CN203546576U - 建筑机械 - Google Patents

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Abstract

依照本实用新型的建筑机械包括：机架；用于支撑机架的多个地面接合支撑件；从机架支撑的用于铣刨地表面的铣刨鼓，所述铣刨鼓具有鼓宽度；至少一个轮廓传感器，其构造成检测在铣刨鼓前方的地表面的至少一个轮廓参数；至少一个距离传感器，其构造成检测与建筑机械的行驶距离相对应的至少一个距离参数；以及位于建筑机械上且与传感器通信的机载处理器，所述处理器构造成至少部分地根据轮廓参数和距离参数来确定建筑机械的使用量。

Description

建筑机械
技术领域
本实用新型总体上涉及一种建筑机械，特别涉及一种具有用于确定由铣刨机从地表面铣刨的材料体积或铣刨面积的装置的建筑机械。
背景技术
当由铣刨机、路拌机或再生机对地表面进行处理时，以及当通过采矿机械(露天采矿机)开采矿藏时，通常需要将铣刨面积和／或铣刨体积作为服务结算的基础，所述服务结算是为了给在建筑工地上提供的服务进行记录和结算的目的而提供的。这些数据例如从先前已知的数据来确定或估计或从制图材料或测绘文档来确定，在此以简化的方式假定实际铣刨面积或实际铣刨体积精确地对应于先前在合同中所注明的待铣刨面积或待铣刨体积。
还已知的是在完成铣刨操作之后分别通过简单的测量手段(例如里程表和折尺)来对铣刨面积或铣刨体积进行大致准确的确定。
最后，还已知的是确定当前铣刨体积的近似值，并通过累计从行驶距离和铣刨深度得出每日体积，该行驶距离可从机器控制系统读出或由其测量，且假定所安装的铣刨鼓宽度对应于有效铣刨的铣刨宽度。
但是明显的是在实践中实际铣刨面积或实际铣刨体积与服务合同规定的几何数据或从测绘文档或地图得到的数据有偏差，通常而言，实际铣刨的体积更大。由于不准确的结算将给承包公司造成损失，因此这对承包公司是不利的。造成上述的一个原因例如可能是例如丘陵区域中的高速公路路段走向的三维性，其原因在于铣刨轨迹的长度在地图投影上短于道路的三维路程。另一个原因是在签合同之前不能知晓或不能预见的额外工作，因此在测绘文档或地图中没有反映。
用简单的测量手段(里程表，折尺)测量也仅仅是大致准确地与所提供的实际服务近似，因为也会经常地进行复杂几何形状的铣刨，因此其不能通过简单的手段来计算得出。
这种结算方法不仅是不准确的而且也是耗时的。
最近已经提出用于通过使用全球定位系统(GPS)或其它技术追踪机器轨迹且随后进行数据处理以便累加铣刨面积或体积并减去重叠的面积或体积来自动地确定铣刨面积和／或铣刨体积的一种系统，如在审的DE102011106139以及在审的PCT／EP2012／060505中所述的那样，其详细内容通过引用并入本文。
然而，在基于GPS的用于追踪机器轨迹的系统的使用过程中会遇到许多困难。使用GPS技术的必要条件之一是在空中有足够大的视角。如果视角太小，它会降低可看到的卫星数目并降低该系统的精度。此外，例如由于高楼和树木对GPS信号反射而产生的所谓多路径效应会影响GPS系统的精度。因此这种困难导致基于GPS的系统的精度不足，尤其是在拥挤的住宅区内。
因此，对于用于自动确定由这种铣刨机铣刨的面积或体积的改进系统存在持续的需求。
实用新型内容
本实用新型提供一种系统，其中通过观察在铣刨鼓前方的待铣刨表面的轮廓来确定铣刨的横截面面积和／或实际铣刨宽度。基于横截面面积或铣刨宽度以及行驶距离，可以计算出铣刨体积或铣刨面积。
依照本发明一方面的建筑机械包括：机架；用于支撑机架的多个地面接合支撑件；从机架支撑的用于铣刨地表面的铣刨鼓，所述铣刨鼓具有鼓宽度；至少一个轮廓传感器，其构造成检测在铣刨鼓前方的地表面的至少一个轮廓参数；至少一个距离传感器，其构造成检测与建筑机械的行驶距离相对应的至少一个距离参数；以及位于建筑机械上且与传感器通信的机载处理器，所述处理器构造成至少部分地根据轮廓参数和距离参数来确定建筑机械的使用量。
在一个实施例中，提供用于确定由具有铣刨鼓的建筑机械铣刨的材料体积的一种系统，其中根据在铣刨鼓前方的待铣刨材料的横截面面积和建筑机械在进行有效铣刨时的行驶距离来确定所铣刨的材料体积。横截面面积部分地通过铣刨鼓前方地表面的一个或多个轮廓特性的直接机器观察来确定。
在一个实施例中，建筑机械包括机架，用于支撑机架的多个地面接合支撑件，从机架支撑的用于铣刨地表面的铣刨鼓，所述铣刨鼓具有鼓宽度，可操作用于检测在铣刨鼓前方的地表面的至少一个轮廓参数的轮廓传感器，可操作用于检测与建筑机械行驶的距离相对应的至少一个距离参数的距离传感器，以及位于建筑机械上且与传感器通信的机载处理器(on-boardprocessor)，所述处理器配置成至少部分地根据轮廓参数和距离参数来确定建筑机械的使用量。
