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Technisches
Gebiet
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Diese
Offenbarung ist auf eine Steuerung mit fließendem Totband gerichtet, und
insbesondere auf eine Steuerung mit fließendem Totband für eine Schnittstelle
zwischen einem Bediener und einer Maschine.
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Hintergrund
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Schnittstellenvorrichtungen
zwischen einem Bediener und einer Maschine werden verwendet, um Befehlssignale
und andere Informationen zur Steuerung der Maschine einzugeben.
Eine Art von Schnittstellenvorrichtung ist konfiguriert, um durch
einen Bediener betätigt
zu werden und steuert die Maschine durch Erzeugung und Senden eines
Signals basierend auf der Position der Vorrichtung. Ein Beispiel
einer solchen Vorrichtung ist ein Joystick bzw. Steuerhebel. Viele
Steuerhebel sind federvorgespannt, so dass der Steuerhebel zu einer
mittleren neutralen Position vorgespannt ist. Entsprechend bringen
die Vorspannkräfte,
wenn der Steuerhebel an einer anderen Stelle als der neutralen Position
losgelassen wird, den Steuerhebel in die mittlere neutrale Position
zurück.
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Oft
sind Schnittstellenvorrichtungen, genauso wie die Maschinen, die
sie betätigen,
einem elektronischen Rauschen oder Rückkoppelungssignalen unterworfen,
die ein wahres Eingangssignal verzerren. Elektronisches Rauschen
oder eine Rückkoppelung
kann durch eine Vielzahl von Faktoren verursacht werden, was Flux-
bzw. Elektromagnetflussfelder und Magnetfelder mit einschließt, die
in der Nähe der
Schnittstellenvorrichtung erzeugt werden, oder Kommunikationsdrähte zwischen
der Schnittstellenvorrichtung und der Steuervorrichtung. Weiterhin können kleine
unbeabsichtigte Bewegungen der Schnittstellenvorrichtung ein erwünschtes
Eingangssignal (Soll-Eingangssignal)
verzerren. Wegen diesem elektronischen Rauschen, dieser Rückkoppelung,
und einer möglichen
unbeabsichtigten Bewegung kann das Steuersignal von Bewegung zu
Bewegung variieren, auch wenn die Schnittstellenvorrichtung selbst
sich nicht bewegt, oder auch wenn eine Bewegung der Schnittstellenvorrichtung
unerwünscht
ist. Somit kann in manchen Fällen
eine Steuervorrichtung immer noch ein Signal aufnehmen, das als
elektronisches Rauschen erzeugt wird, auch wenn kein Signal an der
Schnittstellenvorrichtung erzeugt wird.
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Ein
Verfahren zur Filterung des elektronischen Rauschens, der Rückkoppelung
und von kleinen unbeabsichtigten Signalen weist die Erzeugung eines
Totbandes bzw. Leergangs um die Neutralposition der Schnittstellenvorrichtung
herum auf, wie beispielsweise um die Neutralposition eines federvorgespannten
Steuerhebels. Der Leergang bzw. das Totband ist eine Filterzone,
die ein Signal filtert, beispielsweise ein Signal, welches von einem
durchschnittlichen Signal um weniger als die Hälfte der Breite des Totbandes
abweicht. Das gefilterte Signal wird nicht als Eingangsgröße durch
die Steuervorrichtung behandelt. Im Gegensatz dazu berücksichtigt
die Steuervorrichtung das Signal, wenn das Signal außerhalb
der Breite des Totbandes ist.
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Ein
bekanntes System, welches ein Totband verwendet, wird in dem US-Patent 6 750 845
von Hopper offenbart. Das '845-Patent
offenbart eine Computerzeigevorrichtung, die verwendet werden kann,
um einen Cursor auf einer Maschine zu steuern, wie beispielsweise
auf einem Computer. Die Zeigevorrichtung ist konfiguriert, so dass
sie in Umgebungen betätigt
werden kann, die senkrecht oder nicht senkrecht zu einem Schwerkraftfeld
sind, und ein Totband um ihre neutrale Region herum aufweist. Wenn
die Zeigevorrichtung nicht senkrecht wirkenden Gravitationskräften unterworfen
ist, kann die Eingabevorrichtung außerhalb ihres Totbandes in
Ruhe sein. Wenn dies auftritt, kann ein Anwender den Computer aktivieren
und anweisen, ein neues Totband um die Ruheposition herum zu erzeugen.
Jedoch erfordert die Computerzeigevorrichtung in dem '845-Patent, dass
ein Bediener bestätigend
die neue Totbandposition auswählt.
