CN113250059A - 具有非接触式支腿高度测量系统的铣刨机 - Google Patents

具有非接触式支腿高度测量系统的铣刨机 Download PDF

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CN113250059A CN202110114015.0A CN202110114015A CN113250059A CN 113250059 A CN113250059 A CN 113250059A CN 202110114015 A CN202110114015 A CN 202110114015A CN 113250059 A CN113250059 A CN 113250059A
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J·弗卡什
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A·惠滕
P·弗兰德
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Abstract

一种铣刨机，其可具有框架、附接到框架的铣刨鼓以及地面接合履带，地面接合履带支承框架且沿向前或向后方向推进铣刨机。铣刨机可具有将框架连接到地面接合履带中的至少一个履带的至少一个致动器。致动器可调节框架相对于履带中的至少一个履带的高度。铣刨机还可以具有附接到框架的非接触式支腿高度传感器。传感器可以生成指示框架相对于履带中的至少一个履带的高度的信号。铣刨机还可以具有控制器，控制器配置成基于信号确定高度。

Description

具有非接触式支腿高度测量系统的铣刨机
技术领域
本公开大体上涉及一种铣刨机，且更具体地涉及一种具有非接触式支腿高度测量系统的铣刨机。
背景技术
道路表面通常包括车辆行进于其上的最上面的沥青或混凝土层。随着时间推移，道路表面可能会磨损或可能受损，例如由于形成坑洼或产生裂纹和车辙。损坏的道路表面又可能对行进在道路表面上的车辆造成损坏。损坏的道路表面可以通过填充坑洼、裂纹和/或车辙来局部修复。然而，通常期望用全新的道路表面替换磨损或损坏的道路表面。这通常通过从道路上去除沥青或混凝土层并通过铺设一层新的沥青或混凝土来重铺道路来实现。
铣刨机通常用于去除道路表面上的沥青或混凝土层。典型的铣刨机包括框架，框架由高度可调节支腿柱支承在轮或履带上，并且包括附接到框架的铣刨鼓。当铣刨机在现有道路表面上行驶时，旋转铣刨鼓上的齿或切削工具与道路表面接触并撕开道路层。铣刨鼓室通常包围铣刨鼓以容纳铣刨的材料。铣刨的材料通常使用传送器系统输送到邻近车辆，所述车辆从工作场地移除材料。在铣刨过程之后，可以在铣刨的道路表面上施加新的沥青或混凝土层，以产生新的道路表面。
在另一个应用中，有时期望稳定或重建道路或工作场地的上层。这通常通过去除上层，将其与稳定组分如水泥、灰、石灰等混合，并将混合物沉积回到道路或工作场地的顶部来实现。诸如稳定器或填土机的铣刨机通常用于此目的。此类铣刨机还可以包括框架，框架通过高度可调节支腿柱支承在履带或轮上，并且包括附接到框架的铣刨鼓。铣刨鼓封闭在鼓室中。铣刨鼓上的切削工具或齿撕开地面，并将移除的材料推向鼓室的后部。将稳定成分和/或水与铣刨后的材料混合，其随后朝向鼓室的后部沉积回到地面上。
在上文讨论的两种类型的铣刨机中，通常需要将框架相对于地面表面定位在期望高度和/或定向处。例如，可能有必要使框架相对于地面表面定向成预定倾斜，以实现铣刨表面的对应倾斜。还可能需要将框架升高到期望高度以执行维护操作。因此，期望准确地确定框架相对于地面表面的高度和/或倾斜。
外部附接的传感器，例如，超声波级传感器，可用于确定和调节框架的高度和定向。然而，超声波传感器可能不会提供期望的准确度水平。此外，使用此类外部传感器需要将这些传感器连接到铣刨机及其控制系统的额外且可能是不方便的步骤。还可能使用位于支腿柱上的接近传感器来定位框架。然而，基于接近传感器安装在机器上的位置，接近传感器可以将框架仅定位在地面表面上方的离散高度处。因此，期望为铣刨机装备高度传感器，高度传感器可以帮助将框架相对于地面表面准确地定位在任何期望高度和/或定向处。
本公开的铣刨机和/或非接触式支腿高度传感器解决上述问题中的一个或多个和/或本领域中的其它问题。
发明内容
一方面，本公开针对一种铣刨机。铣刨机可包括框架和附接到框架的铣刨鼓。铣刨机还可包括多个地面接合履带，多个地面接合履带构造成支承框架并且沿向前或向后方向推进铣刨机。此外，铣刨机可包括将框架连接到地面接合履带中的至少一个履带的至少一个致动器。至少一个致动器可配置成调节框架相对于多个履带中的至少一个履带的高度。铣刨机可包括附接到框架的非接触式传感器。传感器可以配置成生成指示框架相对于至少一个履带的高度的信号。铣刨机还可包括控制器，控制器配置成基于信号确定高度。