在一个实施例中，建筑机械还包括配置成检测与铣刨鼓的铣刨深度相对应的至少一个深度参数的至少一个深度传感器，且机载处理器配置成至少部分地根据轮廓参数、深度参数和距离参数来测量作为铣刨材料体积的机械使用量。
在另一个实施例中，建筑机械包括机架，用于支撑机架的多个地面接合支撑件，从机架支撑的用于铣刨地表面的铣刨鼓，所述铣刨鼓具有鼓宽度，以及配置成检测在铣刨鼓前方的先前铣刨区域的至少一个先前切割边缘相对于铣刨鼓宽度的位置的至少一个传感器。
在另一个实施例中，建筑机械包括机架，用于支撑机架的多个地面接合支撑件，从机架支撑的用于铣刨地表面的铣刨鼓，所述铣刨鼓具有鼓宽度，以及配置成当表面宽度小于铣刨鼓宽度时检测与在铣刨鼓前方的待铣刨表面的表面宽度相对应的宽度参数的至少一个传感器。
附图说明
在结合附图研读以下公开内容时，本实用新型的各种目的、特征和优点对于本领域技术人员而言将是清楚明确的。
图1是建筑机械的侧视图。
图2是图1所示的建筑机械在切割第一铣刨轨迹时的后视图。
图3是表示第一铣刨轨迹外观的示意性俯视图。
图4是类似于图3的示意性俯视图，表示第一铣刨轨迹和与第一铣刨轨迹部分重叠的第二铣刨轨迹的外观。
图5是示出在铣刨图4所示第二铣刨轨迹时的铣刨滚筒和侧板的示意性俯视图。
图6是沿着图5中的线6-6所取的示意性前视图。
图7是在一种情景下在铣刨鼓前方的待铣刨体积的示意性前视横截面视图。
图8是在另一种情景下在铣刨鼓前方的待铣刨体积的示意性前视横截面视图。
图9是在另一种情景下在铣刨鼓前方的待铣刨体积的示意性前视横截面视图。
图10是在另一种情景下在铣刨鼓前方的待铣刨体积的示意性前视横截面视图。
图11是图10中所示的铣刨的地表面的示意性俯视图。
图12是在另一种情景下在铣刨鼓前方的待铣刨体积的示意性前视横截面视图。
图13是在另一种情景下在铣刨鼓前方的待铣刨体积的示意性前视横截面视图。
图14是在另一种情景下在铣刨鼓前方的待铣刨体积的示意性前视横截面视图。
图15是三角测量型激光轮廓扫描仪系统的示意性侧视图。
图16是图15所示扫描仪系统的示意性立体图。
图17是类似于图16的示意性立体图，示出激光或LED扫描仪系统的飞行时间(time of flight)模型。
图18是安装在一个侧板内的距离传感器的示意性前视图。
图19是深度传感器的一个实施例的示意性后视图，该深度传感器使用与刮板(stripping plate)相关联的接合水平地面的结构梁。
图20是深度传感器的一个实施例的示意性后视图，该深度传感器使用内置于将刮板连接到机架的活塞／缸体单元内的集成传感器。
图21是深度传感器的一个实施例的示意性后视图，该深度传感器使用检测刮板相对于侧板的位置的传感器。
图22是深度传感器的一个实施例的示意性后视图，该深度传感器使用检测刮板相对于侧板的位置的线缆传感器。
图23是深度传感器的一个实施例的示意性后视图，该深度传感器使用位于刮板和侧板两者上的线缆传感器。
图24a至图24c是示出传感器的一系列示意性侧视图，所述传感器能够确定机架的倾斜度以便在机架不平行于地表面时校正铣刨深度测量值。
图25是示出用于基于来自传感器的数据确定铣刨体积的数据处理系统的示意图。
图26是示出基于二维CCD摄像机的轮廓和距离传感器系统的示意图。
图27是示出基于行扫描CCD摄像机的轮廓和传感器系统的示意图。
图28是示出具有安装于侧板内的第五轮式距离传感器的侧板的示意图。
具体实施方式
图1中所示的机器10是一种建筑机械，即路面铣刨机，并描绘成代表具有处理地表面或交通表面14的铣刨鼓12的所有类型的机器。机器10也可以是采矿机，例如其用于在露天开采过程中对矿藏进行开采，其也被称为露天采矿机。机器10也可以是再生机或土壤稳定机。
图1中所示的机器10包括机架16，以刚性或高度可调的方式将铣刨鼓12支撑于该机架中。机器10由底盘承载，在图1中所述底盘由履带18形成。应该理解也可以用车轮代替履带。履带通过升降柱17和19与机架16连接。铣刨材料可通过输送机20装载到运输车辆上。
使用升降柱17、19可将机架16提升或降低或移动到相对于地表面或交通表面14的预定倾斜位置。支撑于机架16内的铣刨鼓或铣刨滚筒12由滚筒壳体或外壳21封闭，滚筒壳体或外壳21在行驶方向23上所看到的前方朝向输送机20开放，输送机20输送处于机架前部中的铣刨材料。滚筒壳体21包括在铣刨鼓12的前面附近布置于任一侧上的侧板25和27。高度可调的刮板32配置于铣刨鼓12的后方。在操作中，刮板32接合由铣刨鼓12形成的铣刨轨迹34并刮铲铣刨轨迹34的底部，从而不会在刮板32的后方在铣刨轨迹34内剩下铣刨材料。