Weiterhin ist die Zeigevorrichtung in dem '845-Patent nicht konfiguriert, um mit einem
nicht vorgespannten Steuerhebel verwendet zu werden.
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Diese
Offenbarung soll einen oder mehrere Nachteile des Standes der Technik
ansprechen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
beispielhaften Aspekt wird ein Steuersystem mit einer Steuervorrichtung
mit fließendem
Totband offenbart. Das Steuersystem weist eine Eingabevorrichtung
auf, die von einer ersten Position zu einer zweiten Position bewegbar
ist. Zusätzlich
weist das Steuersystem eine Steuervorrichtung auf, die konfiguriert
ist, um automatisch ein erstes elektronisch definiertes Totband
um die erste Position herum zu erzeugen, wenn die Eingabevorrichtung in
der ersten Position ist, und die konfiguriert ist, um automatisch
ein zweites elektronisch definiertes Totband um die zweite Position
herum zu erzeugen, wenn die Eingabevorrichtung in der zweiten Position ist.
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Gemäß einem
weiteren beispielhaften Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung
einer Eingabevorrichtung offenbart. Das Verfahren weist auf, automatisch
ein erstes elektronisch definiertes Totband um eine erste Position
herum zu erzeugen, wenn die Eingabevorrichtung in einer ersten Position
ist, und dann die Eingabevorrichtung aus der ersten Position in
eine zweite Position zu bewegen. Ein zweites elektronisch definiertes
Totband wird automatisch um die zweite Position herum erzeugt, wenn
die Eingabevorrichtung in der zweiten Position ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine bildliche Darstellung einer Seitenansicht eines beispielhaften
Motorgraders bzw. Straßenhobels.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems.
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3 ist
eine diagrammartige Darstellung einer Draufsicht von Elementen eines
Basisteils einer beispielhaften Eingabevorrichtung.
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4A ist
eine Darstellung, die eine Achse mit einem Totband in einer neutralen
Position zeigt.
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4B ist
eine Darstellung, die die Achse der 4A zeigt,
und zwar mit dem Totband an einer anderen Position als der neutralen
Position.
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5 ist
ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren zur Erzeugung
eines fließenden
Totbandes zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung
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Es
wird nun im Detail auf beispielhafte Ausführungsbeispiele Bezug genommen,
die in den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo immer es möglich ist, werden die gleichen
Bezugszeichen in den gesamten Zeichnungen verwendet, um sich auf
dieselben oder die gleichen Teile zu beziehen.
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Ein
beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Motorgraders 100 ist in 1 veranschaulicht.
Der Motorgrader 100 weist einen hinteren Rahmenabschnitt 102 und
einen vorderen Rahmenabschnitt 104 auf. Der hintere Rahmenabschnitt 102 weist
einen hinteren Rahmen 106 und einen Motor in einem Motorabteil 108 auf.
Der Motor in dem Motorabteil 108 kann an dem hinteren Rahmen 106 montiert
sein und kann hintere mit dem Boden in Eingriff stehende Vorrichtungen,
wie beispielsweise Räder 110,
an dem Motorgrader 100 antreiben oder mit Leistung versorgen.
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Der
vordere Rahmenabschnitt 104 weist einen vorderen Rahmen 112,
eine Schildanordnung 114 und eine Bedienerkabine 116 auf.
Der vordere Rahmen 112 erstreckt sich von mit dem Boden
in Eingriff stehenden Vorrichtungen, wie beispielsweise den Vorderrädern 118 zu
den Hinterrädern 110 und trägt die Bedienerkabine 116.
Die Vorderräder 118 können durch
(nicht gezeigte) Strömungsmittelbetätigungsvorrichtungen
gelenkt werden, die basierend auf Lenksignalen betreibbar sind,
die in der Bedienerkabine 116 eingeleitet werden. Die Bedienerkabine (Führerhaus) 116 kann
ein Steuersystem enthalten, welches eine Eingabevorrichtung aufweist,
die es einem Bediener gestattet, den Motorgrader 100 zu
betreiben, zu fahren und zu lenken.
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Die
Schildanordnung 114 weist ein Schild 120 und eine
Gelenk- bzw. Verbindungsanordnung 122 auf, die gestattet,
dass das Schild 120 zu einer Vielzahl von unterschiedlichen
Positionen relativ zum Motorgrader 100 bewegt wird. Die
Verbindungsanordnung 122 weist eine Zugstange 124,
einen Hubzylinder 126 und einen mittleren Verschiebungszylinder 130 auf.
