CN206279433U - 机动建筑机械 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种机动建筑机械。根据本实用新型的建筑机械具有图像显示装置(17)，该图像显示装置具有摄像机系统(18)以及图像处理系统(19)，摄像机系统(18)具有设置在机械框架上的多个摄像机，用于从不同的图像记录位置记录建筑机械周围环境的各个重叠图像区域。图像处理系统(19)构造成使得各个图像区域的图像细节结合在一起以便形成鸟瞰视图的总体图像(28)。该建筑机械具有位置检测装置(15)，其检测机械框架(2)相对于地面(B)的高度和/或倾斜度，位于图像区域的重叠区域内的拼接的路线取决于机械框架(2)相对于地面的高度和/或倾斜度来确定。

Description

机动建筑机械
技术领域
本实用新型涉及一种机动建筑机械，特别是道路铣刨机、稳定机、再生机或露天采矿机，其具有用于显示建筑机械周围环境图像的图像显示装置。
背景技术
已知的建筑机械具有机械框架和作业装置，机械框架由具有前部行走机构和后部行走机构的底盘承载，作业装置布置在机械框架上以便对地面进行作业，例如用于移除有缺陷的道路层(道路铣刨机)，准备用于筑路的地面或再生现有路面(稳定机、再生机)，或开采矿产资源(露天采矿机)。作业装置可具有铣刨辊和/或切削辊。在每种情况下可缩回或延伸的升降装置可与建筑机械的各个行走机构相关联，使得机械框架可与作业装置一起相对于地面降低或升高或可在其相对于地面的倾斜度方面进行取向。
在建筑机械被使用的同时，所述机械框架相对于地面的高度和取向可以改变。为了对地面进行作业，机械框架可被降低，使得作业装置的作业辊与地面接触，同时移动或输送建筑机械，机械框架可以升高，以便使得作业辊布置成从地面间隔开足够的距离。在已知的建筑机械的情况下，机械框架还可以向前或向后和/或向侧面剧烈倾斜。
机械的操作人员面临的问题是建筑机械的周围环境只能从控制台以受限的范围进行观看。例如，在道路铣刨机的情况下困难增大，在上述情况下，机械操作人员的视野还受到输送装置的限制，所述输送装置突出长的距离且在前装式道路铣刨机的情况下在作业方向上向前延伸，而在后装式道路铣刨机的情况下向后延伸。因此，道路铣刨机的驾驶员不能从控制台看到在机械操作人员的视野内由输送装置遮挡的物体。根据驾驶员在延伸过机械整个宽度的控制台上的位置和输送装置的大的枢转角度和倾斜角度，不仅会遮挡位于所述输送装置下方的物体，而且会遮挡位于输送装置旁边或前面的物体。
因为视野受限，已知建筑机械配备一个或多个摄像机。已知的道路铣刨机例如具有摄像机，其记录建筑机械后面区域的图像，所述图像显示于布置在控制台上的显示单元上。这使得对于机械操作人员而言更容易使得铣刨机倒车。
DE 10 2013 002 079 A1描述了一种挖掘机，其具有多个监控摄像机，所述摄像机在地面上方的不同高度处布置在机械框架的不同侧。可以移动地或可旋转地安装在机械框架上以便调节的各个摄像机记录周围环境的局部图像，所述局部图像通过图像处理被结合到一起以便形成周围环境的特定区域的总体图像。
停车时辅助驾驶员的装置已知用于机动车辆，特别是乘用车。这种类型的装置也被称为驾驶员辅助系统并且给机动车辆的驾驶员提供从位于车辆上方的虚拟视点看到的车辆周围环境的完整图像。周围环境的这种类型的环绕视图也被称为鸟瞰视图。
DE 10 2011 077 143 A1描述了一种用于机动车辆的驾驶员辅助系统，所述系统具有在散热器格栅内的前部摄像机，在两个外部后视镜的每一个中的侧面摄像机，以及在车辆后部在行李箱盖的把手凹部区域内的后部摄像机。前部摄像机记录前部图像区域以及后部摄像机记录后部图像区域，而侧面摄像机记录侧面图像区域，它们使用合适的成像模型转换成由四个图像细节构成的总体图像。应当实现整个车辆周围环境的完全覆盖，因为摄像机配备有允许超过180度的水平张角的光学系统(鱼眼光学系统)，从而使得各个图像区域彼此重叠。
DE 10 2011 088 332 A1描述了一种用于在适于机动车辆的多摄像机系统中改进物体检测的方法。该文献解决在鸟瞰视图的总体图像的关键区域中检测升高的物体的问题。该方法提供记录前部观看区域和后部观看区域以及两个横向观看区域，所述区域结合到一起以形成鸟瞰视图的总体图像。用于物体检测的关键区域位于拼接(stitching)区域内。而在当前系统中，在图像的重叠区域内限定刚性地实施和不可变的拼接，已知的方法以如此方式提供拼接的位移以使得拼接不位于升高的物体的区域内。这是为了避免物体定位在对于物体检测关键的拼接区域内。
用于将多个图像记录结合到一起以便形成鸟瞰视图的总体图像的方法也从DE 102006 003 538 B3已知。除了在乘用车中使用之外，已知的方法也适于在卡车、公共汽车或建筑车辆内使用。