另一方面，本公开针对一种铣刨机。铣刨机可包括框架。铣刨机还可包括邻近框架的前端设置的左前履带、邻近前端设置且与左前履带间隔开的右前履带，以及邻近框架的后端设置的后履带。此外，铣刨机可包括连接框架和左前履带的左前致动器、连接框架和右前履带的右前致动器，以及连接框架和后履带的后致动器。左前致动器、右前致动器和后致动器中的每一个可以配置成分别选择性地调节框架相对于左前履带、右前履带和至少一个后履带的高度。铣刨机可包括连接到框架且设置于前端与后端之间的铣刨鼓。铣刨机还可包括发动机，发动机构造成使铣刨鼓旋转，并且沿向前或向后方向推进左前履带、右前履带或后履带。此外，铣刨机可包括附接到框架的至少一个非接触式传感器。传感器可配置成生成指示框架相对于左前履带、右前履带和后履带中的至少一个的高度的至少一个信号。另外，铣刨机可包括控制器，控制器配置成基于至少一个信号确定框架相对于左前履带、右前履带和后履带中的至少一个的高度。
附图说明
图1是示例性铣刨机的图示；
图2是另一个示例性铣刨机的图示；
图3是包括非接触式支腿高度传感器的图1和2的铣刨机的示例性支腿柱的局部横截面视图；
图4是图1和2的铣刨机的示例性非接触式高度传感器的示意图；以及
图5是使用图4的非接触式支腿高度传感器的确定铣刨机的框架相对于地面表面的高度的示例性方法。
具体实施方式
图1和2分别示出了示例性铣刨机10和20。在如图1所示的一个示例性实施例中，铣刨机10可以是冷刨机，其也可以称为冷铣刨机、松土机、型刨机等。铣刨机10可包括框架22，框架可从第一端24延伸到与第一端24相对设置的第二端26。在一些示例性实施例中，第一端24可以是前端，而第二端26可以是框架22的后端。框架22可以具有任何形状(例如，矩形、三角形、正方形等)。
框架22可支承在一个或多个推进装置上。例如，如图1中所示，框架22可以支承在推进装置28、30、32、34上。推进装置28、30、32、34可以配备有电动或液压电动机，其可以向推进装置28、30、32、34给予运动以帮助沿向前或向后方向推进机器10。在图1所示的一个示例性实施例中，推进装置28、30、32、34可以采用履带的形式，其可以包括例如链轮、惰轮和/或可支承连续履带的一个或多个滚轮。然而，设想了铣刨机10的推进装置28、30、32、34可以采取轮的形式(参见图2)。在本公开中，术语履带和轮将可互换使用，并且将包括两个术语中的另一个。
履带28、30可以邻近框架22的第一端24定位，并且履带32、34可以邻近框架22的第二端26定位。履带28可以沿着框架22的宽度方向与履带30间隔开。同样，履带32可以沿着框架22的宽度方向与履带34间隔开。在图1所示的一个示例性实施例中，履带28可以是左前履带，履带30可以是右前履带，履带32可以是左后履带，并且履带34可以是右后履带。推进装置28、30、32、34中的一些或全部也可以是可操纵的，从而允许机器10在地面表面64上的向前运动或向后运动期间向右或向左转动。尽管图1中的铣刨机10已示为包括四个履带28、30、32、34，但设想在一些示例性实施例中，铣刨机10可仅具有一个后履带32或34，其可大体上沿着框架22的宽度居中定位。
框架22可以通过一个或多个支腿柱36、38、40、42连接到履带28、30、32、34。例如，如图1中所示，框架22可以经由支腿柱36连接到左前履带28，并且经由支腿柱38连接到右前履带30。同样，框架22可以经由支腿柱40连接到左后履带32，并且通过支腿柱42连接到右后履带34。支腿柱36、38、40、42中的一个或多个可以是高度可调节的，使得可以通过分别调节支腿柱36、38、40、42中的一个或多个支腿柱的长度来增加或减少框架22相对于履带28、30、32、34中的一个或多个履带的高度。应理解，调节框架22相对于履带28、30、32、34中的一个或多个履带的高度还将调节框架22相对于履带28、30、32、34可支承于其上的地面表面64的高度。
机器10可包括铣刨鼓50，铣刨鼓可在前端24与后端26之间附接到框架22。铣刨鼓50可包括切削工具52(或齿52)，切削工具可构造成切削和撕开道路或地面的预定厚度。铣刨鼓50相对于地面表面64的高度可通过调节一个或多个支腿柱36、38、40、42的高度来调节。当铣刨鼓50旋转时，铣刨鼓50的齿52可以与地面或道路表面接触，由此撕开或切削地面或道路表面。铣刨鼓50可封闭在鼓室54内，其可有助于容纳由齿52从地面或道路表面移除的材料。机器10可包括一个或多个传送器56、58，其可有助于将铣刨鼓50移除的材料运输到邻近车辆，如自卸卡车。
铣刨机10可包括可附接到框架22的发动机60。发动机60可以是任何合适类型的内燃发动机，如汽油、柴油、天然气或混合动力发动机。然而，可以设想，在一些示例性实施例中，发动机60可以由电力驱动。发动机60可构造成将旋转功率输出递送到与推进装置28、30、32、34相关联的一个或多个液压电动机，递送到铣刨鼓50，以及递送到一个或多个传送器56、58。发动机60还可以构造成递送电力以操作与铣刨机10相关联的一个或多个其它部件或配件装置(例如，泵、风扇、电机、发电机、皮带传动装置、传动装置等)。
铣刨机10可包括可附接到框架22的操作者平台62。在一些示例性实施例中，操作者平台62可以呈露天平台的形式，其可以包括或可以不包括顶棚。在其它示例性实施例中，操作者平台62可以呈部分地或完全地封闭的机舱的形式。如图1中所示，操作者平台62可以位于地面表面64上方的高度“H”处。在一些示例性实施例中，高度H可以在地面表面64上方的约2英尺到10英尺之间的范围内。操作者平台62可包括一个或多个控制器66，其可由操作者用于操作和/或控制铣刨机10。控制器66可包括一个或多个输入装置66，其可采用按钮、开关、滑块、操纵杆、滚轮、触摸屏或其它输入/输出或界面装置的形式。铣刨机10可包括位于操作者平台62中的显示器68。显示器68可以配置成显示从铣刨机10的一个或多个传感器获得的信息、数据和/或测量值。显示器68还可配置成显示诊断结果、错误和/或警报。显示器68可以是阴极射线管(CRT)监视器、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、触摸屏显示器或任何其它类型的显示器。
