DE102019211801A1

DE102019211801A1 - System und verfahren zur bodenbewirtschaftung für ein arbeitsgerät

Info

Publication number: DE102019211801A1
Application number: DE102019211801.1A
Authority: DE
Inventors: Michael D. Peat; John M. Hageman; Craig Christofferson; Tarik Loukili
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2020-02-13
Also published as: CN110820823A; US20200048870A1; US11142890B2

Abstract

Ein Fahrzeugplaniersteuersystem und Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsgerätposition eines Motorgraders, der sich entlang eines Weges einer Oberfläche bewegt. Der Motorgrader umfasst einen Rahmen, der von einer Bodeneingriffstraktionsvorrichtung getragen wird, und ein Arbeitsgerät, das einstellbar an den Rahmen gekoppelt ist. Das Steuersystem umfasst einen Prozessor und einen Speicher, die konfiguriert sind, um ein Planierziel zu empfangen, um die Oberfläche mit dem Arbeitsgerät auf Grundlage des Planierziels auf eine gewünschte Planierung zu planieren. Ein vorderer Bildsensor stellt Bilder eines vorderen Oberflächenprofils bereit, ein Arbeitsgerät-Bildsensor stellt Bilder von gesammeltem Oberflächenmaterial am Arbeitsgerät bereit und ein hinterer Bildsensor stellt Bilder auf einem hinteren Oberflächenprofil bereit. Die Oberfläche wird planiert, indem eine Position des Arbeitsgeräts auf Grundlage der Bilder eingestellt wird, die von dem vorderen Bildsensor, dem Arbeitsgerät-Bildsensor und dem hinteren Bildsensor bereitgestellt werden.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Arbeitsfahrzeug, wie etwa einen Motorgrader, zum Planieren einer Oberfläche und insbesondere ein Fahrzeugplaniersteuersystem zum Steuern einer Arbeitsgeräteposition auf Grundlage eines vorwärts gerichteten Sensors, eines rückwärts gerichteten Sensors und eines Arbeitsgerät-Bildsensors, um eine gewünschte Planierung der Oberfläche zu erreichen.
HINTERGRUND
Arbeitsfahrzeuge, wie etwa ein Motorgrader, können im Bauwesen und in der Instandhaltung verwendet werden, um Gelände in verschiedenen Winkeln, Neigungen und Höhen auf eine ebene Oberfläche zu planieren. Mit einem Motorgrader kann beispielsweise beim Pflastern von Straßen ein Fundament vorbereitet werden, um eine breite, ebene Oberfläche zu schaffen, auf die eine Asphaltschicht aufgebracht wird. Ein Motorgrader kann zwei oder mehr Achsen umfassen, wobei ein Motor und eine Fahrerkabine über den Achsen am hinteren Ende des Fahrzeugs angeordnet sind und eine andere Achse am vorderen Ende des Fahrzeugs angeordnet ist. Zwischen der Vorderachse und der Hinterachse ist ein Arbeitsgerät, beispielsweise ein Planierschild, an dem Fahrzeug angebracht.
Motorgrader umfassen eine Deichselbaugruppe, die in Richtung der Vorderseite des Graders angebracht ist und von dem Grader gezogen wird, wenn er sich vorwärts bewegt. Die Deichselbaugruppe trägt drehbar ein Kreisantriebselement an einem freien Ende der Deichselbaugruppe und das Kreisantriebselement trägt ein Arbeitsgerät, wie den Planierschild, auch als Streichbrett bekannt. Der Winkel des Arbeitsgeräts unterhalb der Deichselbaugruppe kann durch die Drehung des Kreisantriebselements relativ zu der Deichselbaugruppe eingestellt werden.
Zusätzlich zu der Drehung des Planierschilds um eine drehfeste Achse ist der Planierschild auch auf einen ausgewählten Winkel in Bezug auf das Kreisantriebselement einstellbar. Dieser Winkel wird als Planierschildneigung bezeichnet. Die Höhe des Planierschilds ist ebenfalls einstellbar.
Um eine Oberfläche ordnungsgemäß zu planieren, umfasst der Motorgrader einen oder mehrere Sensoren, die die Ausrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf die Schwerkraft und die Position des Planierschilds in Bezug auf das Fahrzeug messen. Ein Drehsensor, der an dem Kreisantriebselement angeordnet ist, stellt einen Drehwinkel des Planierschilds in Bezug auf eine Längsachse bereit, die durch eine Länge des Fahrzeugs definiert ist. Ein Neigungssensor des Planierschilds stellt einen Neigungswinkel des Planierschilds in Bezug auf eine Querachse bereit, die im Allgemeinen mit einer Fahrzeugquerachse ausgerichtet ist, wie etwa durch die Fahrzeugachsen definiert. Ein Längsneigungssensor stellt einen Fahrwinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Schwerkraft bereit.