DE 2014 013 155 A1描述了适于诸如适于运送土的卡车、车轮轴承或挖掘机的可移动的作业机械的图像显示系统，其使得可以看到位于车辆驾驶员的受限视域内的物体。该图像显示系统还提供鸟瞰视图。视图的类型取决于作业机械的由传感器所检测的具体状态。在一个优选的实施例中，作业机械的移动方向和速度作为作业机械的状态来检测，以便能够监测机械和物体之间的空间关系。例如，如果物体位于机械的移动区域之外则不指示出所述物体。
虽然在现有技术文献中可以发现偶尔提及甚至在建筑机械中使用已知的驾驶员辅助系统，优选用于乘用车或货车的已知的驾驶员辅助系统一般不预期用于机动建筑机械要求驾驶员辅助系统所满足的特殊要求，所述机动建筑机械具有可相对于高度和/或倾斜度进行调节的机械框架，所述机动建筑机械特别是道路铣刨机、稳定机、再生机或露天采矿机，因为这些建筑机械和一般机动车辆从彼此不同的根本之处在于一般机动车辆不具有布置在机械框架上的作业装置，所述机械框架的高度和/或倾斜度可相对于地面进行改变。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有机械框架的机动建筑机械，所述机械框架可相对于高度和/或倾斜度进行调节，所述机动建筑机械特别是道路铣刨机、稳定机、再生机和露天采矿机，该机械框架给机械操作人员提供高度的操作便利性。
这些目的由如下特征来实现。
本实用新型的一方面在于提供一种机动建筑机械，其包括：机械框架，其由底盘承载，所述底盘具有前部行走机构和后部行走机构；布置在所述机械框架上用于对地面进行作业的作业装置；升降装置，其与各个行走机构相关联，并且在每种情况下能够缩回和延伸，以相对于机械框架升高或降低行走机构，从而使机械框架相对于地面的高度和/或倾斜度能够改变；位置检测装置，其检测机械框架相对于地面的高度和/或倾斜度；以及用于显示建筑机械周围环境图像的图像显示装置；其特征在于：图像显示装置构造成用于显示建筑机械周围环境的鸟瞰视图图像的图像显示装置，该图像显示装置具有摄像机系统以及图像处理系统，所述摄像机系统具有设置在机械框架上的多个摄像机，用于从不同的图像记录位置记录建筑机械周围环境的各个重叠图像区域，图像处理系统与位置检测装置连接并构造成将各个图像区域的图像细节结合在一起以形成鸟瞰视图的总体图像，其中位于图像细节之间的拼接的路线取决于机械框架相对于地面的高度和/或倾斜度来确定。
在如上所述的机动建筑机械中，位置检测装置构造成产生描述机械框架相对于地面的高度的高度数据和/或描述机械框架在横向于建筑机械的作业方向的方向上相对于地面的倾斜度的横向倾斜度数据和/或描述机械框架在建筑机械纵向方向上相对于地面的倾斜度的纵向倾斜度数据，并且图像处理系统构造成基于高度数据和/或横向倾斜度数据和/或纵向倾斜度数据来确定图像细节之间的拼接的路线，以使得拼接位于重叠区域内。
在如上所述的机动建筑机械中，图像处理系统构造成基于高度数据和/或横向倾斜度数据和/或纵向倾斜度数据来确定摄像机的各个图像区域的轮廓，以便确定图像细节之间的拼接的路线，并且图像区域的重叠区域是基于所述轮廓来确定的。
在如上所述的机动建筑机械中，图像处理系统构造成使得各个图像区域的图像细节被结合在一起以形成矩形的鸟瞰视图的总体图像。
在如上所述的机动建筑机械中，图像处理系统构造成使得从鸟瞰视图显示相对于机械框架的纵向侧和/或横向侧的总体视图的对称细节。
在如上所述的机动建筑机械中，所述建筑机械是在作业方向上具有位于机械框架前侧的输送装置的前装式建筑机械，所述摄像机系统具有：在作业方向上的两个前部摄像机，其布置在输送装置的两侧，以便记录重叠的两个前部图像区域；在作业方向上设置在建筑机械的左手纵向侧的左手侧摄像机和在作业方向上设置在建筑机械的右手纵向侧的右手侧摄像机，以便记录左手侧图像区域和右手侧图像区域；以及在作业方向上的后部摄像机，以便记录后部图像区域。
在如上所述的机动建筑机械中，所述两个前部摄像机布置在机械框架的前部拐角区域，和/或左手侧摄像机和右手侧摄像机居中布置在机械框架的前部拐角区域和后部拐角区域之间，以及所述后摄像机居中布置在机械框架的后部拐角区域之间。
在如上所述的机动建筑机械中，所述图像处理系统构造成使得拼接的路线确定为使得：在作业方向上限定左手侧前部图像细节和右手侧前部图像细节，其中所述左手侧前部图像细节由从左手侧前部拐角区域延伸的左手侧前部拼接以及从前侧延伸的前部中央拼接横向限制，以及右手侧前部图像细节由从右手侧前部拐角区域延伸的右手侧前部拼接和前部中央拼接横向限制；在作业方向上限定左手侧横向图像细节和右手侧横向图像细节，其中所述左手侧横向图像细节由从左手侧后部拐角区域延伸的左手侧后部拼接以及左手侧前部拼接横向限制，以及右手侧横向图像细节由从右手侧后部拐角区域延伸的右手侧后部拼接和右手侧前部拼接横向限制；以及在作业方向上限定后部图像细节，其由左手侧后部拼接和右手侧后部拼接横向限制。
