件11’、11”、16的状况可以包括结构部件的磨损。根据实施方式，所述至少一个结构部件11’、11”、16的磨损可以包括第一结构部件11’与第二结构部件11”之间的连接的间隙或间距的变化。

根据实施方式，确定至少一个结构部件的状况可以包括确定以下各项中的至少一项：结构部件的间隙、两个结构部件的接合部的间隙、结构部件的变形、两个结构部件的接合部的变形、至少一个结构部件的挠曲、至少一个结构部件中的裂隙以及结构部件的泄漏。

间隙或间距可以包括例如轴向轴承间隙、致动器间隙、传动间隙和/或机械间隙。轴向轴承间隙可以包括例如接合部或套叠伸缩机构中的间隙。致动器间隙可以包括例如致动器安装装置中的间隙例如安装托架的尺寸方面的间隙、或者致动器本身的尺寸方面的间隙。传动间隙可以包括例如齿形传动装置或其他类型的基于形状配合的传动设备的尺寸方面的间隙。机械间隙可以包括例如锁定机构或安装机构的尺寸方面的间隙。

泄漏可以包括压力介质的经由密封件、损坏的软管、损坏的压力介质管路、阀或压力介质系统的其他部件的泄漏，压力介质系统的磨损、劣化或故障可能会导致泄漏，从而影响第一结构部件11’的操作。

图6示意性地图示了作业机械的悬臂。图6还图示了接合部8、更特别地两个接合部8以及与这种接合部连接的不同类型的间隙或间距。图6图示了径向间隙51和轴向间隙52的方向。图6还图示了在至少两个结构部件11中、更特别地在三个结构部件11中设置检测装置22的实施方式。在这种实施方式中，设置有检测装置22的结构部件11中的任一个结构部件可以包括第一结构部件11’，并且其他结构部件11中的一个结构部件可以包括第二结构部件11”。检测装置22可以包括例如惯性传感器。惯性传感器可以包括例如惯性测量单元，例如由MEMS技术制造的惯性测量单元。检测装置22还可以包括在本说明书中公开的一些其他类型的检测装置。

根据实施方式，第一结构部件11’的实际的位置或运动状态可以例如相对于作业平台或地面、重力矢量或预定坐标系直接确定。根据另一实施方式，第一结构部件11’的实际的位置或运动状态可以相对于第二结构部件11”来确定。

根据实施方式，第一结构部件11’的实际的位置或运动状态可以通过以下方式来确定：至少在一个测量方向上确定至少两个不同的测量变量、即第一测量变量和第二测量变量；将描述第一测量变量和第二测量变量的第一测量信号和第二测量信号接收在数据处理装置中；以及基于第一测量变量和第二测量变量确定第一结构部件的实际的位置或运动状态。

针对测量方向和结构部件确定至少两个不同的测量变量使得能够使用来自测量结果的平均值和/或出现在单个测量变量中并且由各种干扰引起的将被快速且准确地补偿的测量误差。在这种情况下，通过将加速度传感器和/或倾斜仪和/或角速度传感器和/或角加速度传感器的信号组合以补偿测量误差，可以以可靠的方式计算结构部件的实际的位置或运动状态。这样的补偿本身是已知的，并且因此在本文中无需更详细地进行说明。这些检测器的使用例如提供了以下优点：位置或运动状态的信息可以由小型、廉价、可靠且耐用的检测器来确定，所述检测器通常也可以非常自由地布置在被监测的结构部件中。与本解决方案相比，例如耐用的铰接角度传感器和线性位置传感器是昂贵的。

根据实施方式，第一结构部件11’的实际的位置或运动状态由以下各者中的至少一者来确定：倾斜仪、加速度传感器、角加速度传感器、陀螺仪、磁力计、电容式距离传感器、惯性测量单元、线性位置计、角位置计、接合部角度传感器、压力介质传感器的位置传感器比如液压缸的位置传感器、雷达和光学传感器比如LiDAR(激光探测与测量)或相机。

