CN113266045B - 具有测量系统的建筑机械和建筑场地测量系统 - Google Patents

具有测量系统的建筑机械和建筑场地测量系统 Download PDF

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Abstract

具有测量系统的建筑机械和建筑场地测量系统。建筑机械尤其是平地机、推土机或挖掘机，包括：底盘、转向装置和通过底盘驱动建筑机械的动力系统；在地形上工作的土方工具；具有第一测量单元的测量系统，其被配置成在第一检测范围中生成第一测量数据并至少包括第一摄像头和第一LiDAR扫描器，其被配置成使第一测量射束绕第一轴线和不平行于第一轴线的第二轴线以相对于各轴线至少0.5Hz的旋转速度旋转；将第一测量单元连接至计算机的接口，计算机被配置成基于第一测量数据执行以下中的至少一个：生成第一检测范围内的地形的三维模型；识别第一检测范围内的障碍物或人员；控制转向装置、动力系统和土方工具中的至少一者。本发明还涉及建筑场地测量系统。

Description

具有测量系统的建筑机械和建筑场地测量系统
技术领域
本发明涉及具有测量系统的建筑机械，诸如平地机、推土机或挖掘机。
背景技术
针对建筑领域中的特定需求、特别是土方机械，已知存在各种测量系统。这些测量系统可以与建筑机械一起使用，例如以：(a)建立机械周围环境的数字3D模型，(b)检测机械周围环境中的障碍物，和/或(c)支持对建筑机械的控制。
例如，EP 3086196A1建议借助于布置在推土机上的摄像头系统来进行环境检测。摄像头系统使用SLAM或SfM算法生成环境的3D点云。
JP 2019167719A2公开了一种2D激光扫描器，当安装有2D扫描器的挖掘机枢转时，借助于该2D激光扫描器生成环境的3D模型。
WO 2019197064A1示出了一种用于利用ToF摄像头监测建筑机械环境的设备。以这种方式生成的图像用于引导建筑机械的操作员，以便根据计划控制建筑机械在建筑场地上的操作。
然而，现有技术的缺点是对建筑机械的环境的扫描和/或检测缓慢，或者在检测快速时，检测质量不足以满足高安全性要求。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有改进的测量系统的建筑机械，或者相应地提供一种改进的建筑场地测量系统。根据本发明的建筑机械或建筑场地测量系统允许更快且更准确地检测建筑机械的周围环境。本发明的特定目的是提高建筑场地的安全性。本发明还可以改进建筑机械的自主驾驶能力和/或自主运转能力。
本发明涉及一种建筑机械，尤其是平地机、推土机或挖掘机，所述建筑机械包括：底盘、转向装置和用于通过所述底盘驱动所述建筑机械的动力系统；土方工具，所述土方工具用于在地形上工作；以及测量系统，所述测量系统具有第一测量单元，所述第一测量单元被配置成在第一检测范围中生成第一测量数据并且至少包括第一摄像头和第一LiDAR扫描器，所述第一LiDAR扫描器被配置成使第一测量射束绕第一轴线以及绕不平行于所述第一轴线的第二轴线以相对于各个轴线至少0.5Hz的旋转速度旋转；接口，所述接口将所述第一测量单元连接至计算机，其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据执行以下操作中的至少一个操作：生成所述第一检测范围内的所述地形的三维模型；识别在所述第一检测范围内的障碍物或人员；以及控制所述转向装置、所述动力系统和所述土方工具中的至少一者。
尤其是，所述第一LiDAR扫描器包括：基座；支撑件，所述支撑件被安装在所述基座上并且能够相对于所述基座旋转；以及偏转器，所述偏转器用于使所述第一测量射束和所述测量射束的返回部分偏转，所述偏转器被安装在所述支撑件上并且能相对于所述支撑件旋转。
在一个实施方式中，所述第一LiDAR扫描器被配置成：使所述支撑件围绕所述第一轴线相对于所述基座连续旋转，尤其是以1Hz的旋转速度旋转；以及使所述偏转器围绕所述第二轴线相对于所述支撑件连续旋转，尤其是以50Hz的旋转速度旋转。