在如上所述的机动建筑机械中，所述图像处理系统构造成使得当机械框架存在相对于平行于地面的取向朝向左手侧的横向倾斜时，左手侧横向图像细节的左手侧前部拼接和左手侧后部拼接和/或右手侧横向图像细节的右手侧前部拼接和右手侧后部拼接的路线确定为使得随着机械框架向左手侧的倾斜度增大，左手侧拼接跨越的张角减小，以及右手侧拼接跨越的张角增大，以及当机械框架存在相对于平行于地面的取向朝向右手侧的横向倾斜时，路线确定为使得随着机械框架向右手侧的倾斜度增大，左手侧拼接跨越的张角增大，以及右手侧拼接跨越的张角减小。
在如上所述的机动建筑机械中，所述图像处理系统构造成使得：当机械框架存在相对于平行于地面的取向朝向前部的纵向倾斜时，前部拼接的路线确定为使得随着机械框架向前部的倾斜度增大，左手侧拼接和中央拼接跨越的张角以及右手侧拼接和中央拼接跨越的张角减小；以及后部拼接的路线确定为使得随着机械框架向前部的倾斜度增大，左手侧后部拼接和右手侧后部拼接跨越的张角增大；以及当机械框架存在相对于平行于地面的取向朝向后部的纵向倾斜时，前部拼接的路线确定为使得随着机械框架向后部的倾斜度增大，左手侧拼接和中央拼接跨越的张角以及右手侧拼接和中央拼接跨越的张角增大，以及后部拼接的路线确定为使得随着机械框架向后部的倾斜度增大，左手侧后部拼接和右手侧后部拼接跨越的张角减小。
在如上所述的机动建筑机械中，所述位置检测装置具有检测升降装置的升降位置的传感器和计算单元，所述计算单元构造成使得从升降装置的升降位置计算出高度数据和/或横向倾斜度数据和/或纵向倾斜度数据。
在如上所述的机动建筑机械中，所述机动建筑机械是道路铣刨机、稳定机、再生机或露天采矿机。
根据本实用新型的建筑机械具有用于显示建筑机械周围环境的鸟瞰视图图像的图像显示装置，该图像显示装置具有摄像机系统以及图像处理系统，所述摄像机系统具有设置在机械框架上的多个摄像机，用于从不同的图像记录位置记录建筑机械周围环境的各个重叠图像区域。图像处理系统配置为使得各个图像区域的图像细节结合在一起以便形成鸟瞰视图的总体图像。为了该目的，建筑机械具有位置检测装置，其检测机械框架相对于地面的高度和/或倾斜度。机械框架相对于地面的倾斜度将从相对于水平的倾斜度区分开。对于本实用新型而言如何检测机械框架相对于地面的位置是不重要的。因此，可以使用用于位置检测的所有已知的装置和方法。
根据本实用新型的建筑机械的不同之处在于图像处理系统与位置检测装置协作，以使得当各个图像区域的图像细节被结合到一起以形成鸟瞰视图的总体图像时，位于图像细节之间的拼接路线取决于机械框架相对于地面的高度和/或倾斜度来确定，拼接路线位于图像区域的重叠区域内。机械框架的倾斜度可以是在横向于建筑机械的作业方向的方向上和/或在建筑机械的纵向方向上相对于地面的倾斜度。因此，建筑机械在图像区域的重叠区域内不限定刚性地实施和不可变的拼接，而是可最佳地将图像细节的剪切适应于机械框架相对于地面的位置。甚至当建筑机械向前或向后和/或向侧面剧烈倾斜时，也给机械操作人员确保完整和清晰的环绕视图。机械框架相对于地面的高度的改变也被考虑到建筑机械周围环境的显示内。取决于机械框架的高度和/或倾斜度确定拼接路线允许各个图像以相对低的计算复杂度相对容易地结合在一起，因此，显示总体图像所需的图像数据可实时生成。机械框架的高度和/或倾斜度的补偿也具有的优势在于可更好地检测在拼接区域内的物体，所述物体可能因成像误差而可能再现两次或根本不再现。
位置检测装置优选配置为使得产生描述机械框架相对于地面的高度的高度数据和/或描述机械框架在横向于建筑机械的作业方向的方向上相对于地面的倾斜度的横向倾斜度数据和/或描述机械框架在建筑机械纵向方向上相对于地面的倾斜度的纵向倾斜度数据。
在该上下文中，横向倾斜意味着围绕建筑机械的纵向轴线的旋转运动，以及纵向倾斜意味着围绕建筑机械的横向轴线的旋转运动。围绕纵向轴线的旋转运动也被称为左右摇摆(rolling)，以及围绕横向轴线的旋转运动被称为建筑机械的俯仰(pitching)。
高度数据和倾斜度数据可从与各个行走机构相关联的升降装置的升降位置而获得。传感器，例如电缆传感器，可设置成检测各个升降装置的升降位置。但是也可以使用距离传感器，例如红外线或超声波距离传感器来确定机械框架相对于地面的位置。还有可能为了确定位置而检测建筑机械的边缘保护器和/或压紧装置和/或脱料装置。
当机械框架的位置改变时，布置在机械框架上的摄像机的视角改变，使得由摄像机记录的周围环境的图像区域发生变化。机械框架的高度或倾斜度的变化导致被记录的图像区域的增大或减少，在这种情况下，图像区域的轮廓发生位移。
图像处理系统优选配置为使得摄像机的各个图像区域的轮廓基于高度数据和/或横向倾斜度数据和/或纵向倾斜度数据来确定，以及图像区域的重叠区域基于轮廓来确定。根据机械框架的高度和/或倾斜度来产生不同的重叠区域。重叠区域的空间位置和范围确定图像细节的尺寸，所述图像细节将选择成结合在一起以形成鸟瞰视图的总体图像。其结果是，也确定图像细节之间的拼接路线。