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Ein
beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Steuersystems zum Antrieb des Motorgraders 100 ist in 2 gezeigt
und wird mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 zeigt
ein Steuersystem 132 und Ventile 138. Das Steuersystem 132 kann
ein Lenksteuersystem sein, das konfiguriert ist, um ein Ausgangssignal
an die Ventile 138 zu senden, wie beispielsweise ein Ausgangslenksignal.
Die Ventile 138 können
betriebsmäßig mit
Zylindern assoziiert sein, um die Vorderräder 118 zu drehen,
um den Motorgrader 100 zu lenken.
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Das
Steuersystem 132 kann eine Eingabevorrichtung 134 und
eine Steuervorrichtung 136 aufweisen. Unter Verwendung
der Eingabevorrichtung 134 kann ein Bediener ein Eingangssignal
erzeugen, welches zur Steuervorrichtung 136 gesandt wird.
Die Steuervorrichtung 136 kann das Eingangssignal verarbeiten,
um das Ausgangssignal zu bestimmen, welches dann aus der Steuervorrichtung 136 ausgegeben
werden kann.
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Die
Eingabevorrichtung 132 könnte irgend eine in der Technik
bekannte Eingabevorrichtung sein, die einen Steuerhebel bzw. Joystick,
eine Tastatur, einen Hebel oder eine andere Eingabevorrichtung aufweist.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist die Eingabevorrichtung 134 ein Joystick bzw. Steuerhebel,
der konfiguriert ist, um ein Lenkeingangssignal zum Lenken des Motorgraders 100 zu
erzeugen, und ein Hubsignal zum Betrieb der Schildanordnung 114 des
Motorgraders 100. Der Steuerhebel kann Knöpfe, Auslöser und/oder
andere Eingabevorrichtungen aufweisen.
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3 zeigt
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Schildteils 142 eines Steuerhebels als ein Teil der
Eingabevorrichtung 134. Der Basisteil 142 kann
die tatsächlichen
Signalerzeugungskomponenten der Eingabevorrichtung 132 aufweisen.
In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
können die
Signalerzeugungskomponenten einen Magneten 144 und vier
Hall-Effektsensoren 140 aufweisen,
die um den Basisteil 142 herum angeordnet sind. Die Hall-Effektsensoren 140 können Wandler
sein, die ein elektrisches Signal basierend auf ihrer Nähe zum Magneten 144 erzeugen.
Der Magnet 144 kann mittig zwischen den Hall-Effektsensoren 140 angeordnet sein
und kann relativ zu den Hall-Effektsensoren 140 bewegbar
sein. Wenn die Eingabevorrichtung 134 ein Steuerhebel ist,
kann der Magnet 144 an einem Ende einer (nicht gezeigten)
Welle angeschlossen sein, die sich von dem Steuerhebel erstreckt.
Entsprechend kann die Welle durch Betätigung des Steuerhebels den
Magneten 144 relativ zu den Hall-Effektsensoren 140 verschieben.
Durch Variieren der Nähe
zwischen dem Magneten 144 und den Hall-Effektsensoren 140 kann
die Eingabevorrichtung 134 ein Signal erzeugen, wie beispielsweise
das Eingangssignal, welches zu der Steuervorrichtung 136 übermittelt
werden kann.
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3 zeigt
auch eine Vorwärts-Rückwärts-Achse 146 und
eine Seite-Seite- bzw. Rechts-Links-Achse 148.
Die Achsen 146, 148 sind nur zu Zwecken der Bezugnahme
gezeigt, da der Magnet 144 zu irgend einer Position um
die Basis 142 innerhalb des mittleren Bereiches der Hall-Effektsensoren 140 bewegbar
sein kann. Wie hier verwendet, kann die Bewegung in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
ein Vorwärts-Rückwärts-Signal
erzeugen, während
die Bewegung in der Rechts-Links-Richtung ein Rechts-Links-Signal
erzeugen kann. Zusammen bilden das Vorwärts-Rückwärts-Signal und das Rechts-Links-Signal
das Eingangssignal. Der Schnitt 149 der Achsen 146, 148 kann
eine neutrale oder mittlere Position definieren. In dem hier beschriebenen
beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann das Vorwärts-Rückwärts-Signal ein Hubsignal zur
Steuerung der Schildanordnung 114 des Motorgraders 100 sein.
Im Gegensatz dazu kann das Rechts-Links-Signal ein Lenksignal zum Lenken
des Motorgraders 100 sein.