在另一实施方式中，所述LiDAR扫描器包括角度编码器单元，所述角度编码器单元被配置成确定表示所述第一测量射束相对于所述第一轴线和所述第二轴线的取向的角度数据。
所述LiDAR扫描器可以包括盖，尤其是对于可见光不透明的盖，所述盖包封所述支撑件和所述偏转器，使得在扫描运动期间，所述测量射束在不同的穿透点穿过所述盖。
所述LiDAR扫描器或所述计算机可以包括具有存储的基于角度的校正参数的数据存储器，其中，所述计算机被配置成基于所述校正参数针对由所述盖引起的射束偏移校正所述角度数据，尤其是其中，所述校正参数被存储成查找表或校正矩阵形式。
尤其是，所述盖具有半球形的头部部分，所述头部部分合并在连接至所述基座的圆柱形壳体中。
所述计算机可以被配置成基于所述第一测量数据：(a)生成第一检测范围内的地形的三维模型；(b)识别在第一检测范围内的障碍物或人员；以及(c)控制转向装置、动力系统和土方工具中的至少一者，其中所述控制还基于以下项中的至少一项：(i)识别出的障碍物或人员；和/或(ii)所述地形的三维模型，尤其是识别出的道路，其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据来识别道路。
在一个实施方式中，所述建筑机械包括安装在所述土方工具上的目标，其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据跟踪所述目标的姿势。
在其它实施方式中，所述建筑机械也包括以下组件中的至少一个组件：(a)GNSS天线，所述GNSS天线被配置成生成位置数据；(b)惯性测量单元(IMU)，所述惯性测量单元(IMU)被配置成生成IMU数据；以及(c)无线网络单元，所述无线网络单元被配置成向远程站发送数据。
所述建筑机械可以包括所述计算机。另选地，远程服务器包括所述计算机，其中，所述接口包括无线网络单元。然后，所述无线网络单元被配置成维持测量系统与远程计算机之间的连接。本发明尤其是还涉及一种建筑场地系统，所述建筑场地系统包括本文所述的建筑机械和本文所述的计算机，其中，所述计算机可以在物理上被所述建筑机械包括，或者可以在物理上被远程服务器包括。本发明尤其同样涉及一种包括测量系统的建筑机械，所述测量系统包括本文所述的计算机，其中，所述计算机可以在物理上被远程服务器包括。在后一种情况下，由于接口建立并维持与计算机的连接，因此接口也可以被测量系统包括。
所述第一测量单元可以被布置在所述建筑机械的第一位置，其中，所述测量系统还包括第二测量单元，所述第二测量单元被布置在所述建筑机械的第二位置，其中，所述第二测量单元被配置成在第二检测范围中生成第二测量数据并且至少包括第二摄像头和第二LiDAR扫描器，所述第二LiDAR扫描器被配置成使第二测量射束绕第三轴线以及绕不平行于所述第三轴线的第四轴线以相对于各个轴线至少0.5Hz的旋转速度旋转，其中，所述第一测量单元与所述第二测量单元之间的相对位置、尤其是相对姿势是预定的或能确定的，其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据、所述第二测量数据以及所述第一测量单元与所述第二测量单元之间的当前相对位置、尤其是当前相对姿势来生成组合的测量数据。
在一实施方式中，所述测量系统还包括用于将所述测量系统附接到所述建筑机械上的适配器，所述第一测量单元和所述第二测量单元被布置在所述适配器的相应的相反侧上，其中，所述第一测量单元与所述第二测量单元之间的距离能通过所述适配器调节。
第一摄像头的视场(FOV)和所述第二摄像头的FOV至少部分重叠。所述第一检测范围和所述第二检测范围可以至少部分重叠。