图像处理系统配置为使得根据机械框架的高度和/或倾斜度来确定图像细节之间的拼接路线，以使得显示建筑机械周围环境的完整和清晰的周围环境图像。但是拼接可不同地布置在重叠区域内。取决于拼接在重叠区域内的布置，可以产生周围环境的不同视图。例如，到机械框架一侧的视图可以向前或向后的视图为代价而扩展。在这方面，可在特定条件下通过图像处理系统来做出最佳规定。
一个优选实施例设置成使得图像处理系统配置为使得各个图像区域的图像细节被结合在一起以形成矩形的鸟瞰视图的总体图像。该视图证实对于机械操作人员而言是特别清晰的，因为建筑机械通常也具有矩形轮廓。但是，周围环境的非矩形视图也是可能的。特别是当使用具有下述镜头的摄像机时，所述镜头具有特别短的焦距和特别大的记录角度(鱼眼镜头)，则来自至少部分地由圆形轮廓限制的鸟瞰视图的总体图像可能是有利的。
在另一实施例中，图像处理系统配置为使得从鸟瞰视图显示相对于机械框架的纵向侧和/或横向侧的总体视图的对称细节。这可防止周围环境的视图随着机械框架的位置改变而改变。出于这一点，从总体图像中选择相对于机械框架的对称细节，因为建筑机械的周围环境被完全显示并明确地考虑机械框架的最大可能位置的变化或所预期的那些变化内。
图像显示装置优选具有输入单元，通过所述输入单元可由机械操作人员来选择不同的显示模式。例如，如果机械操作人员希望具有特别广的环绕视图，则他可选择非对称的显示模式，或以扩展的环绕视图为代价的具有更小细节的对称视图。
摄像机可基本上在不同的点处布置在机械框架上。有利的是摄像机的观看方向垂直于地面，摄像机的观看方向在机械框架平行于地面的取向上。为此目的，摄像机就必须布置在机械框架的吊臂上，其中观看方向朝向地面。否则，即使与机械框架的取向平行，摄像机的取向相对于地面也是倾斜的。
当在矩形图像平面内显示摄像机图像时，摄像机轴线相对于地面的倾斜位置不可避免地导致畸变。但是这些畸变可至少部分地通过已知的图像处理方法来补偿。
对于实质上完整的鸟瞰视图而言，四个摄像机基本上就已足够，它们布置在机械框架的前部区域、后部区域内和侧面。例如如果建筑机械是道路铣刨机，该道路铣刨机具有向前方或后方突出长距离的输送装置，则具有五个摄像机的图像显示装置是有利的。
具有位于机械框架前侧的输送装置的前装式道路铣刨机优选具有在作业方向上的两个前部摄像机，其布置在输送装置的两侧。在输送装置的区域内彼此重叠的在作业方向上向前延伸的两个图像区域可通过使用两个摄像机在输送装置的两侧记录，从而在输送装置区域内的周围环境可也可被映射。此外，在前装式道路铣刨机的情况下，左手侧摄像机优选在作业方向上设置在建筑机械的左手纵向侧，以及右手侧摄像机优选在作业方向上设置在建筑机械的右手纵向侧，以便记录左手侧图像区域和右手侧图像区域，以及在作业方向上设置后部摄像机，以便记录后部图像区域。多个摄像机，例如在每个纵向侧的前部摄像机和后部摄像机，可设置在特别长的建筑机械的纵向侧。
在后装式建筑机械中，其具有在作业方向上在机械框架后侧处的输送装置，摄像机可以类似于前装式建筑机械的方式布置。在后装式建筑机械中的摄像机系统优选具有在作业方向上布置在所述输送装置的两侧的两个后部摄像机，以便记录重叠的两个后部图像区域。此外，摄像机系统具有在作业方向上在建筑机械的左手纵向侧的左手侧摄像机和在作业方向上在建筑机械的右手纵向侧的右手侧摄像机，以便记录左手侧和右手侧图像区域，以及在作业方向上在机械框架前侧的前部摄像机，以便记录前部图像区域。
根据本实用新型的建筑机械和根据本实用新型的方法优选以如此的方式根据机械框架相对于地面的高度和倾斜度来提供拼接路线的确定，以使得当机械框架相对于平行于地面的取向存在横向倾斜度(左右摇摆)时，由左手侧图像细节的拼接和/或右手侧图像细节的拼接跨越的张角随着机械框架在横向方向上在机械框架的一侧的倾斜度增大而增大，或所述张角在机械框架的另一侧减小。
当机械框架相对于平行于地面的取向存在向前或前后的纵向倾斜度(俯仰)时，前部或后部拼接的路线确定为使得随着机械框架在纵向方向上的倾斜度增大，由前部拼接跨越的张角随着机械框架的倾斜度增大或减小，而由后部拼接跨越的张角减小或增大。
在这种情况下，拼接路线意味着拼接的空间布置，即拼接沿其延伸的线。可使用已知的算法进行拼接路线的确定，所述算法根据机械框架相对于地面的特定高度和/或倾斜度所产生的几何条件来计算拼接线的位移。
附图说明
在下文将参照附图对本实用新型的多个实施例进行详细描述，其中：
图1是机动建筑机械的一个实施例的侧视图；
图2是图1所示建筑机械的俯视图；
图3是根据本实用新型的对本实用新型而言重要的建筑机械的图像显示装置的组件的简化示意图；
图4是由图像显示装置的摄像机记录的图像区域的简化示意图，其中建筑机械处于最低位置；
图5示出由摄像机记录的图像区域，其中建筑机械处于最高位置；
图6示出由摄像机记录的图像区域，其中建筑机械向左手侧倾斜；
图7示出由摄像机记录的图像区域，其中建筑机械向后倾斜；
图8A至图8D示出不同摄像机位置的图像显示装置的摄像机的视角；
图9示出图4所示的建筑机械，示出拼接和图像细节；
图10示出图5所示的建筑机械，示出拼接和图像细节；