Maschinensteuersysteme, die zweidimensionale (2D) und dreidimensionale (3D) Maschinensteuersysteme umfassen, befinden sich an der zu planierenden Oberfläche, um dem Motorgrader Planierungsinformationen bereitzustellen. Ein Fahrzeugplaniersteuersystem empfängt Signale vom Maschinensteuersystem, um dem Motorgrader zu ermöglichen, die Oberfläche zu planieren. Der Motorgrader umfasst ein Planiersteuersystem, das operativ mit jedem der Sensoren verbunden ist, so dass die zu planierende Oberfläche auf die gewünschte Neigung, den gewünschten Winkel und die gewünschte Höhe planiert werden kann. Die gewünschte Oberflächenplanierung wird vor oder während eines Planiervorgangs geplant.
Maschinensteuersysteme können Neigungs-, Winkel- und Höhensignale an das Fahrzeugplaniersteuersystem bereitstellen, um es dem Motorgrader oder einem Bediener zu ermöglichen, die Neigung, den Winkel und die Höhe des Planierschilds einzustellen. Das Fahrzeugplaniersteuersystem kann auf eine Weise konfiguriert sein, die Neigung, den Winkel und die Höhe des Planierschilds automatisch zu steuern, um die Oberfläche auf Grundlage der gewünschten Neigungen, Winkel und Höhen zu planieren, wie es dem Fachmann bekannt ist. In diesen automatischen Systemen werden Anpassungen an der Position des Planierschilds in Bezug auf das Fahrzeug ständig am Planierschild vorgenommen, um die Steigungs-, Winkel- und/oder Höhenziele zu erreichen. Viele Fahrzeugplaniersteuersysteme bieten eine integrierte oder optionale Anzeige, die dem Bediener anzeigt, wie gut das Fahrzeugplaniersteuersystem die Zielneigung, den Zielwinkel und/oder die Zielhöhe einhält.
Jede zu planierende Oberfläche enthält Oberflächenunregelmäßigkeiten und Oberflächenmaterialien unterschiedlicher Art. Während gegenwärtige Planiersteuerungssysteme verwendet werden, um das Arbeitsgerät auf der Grundlage von Eingaben einzustellen, die von dem Maschinensteuersystem empfangen werden, berücksichtigen solche Systeme nicht die Art des zu planierenden Oberflächenmaterials. Da die Eigenschaften der Oberflächenmaterialien sehr unterschiedlich sind, können die Planiervorgänge je nach Art der Oberflächenmaterialien auf unterschiedliche Weise beeinflusst werden. Es besteht daher ein Bedürfnis, die Position eines Arbeitsgeräts auf der Grundlage des Auftretens der verschiedenen Arten, Eigenschaften, Bedingungen und Eigenschaften von Oberflächenmaterialien beim Planieren einer Oberfläche zu einem Planierziel einzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Planieren einer Oberfläche bereitgestellt, wobei sich ein Arbeitsfahrzeug entlang der Oberfläche bewegt, wobei die Oberfläche ein Bodenprofil aufweist und aus einem Oberflächenmaterial gebildet ist. Das Fahrzeug umfasst einen Rahmen, der von einer Bodeneingriffszugvorrichtung getragen wird, und ein Arbeitsgerät, das einstellbar mit dem Rahmen gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst: Empfangen eines Planierziels, das eine gewünschte Planierung für die Oberfläche identifiziert, die mit dem Arbeitsgerät planiert wird; Sammeln von Oberflächenmaterial am Arbeitsgerät; Identifizieren einer Materialeigenschaft des gesammelten Oberflächenmaterials; Identifizieren einer Position des Arbeitsgeräts in Bezug auf die Oberfläche; Einstellen der Position des Arbeitsgeräts basierend auf der identifizierten Position und der identifizierten Materialeigenschaft; und Planieren der Oberfläche zu dem Planierziel mit der eingestellten Position des Arbeitsgeräts.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Planiersteuersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das einen Rahmen und ein an den Rahmen gekoppeltes Arbeitsgerät aufweist. Das Arbeitsgerät ist so konfiguriert, dass es Oberflächenmaterial sammelt und bewegt, um eine Oberfläche mit einer aktuellen Planierung zu einem Planierziel zu planieren. Das Steuersystem umfasst eine Antenne, die operativ mit dem Rahmen oder dem Arbeitsgerät verbunden ist, wobei die Antenne konfiguriert ist, um eine Position des Fahrzeugs in Bezug auf die Oberfläche zu empfangen. Ein Arbeitsgerät-Bildsensor ist an dem Fahrzeug angebracht und zu dem Arbeitsgerät hin ausgerichtet, um Bilder von dem Oberflächenmaterial aufzuzeichnen, das von dem Arbeitsgerät gesammelt wird. Eine Steuerschaltung ist operativ mit der Antenne und dem Arbeitsgerät-Bildsensor verbunden. Die Steuerschaltung umfasst einen Prozessor und einen Speicher, wobei der Speicher konfiguriert ist, um Programmanweisungen zu speichern. Der Prozessor ist konfiguriert, um die gespeicherten Programmanweisungen auszuführen, um: eine Materialeigenschaft des gesammelten Oberflächenmaterials basierend auf den aufgezeichneten Bildern des gesammelten Oberflächenmaterials zu identifizieren; eine erste Position des Arbeitsgeräts basierend auf einer aktuellen Position des Arbeitsgeräts in Bezug auf die Oberfläche zu identifizieren; eine zweite Position des Arbeitsgeräts basierend auf der identifizierten Materialeigenschaft zu identifizieren; und das Arbeitsgerät von der ersten Position zu der zweiten Position zu bewegen, um die Oberfläche zu planieren.