在其顶侧上，机架16承载可包括舱室的操作员平台13。操作员坐在或站在操作员平台13上，并通过机器控制系统22控制机器10的功能。所述机器功能例如是铣刨鼓12的前进速度、转向、铣刨深度等。计算机系统24设置成进行数据处理。计算机系统24也可集成于机器控制系统22内。
为了自动地确定由机器10铣刨的材料体积，多个传感器位于机器上。这些传感器只在图1中示意性地示出，且在下面进行更详细地描述。也可被称为轮廓传感器26的第一传感器26配置成检测在铣刨鼓12正前方的地表面14的至少一个轮廓参数。轮廓参数可以是对应于铣刨鼓12正前方的地表面位置的任何信号或测量值。也可被称为深度传感器28的第二传感器28配置成检测对应于铣刨鼓12铣刨深度的至少一个深度参数。深度参数可以是对应于铣刨鼓12铣刨深度的任何信号或测量值。也可被称为距离传感器30的第三传感器30配置成检测对应于机器10行驶的距离的至少一个距离参数。距离参数可以是对应于机器10行驶的距离的任何信号或测量值。
图2是在操作过程中的机器10的示意性后视图。在图2中，机器10在地表面14中切割出第一铣刨轨迹34A。铣刨鼓12具有鼓宽度36，从而第一铣刨轨迹34A的宽度等于鼓宽度36。
图3是代表第一铣刨轨迹34A外观的示意性俯视图。在图4中示意性地示出第二铣刨轨迹34B，且第二铣刨轨迹34B在重叠区域37内与第一铣刨轨迹34A重叠。
图5是示出当铣刨鼓在第二铣刨轨迹34B切割过程中的铣刨鼓12和侧板25和27的示意性俯视图。图6是沿着图5中的线6-6所取的示意性横截面视图，示出在铣刨鼓12前方的地表面的轮廓。当切割第二铣刨轨迹34B时，铣刨鼓12不是以其整个宽度进行切割，而是仅切割减小的铣刨宽度38。
假设铣刨鼓12沿着与第一铣刨轨迹34A相同的高度来切割第二铣刨轨迹34B，然后为了确定被铣刨的材料体积，所需的信息包括减小的铣刨宽度38、铣刨深度、和沿着行驶方向23的切割距离。如果从被铣刨的表面面积来确定使用量，则可从减小的铣刨宽度38以及沿着行驶方向23的切割距离来确定表面面积。对于给定的时间间隔而言，该体积或面积可从该信息计算得出。对于一系列相继的时间而言可以重复进行该计算，以及可以加总相继时间的子体积或子面积来获得总铣刨体积或总铣刨面积。如在图6中所看到的那样，在铣刨鼓12前方的地表面14的轮廓仅仅是可能遇到的一般类型的轮廓的一个示例。在图7至图14中示意性地表示可能在铣刨鼓12的正前方看到的各种地表面轮廓类型的一些类型。在每一种情况下，待铣刨的横截面面积42加以阴影表示。
图7表示如在最初的铣刨条带34A的切割过程中所看到的高度均匀的地表面14。图8表示类似于切割第二铣刨条带34B的情况，所述第二铣刨条带34B与先前铣刨的条带具有少量重叠。图9表示铣刨项目的最后一道工序可能遇到的情况，其中存在相对狭窄的剩余待铣刨条带。图10表示存在未铣刨材料的岛状区域40的情况，该岛状区域40在每侧上具有先前铣刨的边缘。图11以俯视图示出了岛状区域40，其中可以看到岛状区域40的宽度在切割过程中可发生变化。
在图7至图10所示的所有示例中，假定铣刨鼓平行于地表面14取向，以使得切割深度在鼓宽度上是均匀的。但也存在还需要加以考虑的其它情况。例如，图12表示其中以相对于地表面14的横向坡度切割铣刨轨迹34的情况。图13表示其中地表面14的高度不均匀的情况。图14表示类似于图8的情况，除了第二铣刨轨迹34B的切割深度大于第一铣刨轨迹34A的切割深度之外。
对于在图7至图14中所示的所有情况而言，通过下述来确定铣刨体积或铣刨面积，即通过观察在铣刨鼓正前方的地表面14的轮廓，如果是确定铣刨体积则测量铣刨鼓的铣刨深度，以及测量铣刨鼓在行驶方向上前进的距离。从这些信息可以计算得出在行驶上述距离的期间或在给定的时间间隔期间的铣刨子体积或子面积。子体积或子面积可被称为子使用量。对于一系列的相继时间而言可以重复进行该计算，以及可以在任何需要的时间段上加总相继时间的子体积或子面积以便获得总铣刨体积或总铣刨面积。
本实用新型的系统提供了机器10的使用量的确定，其包括：
(a)用轮廓传感器26检测在铣刨鼓12前方的地表面14的至少一个轮廓参数；
(b)用距离传感器30检测与建筑机械10在方向23上的行驶距离相对应的至少一个距离参数；以及
(c)至少部分地根据轮廓参数和距离参数来确定建筑机械的使用量。
如果使用量基于铣刨体积，则还有必要使用深度传感器28来检测与铣刨鼓的铣刨深度相对应的至少一个深度参数。可根据轮廓参数、深度参数和距离参数来确定基于铣刨体积的使用量。可根据轮廓参数和距离参数来确定基于铣刨面积的使用量。