根据实施方式，第一测量信号和/或第二测量信号可以包括以下各者的信号中的至少一个信号：倾斜仪、加速度传感器、角加速度传感器、陀螺仪、磁力计、电容式距离传感器、惯性测量单元、线性位置计、角位置计、接合部角度传感器、压力介质传感器的位置传感器比如液压缸的位置传感器、雷达和光学传感器比如LiDAR(激光探测与测量)或相机。

根据实施方式，可以设定用于确定所述至少一个结构部件的状况的预定时间间隔。

根据实施方式，所述至少一个结构部件11’、11”、16的状况可以在作业机械10的正常使用期间例如以预定时间间隔自动地确定。这是特别有益的，因为不需要中断作业机械的正常使用，并且不需要来自作业机械的操作者的主动动作。这样使得更容易连续监测作业机械的状况，并且能够检测磨损的早期迹象，从而例如为计划维护动作提供更多的时间和替代方案。在这样的实施方式中，可以结合属于作业机械10的正常使用例如正常作业循环的运动来实现对所述至少一个结构部件的状况的确定。换句话说，第一结构部件11’的与实现作业机械的其他功能有关的运动可以用于确定所述至少一个结构部件的状况。根据另一实施方式，作业机械的数据处理装置可以布置成以预定的时间间隔向操作者发出警报或提醒以确定状况。根据实施方式，操作者可以包括例如作业机械的所有者、维护人员、驾驶员或管理者。

根据实施方式，可以在作业机械的测试和/或正常生产使用期间例如连续地或以预定的时间间隔进行所述至少一个结构部件的计算的位置或运动状态、实际的位置或运动状态以及状况的确定。如果例如悬臂或起重机移动比如摆动或向下移动，而作业机械没有给出用于移动悬臂或起重机的控制命令，特别是如果该运动超过预定阈值，则例如悬臂、悬臂的接合部或控制悬臂的液压系统的状况可以被确定为劣化的。

根据实施方式，第一结构部件11’的实际的位置或运动状态可以被确定为与根据计算模型的计算的位置或运动状态相关。基于该信息，所述至少一个结构部件、比如第一结构部件11’、将第一结构部件11’连接至第二结构部件11”的接合部或作业机械的一些其他结构部件的状况可以被确定为合适的。

根据实施方式，第一结构部件11’的实际的位置或运动状态可以被确定为与根据计算模型的计算的位置或运动状态相差超过预定阈值的量。基于该信息，所述至少一个结构部件、比如第一结构部件11’、将第一结构部件11’连接至第二结构部件11”的接合部或作业机械的一些其他结构部件的状况可以被确定为不合适的。换句话说，实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的差可以被解释为指示其状况被确定的结构部件的非理想状态，并且超过预定极限值的差可以被确定为指示结构部件的触发动作的状况。

例如，可以给出控制命令以使第一结构部件11’向某个方向移动，但是第一结构部件11’的实际的位置或运动状态、比如第一结构部件11’的位置或速度可以与第一结构部件11’的计算的位置或运动状态不相关。

或者可以控制例如由缸驱动的齿形传动装置以使第一结构部件11’移动，但是第一结构部件11’的位置或运动状态、也就是第一结构部件11’的实际的位置或运动状态可以被确定为不同于第一结构部件11’的计算的位置或运动状态、比如计算的速度或取向。例如，尽管在第一结构部件11’被控制成维持其位置时检测到缸开始移动和/或可以确定第一结构部件11’的运动继续，但是第一结构部件11’的实际的位置或运动状态可以通过检测装置确定为维持相同的位置或运动状态。基于该信息，可以确定齿形传动装置的状况劣化。这可以包括例如齿形传动装置的齿变形或由于磨损或类似原因而变化的间隙。