In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Planieren einer Oberfläche mit einem Arbeitsfahrzeug bereitgestellt, das sich entlang der Oberfläche bewegt, wobei die Oberfläche ein Bodenprofil aufweist und aus einem Oberflächenmaterial gebildet ist. Das Fahrzeug umfasst einen Rahmen und ein Arbeitsgerät, das einstellbar mit dem Rahmen gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst: Identifizieren eines vorderen Oberflächenprofils vor dem Arbeitsfahrzeug; Identifizieren einer Materialeigenschaft eines gesammelten Oberflächenmaterials, das sich am Arbeitsgerät befindet; Identifizieren eines hinteren Oberflächenprofils am Heck des Arbeitsfahrzeugs; Einstellen einer Position des Arbeitsgeräts basierend auf dem identifizierten vorderen Oberflächenprofil, der identifizierten Materialeigenschaft und dem identifizierten hinteren Oberflächenprofil; und Planieren der Oberfläche zu einem Planierziel mit der eingestellten Position des Arbeitsgeräts.
Figurenliste
Die oben genannten Aspekte der vorliegenden Offenbarung und die Art und Weise, wie sie erhalten werden, werden deutlicher und die Offenbarung selbst wird durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden, wobei:

1 eine Seitenansicht eines Motorgraders darstellt;
2 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Fahrzeugs und eines Fahrzeugplaniersteuersystems der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
3A und 3B ein Steuersystemblockdiagramm einer Ausführungsform des vorliegenden Fahrzeugsystems darstellen.

In den verschiedenen Ansichten werden gleiche Teile durch gleiche Bezugsnummern bezeichnet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind nicht dazu bestimmt, erschöpfend zu sein oder die Offenbarung auf die genau offenbarten Formen der folgenden ausführlichen Beschreibung zu beschränken. Vielmehr wurden die Ausführungen so gewählt und beschrieben, dass Fachleute die Prinzipien und Praktiken der vorliegenden Offenbarung verstehen können.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Fahrzeugs, wie etwa eines Motorgraders 100, gezeigt. Ein Beispiel für einen Motorgrader ist der 772G Motorgrader, der von Deere & Company hergestellt und verkauft wird. Während in der vorliegenden Offenbarung ein Motorgrader beschrieben wird, werden andere Arten von Arbeitsmaschinen in Betracht gezogen, einschließlich Planiermaschinen, Straßenplanierer, Planierraupen, Bulldozer und Frontlader.
Wie in 1 gezeigt, umfasst der Motorgrader 100 einen vorderen Rahmen 102 und einen hinteren Rahmen 104, wobei der vordere Rahmen 102 auf einem Paar von Vorderrädern 106 und der hintere Rahmen 104 auf einem rechten und linken Tandemsatz von Hinterrädern 108 getragen wird. Eine gerade Linie, die sich zwischen den Radmitten erstreckt, definiert im Allgemeinen eine Radachse quer zu einer Längsebene des Fahrzeugs 100 und im Allgemeinen parallel zu Radlaufflächen, die mit der Oberfläche in Kontakt stehen, die planiert wird. Die Rahmen können starr oder gelenkig sein. Andere Bodeneingriffszugvorrichtungen, wie etwa Laufflächen, werden in Betracht gezogen.
Eine Bedienerkabine 110 ist an einem nach oben geneigten hinteren Bereich 112 des vorderen Rahmens 102 angebracht und enthält verschiedene Bedienelemente für den Motorgrader 100, die so angeordnet sind, dass sie sich in Reichweite eines sitzenden oder stehenden Bedieners befinden. In einem Aspekt können diese Steuerungen ein Lenkrad 114 und eine Hebelbaugruppe 116 enthalten. Eine Benutzerschnittstelle 117 wird von einer Konsole unterstützt, die sich in der Kabine befindet, und umfasst eine oder mehrere verschiedene Arten von Bedienelementen, einschließlich manueller und elektronischer Tasten oder Schalter. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Benutzerschnittstelle 117 eine visuelle Anzeige, die vom Bediener auswählbare Menüs zum Steuern verschiedener Merkmale des Fahrzeugs 100 bereitstellt. In einer oder mehreren Ausführungsformen wird eine Videoanzeige bereitgestellt, um Bilder anzuzeigen, die von dem Bildsensor 148 oder Kameras bereitgestellt werden, die sich am Fahrzeug befinden.
Am hinteren Rahmen 104 ist ein Motor 118 befestigt, der Leistung für alle angetriebenen Komponenten des Motorgraders 100 liefert. Der Motor 118 ist zum Beispiel konfiguriert, um ein Getriebe (nicht gezeigt) anzutreiben, das gekoppelt ist, um die Hinterräder 108 mit verschiedenen ausgewählten Geschwindigkeiten und entweder im Vorwärts- oder Rückwärtsmodus anzutreiben. Ein hydrostatisches Vorderradunterstützungsgetriebe (nicht gezeigt) ist in verschiedenen Ausführungsformen selektiv eingerückt, um die Vorderräder 106 auf eine in der Technik bekannten Weise anzutreiben.