本发明还涉及一种建筑场地测量系统，所述建筑场地测量系统包括子系统和计算机，其中，所述子系统包括：适配器，所述适配器用于将所述子系统附接到建筑机械上；第一测量单元，所述第一测量单元被布置在所述适配器的第一侧，被配置成生成第一测量数据并且至少包括第一摄像头和第一基于激光的测量设备；第二测量单元，所述第二测量单元被布置在所述适配器的第二侧，被配置成生成第二测量数据并且至少包括第二摄像头和第二基于激光的测量设备，所述适配器的所述第二侧与所述适配器的所述第一侧相反，其中，所述第一测量单元与所述第二测量单元之间的距离能通过所述适配器调节，其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据和所述第二测量数据生成组合的测量数据。
所述计算机可以被配置成还基于所述第一测量单元与所述第二测量单元之间的当前距离生成组合的测量数据。
所述适配器可以从多个不同尺寸的适配器中选择，使得第一测量单元和第二测量单元突出超过建筑机械舱室的相应边缘，尤其是其中，适配器和第一测量单元和第二测量单元形成插入式系统。
所述适配器可以具有尺寸调节机构，尤其是伸缩机构。
所述适配器可以包括被配置成生成第三测量数据的第三摄像头，并且其中，生成组合的测量数据还基于第三测量数据，尤其是其中，所述适配器包括被配置成生成第四测量数据的第四摄像头，并且其中，生成组合的测量数据还基于第四测量数据。
第一测量单元、第二测量单元和适配器中的至少一者可以包括GNSS天线，所述GNSS天线被配置成生成第五测量数据，并且其中，生成组合的测量数据还基于第五测量数据。
第一测量单元、第二测量单元和适配器中的至少一者可以包括惯性测量单元(IMU)，所述惯性测量单元(IMU)被配置成生成第六测量数据，并且其中，生成组合的测量数据还基于第六测量数据。
第一测量单元、第二测量单元和适配器中的至少一者可以包括蜂窝单元，该蜂窝单元被配置成向远程站发送测量数据，尤其是第一测量数据、第二测量数据、组合的测量数据、第三测量数据、第四测量数据、第五测量数据和第六测量数据中的至少一者，尤其是其中，所述远程站是计算机。
适配器可以包括平视显示器(HUD)，该平视显示器(HUD)被以对建筑机械舱室中的人可见的方式布置并且被配置成基于测量数据来提供视觉信息，尤其是基于第一测量数据、第二测量数据、组合的测量数据、第三测量数据、第四测量数据、第五测量数据和第六测量数据中的至少一者。
存在以下中的至少一者：第一摄像头的视场(FOV)和第二摄像头的FOV可以至少部分重叠，第一摄像头的FOV和第三摄像头的FOV可以至少部分重叠，第二摄像头的FOV和第三摄像头的FOV可以至少部分重叠，第一摄像头的FOV和第四摄像头的FOV可以至少部分重叠，以及第二摄像头的FOV和第四摄像头的FOV可以至少部分重叠。
第一测量单元、第二测量单元和适配器中的至少一者可以包括计算机。
还提供了一种用于建筑机械的建筑场地测量系统，所述建筑场地测量系统包括：第一测量单元，所述第一测量单元被配置成在第一检测范围中生成第一测量数据并且至少包括第一摄像头和第一LiDAR扫描器；第二测量单元，所述第二测量单元被与所述第一测量单元间隔开，被配置成在第二检测范围中生成第二测量数据并且至少包括第二摄像头和第二LiDAR扫描器，所述第一检测范围和所述第二检测范围至少部分重叠，各个LiDAR扫描器被配置成使测量射束绕第一轴线以及不平行于所述第一轴线的第二轴线以相对于各个轴线至少0.5Hz的旋转速度旋转；计算机，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据和所述第二测量数据生成组合的测量数据。
所述第一轴线可以垂直于所述第二轴线。
所述计算机可以被配置成通过评估第一测量数据、第二测量数据和组合的测量数据中的至少一者来跟踪安装在建筑机械的工具上的目标的姿势。
第一测量单元和第二测量单元中的至少一者可以包括以下组件中的至少一个组件：GNSS天线，所述GNSS天线被配置成生成第五测量数据；惯性测量单元(IMU)，所述惯性测量单元(IMU)被配置成生成第六测量数据；蜂窝单元，所述蜂窝单元被配置成向远程站发送测量数据；以及计算机。
附图说明
仅通过示例的方式，在下文中将参照附图更全面地描述本发明的优选实施方式，其中：
图1示出了根据本发明的包括LiDAR扫描器和摄像头的测量单元的实施方式的示意图；