铣刨机10还可包括控制器70，控制器可配置成从一个或多个输入装置66和/或与铣刨机10相关联的其它传感器接收输入、数据和/或信号，且控制一个或多个部件(例如，发动机60，铣刨鼓50，推进装置28、30、32、34，传送器56、58等)的操作。控制器70可包括一个或多个处理器、存储器装置72和/或通信装置或与一个或多个处理器、存储器装置和/或通信装置相关联。控制器70可体现单个微处理器或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路装置(ASIC)等。许多可商购获得的微处理器可配置为执行控制器70的功能。各种其它已知的电路可以与控制器70相关联，包括供电电路、信号调节电路和通信电路等。控制器70还可包括一个或多个内部计时器，一个或多个内部计时器配置成监测控制器70可以从一个或多个传感器接收信号的时间或控制器70可以向铣刨机10的一个或多个部件发出命令信号的时间。
与控制器70相关联的一个或多个存储器装置72可以存储例如数据和/或一个或多个控制例程或指令。一个或多个存储器装置72可体现为非暂时性计算机可读介质，例如，随机存取存储器(RAM)装置、NOR或NAND闪存装置，以及只读存储器(ROM)装置、CD-ROM、硬盘、软盘驱动器、光学介质、固态存储介质等。控制器70可以从一个或多个输入装置66接收一个或多个输入信号，并且可以执行存储在一个或多个存储器装置72中的例程或指令，以生成一个或多个命令信号并将其递送到推进系统28、30、32、34，发动机60，铣刨鼓50，传送器56、58或铣刨机10的其它部件中的一个或多个。
图2示出了铣刨机的另一个示例性实施例。在图2所示的一个示例性实施例中，铣刨机20可以是填土机，其也可以称为土壤稳定器、填土机器、道路填土机等。与铣刨机10一样，铣刨机20可包括框架22，轮形式的推进装置28、30、32(图2中不可见)、34和支腿柱36、38、40、42。在一些示例性实施例中，一个或多个支腿柱36、38、40、42可以是高度可调节的，使得可以通过分别调节一个或多个支腿柱36、38、40、42的长度来增加或减小框架22相对于轮28、30、32、34中的一个或多个轮的高度。如图2中所示，支腿柱36可将框架22连接到左前轮28，支腿柱38可将框架22连接到右前轮30，支腿柱40可将框架22连接到左后轮32(在图2中不可见)，并且支腿柱42可将框架22连接到右后轮34。尽管铣刨机20已在图2中示为包括轮28、30、32、34，但设想铣刨机20可改为包括履带28、30、32、34。轮28、30、32、34中的一个或多个轮可以是可操纵的，从而允许铣刨机20在地面表面64上的向前运动或向后运动期间向右或向左转动。
铣刨机20的铣刨鼓50可以位于第一端24与第二端26之间。在如图2所示的一个示例性实施例中，铣刨机20的铣刨鼓50可以不直接附接到框架22。相反，如图2中所示，铣刨机20的铣刨鼓50可经由臂74附接到框架22。臂74可包括设置在铣刨机20的任一侧上的一对臂(在图2中仅可见其中的一个)。臂74可以可枢转地附接到框架22，并且可以构造成可相对于框架22旋转。一个或多个致动器可连接在框架22与臂74之间，且可构造成相对于框架22移动臂74。因此，不同于铣刨机10，铣刨机20的铣刨鼓50可以相对于框架22移动。然而，可以设想，在其它示例性实施例中，铣刨鼓50可以类似于上述对于机器10所描述的方式直接附接到机器20的框架22。
铣刨机20的铣刨鼓50可包括切削工具52(或齿52)。铣刨鼓50在地面表面上方的高度可以通过使臂74相对于框架22旋转和/或通过调节支腿柱36、38、40、42中的一个或多个支腿柱来调节。当铣刨鼓50旋转时，齿52可以与地面或道路表面接触并且撕开或切削地面或道路表面。铣刨鼓50可封闭在鼓室54内，其可有助于容纳由齿52从地面或道路表面移除的材料。铣刨鼓50的旋转可引起移除的材料从鼓室54的相邻前端76朝向鼓室54的后端78转移。可以将稳定组分如灰、石灰、水泥、水等与去除的材料混合，并且可以将铣刨材料和稳定组分的重构混合物沉积在鼓室54的后端78附近的地面表面64上。
与铣刨机10类似，铣刨机20还可包括发动机60、操作者平台62、一个或多个控制或输入装置66、显示器68和控制器70，其全部可具有类似于上文关于铣刨机10所论述的结构和功能特性。另外，应理解，如在本公开中所使用的，术语前部和后部是相对术语，其可基于铣刨机10或20的行进方向来确定。同样，应理解，如在本公开中使用的，左和右是相对术语，其可基于面向铣刨机10或20的行进方向来确定。