图11示出图6所示的建筑机械，示出拼接和图像细节；以及
图12示出图7所示的建筑机械，示出拼接和图像细节。
具体实施方式
作为机动建筑机械的一个示例，图1和图2以侧视图和俯视图示出用于铣刨道路表面的道路铣刨机，此处是前装式道路铣刨机。该建筑机械具有由底盘1承载的机械框架2，作业装置3布置在机械框架上。作业装置3具有作业辊，此处是铣刨辊。铣刨辊4，仅在图1中示出，布置在铣削辊壳体5内。在作业方向A上的左手侧和右手侧，铣削辊壳体5由边缘保护器6封闭。铣刨辊壳体5由在作业方向A上在前侧的压紧装置并由在后侧的脱料装置封闭，上述压紧装置和脱料装置在图1中未示出。控制台7在铣刨辊壳体5的上方定位在机械框架上，所述控制台7具有适于机械操作人员的控制面板8。具有显示器9A的显示单元9位于控制面板8上。被铣刨掉的铣刨产物使用输送装置10移除，所述输送装置10在作业方向A上向前延伸，其可枢转地布置在机械框架2的前侧的垂直和水平平面内。
建筑机械在作业方向A上具有前部左手侧行走机构11A和前部右手侧行走机构11B以及后部左手侧行走机构12A和后部右手侧行走机构12B，它们与在作业方向A上的前部左手侧升降装置13A和前部右手侧升降装置13B以及后部左手侧升降装置14A和后部右手侧升降装置14B相关联，从而通过使得升降装置缩回和延伸，机械框架2相对于地面B的高度和倾斜度可以改变。建筑机械的行走机构可以是履带和车轮两者。使用机械框架2的高度调节，以浮动方式搁置在地面上的边缘保护器以及压紧装置和脱料装置的位置可相对于机械机械框架进行调节，这些装置可移动地布置在机械框架上。
图3是根据本实用新型的对本实用新型而言重要的建筑机械的图像显示装置的组件的简化示意图。建筑机械具有用于检测机械框架2相对于地面B的高度和/或倾斜度的位置检测装置15，该装置可以是建筑机械的中央控制和计算单元16的组件。机械框架2的位置可从下述数据计算出来，所述数据从升降装置13A、13B和14A、14B的升降位置和/或从所述边缘保护器、压紧装置或脱料装置的位置获得。各个组合件的位置可使用合适的传感器来检测。
位置检测装置15具有计算单元15A，其从传感器15B接收数据。计算单元15A配置为使得机械框架2相对于地面B的高度和倾斜度从来自传感器的数据确定。
在当前实施例中，位置检测装置15配置为使得机械框架2相对于地面B的高度以及机械框架相对于地面在横向于建筑机械作业方向的方向上的倾斜度(左右摇摆)以及机械框架在建筑机械纵向方向上的倾斜度(俯仰)从使用传感器15B(例如使用电缆传感器)所检测到的升降装置13A、13B和14A、14B的升降位置来计算。位置检测装置15产生相应的高度、横向倾斜度和纵向倾斜度数据。
此外，建筑机械具有图像显示装置17，用于显示建筑机械周围环境的鸟瞰视图图像，该图像显示装置具有摄像机系统18和图像处理系统19。图像在机械操作人员的视域内显示在控制台7上的显示单元9的显示器9A上。
图像显示装置16的结构和功能将在下文进行详细描述。
图4示出处于平行于地面B的取向的建筑机械，所有升降装置13A、13B和14A、14B完全缩回，以及机械框架2被降低到最低位置，以及图5示出处于平行于地面B的取向的建筑机械，所有升降装置13A、13B和14A、14B完全延伸以及机械框架2升高到最高位置。
图6示出建筑机械，其具有在横向方向上朝向左手侧的倾斜度。在该位置，左手侧的升降装置13A、14A采取相同的升降位置，以及右手侧的升降装置13B、14B采取相同的升降位置，但是右手侧的升降装置比左手侧的升降装置延伸更长的距离。
图7示出建筑机械，其具有在纵向方向上朝向后的倾斜度。在该位置，后部的升降装置14A、14B采取相同的升降位置，以及前部的升降装置13A、13B采取相同的升降位置，但是前部的升降装置比后部的升降装置延伸更长的距离。
摄像机系统18包括多个摄像机18A、18B、18C、18D、18E，其设置在机械框架2上以便从不同的图像记录位置记录所述建筑机械周围环境的各个重叠图像区域。在每种情况下摄像机记录地面B的特定图像区域。由摄像机记录的图像区域的位置和大小取决于摄像机在机械框架上的布置和取向以及摄像机镜头系统，尤其是摄像机镜头的焦距。
图8A至图8D示出摄像机系统18的摄像机18A的简化示意图，该摄像机紧固到机械框架2。摄像机在相对于机械框架平面的具体设定角度处紧固到机械框架，以便当机械框架2平行于地面取向时使得摄像机18A的观看方向29(摄像机轴线)以相对于地面B向下倾斜的方式倾斜。当在现场的相关区域内高度变化可忽略不计时，地面B可被视为一个平面，这是在实践中的情况。
图8A至图8D示出在摄像机18A相对于地面的间隔和/或倾斜度的变化导致由摄像机检测到的地面B的区域的变化。图8A和图8B示出相对于地面B平行取向的机械框架2的不同高度位置，以及图8C和图8D示出机械框架2在相同高度下的不同倾斜度。在此示出取决于摄像机18A的间隔和/或倾斜度，未检测到(图8A和图8C)物体O或检测到(图8B和图8D)物体O。