An einer vorderen Stelle des vorderen Rahmens 102 ist eine Deichsel oder ein Zugrahmen 120 angebracht, dessen vorderes Ende über eine Kugelgelenkanordnung 122 universell mit dem vorderen Rahmen 102 verbunden ist und dessen gegenüberliegende rechte und linke hintere Bereiche an einem erhöhten Mittelabschnitt 124 des vorderen Rahmens 102 aufgehängt sind. Rechte und linke Hebeverbindungsanordnungen, die rechte und linke ausfahrbare und einfahrbare Hydraulikzylinder 126 bzw. 128 beinhalten, stützen den linken und rechten Bereich der Deichsel 120. Die rechte und linke Hebeverbindungsanordnung 126 und 128 heben oder senken die Deichsel 120. Eine Seitenverschiebungsgestängeanordnung ist zwischen dem erhöhten Rahmenabschnitt 124 und einer hinteren Position der Deichsel 120 gekoppelt und umfasst ein ausfahrbares und einfahrbares hydraulisches Seitenschwenkstellglied 130. Ein Planierschild oder Streichbrett 132 ist mit dem vorderen Rahmen 102 gekoppelt und wird durch eine Kreisantriebsbaugruppe 134 angetrieben. Der Planierschild 132 umfasst eine Kante 133, die konfiguriert ist, um Material zu schneiden, zu trennen oder zu bewegen. Wenn sich das Fahrzeug 100 bewegt, sammelt der Planierschild 132 Oberflächenmaterial aus dem Gelände und bewegt das gesammelte Oberflächenmaterial zu einer anderen Position. Während hier ein Planierschild 132 beschrieben wird, werden andere Arten von Arbeitsgeräten in Betracht gezogen.
Die Deichsel 120 wird durch die rechten und linken Hebeverbindungsanordnungen 126 und 128 angehoben oder abgesenkt, was wiederum den Planierschild 132 in Bezug auf die Oberfläche anhebt oder absenkt. Das Stellglied 130 hebt oder senkt ein Ende des Planierschilds 132, um die Neigung des Planierschilds einzustellen.
Die Kreisantriebsbaugruppe 134 umfasst einen Rotationssensor 136, der in verschiedenen Ausführungsformen einen oder mehrere Schalter beinhaltet, die Bewegung, Geschwindigkeit oder Position des Planierschilds 132 in Bezug auf den Fahrzeugvorderrahmen 102 erfassen. Der Drehsensor 136 ist elektrisch mit einer Steuerung 138 gekoppelt, die sich in einer Ausführungsform in der Kabine 110 befindet. In anderen Ausführungsformen befindet sich die Steuerung 138 im vorderen Rahmen 102, im hinteren Rahmen 104 oder in einem Motorraum, in dem der Motor 118 untergebracht ist. In noch weiteren Ausführungsformen ist die Steuerung 138 eine verteilte Steuerung mit separaten individuellen Steuerungen, die an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs verteilt sind. Während die Steuerung im Allgemeinen durch elektrische Verdrahtung oder Verkabelung mit Sensoren und anderen verwandten Komponenten fest verdrahtet ist, beinhaltet die Steuerung in anderen Ausführungsformen außerdem einen drahtlosen Sender und/oder Empfänger, um mit einer gesteuerten oder erfassenden Komponente oder Vorrichtung zu kommunizieren, die entweder Informationen an die Steuerung bereitstellt oder Steuerungsinformationen an gesteuerte Vorrichtungen überträgt.
Ein Neigungs-/Positionssensor des Planierschilds 140 ist dazu konfiguriert, die Neigung und/oder die Position des Planierschilds 132 zu erfassen und der Steuerung 138 Neigungs- und/oder Positionsinformationen bereitzustellen. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Neigungs-/Positionssensor des Planierschilds 140 mit einem Stützrahmen für den Planierschild 132 des Hydraulikstellglieds 130 gekoppelt, um die Neigungsinformationen bereitzustellen. Ein Längsneigungssensor 142 ist konfiguriert, um den Neigungswinkel des Fahrzeugs 100 in Bezug auf die Schwerkraft zu erkennen und der Steuerung 138 Planier-Neigungswinkelinformationen bereitzustellen. In einer Ausführungsform umfasst der Längsneigungssensor 142 eine inertiale Messeinheit (Inertial Measurement Unit - IMU), die dazu konfiguriert ist, um eine Rollposition und eine Nickposition in Bezug auf die Schwerkraft zu bestimmen. Der Leistungsneigungssensor 142 stellt ein Signal bereit, das Roll- und Nickinformationen der geradlinigen Achse zwischen Radmitten und folglich Roll- und Nickinformationen des Fahrzeugs 100 beinhaltet. Die Roll- und Nickinformationen werden von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 150 aus 2 verwendet, um die Position des Planierschilds 132 einzustellen.