图2示出了测量单元所包括的LiDAR扫描器的范围的示意图；
图3和图4示出了根据本发明的LiDAR扫描器的配置的两个示例；
图5和图6示出了根据本发明的建筑机械的测量单元的实施方式；
图7示出了根据本发明的建筑机械的测量单元的另一实施方式；
图8示出了根据本发明的建筑机械的测量单元的另一实施方式，其包括图5的实施方式和图7的实施方式的组合；
图9和图10示出了根据本发明的建筑机械的测量单元的两个示例性实施方式，各个测量单元被配置成跟踪安装至建筑机械的土方工具的目标的姿势；
图11示出了根据本发明的建筑机械的测量单元的又一实施方式，其中，提供了HUD，该HUD向建筑机械的操作员通知安全相关和/或生产率相关的可视化结果。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的测量系统所包括的测量单元的一个实施方式的示意图。测量单元1包括第一摄像头10和第一LiDAR扫描器11，第一LiDAR扫描器11被配置成使第一测量射束B绕第一轴线A1以及第二轴线A2旋转。在优选的实施方式中，轴线A1和轴线A2是垂直的，并且在偏转器上的测量射束B的入射点处相交。
LiDAR扫描器11被配置成在各个情况下使射束B绕两个轴线以至少0.5Hz的旋转速度旋转。接下来是一种扫描模式，该扫描模式在很短的时间内捕获LiDAR扫描器11的整个范围(这在图2中详细示出)。第一LiDAR扫描器11的所述范围R和第一摄像头10的视场(FOV)一起形成测量单元1的第一检测范围，在该第一检测范围中生成第一测量数据。尤其是，测量数据包括利用测量射束(特别是基于飞行时间)生成的相对于两个旋转轴线A1和A2的角度数据、距离数据以及来自第一摄像头的图像数据。
第一测量单元1还包括将第一测量单元连接至计算机的接口12，该计算机被配置成基于第一测量数据执行以下操作中的至少一个操作：(a)生成工作地形的三维模型，和(b)识别在第一检测范围内的障碍物或人员。该计算机可以例如与接口12一起被内置在第一测量单元中，或者该计算机可以位于建筑机械内部。在另一实施方式中，计算机可以是远程服务器，其中，接口被配置成例如通过WiFi、蓝牙或其它移动网络连接至远程服务器。
尤其是，LiDAR扫描器11具有基座110、可旋转地安装在基座上的支撑件111。为了保护移动组件，LiDAR扫描器尤其具有盖112。用于使第一测量射束B和测量射束的返回部分R偏转的偏转器113被可旋转地布置在支撑件111上。盒114可以包括用于发射测量射束B的发射器以及用于检测其反射R的接收器(这在图4的示例中示出)。在其它实施方式中，盒114只能包括接收器，如将在图3中示例性地示出的。
图2在示意性立体图中示出了LiDAR扫描器的范围R，在该范围R内，LiDAR数据(角度数据和距离数据，或两者被组合成3D坐标数据)可以被记录。所示阴影平面将围绕轴线A1投射360°，以表示实际的三维LiDAR范围。这里还示出的是LiDAR扫描器11的总体外形。盖112具有半球形的下部部分，该下部部分合并在连接至基座的圆柱形壳体中。盖112对于可见光是尤其不透明的，即仅特定波长范围内的光可以通过。第一测量射束B和返回射束R具有在该波长范围内的波长。盖112包封支撑件111和偏转器，使得在扫描运动期间，测量射束在不同的穿透点穿过盖。
图3和图4各自示出了测量射束的偏转的示例性实施方式。尤其是，测量射束由高频光脉冲组成，当它们的反射返回到扫描器时会被检测到，以便基于光速以及发出相应脉冲与接收其反射脉冲之间的测量时间来确定距离值。
图3示出了具有平坦表面的偏转器113。发射器115通过光学元件116和117将测量射束B发射到偏转器113上，偏转器113将射束朝着待扫描的环境偏转至扫描器外部。射束的反射R被偏转器113捕获并偏转回到扫描器中。光学元件117将返回射束R聚焦，并且光学元件116将聚焦的返回射束R偏转到接收器118上。光学元件116(尤其是镜板)可以是半透明的，使得透射射束B可以通过并且返回射束R被反射。然而，光学元件116也可以具有小孔以让射束B通过，而较宽的射束R将大部分被偏转。