在当前实施例中，在作业方向上的前部左手侧摄像机18A和前部右手侧摄像机18B定位在机械框架2的前部拐角区域处，横向的左手侧摄像机18C优选居中位于机械框架的左手侧前部拐角区域和左手侧后部拐角区域之间，以及横向的右手侧摄像机18D优选居中位于机械框架的右手侧前部和右手侧后部拐角区域之间，以及后部的摄像机18E优选居中位于机械框架的后部拐角区域之间。
假设如果摄像机的观看方向29(摄像机轴线)正交于地面，则每个摄像机18A、18B、18C、18D、18E将记录地面B的大致矩形的图像细节。但是因为设定角度，地面的梯形图像区域由摄像机记录，即位于梯形区域之外的现场区域不由摄像机检测到。
横向摄像机18C和18D以及后部摄像机18E的摄像机轴线29(观看方向)优选正交于机械框架2的纵向侧或窄侧，横向摄像机记录梯形的横向图像区域20A、20B，以及后部摄像机记录梯形的后部图像区域21。但是摄像机轴线29也可向前或向后指向，以便检测较大的前部现场区域或后部现场区域。但是当存在机械框架相对于地面的平行取向时，则图像区域可不由等腰梯形描述。
前部左手侧摄像机18A的摄像机轴线29以倾斜的方式向左侧向外延伸，以及前部右手侧摄像机18B的摄像机轴线以倾斜的方式向右侧向外延伸，这样前部左手侧摄像机检测前部左手侧图像区域22A，以及前部右手侧摄像机检测前部右手侧图像区域22B。
当通过使得所有升降装置13A、13B和14A、14B延伸到最高位置而使得机械框架2从最低位置升高时，图像区域20A、20B、21、22A、22B的面积增大。图像区域的面积随着摄像机从地面相距的间隔的增大而连续地增大。
图5示出建筑机械处于平行于地面的取向，所有升降装置13A、13B和14A、14B完全延伸以及机械框架2被升高到最高位置。当机械框架2倾斜(左右摇摆、俯仰)时，图像区域20A、20B、21、22A、22B的尺寸也变化。例如，当机械框架2在横向轴线Y的方向上朝向左手侧倾斜时，右手侧横向图像区域20B的尺寸增大，而左手侧横向图像区域20A的大小减小，因为左手侧摄像机18C比右手侧摄像机18D相对于地面B更强烈地倾斜(图6)。另一方面，当机械框架2在横向轴线Y的方向上朝向右手侧倾斜时，右手侧图像区域20B的尺寸减小，而左手侧图像区域20A的尺寸增大，因为右手侧摄像机比左手侧摄像机相对于地面更强烈地倾斜。
图4至图7示出图像区域20A、20B、22A、22B、21的尺寸变化可能导致地面B的某些区域不被图像显示装置17检测到。在机械框架的最低位置，例如，位于左手侧的物体O不被检测到(图4)，而在最高位置检测到物体O(图5)。例如，当建筑机械摇摆到左手侧(图5和图6)时，位于左手侧的物体O可能不再被检测到。
摄像机18A、18B、18C、18D、18E紧固到其的机械框架2的位置变化受到升降装置13A、13B和14A、14B的升降位置以及预期的现场变化的限制。摄像机的布置或取向和光学系统设置为使得作为梯形取得的图像区域20A、20B、21、22A、22B在机械框架2的所有可能位置在预期的现场变化处彼此重叠。
产生横向左手侧摄像机18C和前部左手侧摄像机18A的图像区域的前部左手侧重叠区域23A，以及横向右手侧摄像机18D和前部右手侧摄像机18B的图像区域的前部右手侧重叠区域23B，以及前部左手侧摄像机18A和前部右手侧摄像机18B的图像区域的前部中央重叠区域23C。此外，产生横向左手侧摄像机28C和后部摄像机18E的图像区域的后部左手侧重叠区域24A以及横向右手侧摄像机18D和后部摄像机18E的图像区域的后部右手侧重叠区域24B。
位置检测装置15由数据线25连接到图像处理系统19，以使图像处理系统19能够接收高度数据、横向倾斜度数据和纵向倾斜度数据。图像处理系统19优选是数据处理单元(CPU)，数据处理系统(软件)在其上运行。
考虑到机械框架2的高度和倾斜度，图像处理系统19首先确定各个图像区域20A、20B、21、22A、22B的由虚线示出的轮廓的位置，在机械框架2的高度和倾斜度变化时，所述轮廓的位置和大小发生变化。直线轮廓的位置可以在位于地面上的笛卡尔X/Y坐标系上通过其起点和终点进行描述。这些点的坐标根据算法在图像处理系统19中进行计算，所述算法将机械框架的高度和倾斜度考虑在内。
一旦图像区域20A、20B、21、22A、22B的由轮廓起点和终点的坐标描述的位置和大小已知，则图像处理系统19确定相互邻接的图像区域的重叠区域23A、23B、23C、24A、24B的位置和大小。重叠区域例如可通过计算相邻图像区域的交集来确定。
图像处理系统19配置为使得确定在各个图像区域20A、20B、21、22A、22B中的图像细节20A’、20B’、21’、22A’、22B’(图9至图12)，即来自地面B的所记录的图像区域的合适细节，其可被完全结合在一起以形成鸟瞰视图的总体图像。当将图像细节20A’、20B’、21’、22A’、22B’结合到一起时，产生拼接26A、26B、26C、27A、27B，即在图像细节之间的边界线或图像区域的交叉线。拼接路线取决于重叠的梯形图像细节的位置和大小。