Eine Antenne 144 befindet sich an einem oberen Abschnitt der Kabine 110 und ist konfiguriert, um Signale von verschiedenen Arten von Maschinensteuersystemen zu empfangen, einschließlich Schallsystemen, Lasersystemen und globalen Positionierungssystemen (GPS). Während die Antenne 144 dargestellt ist, sind andere Positionen der Antenne 144 eingeschlossen, wie es dem Fachmann bekannt ist. Wenn das Fahrzeug 100 zum Beispiel ein Schallsystem verwendet, wird ein Schalltracker 146 verwendet, um reflektierte Schallwellen zu erfassen, die durch das Schallsystem hindurch mit dem Schalltracker 146 übertragen werden. In einem Fahrzeug 100, das ein Lasersystem verwendet, trägt ein Mast (nicht gezeigt), der sich auf dem Planierschild befindet, einen Lasertracker, der sich in einem Abstand über dem Planierschild 132 befindet. In einer Ausführungsform umfasst der Mast eine Länge, um einen Lasertracker in einer Höhe ähnlich der Höhe eines Dachs der Kabine zu tragen. Ein GPS-System umfasst einen GPS-Tracker, der an einem Mast ähnlich dem für das Lasertracker-System vorgesehenen angeordnet ist. Folglich wendet die vorliegende Offenbarung Fahrzeug-Motorgradersysteme an, die sowohl relativ „einfache“ 2D-Querneigungssysteme als auch „hochwertige“ 3D-Planiersteuersysteme verwenden.
In weiteren Ausführungsformen umfasst das Planiersteuersystem Vorrichtungen, Geräte oder Systeme, die konfiguriert sind, um die Längsneigung des Fahrzeugs zu bestimmen, sowie Vorrichtungen, Geräte oder Systeme, die konfiguriert sind, um die Neigung und/oder Position des Planierschilds zu bestimmen. Zum Beispiel wird die Position des Planierschilds durch einen oder mehrere Sensoren bestimmt. In einer Ausführungsform wird eine inertiale Messeinheit zur Bestimmung der Planierschildposition verwendet. Folglich werden andere Systeme zum Bestimmen von Längsneigung und Planierschildneigung/-position in Betracht gezogen.
Ein vorderer Bodenbildsensor 145 ist fest an dem vorderen Rahmen 102 an einer Stelle montiert, die im Allgemeinen von keinem beliebigen Teil des Fahrzeugs 100 behindert wird. Der vordere Bodenbildsensor 145 umfasst einen oder mehrere Sender, Empfänger oder Transceiver, die vor dem Fahrzeug 100 auf den Boden gerichtet sind und von diesem angefahren werden. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der vordere Bodenbildsensor 145 eine oder mehrere von einer zweidimensionalen Kamera, einer dreidimensionalen Kamera, einer Stereokamera, einer monokularen Kamera, einer Radarvorrichtung und einer Laserabtastvorrichtung, einem Ultraschallsensor und einem Lichtdetektions- und Entfernungsscanner (LIDAR = Light Detection and Ranging). Der vordere Bodenbildsensor 145 ist konfiguriert, um ein Bild des angefahrenen Bodens bereitzustellen, das an die ECU 150 aus 2 übertragen wird. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Bodenbildsensor 145 ein Graustufensensor, ein Farbsensor oder eine Kombination davon.
Ein hinterer Bodenbildsensor 147 ist fest an dem hinteren Rahmen 104 an einer Stelle montiert, die im Allgemeinen von keinem beliebigen Teil des Fahrzeugs 100 behindert wird. Der hintere Bodenbildsensor 147 umfasst einen oder mehrere Sender, Empfänger oder Transceiver, die auf den Boden gerichtet sind und von dem Fahrzeug 100 verlassen werden. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der hintere Bodenbildsensor eine oder mehrere von einer zweidimensionalen Kamera, einer dreidimensionalen Kamera, einer Stereokamera, einer monokularen Kamera, einer Radarvorrichtung und einer Laserabtastvorrichtung, einem Ultraschallsensor und einem Lichtdetektions- und Entfernungsscanner (LIDAR = Light Detection and Ranging). Der hintere Bodenbildsensor 147 ist konfiguriert, um ein Bild des Bodens hinter dem Fahrzeug bereitzustellen, das an die ECU 150 aus 2 übertragen wird. Die Bilder, die von dem hinteren Bodenbildsensor 147 bereitgestellt werden, werden von der ECU 150 verwendet, um eines oder mehreres von einem Ort einer Schwade, eines Profils einer Schwade und einem Oberflächenprofil, das sich aus dem Abstufungsvorgang ergibt, zu bestimmen. In einer oder mehreren Ausführungsformen werden die Daten, die durch die ECU 150 basierend auf dem hinteren Bodenbildsensor bestimmt werden, als ein Rückkopplungssignal bereitgestellt, das beim Einstellen der Position des Arbeitsgeräts verwendet wird. In verschiedenen Ausführungsformen ist der hintere Bodenbildsensor 147 ein Graustufensensor, ein Farbsensor oder eine Kombination davon.