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Die
Eingabevorrichtung 134 kann so konfiguriert sein, dass
die Bewegung des Magneten 144 alleine in der Richtung der
Rechts-Links-Achse nur das Lenksignal verändern kann, während die
Bewegung des Magneten 144 alleine in der Richtung der Vorwärts-Rückwärts-Achse 146 nur
das Hubsignal verändern
kann. Weil jedoch die Hall-Effektsensoren 140 das Eingangssignal
basierend auf ihrer Nähe zum
Magneten 144 erzeugen, auch wenn der Magnet 144 sich
nur in der Richtung von einer der Achsen 146, 148 bewegt,
wird der Magnet immer noch relativ zu den Hall-Effektsensoren 140 verschoben,
die die andere der Achsen 146, 148 überwachen.
Diese Verschiebung erzeugt elektrisches Rauschen. Weiterhin gilt,
dass je größer die
Distanz, über
die der Magnet 144 von der mittleren Position der Achse 146, 148 läuft, desto
größer das
elektrische Rauschen ist, welches erzeugt werden kann. Dieses elektrische
Rauschen kann unerwünschter
Weise von der Eingabevorrichtung 134 als ein Teil des Eingangssignals übermittelt
werden.
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Obwohl
das Steuersystem 132 mit irgend einer geeigneten Eingabevorrichtung
verwendet werden kann, kann in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
die Eingabevorrichtung 134 so konfiguriert sein, dass die
Bewegung in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
mit einer Vorspannkraft zu der Rechts-Links-Achse 148 vorgespannt
ist. Die Vorspannkraft kann eine Federkraft oder eine andere Kraft
sein. Die Eingabevorrichtung kann auch konfiguriert sein, so dass
sie in der Richtung der Rechts-Links-Achse 148 nicht vorgespannt
ist. Daher kann die Eingabevorrichtung 134 nicht automatisch zu
einer mittleren oder neutralen Position in der Rechts-Links-Richtung
zurückkehren.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann eine Reibungsbremse und/oder eine andere Bremse verwendet werden,
um die Eingabevorrichtung in einer Position zu halten, die in der
Rechts-Links-Richtung zur neutralen Position versetzt ist.
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Mit
Bezug auf 2 kann die Steuervorrichtung 136 irgend
eine geeignete Steuervorrichtung (Controller) sein und kann einen
Prozessor und/oder eine Speicherkomponente aufweisen. Die Speicherkomponente
kann irgend ein Speicher sein, der konfiguriert ist, um Daten, Prozesse
und/oder ein Computerprogrammprodukt zu speichern, wie beispielsweise
einen Computercode. Der Prozessor kann konfiguriert sein, um das
Eingangssignal aufzunehmen und zu verarbeiten, und zwar basierend
auf Informationen, die innerhalb der Speicherkomponente gespeichert
sind.
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Die
Steuervorrichtung 136 kann konfiguriert sein, um das Eingangssignal
aufzunehmen, welches das Rechts-Links-Signal, das Vorwärts-Rückwärts-Signal und irgend
welches elektrisches Rauschen oder kleine unbeabsichtigte Signale
von der Eingabevorrichtung 134 aufweist. Weiterhin kann
die Steuervorrichtung 136 konfiguriert sein, um das Eingangssignal
zu verarbeiten und ein Ausgangssignal zu erzeugen, wie beispielsweise
ein Ausgangslenksignal, das auf dem Eingangssignal basiert.
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Um
das Eingangssignal zu verarbeiten und den Motorgrader 100 zu
steuern, ist die Steuervorrichtung 136 auch konfiguriert,
um ein fließendes
Totband (Leergang) zu erzeugen. Ein fließendes Totband gestattet, dass
das Totband automatisch dem durchschnittlichen Eingangssignal folgt,
so dass das Totband nicht nur an der neutralen Position sondern auch
an anderen Positionen gelegen sein kann.
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4A und 4B sind
Veranschaulichungen, die ein Totband 150 darstellen, welches
von der Steuervorrichtung 136 erzeugt wird. Das Totband 150 ist
relativ zu einer Position auf der Rechts-Links-Achse 148 gezeigt.
Zusätzlich
zu dem Totband 150 zeigen die 4A und 4B ein durchschnittliches
Rechts-Links-Signal 152, ein augenblickliches Rechts-Links-Signal 154 und
eine Totbandbreite 156. 4A zeigt
das Totband 150 an einer neutralen oder mittleren Position,
die als eine erste Position bezeichnet werden kann. 4B zeigt das
Totband 150 an einer Position, die von der neutralen Position
versetzt ist, die als eine zweite Position bezeichnet werden kann.
Die Totbandposition kann versetzt sein, wenn ein Bediener die Eingabevorrichtung 134 betätigt, um
den Magneten 144 in der Rechts-Links-Richtung zu bewegen.
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Das
Totband 150 hat eine spezifische Breite 156 entlang
der Rechts-Links-Achse 148.