图像处理系统在X/Y坐标系中确定前部左手侧重叠区域23A、前部右手侧重叠区域23B、前部中央重叠区域23C、后部左手侧重叠区域24A和后部右手侧重叠区域24B的轮廓的起点和终点的坐标。在图4至图7中重叠区域由阴影区域示出。
图像处理系统随即确定拼接26A、26B、26C、27A、27B的路线，以下条件被考虑在内。
图像区域20A、20B、21、22A、22B以及因此还有重叠区域23A、23B、23C、24A、24B的位置和大小取决于机械框架2相对于地面B的高度和倾斜度。拼接26A、26B、26C、27A、27B的路线由图像处理系统19确定为使得拼接在图像区域20A、20B、21、22A、22B的重叠区域23A、23B、23C、24A、24B内延伸。因此，位于图像细节20A’、20B’、21’、22A’、22B’之间的重叠区域内的拼接根据机械框架相对于地面的高度和倾斜度来确定。在图9至图12中示出拼接路线和图像细节的位置和大小。
图像处理系统19确定在前部左手侧重叠区域23A内的左手侧前部拼接26A，在前部右手侧重叠区域23B内的右手侧前部拼接26B，在前部中央重叠区域23C内的中央前部拼接26C，在后部左手侧重叠区域24A中的左手侧后部拼接27A以及在后部右手侧重叠区域24B内的右手侧后部拼接27B。
拼接的起点和终点在X/Y坐标系中再次由适于左手侧前部拼接26A、右手侧前部拼接26B、中央前部拼接26C、左手侧后部拼接27A和右手侧后部拼接27B的坐标来描述。
图9至图12示出拼接26A、26B、26C、27A、27B的路线如何根据所述机械框架2的高度和/或倾斜度而变化。其示出由拼接跨越的张角α随着机械框架2的倾斜度的增大而增大或减小。
因此，图像处理单元19配置为使得当机械框架2存在相对于平行于地面B的取向朝向左手侧的横向倾斜时，左手侧横向图像细节的左手侧前部拼接26A和左手侧后部拼接27A和/或右手侧横向图像细节的右手侧前部拼接26B和右手侧后部拼接27B的路线确定为使得随着机械框架向左手侧的倾斜度增大，由左手侧拼接26A、27A跨越的张角α减小，以及由右手侧拼接26B、27B跨越的张角α增大(图11)，以及当机械框架2存在相对于平行于地面B的取向朝向右手侧的横向倾斜时，路线确定为使得随着机械框架的倾斜度增大，由左手侧拼接跨越的张角增大，以及由右手侧拼接跨越的张角减小。
当机械框架存在相对于平行于地面B的取向朝向后部的纵向倾斜时(图12)，前部拼接26A、26B、26C的路线由图像处理系统19确定为使得随着机械框架2的倾斜度增大，由左手侧拼接26A和中央拼接26C跨越的张角α以及由右手侧拼接26B和中央拼接26C跨越的张角α增大，以及后部拼接27A、27B的路线确定为使得随着机械框架2的倾斜度增大，由左手侧后部拼接27A和右手侧后部拼接27B跨越的张角α减小。
当机械框架2存在相对于平行于地面B的取向朝向前部的纵向倾斜时，前部拼接26A、26B、26C的路线确定为使得随着机械框架2的倾斜度增大，由左手侧拼接26A和中央拼接26C跨越的张角α以及由右手侧拼接26B和中央拼接26C跨越的张角α减小，以及后部拼接27A、27B的路线确定为使得随着机械框架的倾斜度增大，由左手侧拼接27A和右手侧拼接27B跨越的张角α增大。
在当前实施例中，拼接路线确定为使得左手侧前部拼接26A和右手侧前部拼接26B的起点以及左手侧后部拼接27A和右手侧后部拼接27B的起点，无论机械框架2的高度和倾斜度如何，都位于机械框架的拐角点上。当机械不向侧面倾斜时，中央前部拼接26C的起点在机械框架的纵向轴线X上居中位于左手侧前部拼接26A和右手侧前部拼接26B的起点之间。当存在机械的横向倾斜时，中央前部拼接26C的起点向相应侧位移。在这种情况下，大致假定在机械框架2的所有位置，在机械框架2的拐角点处的拼接的起点总是位于重叠区域23A、23B、23C、24A、24B的区域内。
在图9至图12中示出位于重叠区域23A、23B、23C、24A、24B内的不同的终点可针对拼接26A、26B、26C、27A、27B确定。例如，拼接23A的终点P也可被放置在点P1或P2上(图9)。根据终点P的选择，因此总体图像可从不同的图像细节结合在一起。因此，也产生地面的不同区域，其可从鸟瞰视图完全和清晰地示出。
图像处理系统优选确定终点P以使得由所有摄像机完全捕捉周围环境的尽可能大的区域。在该方面，可以预先确定不同的条件。例如，可以以向后的视图为代价而扩展向前的视图，或反之亦然。然而，可以以向右手侧的视图为代价而扩展向左手侧的视图，或反之亦然。
拼接26A、26B、26C、27A、27B的路线还确定根据机械框架2的高度和倾斜度选择的图像细节20A’、20B’、21’、22A’、22B’的位置和大小。总体图像优选是矩形图像，其可显示在显示单元9的矩形显示器9A上，图像细节是位于总体图像中的拼接之间的图像区域的细节。