图4示出了用于提供测量射束B的发射器119，该测量射束被发射通过偏转器121内部的光学元件120，从而将射束B偏转出扫描器。发射器119被布置在支撑件111中，但是光学元件120与偏转器121一起旋转。在所示示例中，偏转器121是抛物面镜，其不仅使返回射束R朝着接收器122偏转，而且将返回射束R聚焦。如在此所示，返回射束R可以再次在支撑件111内或在盒114内被偏转，以保持紧凑结构。可以设置光学元件123以保护盒114的内部和/或避免不必要的反射到达传感器122。
支撑件111尤其被配置成绕轴线A1以大约1Hz的速度连续旋转，而偏转器被配置成绕轴线A2以大约50Hz的速度持续旋转。针对两个轴线，可以设置角度编码器，两个所述角度编码器由两个角度编码器单元包括。轴线A1的编码器可以例如设置在基座110或支撑件111中。轴线A2的编码器可以例如设置在支撑件111或偏转器113/121中。各编码器被配置成确定由角度数据表示的测量射束相对于第一轴线A1和第二轴线A2的取向。尤其是，测量射束的角度数据包括极角和方位角。与基于射束的发射和接收确定的距离值一起，这三个值形成球坐标，多个球坐标可以形成三维点云。角度数据和距离值的组合或者3D点云可以形成利用LiDAR扫描器收集的LiDAR数据。可以将3D点云视为角度数据和距离值的经处理的组合。
LiDAR扫描器还可以包括数据存储器，例如在盒12中或在扫描器或建筑机械中的其它地方，数据存储器具有存储的基于角度的校正参数，其中，计算机可以基于校正参数来校正角度数据。可以理解校正的原因是射束可能会暴露于由盖112引起的偏移中。
图5示出了测量单元的实施方式。该设备在本文中通常被称为“第一”测量单元，因为，如将在图7至图11中示出的那样，还可以存在随后的测量单元，该随后的测量单元尤其是协作的。任何随后的测量单元可以如本文所述的被配置。如图5所示的单个测量单元被安装在图6中的作为挖掘机的建筑机械3的舱室上。测量单元2具有第一摄像头20和第二摄像头，由于第二摄像头被布置在壳体21的背面，因此在图5中其被遮挡。与建筑机械一样，挖掘机具有底盘31和动力系统32。
通常，根据本发明的测量单元在实施方式中可以包括以下组件中的至少一个组件：(a)GNSS天线，该GNSS天线被配置成生成位置数据，(b)惯性测量单元(IMU)，该惯性测量单元(IMU)配置成生成IMU数据的，以及(c)蜂窝单元，该蜂窝单元被配置成向远程站发送任何数据，所有这些组件在图5和图6中的该示例2中被包括在壳体21中，计算机和接口也位于该壳体21中。
计算机可以使用由测量单元生成的测量数据(尤其是来自LiDAR扫描器的LiDAR数据和来自摄像头的图像数据)来(a)生成3D模型，尤其是工作地形的3D模型，和/或(b)进行障碍物检测。
通常，图像数据可以通过将LiDAR数据与基于图像生成的点云(例如，通过视觉同时定位和映射(VSLAM)算法生成)进行匹配来用于对LiDAR数据进行着色和/或优化LiDAR数据的参考。同样，特征跟踪/特征识别算法可以帮助将LiDAR数据组合到一致且参考良好的全局点云中。类似地，利用GNSS天线获得的位置数据和来自IMU的IMU数据可以用于传感器融合，以在构建地形的3D模型时获得更高精度。还可以在LiDAR数据上支持VSLAM点云生成，尤其是以LiDAR数据引入标度(scale)的方式并因此提高算法稳定性。
此外，由于LiDAR扫描器能够以非常快的速度捕获周围环境的三维表示，因此可以利用移动的建筑机械基于LiDAR SLAM算法构建连贯的3D点云，该算法使用仅LiDAR数据或与来自摄像头的图像数据组合地使用LiDAR数据。在使用SLAM的任何这样的方式中，例如当建筑机械在桥梁下或其它GNSS信号被遮挡的地方下工作时，这种定位和映射特别有利。在特定实施方式中，任何这样的SLAM算法(无论是基于视觉的还是基于LiDAR的)由传送IMU数据的至少一个IMU来支持，该IMU数据也被处理以稳定算法。尤其是，所有这样的融合传感器数据可以通过卡尔曼滤波器进行处理。