其还可以提供：
在相继的时间重复地执行轮廓参数和深度参数的检测；以及
通过确定一系列的子使用量并对子使用量进行求和来确定使用量，每个子使用量与相继的时间中的至少一个相关联。相继的时间可由选定的时间间隔进行分隔，或者可由时间之间的选定固定距离进行分隔。
轮廓参数可包括在铣刨鼓12前方的先前铣刨区域34A的至少一个先前切割边缘15沿着鼓宽度36的位置。在这种情况下，由于在铣刨鼓12的前方存在先前铣刨区域34A，因此被铣刨材料的实际宽度38小于鼓宽度36。
在通常情况下，轮廓参数可包括检测图7至图14中所示的任何轮廓类型。
第一、第二和第三传感器26、28和30的每个可使用许多不同类型的传感器，如下面进一步解释的那样。
轮廓参数的确定
激光轮廓扫描仪-三角测量方法
可用于第一传感器26的一种技术是激光轮廓扫描仪，所述第一传感器26用于确定在铣刨鼓12前方的地表面14的轮廓。这种扫描仪可以至少两种不同的方法来测量到对象的距离。一种是使用三角测量的方法。另一种是使用反射信号的飞行时间直接测量距离。
在图15和图16中示意性地示出三角测量方法。图15是侧视图且其示出第一传感器26具有激光源26A和接收器26B。但应该理解的是，激光源26A和接收器26B也可合并成一个集成的激光轮廓扫描仪单元。所述激光源26A将激光线向下投射到位于前进的铣刨鼓12正前方的地表面14上。该狭窄的激光线在图16中由44标示，图16是图15所示系统的立体图。在图16中未示出激光源。沿线44所反射的光46由接收器26B所接收。
由于先前的切割边缘15，在激光束44中容易地显现出移位或梯级44A。因为激光源26A和接收器26B的确切位置以及它们之间的角度48是已知的，代表边缘15位置的梯级44A位置可通过三角测量来确定。激光扫描仪测量机器和街道表面之间的距离。信号转换成投射到街道上的笛卡尔坐标系内。可通过数学梯度方法实现梯级44A的检测。
适用于如上所述的一种合适的激光轮廓扫描仪是从德国欧文的劳易测电子有限两合公司(Leuze electronic GmbH&Co.KG)获得的LPS36激光测量系统。
激光轮廓扫描仪-飞行时间方法
可用于第一传感器26的另一种技术是激光轮廓扫描仪26C，其经由反射光的飞行时间来测量距离。图17示意性地示出这种系统。图17是类似于图16的示意性立体图。激光轮廓扫描仪26C以49所示的扇形形状向下投射扇形的激光，以便照亮在铣刨鼓12前方的地面上的线44。包含于激光轮廓扫描仪26C中的传感器测量所反射光的飞行时间，以便确定到地表面上沿着线44的各点的距离。扫描仪26C具有以虚线指示的工作范围50。工作范围50被划分成纵栏50A，50B等，且扫描器26C内的内部处理器评估所反射的光，并检测在其限定的每个纵栏内的表面高度。这种扫描仪可测量在其每个纵栏内的高度，并且也可以经由高度的突然变化来沿着铣刨鼓12宽度识别边缘15的位置。
可用作扫描仪26C的一种市场上可得到的扫描仪是可从德国瓦德奇的西克公司(Sick，AG)获得的LMSl00激光测量系统。
LED轮廓扫描仪-飞行时间方法
可用于第一传感器26的另一种技术是LED扫描仪26D。LED扫描仪26D以类似于图17中所示的激光轮廓扫描仪26C的飞行时间模型来取向和操作。然而，该LED扫描仪使用LED光源代替激光源。
CCD摄像机传感器
用于检测地表面轮廓的另一种方法使用CCD摄像机作为轮廓传感器。使用对由CCD摄像机所记录的图像进行算法分析来检测轮廓。因此，CCD摄像机可检测先前切割边缘的位置。此外，可以从用CCD摄像机所收集的数据计算得出所检测到的先前切割边缘的高度。在图26和图27中示出将CCD摄像机用作检测器的两种不同的情景。
在图26中，二维CCD摄像机26F'观察由一个或多个激光源26F"照亮的二维区域。同一CCD摄像机26F'可用于通过图像数据处理来测量机器10的行驶速度。为了数据的图像处理，可提供替代性的漫射光源30F"。因此，单个CCD摄像机26F'可起到轮廓传感器26F'和距离传感器30F'两者的功能。通常而言，图26的实施例示出了一种原理，即取决于所用技术，一台设备可提供第一、第二和第三传感器26、28和30中的一个以上的功能。
在图27中，行扫描CCD摄像机26G'观察跨越被切割的地表面宽度的线，且所观察的区域可由光源26G"照亮，该光源可为漫射光源。
水平距离测量
由第一传感器26所测量的轮廓参数也可以是在铣刨鼓前方的待铣刨宽度38的更直接测量值。这种系统在图18中示出，该图是类似于图6的视图，示出位于侧板25内的传感器26E。传感器26E发出信号，并接收沿着路径52所反射的信号以便测量从铣刨鼓12的边缘到先前切割边缘15的距离54。