根据实施方式，由结构部件的所确定的状况触发的这种动作可以包括向操作者发出通知、提供声音或视觉警报、减慢或停止结构部件或一些其他结构部件的运动或作业机械的功能、完全阻止作业机械的运动和/或使用。根据实施方式，可以预先确定与不同严重程度的状况相关的若干极限值或阈值，由此可以根据严重程度、比如实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的差的大小来确定所选择的待触发的动作。

图3图示了用于确定作业机械10的至少一个结构部件11’、11”、16的状况的设备1。

设备1可以包括移动装置5，移动装置5布置成使作业机械的第一结构部件11’移动。第一结构部件11’的位置或运动状态可以被控制。根据实施方式，第一结构部件11’可以被控制成维持第一结构部件11’的当前的位置或运动状态，并且根据另一实施方式，第一结构部件11’可以被控制成相对于作业机械的第二结构部件11”和/或相对于作业机械10的周围环境比如地面和/或重力矢量移动。第一结构部件11’可以被控制，例如被控制成例如响应于提供由作业机械的控制系统2提供的控制命令而移动，或者也可以在维持第一结构部件11’的位置或运动状态的情况下响应于缺少控制命令而移动。控制命令可以基于使用用户接口3的操作者和/或由控制作业机械10的操作的控制系统提供的自动控制。根据实施方式，操作者和/或控制系统可以经由远程连接、比如远距离连接远程地控制作业机械10。根据实施方式，控制系统可以提供这样的自动控制作为作业机械10的作业循环的一部分。控制系统2可以包括数据处理装置23。

设备1还可以包括检测装置22，检测装置22布置成确定第一结构部件11’的实际的位置或运动状态。结合与图2的方法有关的描述对第一结构部件11’的实际的位置或运动状态进行更详细地说明。

设备1还可以包括数据处理装置23，数据处理装置23布置成基于作业机械的计算模型来确定第一结构部件11’的计算的位置或运动状态。根据实施方式，数据处理装置23可以包括控制系统2比如作业机械10的控制系统的数据处理装置。结合与图2的方法有关的描述对第一结构部件11’的计算的位置或运动状态以及作业机械的计算模型进行更详细地说明。

数据处理装置23可以进一步布置成基于第一结构部件的计算的位置或运动状态与第一结构部件的实际的位置或运动状态之间的差来确定所述至少一个结构部件的状况。结合与图2的方法有关的描述对所述至少一个结构部件11的状况的确定进行更详细地说明。

根据实施方式，移动装置5可以包括作业机械的致动器。

根据实施方式，检测装置22可以固定地布置至作业机械10。根据另一实施方式，检测装置可以包括能够以可释放的方式连接至作业机械10和数据处理装置23的检测装置。

设备1可以包括检测装置22，检测装置22布置成确定作业机械10的第一结构部件11’的实际的位置或运动状态。例如，检测装置可以包括至少一个检测器。

根据实施方式，设备1还可以包括用户接口3，该用户接口3使得操作者能够例如通过作业机械10的控制系统2影响作业机械10。用户接口3可以包括物理用户接口、图形用户接口或其组合，物理用户接口也就是按钮、水平仪、键盘和/或使操作者能够影响作业机械10的其他类型的物理装备，图形用户接口比如为显示器、触摸屏或一些其他类型的图形用户接口。

根据实施方式，检测装置可以固定地布置至作业机械。根据另一实施方式，检测装置包括能够以可释放的方式连接至作业机械和数据处理装置的检测装置。

根据实施方式，作业机械可以包括上述设备和/或布置成实现上述方法的步骤中的至少一个步骤的设备。

图4示意性地图示了作业机械10的第一结构部件11’和第二结构部件11”以及上述设备和方法的一些基本概念。根据实施方式，第一结构部件11’和第二结构部件11”可以通过将第一结构部件11’和第二结构部件11”彼此连接的结构部件16彼此连接。连接第一结构部件和第二结构部件的该可选的结构部件16在图4中由虚线示出。