In einer Ausführungsform ist ein Arbeitsgerät-Bildsensor 149 fest an der Deichsel 120 montiert und ist auf das Oberflächenmaterial ausgerichtet oder gerichtet, das durch den Planierschild 132 bewegt wird. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Arbeitsgerät-Bildsensor 149 eine zweidimensionale Kamera oder eine dreidimensionale Stereokamera, die an der Deichsel 120 an einer Position angeordnet ist, um das Oberflächenmaterial abzubilden, das sich in der Nähe und am Planierschild 132 befindet. Die Stellen des Materialbildsensors werden in Betracht gezogen, um eine relativ ungehinderte Sicht auf den Planierschild 132, das Oberflächenmaterial angrenzend an den Planierschild an beiden Enden des Planierschilds und Oberflächenmaterial am Planierschild zu ermöglichen. Der Arbeitsgerät-Bildsensor 149 liefert ein Bild oder Bilder des Oberflächenmaterials, die an die ECU 150 aus 2 übertragen werden. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Arbeitsgerät-Bildsensor 149 ein Graustufensensor, einem Farbsensor oder einer Kombination davon.
2 ist eine vereinfachte schematische Darstellung des Fahrzeugs 100 und eines Fahrzeugplaniersteuersystems, das Steuerschaltungen umfasst, die die Erfindung verkörpern. In dieser Ausführungsform ist die Steuerung 138 als die ECU 150 konfiguriert, die operativ mit einer Getriebesteuereinheit 152 verbunden ist. Die ECU 150 befindet sich in der Kabine 110 des Fahrzeugs 100 und die Getriebesteuereinheit 152 befindet sich am Getriebe des Fahrzeugs 100. Die ECU 150 empfängt Neigungs-, Winkel- und/oder Höhensignale, die von einer oder mehreren Arten von Maschinensteuersystemen, einschließlich eines Schallsystems 154, eines Lasersystems 156 und eines GPS-Systems 158, erzeugt werden. Andere Maschinensteuersysteme werden in Betracht gezogen. Diese Signale werden kollektiv als Kontursignale bezeichnet. Jedes der Maschinensteuersysteme 154, 156 und 158 kommuniziert mit der ECU 150 über einen Transceiver 160, der operativ mit dem geeigneten Antennentyp verbunden ist, wie es dem Fachmann bekannt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die ECU 150 einen Computer, ein Computersystem oder andere programmierbare Vorrichtungen. In anderen Ausführungsformen kann die ECU 150 einen oder mehrere Prozessoren (z. B. Mikroprozessoren) und einen zugehörigen Speicher 161 enthalten, der prozessorintern oder prozessorextem sein kann. Der Speicher 161 kann Direktzugriffsspeichervorrichtungen (RAM-Vorrichtungen) enthalten, die den Datenspeicher der ECU 150 umfassen, sowie beliebige andere Speicherarten, z. B. Cache-Speicher, nichtflüchtige oder Sicherungsspeicher, programmierbare Speicher oder Flash-Speicher und schreibgeschützte Speicher. Zusätzlich kann der Speicher einen Speicherplatz enthalten, der physikalisch an anderer Stelle als die Verarbeitungsvorrichtungen angeordnet ist, und kann einen beliebigen Cache-Speicher in einer Verarbeitungsvorrichtung sowie eine beliebige Speicherkapazität enthalten, wie er beispielsweise in einer Massenspeichervorrichtung oder einem anderen Computer gespeichert ist, der mit der ECU 150 gekoppelt ist. Die Massenspeichervorrichtung kann einen Cache oder einen anderen Datenraum enthalten, der Datenbanken enthalten kann. In anderen Ausführungsformen befindet sich der Speicherplatz in der „Cloud“, wobei sich der Speicher an einem entfernten Ort befindet, der die gespeicherten Informationen drahtlos an die ECU 150 bereitstellt. Wenn in dieser Offenbarung auf die ECU 150 und den Speicher 161 Bezug genommen wird, werden andere Arten von Steuerungen und andere Arten von Speicher in Betracht gezogen.
Die ECU 150 führt Computersoftwareanwendungen, Komponenten, Programme, Objekte, Module oder Datenstrukturen usw. aus oder verlässt sich anderweitig darauf. Softwareroutinen, die sich in dem enthaltenen Speicher der ECU 150 oder einem anderen Speicher befinden, werden als Reaktion auf die empfangenen Signale ausgeführt. In anderen Ausführungsformen befinden sich die Computersoftwareanwendungen in der Cloud. Die ausgeführte Software enthält eine oder mehrere spezifische Anwendungen, Komponenten, Programme, Objekte, Module oder Befehlsfolgen, die typischerweise als „Programmcode“ bezeichnet werden. Der Programmcode enthält eine oder mehrere im Speicher befindliche Anweisungen und andere Speichereinrichtungen, die die im Speicher befindlichen Anweisungen ausführen, die auf andere vom System erzeugte Anweisungen ansprechen oder die eine vom Benutzer bediente Benutzerschnittstelle aufweisen. Die ECU 150 ist konfiguriert, um die gespeicherten Programmanweisungen auszuführen.