可基于几种不同的技术来操作传感器26E。传感器26E可为基于激光的传感器。传感器26E可为基于LED的传感器。传感器26E可基于超声波感测。
用于检测先前切割边缘15的传感器26E可被描述成从铣刨机侧板支撑的非接触式距离传感器，侧板位于先前铣刨的区域34A上，非接触式距离传感器横向于建筑机械的行驶方向23指向。第二个相同的传感器可从相对的侧板支撑。
应该指出的是上述所有的轮廓传感器可被描述成涉及轮廓参数的机器观察。机器观察意味着通过使用传感器，而不是通过对表面轮廓的人工测量或人工观察进行。
深度参数的确定
用于确定铣刨鼓12的铣刨深度56(参照图15)的各种技术是已知的，如在授予贝尔宁(Berning)等人并转让给本实用新型受让人的美国专利第8,246,270号中所述的那样，其详细内容通过引用并入本文。图19至图24示出各种深度感测技术。
图19中所示的实施例示出结构梁59作为深度测量传感器28A的一个组件。结构梁59放置于地表面14上，且在刮板32处在以线性且正交于刮板32底缘62的方式延伸的槽60内受到引导。应该理解的是在刮板32中可设置两个相互平行的槽60或者用作检测装置的梁59可以不同的方式受到引导以便成为高度可调的。深度传感器28A的位置传感器61检测梁59相对于刮板32的位移。如果使用两个水平间隔开的槽60，则其可以分别检测铣刨轨迹34左侧的和铣刨轨迹34右侧的铣刨深度。此外，这提供了确定机架16相对于地表面14的倾斜度的可能性。
图20示出了深度传感器28B的另一实施例，其中刮板32可通过液压装置升高或降低。液压装置由具有集成的位置感测系统的活塞／缸体单元63、64形成。这意味着活塞／缸体单元63、64不仅允许刮板的行程运动，而且此外生成位置信号。在活塞／缸体单元63、64内的该位置信号发生器提供了深度传感器28B。
如从图20明显看出的那样，活塞／缸体单元63、64具有连接到机架16的一端以及连接到刮板32的另一端。
图21示出了深度传感器28C的实施例，其中直接测量所述侧板25和／或27与刮板32之间的相对运动以便检测铣刨轨迹34的铣刨深度。为了实现上述，例如在侧板25或27处以及与其相对的在刮板32处设置深度传感器28C的元件66和68，上述元件允许检测刮板32相对于侧板25或27的相对位移。该位移对应于图21中的铣刨深度56。例如，测量相对位移的这种传感器28C可通过光学系统(例如通过用光学传感器读取数值)或通过电磁或电感系统形成。
作为一种替代方案且在图22中示出，在侧板25或27与刮板32之间的相对位置感测传感器28D也可由线缆70与线缆传感器(cable-line sensor)72相结合来形成。线缆70一方面与刮板32耦联，另一方面通过导向滚筒74与侧板25或27中的至少一个耦联，这样来自线缆传感器28D的信号可立即指示当前铣刨深度的值。
如图23和图24a-24c中所示那样，通过借助于线缆78和线缆传感器80或借助于具有集成的位置感测装置的活塞／缸体单元74、76来监测侧板25和／或27相对于机架16的位置，侧板25和／或27本身可用作深度传感器28E的组件。
例如，测量装置也可测量侧板25和27相对于机架16的位移。如果使用两个测量装置，则在行驶方向上看时一个测量装置位于侧板的前方而一个测量装置位于侧板的后方，也可以通过比较铣刨滚筒12两侧上的两个侧板的测量值来确定机架16相对于地表面14的纵向倾斜度或还确定机架16的横向倾斜度。
图23示出一个实施例，其中包括安装到机架16上的线缆传感器84的线缆82布置于刮板32的两侧上。在机器的任一侧上，侧板25和27也设有紧固在机架16处的线缆78和线缆传感器80。从用于侧板25和27的线缆传感器80和刮板32的线缆传感器84的测量值之间的差异来确定铣刨深度56。在此，应优选在相同的大致垂直平面内进行测量以便避免测量误差。
图24a至图24c示出用于侧板和刮板的线缆传感器80、84，由于线缆传感器在大致同一平面内以一个在另一个后面的方式布置，因此附图仅示出线缆传感器80、84。
图24a、图24b和图24c示出地表面14不平行于机架16的情况，其中由测量装置指示的测得的铣刨深度值由于角度误差而必须被校正，因为机架16的纵向倾斜度破坏在刮板32水平处的测量信号。由于固定的几何关系，即刮板32到铣刨滚筒12旋转轴线的距离，获得在行驶方向上从水平方向的角度偏移，可以校正所测得的铣刨深度值，且可以计算得出在铣刨滚筒轴线水平处的当前铣刨深度。例如从履带组件18的升降柱17、19或活塞／缸体单元74、76的位置可以确定在行驶方向上的角度偏移。