根据实施方式，当第一结构部件11’的相对于第一结构部件11’的计算位置的实际位置由第一虚线41示出时，第一结构部件11’的实际位置与第一结构部件11’的计算位置之间的差可以包括旋转差、比如图4中的角度差A。根据第二实施方式，当第一结构部件11’的相对于第一结构部件11’的计算位置的实际位置由第二虚线42示出时，第一结构部件11’的实际位置与计算位置之间的差可以包括横向差、比如图4中的距离差B。根据第三实施方式，第一结构部件11’的实际位置与计算位置之间的差可以包括旋转差和横向差的组合。

可以类似地为实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的一种或两种类型的差、即横向差或旋转差设定控制极限，比如阈值、趋势或状况的其他标准。差还可以在除了预期的运动方向之外的方向上发生。例如，第一结构部件11’的位置和/或运动状态方面的差——旋转差或横向差——可以在预期的旋转运动或线性运动的方向或横向于该方向的方向上发生。

图5图示了作业机械10的实施方式。在图5的实施方式中，作业机械10是收割机。在图5中，作业机械10的结构部件中的一些结构部件标有附图标记。这些结构部件中的许多结构部件可以包括类似于图1的作业机械10的结构部件。另一方面，代替或除了结合图1和本说明书中描述的其他实施方式所描述的结构部件，作业机械10还可以包括不同于图1的结构部件实施方式的结构部件。例如，作业机械10可以包括诸如收割机头部之类的工具18。在图5中，收割机头部被示出为保持树干19。

图5还图示了设置在作业机械10中的检测装置22。图5中所示的检测装置22仅图示了一个实施方式，并且在不同的实施方式中，作业机械10可以不包括或者包括图5的检测装置22中的一个、两个或多于两个的检测装置和/或未在图5中示出的检测装置22中的一件、两件或多件检测装置。在图5的实施方式中，检测装置22设置在两个框架部件11以及悬臂14的两个悬臂部分中。根据另一实施方式，检测装置22可以设置在例如舱室12、另一悬臂部分、工具18和/或作业机械10的至少一个其他结构部件中。

图7示意性地图示了作业机械10的实施方式以及作业机械10的第一结构部件11’、更特别地悬臂14的外部部分的实际位置与计算位置之间的差。图7通过示出悬臂的外部部分的由附图标记14a表示的实际位置和悬臂的外部部分的由附图标记14b表示的计算位置而示意性地图示了第一结构部件、更特别地悬臂14的外部部分的实际位置与计算位置之间的差。由此，悬臂14的外部部分的实际位置与计算位置之间的差包括这些位置之间的差。第一结构部件11’的位置可以指第一结构部件11’相对于第二结构部件11”的位置。在图7的实施方式中，第二结构部件11”例如可以包括悬臂14的内部部分也就是悬臂14的铰接至框架部件11的部分或者框架部件11。第一结构部件11’的实际位置例如可以由检测装置22来检测。在图7的实施方式中，例如，在悬臂的实际位置中树干19抵靠地面放置。

数据处理装置23(未示出)可以布置成确定作业机械的至少一个结构部件——比如悬臂14的外部部分、将悬臂14的外部部分铰接至悬臂14的内部部分或框架部件11的接合部、或者将悬臂14连接至框架部件11的接合部——的状况。状况可以基于第一结构部件的实际的位置或运动状态与计算的位置或运动状态之间的差来确定。

计算机程序产品可以存储在计算机可读介质上并且能够用处理器执行。计算机程序产品可以包括计算机可读程序代码，该计算机可读程序代码布置成在用处理器执行程序代码时执行如上所述的方法的步骤或其组合。处理器可以包括作业机械的数据处理装置。

对于本领域技术人员而言将明显的是，随着技术进步，本发明的构思可以以各种方式来实现。本发明及其实施方式不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内改变。

Claims (15)