图7示出了测量系统4，该测量系统4包括第一测量单元5、第二测量单元6和用于将测量系统附接至建筑机械上的适配器7。图8至图11示出了此模块化系统的不同用例。第一测量单元和第二测量单元被布置在适配器7的相应侧上，其中第一测量单元与第二测量单元之间的距离可以通过适配器调节。
然而，同样在没有这种适配器的情况下，第一测量单元可以被布置在建筑机械的第一横向侧，例如，被布置在舱室的顶部或前表面上，其中，第二测量单元然后被布置在建筑机械的第二横向侧，第二横向侧与第一横向侧相反。第一测量单元与第二测量单元之间的距离是预定的或可确定的，其中，计算机被配置成基于来自第一测量单元的第一测量数据、利用第二测量单元收集的第二测量数据以及第一测量单元与第二测量单元之间的当前距离生成组合的测量数据。在这种情况下，在不使用连接两个测量单元的适配器的情况下，也将优选地考虑两个测量单元之间的相对定向。
在任何情况下，计算机都可以将第一测量数据和第二测量数据(以及可选的任何其它测量数据，尤其是可能从附加摄像头获得的任何其它图像数据)组合以形成组合的测量数据，并使用这些组合的测量数据来(a)生成3D模型和/或(b)进行障碍物检测。各个LiDAR扫描器尤其被配置成生成LiDAR数据，同时两个旋转轴线A1和A2旋转快于0.1Hz，尤其是快于1Hz，点采集速率为至少每秒300000点，尤其是至少每秒500000点。
适配器7可以从多个不同尺寸的适配器中选择，使得系统适合于不同种类的建筑机械。第一测量单元和第二测量单元可以尤其在各个情况下与建筑机械舱室的相应边缘对齐或突出超过建筑机械舱室的相应边缘。适配器以及第一测量单元和第二测量单元最终形成高度可定制的插入式系统，因为适配器和/或测量单元也可以从不同装备的类型中选择。
例如，适配器可以具有尺寸调节机构，尤其是伸缩机构。适配器还可以包括添加至测量系统的一个或更多个其它摄像头。而且，适配器可以包括GNSS天线、IMU和/或用于数据通信的蜂窝模块。
图8示出了图7中的系统4被安装在从图6获知的挖掘机3上的示例，其中，系统4与单个测量单元2组合在一起，因为它们可能有助于构建地形的相同3D点云，或者它们跟踪进入机器周围危险区域的障碍物或人员或动物。
图9和图10示出了平地机8和推土机9，其中，至少一个目标81/91被安装在相应的土方工具上。在该实施方式中，计算机被配置成跟踪目标的姿势。至少可以由测量系统4的第一测量单元5和/或第二测量单元6所包括的摄像头来跟踪目标。另选地或附加地，LiDAR扫描器也可以跟踪目标的姿势。通过连续确定目标的当前姿势，可以得出土方工具的当前位置和/或取向，因为目标在工具上具有预定的参考位置和对准。
这样的目标可以是三维摄像头目标，如图9和图10所示，其中，目标包括多个球形元素，各个球形元素设置有可以在图像数据上识别的编码图案。例如，这样的图案是QR码，其中，计算机可以通过摄像头感知代码的相应失真的方式来确定目标的当前姿势。然而，这种目标可以被不同地体现。例如，目标可以是呈具有方格图案的板形式的二维的。
通常，第一测量单元的摄像头的视场(FOV)和第二测量单元的摄像头的FOV至少部分重叠。结果，第一检测范围和第二检测范围至少部分重叠，因为第一测量单元和第二测量单元的LiDAR扫描器的LiDAR范围也重叠。关于单个测量单元，或者换句话说：对于单独的测量单元，在其包括多于一个摄像头的情况下，这些摄像头还优选地具有重叠的FOV。在测量系统4的适配器7也具有摄像头的情况下，这种摄像头还具有与可用的其它摄像头重叠的FOV。
在另一实施方式中，如图11所示，适配器可以包括平视显示器(HUD)71，该平视显示器(HUD)被以对于建筑机械舱室中的人员可见的方式布置并且被配置成基于任何测量数据来提供视觉信息，尤其是基于来自第一测量单元5的第一测量数据、来自第二测量单元6的第二测量数据、组合的测量数据或来自任何摄像头的图像数据或来自多个摄像头的图像数据的组合中的至少一者。尤其是，可以利用HUD 71警告平地机8的操作员根据本发明的测量单元或测量系统检测到的任何障碍物或正出现的危险。HUD当然可以与本文提出的任何其它实施方式相组合。