从图24a至图24c还明显示出侧板25和27相对于机架16枢转到何种程度。由于活塞／缸体单元74、76也设有位置感测系统，这些测量信号可用作线缆传感器80的替代方案以便确定侧板25或27与机架16相距的距离。
图24c示出适于机架16的地表面平行定位的至少一个侧板25的位置。图24a至图24c中所示的刮板32位于滚筒壳体21处，这样可明确地确定刮板32从旋转轴线到铣刨滚筒12的距离，以便允许对不平行于地表面的机架16计算铣刨深度校正。
计算机系统24可从所接收到的位置感测信号计算得出在铣刨滚筒轴线的水平处的当前铣刨深度，且其还可以生成用于垂直调节铣刨滚筒12的控制信号。
优选地，计算机系统24可自动地控制至少一个后部升降柱19在行驶方向看到的升降状态，以便建立机架16和地表面14之间的平行状态或相对于水平面或相对于预定的所需铣刨平面的平行状态。
此外，轮廓传感器26可与其它传感器结合使用来确定铣刨深度。例如，在铣刨鼓前方的轮廓传感器26可测量传感器26与地表面之间的距离。传感器26的位置相对于机架16是固定的。如果测量得到刮板32相对于机架16从而相对于传感器26的位置，传感器26诸如是线缆传感器，以及已知机架16相对于地表面的间距，则可计算得出铣刨深度。参照图1，该实施例可描述成具有用至少一个轮廓传感器26检测到的至少一个深度参数和用至少一个深度传感器28检测到的铣刨表面深度参数，所述至少一个深度参数包括未切割的地表面深度参数。
类似地，另一种激光扫描仪可用作深度传感器来测量与第二激光扫描仪相距的距离以及机架与铣刨鼓后方的铣刨表面相距的距离。如果机架平行于地表面，则可以通过将由前部激光扫描仪所测得的距离从由后部激光扫描仪所测得的距离中减去来确定铣刨深度。如果机架不平行，则可以使用机架的倾斜度从前部和后部激光扫描仪的测量值来确定铣刨深度。
距离参数的确定
用于确定行驶距离的非接触式传感器
可用于第三传感器30的一种技术与在计算机鼠标中使用的技术类似，且检测在地表面上的其视域内的对象并测量在视域中那些对象的位置变化以得出行驶距离。
可用作第二传感器28的一种商业上可得到的非接触式传感器是从德国慕尼黑的SMG工程公司(SMG Engineering e.K.)获得的Luxact传感器。
地面接合距离传感器
可用于测量行驶距离的另一种技术是诸如在图1中由30A示意性示出的“第五轮”式地面接合传感器。该传感器可被描述成地面接合自由轮式距离传感器。
可用作传感器30A的一种商业上可得到的传感器是从美国犹他州奥勒姆的GMH工程公司(GMH Engineering)获得的型号HFW80第五轮式传感器。
“第五轮”式传感器装置的备选实施例在图28中示意性地示出。其是示出侧板25，27之一的示意性侧视图。侧板内的切除部98允许第五轮式传感器30A'安装于侧板内。传感器30A'可通过重力保持接触地面。
基于全球导航卫星系统(GNSS)的距离测量
由机器10行驶的距离也可使用全球导航卫星系统(Global NavigationSatellite System，GNSS)的测量系统来测量，或通过使用基于本地的参考系统诸如全站仪(total station)来测量。
如图2中可以看到的那样，GNSS接收器30B'和／或30B"可布置于操作员平台13的上方，例如布置于操作员舱室的顶上，所述GNSS接收器优选以如此的方式布置以至于当机器10水平对准时所述GNSS接收器与铣刨鼓12的铣刨鼓轴线处于共同的竖直平面内。
GNSS接收器30B′和／或30B"形成机器10上的参考点，由此可确定当前的机器位置。
也可以选择机器10上的其它参考点，在这种情况下，用于计算机器位置的定位数据则必须经过相应的校正。与用于计算相关的机器位置是铣刨鼓12关于其纵向延伸的中心。如果仅仅使用单个的GNSS接收器，则因此当机器10位于水平面上或机架16水平对准时，优选的是该GNSS接收器垂直地定位于铣刨鼓12的所述中心位置的上方。即使GNSS接收器精确地附接在该位置内，定位数据也需要校正。如果机器始终在水平面上工作且在这样做时在纵向和横向两个方向上保持相同程度的平行对准，则只有这时才可省略校正。一旦存在机器10相对于水平面的横向或纵向倾斜度，就必须得进行校正，且几乎总是如此。存在适当的倾斜度传感器以便达到该目的。
也可以使用如图2中所示的两个GNSS接收器30B'和30B"。当使用如图2中所示的两个GNSS接收器30B'和30B"时，这些GNSS接收器最好位于在铣刨鼓轴线垂直上方的平面内，并处于相同的高度处。但是应该理解的是两个GNSS接收器30B'和30B"也可布置于机器10的其它位置处。