Die ECU 150 ist ebenfalls operativ mit einer Planierschild-Hubventilbaugruppe 162 verbunden (siehe 2), die wiederum operativ mit den rechten und linken Hebeverbindungsanordnungen 126 und 128 und dem Stellglied 130 verbunden ist. Die Planierschild-Hubventilbaugruppe 162 ist in einer Ausführungsform eine elektrohydraulische (EH) Baugruppe, die konfiguriert ist, um den Planierschild 132 in Bezug auf die Oberfläche oder den Boden und auf ein Ende des Planierschilds anzuheben oder abzusenken, um die Neigung des Planierschilds einzustellen. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Ventilbaugruppe 162 eine verteilte Baugruppe mit verschiedenen Ventilen, um verschiedene Positionsmerkmale des Planierschilds zu steuern. Zum Beispiel stellen ein oder mehrere Ventile eine oder beide der Verbindungsanordnungen 126 und 128 als Reaktion auf Befehle ein, die von den Ventilen erzeugt und an diese übertragen und von der ECU 150 erzeugt werden. Ein anderes oder mehrere Ventile stellt in verschiedenen Ausführungsformen das Stellglied 130 als Reaktion auf Befehle ein, die an die Ventile übertragen und von der ECU 150 erzeugt werden. Die ECU 150 reagiert auf Planierstatusinformationen, die durch das Schallsystem 154, das Lasersystem 156 und das GPS 158 bereitgestellt werden, und passt die Position des Planierschilds 132 durch Steuerung der Planierschild-Hubventilbaugruppe 162 an. Die Position des Planierschilds wird basierend auf der aktuellen Position des Planierschilds in Bezug auf das Fahrzeug, der Geschwindigkeit des Planierschilds bei Manipulation und der Richtung des Planierschilds angepasst.
Um eine bessere Produktivität zu erzielen und Bedienerfehler zu reduzieren, ist die ECU 150 mit der Getriebesteuereinheit 152 gekoppelt, um die Leistungsmenge zu steuern, die auf die Räder des Fahrzeugs 100 aufgebracht wird. Die ECU 150 ist ferner operativ mit einer Motorsteuereinheit 164 verbunden, die teilweise konfiguriert ist, um die Motordrehzahl des Motors 116 zu steuern. Eine Drossel 166 ist operativ mit der Motorsteuereinheit 164 verbunden. In einer Ausführungsform ist die Drossel 166 eine manuell betätigte Drossel, die sich in der Kabine 110 befindet und durch den Bediener des Fahrzeugs 100 eingestellt wird. In einer weiteren Ausführungsform ist die Drossel 166 zusätzlich eine maschinengesteuerte Drossel, die automatisch durch die ECU 150 als Reaktion auf Planierinformationen und Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen gesteuert wird.
Die ECU 150 stellt der Motorsteuereinheit 164 Motorsteueranweisungen und der Getriebesteuereinheit 152 Getriebesteueranweisungen bereit, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs als Reaktion auf Planierinformationen einzustellen, die von einem der Maschinensteuersysteme, einschließlich des Schallsystems 154, des Lasersystems 156 und des GPS-Systems 158, bereitgestellt werden. In weiteren Ausführungsformen werden andere Maschinensteuersysteme verwendet. Die Fahrzeugrichtungsinformation wird von der ECU 150 in Reaktion auf die von der Lenkvorrichtung 114 bereitgestellte Richtungsinformation bestimmt.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation wird der ECU 150 teilweise von der Getriebesteuereinheit 152 bereitgestellt, die operativ mit einem Getriebeausgangsdrehzahlsensor 168 verbundenist. Der Getriebeausgangsdrehzahlsensor 168 stellt eine erfasste Drehzahl einer Ausgangswelle des Getriebes bereit, wie es dem Fachmann bekannt ist. In anderen Ausführungsformen werden zusätzliche Getriebedrehzahlsensoren verwendet, einschließlich eines Eingangsgetriebedrehzahlsensors, der Drehzahlinformationen der Getriebeeingangswelle bereitstellt.
Zusätzliche Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen werden der ECU 150 durch die Motorsteuereinheit 164 bereitgestellt. Die Motorsteuereinheit 164 ist operativ mit einem Motordrehzahlsensor 170 verbunden, der der Motorsteuereinheit 164 Motordrehzahlinformationen bereitstellt.
Eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit wird an der ECU 150 unter Verwendung von Geschwindigkeitsinformationen bestimmt, die von der Getriebesteuereinheit 152 und/oder der Motorsteuereinheit 164 bereitgestellt werden. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 wird durch die von der ECU 150 bereitgestellten Geschwindigkeitssteuerbefehle erhöht, wenn das Planiersteuersystem das Ziel erreicht, um maximale Produktivität zu gewährleisten.
Der vordere Bodensensor 145, der hintere Bodensensor 147 und der Arbeitsgerät-Bildsensor 149 sind jeweils operativ mit der ECU 150 verbunden. Jeder der Sensoren 145, 147 und 149 überträgt ein oder mehrere Bilder des Oberflächenmaterials vor dem Fahrzeug 100, des Oberflächenmaterials am Heck des Fahrzeugs 100 und des Oberflächenmaterials, das sich am oder neben dem Planierschild 132 befindet.