根据本发明的测量单元或测量系统的通用目的可以是多种多样的。可以生成地形的三维模型，例如以记录工作地形的建成状态，还可以例如在工作之前捕获地形的状态。附加地或另选地，测量数据可以用于将障碍物或人员识别为安全测量。测量单元或测量系统可以被连接至警报系统，该警报系统警告建筑机械的操作员和建筑机械外部的人员中的至少一者，例如，经由扬声器或闪光灯。同样，附加地或另选地，测量数据可以用于控制转向装置、动力系统和土方工具中的至少一者，以便提供建筑机械的(至少部分地)自主驾驶能力。在特定实施方式中，这种机器控制可以自动地避开障碍物，例如当前转向装置为手动时，对转向装置进行控制或干预。该计算机还可以被配置成识别对象，尤其是道路，例如通过特征识别算法，该算法被应用于利用摄像头收集的图像数据和/或至少利用来自LiDAR扫描器的LiDAR数据生成的3D点云。在这种情况下，机器控制还可以依赖于这种对象识别，使得自主驾驶至少部分地基于例如检测到可能要行驶的道路。
尽管上面部分地参照一些优选实施方式示了本发明，但是需要理解的是，可以对实施方式的不同特征进行多种修改和组合。所有这些修改都落在所附权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种建筑机械，所述建筑机械包括：
底盘、转向装置和用于通过所述底盘驱动所述建筑机械的动力系统，
土方工具，所述土方工具用于在地形上工作，以及
测量系统，
其特征在于，
所述测量系统所包括的第一测量单元，所述第一测量单元被配置成在第一检测范围中生成第一测量数据，并且至少包括第一摄像头和第一LiDAR扫描器，所述第一LiDAR扫描器被配置成使第一测量射束绕第一轴线以及不平行于所述第一轴线的第二轴线以相对于各个轴线至少0.5Hz的旋转速度旋转，
接口，所述接口将所述第一测量单元连接至计算机，其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据执行以下操作中的至少一个操作：
生成所述第一检测范围内的所述地形的三维模型，
识别在所述第一检测范围内的障碍物或人员，以及
控制所述转向装置、所述动力系统和所述土方工具中的至少一者，
其中，所述第一LiDAR扫描器包括：
基座，
支撑件，所述支撑件被安装在所述基座上并且能够相对于所述基座旋转，以及
偏转器，所述偏转器用于使所述第一测量射束和所述测量射束的返回部分偏转，所述偏转器被安装在所述支撑件上并且能相对于所述支撑件旋转。
2.根据权利要求1所述的建筑机械，其中，所述建筑机械是平地机、推土机或挖掘机。
3.根据权利要求1所述的建筑机械，其中，所述第一LiDAR扫描器被配置成：
使所述支撑件围绕所述第一轴线相对于所述基座连续旋转，以及
使所述偏转器围绕所述第二轴线相对于所述支撑件连续旋转。
4.根据权利要求3所述的建筑机械，其中，所述支撑件围绕所述第一轴线以1Hz的旋转速度相对于所述基座旋转，并且，所述偏转器围绕所述第二轴线以50Hz的旋转速度相对于所述支撑件旋转。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的建筑机械，其中，所述LiDAR扫描器包括角度编码器单元，所述角度编码器单元被配置成确定表示所述第一测量射束相对于所述第一轴线和所述第二轴线的取向的角度数据。
6.根据权利要求5所述的建筑机械，其中，所述LiDAR扫描器包括盖，所述盖包封所述支撑件和所述偏转器，使得在扫描运动期间，所述测量射束在不同的穿透点穿过所述盖。
7.根据权利要求6所述的建筑机械，其中，所述盖是对于可见光不透明的盖。
8.根据权利要求6所述的建筑机械，其中，所述LiDAR扫描器或所述计算机包括具有存储的基于角度的校正参数的数据存储器，其中，所述计算机被配置成基于所述校正参数针对由所述盖引起的射束偏移来校正所述角度数据，并且其中，所述校正参数被存储成查找表或呈校正矩阵的形式。