Die Rechts-Links-Signale, die von dem durchschnittlichen Signal
um weniger als die Hälfte
der Totbandbreite 156 abweichen, werden ausgefiltert und
von der Steuervorrichtung 136 nicht berücksichtigt, wenn sie das Ausgangssignal
bestimmt. Die Größe der Totbandbreite 156 kann
durch verschiedene Mittel bestimmt werden, die aufweisen, dass sie
beispielsweise durch einen Algorithmus, durch ein erwartetes elektronisches
Rauschen, durch Testvorgänge und/oder
durch Zuordnung einer spezifischen Breite bestimmt wird.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird
bestimmt, dass die Steuervorrichtung 136 die Totbandbreite 156 basierend
auf der Position der Eingabevorrichtung 134 erzeugt. In
diesem Ausführungsbeispiel
kann die Größe der Totbandbreite 156 abhängig von
der Lage des Magneten 144 relativ zu den Hall-Effektsensoren 140 variieren.
In einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel basiert die Totbandbreite 156 auf
einer Algorithmusfunktion, die eine Bewegung der Eingabevorrichtung 134 in
der Richtung der Vorwärts-Rückwärts-Achse 146 berücksichtigt.
Wenn sich beispielsweise der Magnet 144 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
weg von der Rechts-Links-Achse 148 bewegt,
kann der Algorithmus die Totbandbreite 156 vergrößern, um
das gesteigerte elektronische Rauschen zu kompensieren. In einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist die Steuervorrichtung 136 konfiguriert, um die Totbandbreite 156 zu
berechnen, so dass sie gleich der Amplitudenveränderung von irgend einem erwarteten elektronischen
Rauschen ist oder geringfügig
größer.
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4A und 4B zeigen
ein beispielhaftes augenblickliches Rechts-Links-Signal 154. Wie gezeigt, kann
das augenblickliche Rechts-Links-Signal 154 Störungen von
variierender Amplitude aufweisen. In dem gezeigten beispiel haften
Ausführungsbeispiel
sind die Störungen
klein, geringer als die Totbandbreite 156. Diese Störungen können durch
elektrisches Rauschen und/oder durch kleine unbeabsichtigte Bewegungen
der Eingabevorrichtung 134 erzeugt werden. Es sei bemerkt,
dass das augenblickliche Links-Rechts-Signal 154 auch große Variationen
in den Signalen aufweisen kann, wie beispielsweise, wenn ein Bediener
die Eingabevorrichtung 134 verschiebt, um die Lenkung an
der Arbeitsmaschine 100 zu steuern. Eine große Veränderung
in dem Signal würde
die Breite 156 des Totbandes 150 überschreiten,
wie unten erklärt
wird.
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Innerhalb
des Totbandes 150 in 4A und 4B gelegen
stellt ein durchgezogener Balken das durchschnittliche Rechts-Links-Signal 152 dar, welches
von der Eingabevorrichtung 134 aufgenommen wurde. Das durchschnittliche
Rechts-Links-Signal 152 ist ein Durchschnitt der Amplitude
des augenblicklichen Rechts-Links-Signals 154.
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Wenn
das durchschnittliche Rechts-Links-Signal 152 innerhalb
der Breite des Totbandes 150 ist, kann die Steuervorrichtung 136 konfiguriert
sein, um die Störungen
in dem augenblicklichen Rechts-Links-Signal 154 zu filtern.
Die Steuervorrichtung 136 kann dann ein Ausgangssignal
entsprechend dem durchschnittlichen Rechts-Links-Signal 152 erzeugen,
welches stabiler ist als das augenblickliche Rechts-Links-Signal.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist
das Ausgangssignal von der Steuervorrichtung 136 so eingerichtet,
dass es gleich dem durchschnittlichen Rechts-Links-Signal ist, so
lange das durchschnittliche Signal 152 innerhalb der Totbandbreite 156 ist.
Wenn sich jedoch das durchschnittliche Rechts-Links-Signal 152 außerhalb
der Breite 156 des Totbandes 150 bewegt, dann
kann die Steuervorrichtung 136 konfiguriert werden, um
zu bestimmen, dass das Ausgangssignal zu dem augenblicklichen aufgenommenen
Rechts-Links-Signal
passt. Dies geschieht so, weil ein durchschnittliches Rechts-Links-Signal, welches
außerhalb
der Totbandbreite 156 ist, zusätzlich zu dem elektronischen Rauschen
ein absichtliches Rechts-Links-Signal vom Bediener aufweisen kann.