图3是用于铣刨机10或20的示例性支腿柱36、38、40、42的局部横截面视图。支腿柱36可包括第一(或上部)区段80和第二(或下部)区段82。致动器88可以设置在支腿柱36内或外侧。第一区段80可以附接到框架22。在一个示例性实施例中，第一区段80可以刚性地附接到框架22。第一区段80可以从框架22朝向履带28延伸。在一些示例性实施例中，第一区段80也可以在远离履带28的方向上延伸到框架22中。如图3中所示，第一区段80的边缘84可具有相对于框架22的高度“H1”。第二区段82可以附接到履带28，并且可以从履带28朝向框架22延伸。如图3中所示，第二区段82的边缘86可具有相对于履带28的高度“H2”。如图3中所示，履带28可具有相对于地面表面64的高度“H3”。高度H1、H2和H3可以是固定的，并且可以基于机器10或20的几何尺寸来确定。
在如图3所示的一个示例性实施例中，第一区段80和第二区段82可以是中空圆柱形管。然而，可以设想，第一区段80和第二区段82可以具有其它非圆柱形形状。第一区段80和第二区段82可构造成相对于彼此可滑动地移动。如图3的示例性实施例中所示，第二区段82可具有相对于第一区段80较小的横截面，且可接收在第一区段80内。然而，可以设想，在其它示例性实施例中，第一区段80可以具有相对于第二区段82更小的横截面，并且可以接收在第二区段82内。第一区段80和第二区段82可形成可变高度封壳，致动器88可位于可变高度封壳内。然而，还可以设想，在一些示例性实施例中，致动器88可以位于由第一区段80和第二区段82形成的封壳外部。
致动器88可以将框架22与履带28连接。致动器88可包括缸90、活塞92和杆94。缸90可以从连接到框架22的框架端100延伸到履带端102，履带端可以设置在框架22与履带28之间。活塞92可以可滑动地设置在缸90内，并且可以将缸90分成前端室96和杆端室98。即，活塞92可构造成在缸90内从相邻框架端100滑动到相邻履带端102。前端室96可设置成更接近缸90的框架端100，且杆端室98可设置成更接近缸90的履带端102。杆94可以在一端处连接到活塞92。杆94可以从活塞92延伸穿过缸90的履带端102，并且可以在杆94的相对端处直接或间接连接到履带28。在如图3所示的一个示例性实施例中，杆94可以连接到轭架104，轭架又可以连接到履带28。在一些示例性实施例中，轭架104可以固定地附接到支腿柱36的第二区段82。在其它示例性实施例中，轭架104可以是履带28的一部分，并且可以可移动地附接到第二区段82。还设想了在一些实施例中，轭架104可以不附接到第二区段82。
致动器88可以是单作用或双作用液压致动器。例如，致动器88的前端室96和杆端室98中的一者或两者可以构造成接收并保持液压流体。前端室96和杆端室98中的一个或两个可以连接到储罐140，储罐构造成经由一个或多个流体导管142存储液压流体。一个或多个控制阀144可设置在一个或多个流体导管142中，且可配置成控制从储罐140到致动器88(或反之亦然)的液压流体的流速或流动量。在一个示例性实施例中，单独的流体导管142可以将前端室96和杆端室98与储罐140连接，并且单独的控制阀144可以设置在相应的单独的流体导管142上。控制阀144可以是多位置或比例型阀，其具有阀元件，阀元件可移动以调节通过流体导管142的液压流体流。在流动通过位置中，控制阀144可以允许液压流体流过流体导管142，基本上不受控制阀144的限制。相比之下，在流动阻塞位置中，控制阀144可完全阻挡液压流体流过流体导管142。控制阀144的阀元件还可选择性地移动到流动通过位置和流动阻塞位置之间的各种位置，以实现流体导管142中的液压流体的可变流速。机器10或20的控制器70可配置成调节控制阀144的阀元件的位置，从而控制流过流体导管142的液压流体的流速或流动量。在一些示例性实施例中，控制阀144中的阀元件可以是可从流动阻塞位置到流动通过位置操作的螺线管。
用液压流体填充前端室96和/或从杆端室98清空液压流体可以使活塞92在从框架端100朝向履带端102的由箭头“A”所示的方向上在缸90内可滑动地移动。活塞在方向A上的移动可导致致动器88的长度增加，从而使第一区段80和第二区段82相对于彼此可滑动地移动，由此增大支腿柱36的高度，且由此还增大框架22相对于履带28的高度或框架22相对于地面表面64的高度。类似地，从前端室96清空液压流体和/或用液压流体填充杆端室98可以使活塞92在从履带端102朝向框架端100的由箭头“B”所示的方向上在缸90内可滑动地移动。活塞在方向B上的移动可以减小致动器88的长度，由此减小支腿柱36的高度，这又可以减小框架22相对于地面表面64的高度。尽管图3中的致动器88(左前致动器88)已示出为与左前支腿柱36相关联，但设想了铣刨机10或20可包括与右前支腿柱38和左后履带30相关联的右前致动器88、与左后支腿柱40和左后履带32相关联的左后致动器88，和/或与右后支腿柱42和右后履带34相关联的右后致动器88中的一个或多个。
支腿柱36可包括一个或多个非接触式支腿高度传感器110、120。图4示出了示例性非接触式支腿高度传感器110、120的示意图。例如，传感器110、120可以包括发射器130、接收器132、处理器134和存储器136。处理器134和存储器136可以具有与上述控制器70和存储器装置72的结构和功能特性类似的结构和功能特性。可以设想，在一些示例性实施例中，传感器110、120可以不包括处理器134和/或存储器136，而是可以改为依靠机器10或20的控制器70和存储器装置72分别执行处理器134和存储器136的功能。