GNSS接收器30B'和30B″理想情况下应布置于操作员平台13的顶上，这样使得一方面来自反射信号的干扰尽可能地小，另一方面当驾驶通过由树木包围的铣刨面积时，至少一个GNSS接收器不会由于树木而失去同所有卫星的联系。
此外，可以使用来自固定GNSS接收器31或数据参考服务的参考位置数据来提高确定机器位置的精度。作为用于确定机器位置的另一种备选方案，也可以使用全站仪29，其能够三维地追踪机器上的参考点，对此而言也可使用多个全站仪29。如果使用全站仪，则GNSS接收器必须由被称为全站仪接收器的测量棱镜来代替。
机器10的当前位置可由GNSS或全站仪接收器来记录，从而可以通过计算机处理器24来计算和存储沿着铣刨轨迹的行驶距离长度。
基于机器数据的距离测量
用于测量行驶距离的另一种技术是使用机器数据(例如地面接合履带18的行驶速度)以便估计由机器10行驶的距离。
数据处理系统
机载计算机系统24设置成用于接收来自传感器26、28和30的信息，以及用于确定和保存与铣刨材料体积相对应或与铣刨的表面面积相对应的数据，并传送该数据。图25示意性地示出计算机系统24以及其与各个传感器的连接。
计算机系统24还包括处理器86、计算机可读存储介质88、数据库90和I／O平台或模块92，所述I／O平台或模块92通常可包括由程序指令根据在下面更详细描述的方法或步骤所生成的用户界面。
如本文所用的术语“计算机可读存储介质”可指代单独的任何非短暂性介质88，或作为多个非暂时性存储介质88之一，在其内承载包括处理器可执行的软件、指令或程序模块的计算机程序产品94，上述软件、指令或程序模块在执行时提供数据或以其它方式导致计算机系统执行主题，或以如本文进一步限定的特定的方式进行另外的操作。还应该理解的是可以组合使用多于一种类型的存储介质来从软件、指令或程序模块最初位于其上的第一存储介质将处理器可执行的软件、指令或程序模块传送到用于执行的处理器。
如本文通常使用的“存储介质”还可包括但不限于传输介质和／或存储介质。“存储介质”也可以等同的方式指代易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质，至少包括动态存储器、专用集成电路(ASIC)、芯片存储器设备、光盘或磁盘存储器设备、闪存设备或可用于以处理器可访问的方式存储数据的任何其它介质，并且除另外注明之外否则可存在于单个计算平台上，或分布在多个这样的平台中。“传输介质”可包括任何有形介质，其能够有效地允许存在于介质上的处理器可执行的软件、指令或程序模块由处理器来读取并执行，包括但不限于电线、电缆、光纤和诸如本领域内已知的无线介质。
本文所用的术语“处理器”可指代至少通用或专用处理设备和／或逻辑，如由本领域技术人员所理解的那样，其包括但不限于单线程或多线程处理器、中央处理器、父处理器(parent processor)、图形处理器、媒体处理器等。
计算机系统24从轮廓传感器26接收与在铣刨鼓前方的地表面14的至少一个轮廓参数相对应的数据。计算机系统24从深度传感器28接收与铣刨鼓12的铣刨深度56相对应的至少一个深度参数的数据。计算机系统24从距离传感器30接收与建筑机械10的行驶距离相对应的距离参数的数据。然后，系统24基于程序94至少部分地根据轮廓参数、深度参数和距离参数来确定铣刨材料体积。或者，如果基于铣刨面积来测量使用量，则系统24至少部分地根据轮廓参数和距离参数来确定铣刨面积。
下面是确定一系列铣刨子体积的示例。在任何给定时间，可测量轮廓参数和深度参数，从其可确定在那个时刻的被铣刨的横截面面积。为了确定铣刨子体积，必须确定对于给定时间点而言与所确定的横截面面积相关联的铣刨距离。该距离可以是紧接在给定时间前的距离，或是紧随在给定时间后的距离，或跨越给定时间的距离。
此外，可以使用横截面面积一次以上。例如，如果在两个相继的时间确定横截面面积，并且如果所使用的距离是这两个时间之间的行驶距离，则可基于行驶的距离乘以两个相继的横截面面积的平均值来计算子体积。也可使用其它公式，所有这些在选定的时间间隔期间或在选定的距离间隔期间都能提供铣刨子体积的近似值。应该理解的是执行的计算越频繁，则子体积越小，铣刨的总体积计算就越准确。
如果使用量的确定基于铣刨面积而不是基于铣刨体积，进行与上述相同的过程，不同之处在于不是确定铣刨的横截面面积，而只需要确定实际铣刨宽度。
如果用于确定子体积或子面积所用的间隔是基于时间的，则时间间隔优选在从0.1到1秒的范围内。更一般地，时间间隔可优选被描述成不大于十秒。可以通过处理器86的内部时钟96确定时间间隔。
如果用于确定子体积或子面积所用的间隔是基于距离的，则距离间隔优选在从1到10厘米的范围内。更一般地，距离间隔可优选被描述成不大于100厘米。