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4B stellt
eine Situation dar, wo die Eingabevorrichtung 134 an einer
zweiten Position entlang der Rechts-Links-Achse 148 entfernt
von der ersten neutralen Position angeordnet ist. An der zweiten
Position kann die Steuervorrichtung 136 automatisch ein
neues Totband 150 erzeugen, welches von der neutralen Position
versetzt ist. Obwohl das Totband 150 in 4B von
der neutralen Position versetzt ist, weist das augenblickliche Rechts-Links-Signal 154 immer
noch Störungen
auf, wie beispielsweise elektronisches Rauschen oder eine geringfügige unbeabsichtigte
Bewegung der Eingabevorrichtung. Wiederum kann die Steuervorrichtung 136 ein
Ausgangssignal gleich dem durchschnittlichen Rechts-Links-Signal 152 an
der neuen zweiten Position erzeugen, so lange das durchschnittliche
Rechts-Links-Signal nicht die Breite 156 des Totbandes 150 überschreitet.
Entsprechend kann das Totband 150 verwendet werden, um
elektronisches Rauschen zu kompensieren und ein stabiles Ausgangssignal
zu erzeugen. Obwohl dies nur an zwei Positionen offenbart wurde,
kann das Steuersystem 132 ein fließendes Totband 150 an
irgend einem Punkt entlang der Rechts-Links-Achse 148 erzeugen.
In anderen Ausführungsbeispielen
ist das fließende
Totband 150 nicht auf die Rechts-Links-Achse 148 eingeschränkt sondern kann
auch an irgend einer Stelle der Bewegung in Vorwärts-Rückwärts-Richtung erzeugt werden,
oder alternativ an irgend einer Position der Eingabevorrichtung 134.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Das
hier offenbarte fließende
Totband gestattet, dass ein Steuersystem Signalstörungen nicht nur
ausfiltert, wenn die Eingabevorrichtung 134 an einer neutralen
Position ist, sondern auch wenn die Eingabevorrichtung 134 an
anderen Positionen als der neutralen Position ist. Die Signalstörungen können beispielsweise
durch elektronisches Rauschen, durch Rückkoppelungen und geringfügige unbeabsichtigte
Bewegungen der Eingabevorrichtung 134 erzeugt werden. Daher
kann die Steuervorrichtung 136 ein Ausgangssignal erzeugen,
welches auf einem wahren Eingangssignal basiert, welches von den
Störungen
nicht beeinflusst ist.
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Das
fließende
Totband kann insbesondere nützlich
sein, wenn die Eingabevorrichtung 134 ein Joystick bzw.
Steuerhebel ist, der sich an einer anderen Position als der neutralen
Position selbst halten kann. Entsprechend kann ungeachtet der Position des
Steuerhebels das fließende
Totband 150 automatisch an der Steuerhebelposition angeordnet
sein und weiter Störungen
filtern.
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Wenn
die Eingabevorrichtung 134 als eine Lenkvorrichtung in
der beispielhaften Umgebung eines Motorgraders verwendet wird, kann
die Steuervorrichtung 136 das Ausgangslenksignal basierend auf
der Absicht des Bedieners erzeugen, und das Ausgangslenksignal kann
zu den Ventilen 138 zur Steuerung der Lenkung gesandt werden.
Weil das fließende
Totband 150 die Störungen
ausfiltert, kann das ausgegebene Lenksignal ein im Wesentlichen glattes
Signal ohne signifikante Fluktuationen sein, was eine relativ sanfte
und stabile Lenkung vorsieht.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel, wie
es oben erwähnt
wird, ist die Eingabevorrichtung 134 zu der neutralen Position
in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung durch eine Vorspannkraft
vorgespannt. Jedoch kann die Eingabevorrichtung 134 mechanisch
an einer erwünschten
Position durch eine Bremse gehalten werden, wenn sie in einer Rechts-Links-Richtung
bewegt wird, wie beispielsweise durch eine Reibungsbremse.
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Ein
beispielhaftes Verfahren zum Einrichten des Steuersystems 132 ist
in einem Flussdiagramm 500 in 5 gezeigt.
Das Verfahren beginnt bei einem Startschritt 502. In einem
Schritt 504 nimmt die Steuervorrichtung 136 das
Eingangssignal von der Eingabevorrichtung 134 auf. Wie
oben erklärt,
kann das Eingangssignal elektrisches Rauschen aufweisen und/oder
von diesem erzeugt werden. Zusätzlich,
und falls von einem Bediener erwünscht,
kann das Eingangssignal auch eine Bedienereingabe von der Eingabevor richtung 134 aufweisen.
In einer beispielhaften Umgebung eines Motorgraders kann das Eingangssignal
ein augenblickliches Rechts-Links-Signal und ein Vorwärts-Rückwärts-Signal
aufweisen, wobei das Rechts-Links-Signal ein Lenkungssignal ist,
und wobei das Vorwärts-Rückwärts-Signal
ein Hubsignal ist, um die Schildanordnung 114 zu steuern.