发射器130可配置成发射发射体信号，发射体信号可包含光、声波或其它类型的电磁辐射。例如，由发射器130发射的发射体信号可包括可见光、红外、近红外、紫外或激光束。备选地，发射体信号可包括超声波、无线电波或微波或多个波长中的一个。在如图3所示的一个示例性实施例中，非接触式支腿高度传感器110可以邻近支腿柱36附接到框架。如图3中所示，支腿高度传感器110可以定位在框架22上，使得发射器130可以例如朝向第二(或下部)区段82发射(例如，光的)准直射束。在如图3所示的一个示例性实施例中，发射器130可以发射大体上垂直于框架的射束。如在本公开中所用，术语大体应解释为涵盖正常机械加工和制造公差。例如，大体上垂直应解释为涵盖相对于框架22成90±5°的角度。由发射器130发射的射束可以与第二区段82的边缘86交互，并且可以由边缘86和/或第二区段82的其它部分反射。在一些示例性实施例中，一个或多个目标138可以附接到上部区段80、下部区段82、致动器88和/或履带28。一个或多个目标138还可以反射由发射器130发射的射束。
支腿高度传感器110的接收器132可以接收并检测被反射的发射体信号的至少一部分。例如，接收器132可以检测由履带28、上部区段80或下部区段82、致动器88和/或一个或多个目标138中的一个或多个反射的光、声波、无线电波、微波等的一部分。接收器132可以生成指示反射的发射体信号的检测到的部分的特性(例如，波长、振幅、频率、相位、时间、能量或功率)的信号。例如，由接收器132检测到的被反射的发射体信号的部分可以基于来自框架22的边缘86的高度“h”而具有不同的波长、振幅、频率、相位、时间、能量含量或功率等。接收器132可以将所生成的信号传输到控制器70和/或处理器134。
在一个示例性实施例中，传感器110、120可以配置成确定高度h并将指示高度h的信号发射到控制器70。例如，与支腿高度传感器110或120相关联的处理器134可以基于由接收器132接收的被反射的发射体信号的检测到的部分的一个或多个特性(例如，波长、振幅、频率、相位、时间、能量或功率)来确定高度h。高度h与一个或多个特性之间呈图表、图形、查找表、数学算法等形式的相关性可存储在存储器136中。支腿高度传感器110或120的处理器134可以使用存储在存储器136中的相关性来确定高度h。支腿高度传感器110或120的处理器134还可配置成生成指示确定的高度h的一个或多个信号并将一个或多个信号发射到控制器70。
在其它示例性实施例中，控制器70可以配置成基于由接收器132发射的信号中所体现的被反射的发射体信号的检测到的部分的特性来确定第二区段82的边缘86相对于框架22的高度h。在这些示例性实施例中，高度h与被反射的发射体信号的一个或多个特性之间的相关性可以存储在存储器装置72中。控制器70或机器10或20可以使用存储在存储器装置72中的相关性来确定高度h。控制器70还可以基于确定的高度h以及已知高度H2和H3来确定框架22相对于履带28或相对于地面表面64的高度。例如，控制器70可以将框架22相对于履带28的高度确定为h+H2(参见例如图3)，和/或框架22相对于地面表面64的高度确定为h+H2+H3(参见例如图3)。然而，可以设想控制器70可以使用其它数学运算或算法基于确定的高度h和已知的机器高度H2和H3来确定框架22相对于地面表面64的高度。
如图3的示范性实施例中所示，支腿高度传感器120可以定位在框架上距支腿柱36预定距离处。例如，在一些实施例中，支腿高度传感器120可以在支腿柱36与鼓50之间附接到框架22。也就是说，支腿高度传感器120可以与支腿柱36(和致动器88)和鼓50间隔开。支腿高度传感器120的发射器130可以传输相对于框架22以角度“θ”倾斜的(例如，光、声音、无线电波等的)射束。角度θ可以在例如约10°至约80°之间。如在本公开中所用，术语“约”应解释为涵盖正常机械加工和制造公差。例如，约10°应解释为包含角度10±5°。类似地，约80°应解释为包含角度80°±5°。处理器134或控制器70可以基于例如距离D与由支腿高度传感器120的接收器132接收的被反射的发射体信号的部分的一个或多个特性(例如，波长、振幅、频率、相位、时间、能量或功率)之间的相关性来确定支腿高度传感器120与履带28之间的距离“D”。处理器134和/或控制器70接着可基于高度、距离D和角度θ之间的已知三角关系确定框架22相对于履带28的高度“h1”。还设想了处理器134和/或控制器70可以使用距离D和存储在存储器136和/或存储器装置72中的其它数学运算、数学算法、相关性等中的一个或多个来确定高度。处理器134和/或控制器70还可以基于所确定的高度h1和履带28在地面表面64上方的已知高度H3来确定框架22相对于地面表面64的高度。例如，处理器134和/或控制器70可以将框架22在地面表面64上方的高度确定为h1+H3。当处理器134确定框架的高度时，支腿高度传感器120的处理器134可以将指示确定的高度的信号发射到控制器70。