9.根据权利要求6所述的建筑机械，其中，所述盖具有半球形头部部分，所述半球形头部部分合并在连接至所述基座的圆柱形壳体中。
10.根据权利要求1所述的建筑机械，其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据：
生成所述第一检测范围内的所述地形的三维模型，
识别在所述第一检测范围内的障碍物或人员，并且
控制所述转向装置、所述动力系统和所述土方工具中的至少一者，其中，所述控制还基于以下项中的至少一项：
识别出的障碍物或人员，
所述地形的三维模型，其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据来识别道路。
11.根据权利要求1所述的建筑机械，所述建筑机械包括安装在所述土方工具上的目标，其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据跟踪所述目标的姿势。
12.根据权利要求1所述的建筑机械，所述建筑机械包括以下中的至少一者：
GNSS天线，所述GNSS天线被配置成生成位置数据，
惯性测量单元(IMU)，所述惯性测量单元(IMU)被配置成生成IMU数据，以及
无线网络单元，所述无线网络单元被配置成向远程站发送数据。
13.根据权利要求1所述的建筑机械，所述建筑机械包括所述计算机。
14.根据权利要求1所述的建筑机械，其中，远程服务器包括所述计算机，并且其中，所述接口包括无线网络单元。
15.根据权利要求1所述的建筑机械，其中，所述第一测量单元被布置在所述建筑机械的第一位置处，并且其中，所述测量系统还包括：
第二测量单元，所述第二测量单元被布置在所述建筑机械的第二位置处，其中，所述第二测量单元被配置成在第二检测范围中生成第二测量数据并且至少包括第二摄像头和第二LiDAR扫描器，所述第二LiDAR扫描器被配置成使第二测量射束绕第三轴线以及不平行于所述第三轴线的第四轴线以相对于各个轴线至少0.5Hz的旋转速度旋转，
其中，所述第一测量单元与所述第二测量单元之间的相对位置是预定的或能确定的，
其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据、所述第二测量数据以及所述第一测量单元与所述第二测量单元之间的当前相对位置来生成组合的测量数据。
16.根据权利要求15所述的建筑机械，其中，所述第一测量单元与所述第二测量单元之间的相对姿势是预定的或能确定的，其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据、所述第二测量数据以及所述第一测量单元与所述第二测量单元之间的当前相对姿势来生成组合的测量数据。
17.根据权利要求15所述的建筑机械，其中，所述测量系统还包括用于将所述测量系统附接到所述建筑机械上的适配器，所述第一测量单元和所述第二测量单元被布置在所述适配器的相应的相反侧上，其中，所述第一测量单元与所述第二测量单元之间的距离能通过所述适配器调节。
18.一种建筑场地测量系统，所述建筑场地测量系统包括子系统和计算机，其中，所述子系统包括：
适配器，所述适配器用于将所述子系统附接到建筑机械上，
第一测量单元，所述第一测量单元被布置在所述适配器的第一侧，并被配置成生成第一测量数据并且至少包括第一摄像头和第一基于激光的测量设备，所述第一基于激光的测量设备被配置成使第一测量射束绕第一轴线以及不平行于所述第一轴线的第二轴线以相对于各个轴线至少0.5Hz的旋转速度旋转，
第二测量单元，所述第二测量单元被布置在所述适配器的第二侧，并被配置成生成第二测量数据并且至少包括第二摄像头和第二基于激光的测量设备，所述适配器的所述第二侧与所述适配器的所述第一侧相反，其中，所述第一测量单元与所述第二测量单元之间的距离能通过所述适配器调节，其中，所述计算机被配置成基于所述第一测量数据和所述第二测量数据生成组合的测量数据。
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