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In
einem Schritt 506 filtert die Steuervorrichtung 136 das
augenblickliche Rechts-Links-Signal des Eingangssignals, welches
irgend welche Störungen
aufweist, und bestimmt ein durchschnittliches Rechts-Links-Eingangssignal.
Die Filterung kann unter Verwendung eines Tiefpassfilters erreicht
werden. An einem Schritt 508 vergleicht die Steuervorrichtung 136 die
augenblicklichen und die durchschnittlichen Rechts-Links-Eingangssignale
und bestimmt eine Differenz der Amplitude.
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Bei
einem Schritt 512 bestimmt die Steuervorrichtung die Breite 156 des
Totbandes 150. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann die Totbandbreite 156 als eine Funktion des Vorwärts-Rückwärts-Signals
des Eingangssignals bestimmt werden. In anderen beispielhaften Ausführungsbeispielen
wird die Totbandbreite 156 durch einen Algorithmus bestimmt,
durch ein erwartetes elektronisches Rauschen, durch Test und/oder
durch Zuordnung einer spezifischen Breite. In einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
kann die Totbandbreite 156 so eingerichtet sein, dass sie
gleich der Variation des elektrischen Rauschens des augenblicklichen Rechts-Links-Signals
oder größer als
diese ist.
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In
einem Schritt 514 fragt die Steuervorrichtung 136 ab,
ob die Differenz zwischen den augenblicklichen und den durchschnittlichen Rechts-Links-Signalen größer ist
als die Totbandbreite. Wenn die Steuervorrichtung 136 bestimmt,
dass die Differenz zwischen den augenblicklichen und den durchschnittlichen
Rechts-Links-Signalen größer ist als
die Breite 156 des Totbandes 150 (Schritt 514;
ja), dann erzeugt die Steuervorrichtung 136 ein Ausgangssignal,
welches im Wesentlichen gleich dem augenblicklichen Rechts-Links-Signal ist,
und zwar in einem Schritt 516. Daher hat die Steuervorrich tung 136 effektiv
bestimmt, dass zusätzlich
zu dem elektrischen Rauschen 154 das augenblickliche Rechts-Links-Signal
eine zusätzliche
beabsichtigte Eingabe vom Bediener aufweisen kann, um die Lenkung
zu steuern.
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In
einem Schritt 518 wird das Ausgangssignal zu einer getrennten
Komponente der Maschine übermittelt,
wie beispielsweise zu den Ventilen 138. In einem Schritt 520 kann
das Verfahren wiederholt werden, um ein neues Totband an der neuen
Position einzurichten, und zwar entsprechend dem augenblicklichen
Rechts-Links-Signal.
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Wenn
im Schritt 514 die Steuervorrichtung 136 bestimmt,
dass die Differenz zwischen dem augenblicklichen und dem durchschnittlichen Rechts-Links-Signal nicht größer als
die Breite 156 des Totbandes 150 ist (Schritt 514:
nein), dann geht die Steuervorrichtung weiter zu einem Schritt 522.
Im Schritt 522 erzeugt die Steuervorrichtung 136 das Ausgangssignal,
so dass es im Wesentlichen gleich dem durchschnittlichen Rechts-Links-Signal
ist. Entsprechend hat im Schritt 522 die Steuervorrichtung 136 effektiv
bestimmt, dass das augenblickliche empfangene Rechts-Links-Signal
nur oder primär
elektrisches Rauschen ist. Weil das augenblickliche Rechts-Links-Signal
alleine oder in erster Linie elektrisches Rauschen 154 ist,
richtet die Steuervorrichtung 136 das Ausgangssignal so
ein, dass es im Wesentlichen gleich dem durchschnittlichen Rechts-Links-Signal
ist. Wenn man dies so tut, kann die Steuervorrichtung 136 den
Effekt von Störungen in
dem augenblicklichen Rechts-Links-Signal reduzieren, die nicht der
Effekt einer absichtlichen Bedienereingabe sind.
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In
einem Schritt 524 wird das Ausgangssignal zu einer getrennten
Komponente übermittelt,
wie beispielsweise zu den Ventilen 138. Im Schritt 526 endet
das Verfahren. Das Verfahren kann dann wiederholt werden.