尽管距离D在图3中示出且上文论述为相对履带28，但设想了可另外或备选地相对于支腿柱36上的任何其它所需位置确定距离D。例如，如图3中所示，支腿柱36可包括在距履带28已知高度处附接到第二区段82的一个或多个目标138。支腿高度传感器120可配置成基于例如当由支腿高度传感器120的发射器130发射的射束与一个或多个目标138交互时产生的反射射束来确定传感器120与一个或多个目标138的距离D。尽管在图3中已将目标138示为附接到下部区段82，但设想了一个或多个目标可以另外或备选地附接到上部区段80、致动器88和/或履带28。
在一些示例性实施例中，非接触式支腿高度传感器110、120可包括一个或多个单束LIDAR传感器、多束LIDAR传感器、多层LIDAR传感器、超声波传感器、RADAR传感器等。可以设想，支腿柱36、38、40、42中的每一个可以包括相同类型的传感器(例如，LIDAR、RADAR、超声波等)，或者一个或多个支腿柱36、38、40、42可以包括彼此不同的类型的传感器。在机器10或20的一些示例性实施例中，至少一个非接触式支腿高度传感器110或120可以与支腿柱36、38、40或42中的每一个相关联。此类支腿高度传感器110、120可体现单束LIDAR传感器，其可配置成朝向第二区段82的边缘86或附接到每个支腿柱36、38、40或42的目标138发射单个光束(例如，激光、红外、近红外、紫外等)。
在机器10或20的其它示例性实施例中，支腿高度传感器120可以配置成检测支腿柱36、38、40、42中的一个以上支腿柱的高度。例如，支腿高度传感器120可以位于支腿柱36、38之间或支腿柱40、42之间，并且可以是多束LIDAR传感器。多束LIDAR支腿高度传感器120的发射器130可以配置成将两个发射体信号(例如，激光、可见光、红外、近红外、紫外光等光束)朝向与支腿柱36、38或40、42相关联的第二区段82发射。支腿高度传感器120的接收器132可配置成检测例如来自例如履带28、30或32、34，支腿柱36、38或40、42的上部区段80或下部区段82，或与支腿柱36、38或40、42相关联的一个或多个目标138的反射光束。控制器70或处理器134可配置成基于反射光束的特性(例如，波长、振幅、频率、相位、时间、能量或功率等)分别确定框架22相对于履带28、30或32、34或相对于邻近支腿柱36、38或40、42的地面表面64的高度h。
在一些示例性实施例中，控制器70还可以通过平均框架22相对于邻近支腿柱36、38或40、42的地面表面64的确定高度来确定框架22相对于地面表面64的平均高度。尽管多束LIDAR传感器120已在上文论述为发射两个发射体信号，但设想了多束LIDAR传感器120可发射两个或更多个发射体信号，从而使得单个传感器120能够检测框架22相对于履带28、30、32、34中的一个以上履带的高度和/或相对于邻近支腿柱36、38、40、42中一个以上支腿柱的地面表面64的高度。还设想在一些示例性实施例中，多束LIDAR传感器120可以另外或备选地定位在机器10、20的左侧和/或右侧上的支腿柱36、40和/或38、42之间。
在又一些示例性实施例中，支腿高度传感器110和120中的一个或多个可以体现多层LIDAR传感器。因此，例如，支腿高度传感器110或120的发射器130可以发射多个发射体信号(例如，激光、红外、近红外或紫外光束)。多层LIDAR支腿高度传感器120的接收器132可以配置成检测来自边缘86、履带28或一个或多个目标138和地面表面64的反射光束。多层LIDAR传感器120可以配置成同时确定框架22相对于履带28和地面表面64两者的高度。
在一些示例性实施例中，非接触式支腿高度传感器110、120可包括一个或多个超声波传感器或RADAR传感器。当支腿高度传感器110、120是超声波传感器时，与支腿高度传感器110、120相关联的发射器130可以发射声波(例如，超声波)。与支腿高度传感器110、120相关联的接收器132可以检测反射声波的诸如振幅、频率、相位或功率等特性，并且可以基于检测到的特性来确定框架22相对于履带28或地面表面64的距离h。
在其它示例性实施例中，非接触式支腿高度传感器110、120可包括一个或多个RADAR传感器。当支腿高度传感器110、120是RADAR传感器时，与支腿高度传感器110、120相关联的发射器130可发射无线电波或微波。与支腿高度传感器110、120相关联的接收器132可以检测反射的无线电波或微波的诸如振幅、频率、相位或功率等特性。控制器70和/或处理器134可以基于检测到的特性确定框架22相对于履带28或地面表面64的高度。
在一些示例性实施例中，非接触式支腿高度传感器110、120可包括一个或多个成像装置。例如，传感器110、120可以包括一个或多个单或立体相机。还可以设想，当传感器110、120是成像装置时，传感器110、120可包括处理器134和存储器136中的一个或多个。在这些实施例中，传感器110、120可以配置成获得框架22，一个或多个履带28、30、32、34，一个或多个支腿柱36、38、40和42和/或地面表面64的2D或3D图像。与传感器110、120相关联的控制器70和/或处理器134可执行存储在例如存储器装置72和/或存储器136上的一个或多个图像处理算法(例如，摄影测量、分割、边缘检测、投影、卷积、外推等)。控制器70和/或处理器134可以执行图像处理以检测形状或结构，如接收的2D或3D图像中的框架22，一个或多个履带28、30、32、34，一个或多个支腿柱36、38、40和42和/或地面表面64。控制器70和/或处理器134还可配置成基于例如上文论述的图像处理算法来确定框架22相对于2D或3D图像中的一个或多个履带28、30、32、34的距离。此外，控制器70和/或处理器134可以配置成基于2D或3D图像的所确定的距离、尺度或放大率以及机器10或20的已知几何尺寸(例如H1、H2和H3)来确定框架22相对于一个或多个履带28、30、32、34和/或地面表面64的高度。尽管高度h1、H2和H3已相对于轭架104的上边缘106示出，但设想了在一些示例性实施例中，高度h1、H2和H3可改为相对于履带28的上表面108测量。