1.一种确定移动式作业机械的至少一个结构部件的状况的方法，其特征在于，所述方法包括：

控制所述移动式作业机械的第一结构部件的位置或运动状态；

基于所述移动式作业机械的计算模型确定所述第一结构部件的由于控制产生的计算的位置或运动状态；

通过检测装置确定所述第一结构部件的由于控制产生的实际的位置或运动状态；以及

基于所述第一结构部件的所述计算的位置或运动状态与所述第一结构部件的所述实际的位置或运动状态之间的差来确定所述至少一个结构部件的状况，

其中，确定所述至少一个结构部件的状况包括确定以下各项中的至少一项：结构部件的间隙、两个结构部件的接合部的间隙、结构部件的变形、两个结构部件的接合部的变形、至少一个结构部件的挠曲、至少一个结构部件中的裂隙以及结构部件的泄漏。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述位置或运动状态的控制包括控制所述移动式作业机械的所述第一结构部件移动。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述位置或运动状态的控制包括控制所述移动式作业机械的所述第一结构部件保持原位。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一结构部件通过所述移动式作业机械的至少一个致动器移动。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算模型包括关于以下各项中的至少一项的信息：所述移动式作业机械的几何结构、所述移动式作业机械的至少一个结构部件的重量以及所述移动式作业机械的动力学模型。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测装置包括以下各者中的至少一者：倾斜仪、加速度传感器、角速度传感器、角加速度传感器、陀螺仪、惯性测量单元、线性位置计、角位置计、接合部角度传感器、压力介质传感器的位置传感器、雷达和光学传感器。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，状况被确定的所述至少一个结构部件包括以下各者中的至少一者：所述第一结构部件、第二结构部件或将所述第一结构部件和所述第二结构部件彼此连接的结构部件。

8.一种用于确定移动式作业机械的至少一个结构部件的状况的设备，其特征在于，所述设备包括：

检测装置，所述检测装置布置成确定第一结构部件的实际的位置或运动状态；以及

数据处理装置，所述数据处理装置布置成：控制所述移动式作业机械的所述第一结构部件的位置或运动状态，基于所述移动式作业机械的计算模型确定所述第一结构部件的由于控制产生的计算的位置或运动状态，并且基于所述第一结构部件的所述计算的位置或运动状态与所述第一结构部件的由于控制产生的实际的位置或运动状态之间的差来确定所述至少一个结构部件的状况，其中，由于控制产生的所述实际的位置或运动状态由所述检测装置确定，

其中，确定所述至少一个结构部件的状况包括确定以下各项中的至少一项：结构部件的间隙、两个结构部件的接合部的间隙、结构部件的变形、两个结构部件的接合部的变形、至少一个结构部件的挠曲、至少一个结构部件中的裂隙以及结构部件的泄漏。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述设备还包括移动装置，所述移动装置布置成使所述移动式作业机械的所述第一结构部件移动。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述移动装置包括所述移动式作业机械的致动器。

11.根据权利要求8所述的设备，其中，所述检测装置固定地布置至所述移动式作业机械。

12.根据权利要求8所述的设备，其中，所述检测装置包括能够以可释放的方式连接至所述移动式作业机械和所述数据处理装置的检测装置。

13.根据权利要求8所述的设备，其中，状况被确定的所述至少一个结构部件包括以下各者中的至少一者：所述第一结构部件、第二结构部件或将所述第一结构部件和所述第二结构部件彼此连接的结构部件。

14.一种移动式作业机械，所述移动式作业机械包括根据权利要求8至13中的任一项所述的设备。

15.一种存储有计算机程序产品的计算机可读介质，其特征在于，所述计算机程序产品能够用处理器执行，所述计算机程序产品包括计算机可读的程序代码，所述程序代码布置成在用所述处理器执行所述程序代码时使根据权利要求8至13中的任一项所述的设备执行根据权利要求1至7中的任一项所述的方法。