图像处理系统19通过将图像细节结合在一起而产生总体图像，总体图像的拐角点位于所述拼接的终点上。由显示单元9所示的总体图像在图8至图12中由虚线28标示。在图9至图12中示出当机械框架2升高或降低时总体图像28确实变大或变小(图9和图10)，但相对于所述机械框架保持其对称性。然而，建筑机械的左右摇摆或俯仰导致总体图像28向前或向后或向左手侧或右手侧位移(图11和图12)。因此，图像处理系统19提供不同的观看模式，其可由机械操作人员使用控制面板7上的输入单元来选择。
机械操作人员可输入观看模式，其中在鸟瞰视图中只示出总体图像28的一个细节28’。来自总体图像28的图像细节28’优选同样是矩形细节，其由图9至图12中的虚线28’示出。该细节28’确定为使得对于建筑机械的所有可能的位置而言，不发生由显示单元9所显示的图像位移，即在各个位置没有检测到的区域位于所显示的图像区域之外。为此目的，来自总体图像28的细节28’的尺寸由图像处理系统19定制成相应地更小。

Claims (6)

1.机动建筑机械，其包括：
机械框架(2)，其由底盘(1)承载，所述底盘(1)具有前部行走机构(11A，11B)和后部行走机构(12A，12B)；
布置在所述机械框架(2)上用于对地面进行作业的作业装置(3)；
升降装置(13A，13B；14A，14B)，其与各个行走机构相关联，并且在每种情况下能够缩回和延伸，以相对于机械框架(2)升高或降低行走机构(11A，11B；12A，12B)，从而使机械框架相对于地面(B)的高度和/或倾斜度能够改变；
位置检测装置(15)，其检测机械框架(2)相对于地面(B)的高度和/或倾斜度；以及
用于显示建筑机械周围环境图像的图像显示装置(17)；
其特征在于：
图像显示装置(17)构造成用于显示建筑机械周围环境的鸟瞰视图图像的图像显示装置，该图像显示装置具有摄像机系统(18)以及图像处理系统(19)，所述摄像机系统(18)具有设置在机械框架上的多个摄像机(18A，18B，18C，18D，18E)，用于从不同的图像记录位置记录建筑机械周围环境的各个重叠图像区域(20A，20B，21，22A，22B)，图像处理系统(19)与位置检测装置(15)连接并构造成将各个图像区域(20A，20B，21，22A，22B)的图像细节(20A’，20B’，21’，22A’，22B’)结合在一起以形成鸟瞰视图的总体图像(28)，其中位于图像细节(20A’，20B’，21’，22A’，22B’)之间的拼接(26A，26B，26C，27A，27B)的路线取决于机械框架(2)相对于地面(B)的高度和/或倾斜度来确定。
2.根据权利要求1所述的机动建筑机械，其特征在于，位置检测装置(15)构造成产生描述机械框架(2)相对于地面(B)的高度的高度数据和/或描述机械框架(2)在横向于建筑机械的作业方向(A)的方向上相对于地面的倾斜度(B)的横向倾斜度数据和/或描述机械框架在建筑机械纵向方向上相对于地面的倾斜度的纵向倾斜度数据。
3.根据权利要求1或2所述的机动建筑机械，其特征在于，所述建筑机械是在作业方向(A)上具有位于机械框架(2)前侧的输送装置(10)的前装式建筑机械，所述摄像机系统(18)具有：
在作业方向上的两个前部摄像机(18A，18B)，其布置在输送装置(10)的两侧，以便记录重叠的两个前部图像区域(22A，22B)；
在作业方向(A)上设置在建筑机械的左手纵向侧的左手侧摄像机(18C)和在作业方向(A)上设置在建筑机械的右手纵向侧的右手侧摄像机(18D)，以便记录左手侧图像区域(20A)和右手侧图像区域(20B)；以及
在作业方向(A)上的后部摄像机(18E)，以便记录后部图像区域(21)。
4.根据权利要求3所述的机动建筑机械，其特征在于，所述两个前部摄像机(18A，18B)布置在机械框架(2)的前部拐角区域，和/或左手侧摄像机(18C)和右手侧摄像机(18D)居中布置在机械框架(2)的前部拐角区域和后部拐角区域之间，以及所述后摄像机(18E)居中布置在机械框架(2)的后部拐角区域之间。
5.根据权利要求1或2所述的机动建筑机械，其特征在于，所述位置检测装置(15)具有检测升降装置(13A，13B；14A，14B)的升降位置的传感器(15A)和计算单元(15B)，所述计算单元(15B)构造成使得从升降装置的升降位置计算出高度数据和/或横向倾斜度数据和/或纵向倾斜度数据。
6.根据权利要求1所述的机动建筑机械，其特征在于，所述机动建筑机械是道路铣刨机、稳定机、再生机或露天采矿机。
CN201620844986.5U 2015-08-05 2016-08-05 机动建筑机械 Withdrawn - After Issue CN206279433U (zh)

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