下文将更详细地描述使用一个或多个非接触式支腿高度传感器110、120确定铣刨机10或20的框架22的高度的方法。
工业适用性
本公开的控制器70和非接触式支腿高度传感器110、120中的一个或多个可用于铣刨机10或20上以确定铣刨机10或20的框架22相对于履带28、30、32、34中的一个或多个和/或地面表面64的高度。具体而言，与一个或多个传感器110、120相关联的发射器130可发射发射体信号，发射体信号可由一个或多个履带28、30、32、34，一个或多个支腿柱36、38、40、42，一个或多个致动器88和/或附接到一个或多个履带28、30、32、34，支腿柱36、38、40、42和/或致动器88的目标138反射。与一个或多个支腿高度传感器110、120相关联的接收器132可以检测反射发射体信号，包括反射的发射体信号的各种特性(例如，波长、振幅、频率、相位、时间、能量或功率等)。与传感器110、120相关联的控制器70和/或处理器134可以基于由接收器132生成的信号确定框架22相对于履带28、30、32、34中的一个或多个和/或相对于地面表面64的高度。
图5示出了使用一个或多个非接触式支腿高度传感器110、120确定铣刨机10或20的框架22相对于履带28、30、32、34中的一个或多个和/或地面表面64的高度的示例性方法500。出于图示的目的，提供了方法500的步骤的顺序和布置。如从本公开将认识到的，可以通过例如添加、组合、移除和/或重新排列方法500的步骤来对方法500进行修改。方法500可以由控制器70执行。尽管下文参考履带28和支腿柱36描述方法500，但方法500和其如下文所描述且如图5中所示的步骤同样适用于履带30和支腿柱38；履带32和支腿柱40；以及履带34和支腿柱42。
方法500可包括相对于地面表面64升高或降低框架22的步骤(步骤502)。操作者可以执行这样的操作，例如，在开始铣刨操作之前将框架升高到用于执行维护操作的维修高度或将框架22定位在相对于地面表面的期望高度和倾斜处。控制器70可以从一个或多个输入装置66接收指示操作者希望升高或降低铣刨机10或20的框架22的信号。控制器70可以使与铣刨机10或20关联的一个或多个泵将液压流体泵入或泵出与支腿柱36、38、40或42中的一个或多个支腿柱关联的致动器88的一个或多个前端室96，以增加或减少邻近于履带28、30、32和/或34中的一个或多个履带的框架22的高度。
方法500可包括确定框架22相对于履带28、30、32、34和/或地面表面64的高度(步骤504)。控制器70可以使支腿高度传感器110、120的发射器130发射一个或多个发射体信号。与发射器130相关联的接收器132可检测当发射的发射体信号由履带28、30、32、34，支腿柱36、38、40、42，一个或多个致动器88和/或地面表面64中的一个或多个反射时产生的反射发射体信号的至少一部分。接收器132可以生成指示反射发射体信号的一个或多个特性(例如，波长、振幅、相位、能量或功率)的信号。控制器70和/或处理器134可以基于由接收器132生成的信号确定框架22相对于履带28、30、32、34中的一个或多个履带和/或邻近支腿柱36、38、40、42中的一个或多个支腿柱的地面表面64的高度。例如，如上所述，控制器70和/或处理器134可以依赖于高度h与存储在存储器装置72和/或存储器136中的一个或多个特性之间的相关性。
方法500可包括确定高度误差的步骤(步骤506)。控制器70可以将确定的框架22的高度与期望高度进行比较。例如，控制器70可以从期望高度减去确定的高度h以确定高度误差。
方法500可包括确定高度误差是否超过阈值的步骤(步骤508)。当控制器70确定高度误差超过或大约等于阈值(步骤508：是)时，控制器70可以返回到步骤502。然而，当控制器70确定高度误差小于阈值时(步骤508：否)，控制器70可以进行到步骤510。
方法500可包括停止框架升高或降低操作的步骤(步骤510)。控制器70可以使与铣刨机10或20相关联的一个或多个泵停止将液压流体泵送到或泵出与支腿柱36、38、40或42中的一个或多个支腿柱相关联的致动器88的前端室96中的一个或多个。附加地或备选代地，控制器70可以使控制阀144的阀元件移动到流动阻塞位置，从而防止液压流体流入或流出致动器88的前端室96。以这种方式停止液压流体流还可以停止与一个或多个支腿柱36、38、40、42相关联的致动器88的延伸或缩回。这继而可以停止框架22的升高或降低。