以这种方式提供一种系统，建筑机械10可通过该系统连续地监测并记录铣刨的材料体积或面积。这允许自动地记录保存和报告铣刨体积或铣刨面积。该数据有利于项目管理，诸如报告铣刨体积或铣刨面积，以便根据工作合同确定应有的补偿。该同一数据也可以提供用于在铣刨设备上的预防性维护计划的基础，其原因在于铣刨的体积或铣刨的面积与机械磨损高度相关。
虽然上述系统已主要在确定铣刨材料体积的背景下进行了论述，但是应该理解的是仅仅通过使用轮廓参数和距离参数，同样的系统可确定已被铣刨的表面面积。当确定被铣刨的面积时，也有必要确定铣刨鼓是否有效地铣刨地面。用于确定铣刨鼓是否有效地铣刨地面的一种技术是提供附接到机架16上的加速度传感器33。如果铣刨鼓12有效地铣刨地面，这可从由加速度传感器33检测到的振动来确定。用于确定铣刨鼓12有效操作的其它技术包括分析机器10的工作参数，诸如给铣刨鼓12提供动力的燃烧发动机的功率输出。
因此可以看出本实用新型的装置可容易地实现所提及的以及其中固有的那些目的和优点。虽然为了本公开的目的已经示出和描述了本实用新型的某些优选实施例，但是可由本领域技术人员在部件和步骤的布置和构造方面做出许多变化，上述变化涵盖于由本申请权利要求书所限定的本实用新型的范围和精神内。

Claims (15)

1.一种建筑机械(10)，其包括：
机架(16)；
用于支撑机架的多个地面接合支撑件；
从机架支撑的用于铣刨地表面的铣刨鼓(12)，所述铣刨鼓具有鼓宽度(36)；
至少一个轮廓传感器(26)，其构造成检测在铣刨鼓(12)前方的地表面(14)的至少一个轮廓参数；
至少一个距离传感器(30)，其构造成检测与建筑机械(10)的行驶距离相对应的至少一个距离参数；以及
位于建筑机械(10)上且与传感器通信的机载处理器(86)，所述处理器构造成至少部分地根据轮廓参数和距离参数来确定建筑机械(10)的使用量。
2.根据权利要求1所述的建筑机械，其特征在于：
所述处理器(86)构造成在相继的时间重复地接收至少一个轮廓参数和至少一个距离参数，并确定一系列的铣刨子体积，并对子体积进行求和。
3.根据权利要求1或2所述的建筑机械，其特征在于，所述至少一个轮廓传感器(26)包括激光轮廓扫描仪或包括LED对象检测传感器。
4.根据权利要求3所述的建筑机械，其特征在于，所述激光轮廓扫描仪构造成通过三角测量或飞行时间测量来检测所述至少一个轮廓参数。
5.根据权利要求1或2所述的建筑机械，其特征在于，所述至少一个轮廓传感器(26)包括从建筑机械(10)的侧板(25)支撑的非接触式距离传感器(30)。
6.根据权利要求1或2所述的建筑机械，其特征在于，还包括：
至少一个深度传感器(28)，其构造成检测与铣刨鼓(12)的铣刨深度(56)相对应的至少一个深度参数；以及
其中机载处理器构造成至少部分地根据轮廓参数、深度参数和距离参数来测量作为由建筑机械(10)铣刨的材料体积的建筑机械(10)的使用量。
7.根据权利要求6所述的建筑机械，其特征在于：
所述至少一个深度传感器包括连接至建筑机械的刮板的线缆传感器。
8.根据权利要求6所述的建筑机械，其特征在于：
所述至少一个深度传感器构造成探测刮板相对于建筑机械的侧板的位置。
9.根据权利要求6所述的建筑机械，其特征在于：
所述至少一个深度传感器包括横向倾斜度传感器。
10.根据权利要求6所述的建筑机械，其特征在于：
所述至少一个深度传感器(28)包括所述至少一个轮廓传感器(26)，所述至少一个轮廓传感器(26)构造成与构造成检测铣刨表面(14)的高度的另一个深度传感器组合来检测未切割的地表面(14)的高度。
11.根据权利要求1或2所述的建筑机械，其特征在于，所述至少一个距离传感器(30)包括非接触式传感器，该非接触式传感器构造成检测在地表面(14)上该非接触式传感器的视域内的对象并测量在视域中的这些对象的位置变化。
12.根据权利要求1或2所述的建筑机械，其特征在于，所述至少一个距离传感器包括地面接合自由轮式距离传感器或GNSS传感器或全站仪传感器。
13.根据权利要求12所述的建筑机械，其特征在于，所述地面接合自由轮式距离传感器安装在机械的地面接合侧板中。
14.根据权利要求1或2所述的建筑机械，其特征在于：
所述至少一个轮廓传感器和所述至少一个距离传感器(30)两者至少部分地包括在单个的两用传感器组件中，或为单独的组件。
15.根据权利要求14所述的建筑机械，其特征在于：所述单个的两用传感器组件包括CCD摄像机。
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