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Beispiel 1
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Ein
Beispiel einer Filterung eines Eingangssignals mit dem Totband 150 wird
mit Bezug auf das Verfahren 500 offenbart. Im Schritt 504 nimmt
die Steuervorrichtung ein Eingangssignal mit einem augenblicklichen
Rechts-Links-Signal
mit einer Amplitude von 750 auf. Im Schritt 506 filtert
die Steuervorrichtung 136 den augenblicklichen Rechts-Links-Anteil
und bestimmt, dass das augenblickliche Rechts-Links-Signal eine
Amplitude von 700 hat. Im Schritt 508 wird bestimmt,
dass die Differenz zwischen dem augenblicklichen und dem durchschnittlichen
Rechts-Links-Signal 50 ist.
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Die
Totbandbreite 156 kann basierend auf dem Vorwärts-Rückwärts-Signal
des Eingangssignals bestimmt werden und kann im Schritt 512 so
eingerichtet werden, dass sie eine Amplitude von 100 hat.
Im Schritt 514 bestimmt die Steuervorrichtung 136,
dass die Differenz kleiner als die Breite ist. Daher stellt die
Steuervorrichtung 136 im Schritt 522 das Ausgangssignal
im Wesentlichen gleich dem durchschnittlichen Rechts-Links-Signal
ein, welches 700 ist. Im Schritt 524 wird das
Ausgangssignal an die Maschine übermittelt.
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Beispiel 2
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Ein
weiteres Beispiel einer Filterung mit dem Totband wird unten offenbart.
Im Schritt 504 nimmt die Steuervorrichtung 136 ein
Eingangssignal mit einem augenblicklichen Rechts-Links-Signal mit
einer Amplitude von 750 auf. Im Schritt 506 filtert
die Steuervorrichtung den Rechts-Links-Anteil und bestimmt, dass
das durchschnittliche Rechts-Links-Signal eine Amplitude von 860 hat.
Im Schritt 508 wird bestimmt, dass die Differenz zwischen
dem augenblicklichen und dem durchschnittlichen Rechts-Links-Signal 110 ist.
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Die
Totbandbreite kann basierend auf dem Vorwärts-Rückwärts-Signal bestimmt werden
und sie kann im Schritt 512 so eingerichtet werden, dass
sie eine Amplitude von 100 hat. Im Schritt 514 bestimmt die
Steuervorrichtung 236, dass die Differenz größer als
die Breite ist. Daher stellt die Steuervorrichtung das Ausgangssignal
im Wesentlichen gleich dem augenblicklichen Rechts-Links-Signal
von 810 im Schritt 516 ein. Die Steuervorrichtung über mittelt
das Ausgangssignal im Schritt 518 und wiederholt das Verfahren
im Schritt 520, um das Eingangssignal an der neuen Position
zu filtern.
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Obwohl
das beschriebene Steuersystem mit Bezugnahme auf ein Lenksystem
eines Motorgraders bzw. Straßenhobels
offenbart wird, kann die Steuerung mit fließendem Totband bei irgend einer elektronischen
Schnittstelle zwischen einem Anwender und/oder einem Bediener und
der Maschine verwendet werden. Beispielsweise kann die Steuerung mit
fließendem
Totband für
irgend ein Steuerhebellenksystem anwendbar sein. Weiterhin kann
die Steuerung mit fließendem
Totband mit anderen Systemen verwendet werden, wie beispielsweise
bei einem System mit einem Steuerhebel für Videospiele.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezugnahme auf eine Eingabevorrichtung 134 beschrieben
wird, die in eine neutrale Position in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung vorgespannt ist, und die nicht
in der Rechts-Links-Richtung vorgespannt ist, ist weiterhin die
Steuerung mit fließendem
Totband nicht auf eine solche Eingabevorrichtung eingeschränkt. Beispielsweise
kann die Steuerung mit fließendem
Totband verwendet werden, wo die Eingabevorrichtung in die neutrale
Position aus jeder Richtung vorgespannt ist, und auch dort, wo es überhaupt
keine Vorspannung der Eingabevorrichtung gibt. Weiterhin kann sie
in irgend einem Bereich zwischen diesen extremen Punkten verwendet
werden, einschließlich
in Situationen, wo die Rechts-Links-Bewegung vorgespannt ist, jedoch die
Vorwärts-Rückwärts-Bewegung
nicht vorgespannt ist. Das offenbarte Steuersystem kann Anwendung
in irgend einer Situation finden, wo die Eingabevorrichtung eine
elektronische Eingabevorrichtung ist.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an den offenbarten Ausführungsbeispielen vorgenommen
werden können,
ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele der
Erfindung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung
und aus einer praktischen Ausführung
der hier offenbarten Erfindung offensichtlich. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Umfang der Erfindung durch die folgenden
Ansprüche
und ihre äquivalenten
Ausführungen
gezeigt wird.