将对于本领域技术人员显而易见的是，可以对所公开的铣刨机和非接触式支腿高度传感器进行各种修改和变型。考虑到所公开的铣刨机和非接触式支腿高度传感器的说明书和实践，其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。说明书和实例仅旨在认作是示例性的，其中真实范围由以下权利要求书和其等同物指出。

Claims (15)

1.一种铣刨机，包括：
框架；
铣刨鼓，所述铣刨鼓附接到所述框架；
多个地面接合履带，所述多个地面接合履带构造成支承所述框架并且将所述铣刨机沿向前或向后方向推进；
至少一个致动器，所述至少一个致动器将所述框架连接到所述地面接合履带中的至少一个履带，所述至少一个致动器配置成调节所述框架相对于所述多个地面接合履带中的所述至少一个履带的高度；
附接到所述框架的非接触式传感器，所述传感器配置成生成指示所述框架相对于所述至少一个履带的所述高度的信号；以及
控制器，所述控制器配置成基于所述信号确定所述高度。
2.根据权利要求1所述的铣刨机，进一步包括将所述框架连接到所述至少一个履带的支腿柱，所述支腿柱包括：
连接到所述框架的上部区段；
相对于所述上部区段可滑动地移动并且连接到所述至少一个履带的下部区段；以及
所述至少一个致动器。
3.根据权利要求2所述的铣刨机，其中所述传感器包括：
发射器，所述发射器附接到所述框架并且配置成朝向所述地面接合履带中的至少一个履带发射发射体信号；
接收器，所述接收器附接到所述框架并且配置成：
检测反射的发射体信号的至少一部分；以及
基于所述反射的发射体信号的所述部分的至少一个特性生成所述信号。
4.根据权利要求3所述的铣刨机，其中
所述发射体信号包括激光、可见光、紫外光、红外光或近红外光中的一个的射束，并且
所述接收器配置成检测从所述下部区段的边缘、所述至少一个履带或附接到所述下部区段或所述至少一个履带的目标中的至少一个反射的所述反射的发射体信号的所述部分。
5.根据权利要求3所述的铣刨机，其中所述发射器邻近所述至少一个致动器附接到所述框架，并且配置成发射大体上垂直于所述框架的所述发射体信号。
6.根据权利要求3所述的铣刨机，其中
所述传感器附接到与所述至少一个致动器间隔开预定距离的所述框架，并且
所述发射器配置成发射大体上相对于所述框架倾斜的所述发射体信号。
7.根据权利要求1所述的铣刨机，其中所述传感器是单束LIDAR传感器、多束LIDAR传感器、多层LIDAR传感器、超声波传感器或RADAR传感器中的一个传感器。
8.根据权利要求1所述的铣刨机，其中
所述传感器包括成像装置，所述成像装置配置成获得所述至少一个致动器和所述至少一个履带的图像，并且
所述控制器配置成基于所述图像确定所述高度。
9.根据权利要求8所述的铣刨机，其中所述成像装置是单目相机或立体相机中的一个。
10.根据权利要求9所述的铣刨机，其中所述控制器进一步配置成：
对所述图像执行图像处理，以及
基于所述图像处理确定所述框架相对于所述至少一个履带的所述高度。
11.一种铣刨机，包括：
框架；
左前履带，所述左前履带邻近所述框架的前端设置；
右前履带，所述右前履带邻近所述前端设置并且与所述左前履带间隔开；
后履带，所述后履带邻近所述框架的后端设置；
左前致动器，所述左前致动器连接所述框架和所述左前履带；
右前致动器，所述右前致动器连接所述框架和所述右前履带；
后致动器，所述后致动器连接所述框架和所述后履带，所述左前致动器、所述右前致动器和所述后致动器中的每一个致动器配置成分别选择性地调节所述框架相对于所述左前履带、所述右前履带和所述后履带的高度，
铣刨鼓，所述铣刨鼓连接到所述框架并且设置在所述前端与所述后端之间；
发动机，所述发动机配置成旋转所述铣刨鼓，并且沿向前或向后方向推进所述左前履带、所述右前履带和所述后履带；
至少一个非接触式传感器，所述至少一个非接触式传感器附接到所述框架并且配置成生成指示所述框架相对于所述左前履带、所述右前履带和所述后履带中的至少一个履带的所述高度的至少一个信号；以及
控制器，所述控制器配置成基于所述至少一个信号确定所述框架相对于所述左前履带、所述右前履带和所述后履带中的至少一个履带的高度。
12.根据权利要求11所述的铣刨机，进一步包括：
将所述框架连接到所述左前履带的左前支腿柱；
将所述框架连接到所述右前履带的右前支腿柱；
将所述框架连接到所述后履带的后支腿柱，所述左前支腿柱、所述右前支腿柱和所述后支腿柱中的每一个支腿柱包围所述左前致动器、所述右前致动器和所述后致动器中的相应一个致动器。
13.根据权利要求12所述的铣刨机，其中所述左前支腿柱、所述右前支腿柱和所述后支腿柱中的每一个支腿柱包括：
附接到所述框架的上部区段，
相对于所述上部区段可滑动地移动的下部区段，所述下部区段附接到所述左前致动器、所述右前致动器和所述后致动器中的相应一个致动器。
14.根据权利要求13所述的铣刨机，进一步包括：
发射器，所述发射器附接到所述框架并且配置成发射发射体信号；
接收器，所述接收器邻近所述发射器附接到所述框架，并且配置成检测从所述下部区段的边缘，所述左前履带、所述右前履带或所述后履带中的至少一个，或附接到所述下部区段或所述左前履带、所述右前履带或所述后履带中的至少一个的目标中的至少一个反射的所述发射体信号的至少一部分。
15.根据权利要求14所述的铣刨机，其中所述发射器包括激光发射器，并且所述发射体信号包括激光束。
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