Die 3A und 3B stellen ein Steuersystemblockdiagramm 198 einer Ausführungsform des vorliegenden Fahrzeugsystems dar, das konfiguriert ist, eine Vorwärtssensorik, eine Rückwärtssensorik und eine Arbeitsgerätsensorik bereitzustellen, um die Position des Arbeitsgeräts 132 während eines Planiervorgangs einzustellen. Jeder der Blöcke des Diagramms veranschaulicht technische Merkmale, die von jedem der Sensoren 145, 147 und 149 bereitgestellt werden, die Bildinformationen an die elektronische Steuereinheit 150 übertragen. Ein Rückwärtssensorikblock 200 enthält Merkmale, die von der ECU 150 auf Grundlage von Bildern ausgeführt werden, die von dem hinteren Bodenbildsensor 147 empfangen werden. Ein Vorwärtssensorikblock 202 enthält Merkmale, die von der ECU 150 auf Grundlage von Bildern ausgeführt werden, die von dem hinteren Bodenbildsensor 145 empfangen werden. Ein Sensorikblock 204 für die Bodenbearbeitung (am Planierschild) enthält Merkmale, die von der ECU 150 auf Grundlage von Bildern ausgeführt werden, die von dem Arbeitsgerät-Bildsensor 149 ausgeführt werden.
Der Rückwärtssensorikblock 200 zeigt eine Ausführungsform eines Softwaremoduls, das in dem Speicher 161 gespeichert und operativ mit der ECU 150 verbunden ist. Wie oben beschrieben, werden andere Konfigurationen von Programmcode in Betracht gezogen, wenn auf ein Modul Bezug genommen wird. Der Rückwärtssensor 147 überträgt Bilder an die ECU 150, die ein Bodenprofil nach dem Durchgang 206 und eine Schwadstelle und ein Profil 208 bestimmt. Die von den Sensoren bereitgestellten Bilder resultieren aus einer Bildabtastung der Oberfläche, die sich vor oder hinter dem Fahrzeug 100 und in der Nähe oder am Planierschild befindet. Der Bildinhalt wird durch einen oder mehrere Bildklassifizierungsalgorithmen bestimmt, die sich in der ECU 150 oder dem Speicher 161 befinden. In einer oder mehreren Ausführungsformen stellen Bildklassifizierungsalgorithmen, wie etwa Kantenerkennungs- und Objekterkennungsalgorithmen, aktuelle Oberflächen- oder Geländeinformationen bereit, die zum Aktualisieren einer Standortkarte verwendet werden, die durch einen Standortkartenblock 210 dargestellt wird. Bildklassifizierungsalgorithmen, die eine Identifizierung von Kontrast- und Texturinformationen des Oberflächenmaterials umfassen, werden ebenfalls in Betracht gezogen.
In einer Ausführungsform wird die Standortkarte von Block 210 in dem Speicher 161 gespeichert. Andere Speicherplätze werden in Betracht gezogen. Die Standortkarte enthält eine Startprofilkarte 212, eine Konstruktionsprofilkarte (oder Zielkarte) 214, eine aktualisierte aktuelle Profilkarte 216 und eine Unterschnitt/Überschnitt-Deltakarte 218. Die Startprofilkarte enthält Geländeinformationen, die von einer oder mehreren Sensorikvorrichtungen bereitgestellt werden, die von dem Fahrzeug 100 getrennt sind. In einer Ausführungsform wird die Startprofilkarte von einer Drohne bereitgestellt, die eine Sensorikvorrichtung und ein zugehöriges Verarbeitungssystem aufweist, um die Startprofilkarte zu erzeugen. Die Startprofilkarte 212 enthält Steigungs- und/oder Höheninformationen und wird an das Fahrzeug übertragen und im Speicher 161 gespeichert.
Die Konstruktionsprofilkarte 214 enthält eine vorbestimmte Karte eines gewünschten Planierziels, ein endgültiges Geländeprofil, einschließlich Steigungs- und/oder Höheninformationen einer endgültigen Planierung. Während sich das Fahrzeug 100 entlang der Oberfläche bewegt, wird die aktualisierte aktuelle Profilkarte 216 durch die ECU 150 unter Verwendung der Bodenprofildaten nach dem Durchgang 206 und der Schwadstellen- und Profildaten 208 erzeugt. Die aktualisierten aktuellen Profildaten werden durch ein Unterschnitt/Überschnitt-Softwaremodul mit den Konstruktionsprofildaten verglichen, um die Unterschnitt/Überschnitt-Deltakarte 218 zu erzeugen. Die Deltakarte 218 enthält Daten, die konfiguriert sind, um die Position des Planierschilds einzustellen, und Daten, die eine Stelle angeben, an der das aktuelle Oberflächenmaterial unterschnitten werden muss oder überschritten (hinzugefügt) werden muss, um das Konstruktionsprofil zu erreichen.
Die aktualisierten aktuellen Profildaten und Unterschnitt/Überschnitt-Deltakartendaten werden in dem Speicher 161 gespeichert und werden von der ECU 150 aufgerufen, die konfiguriert ist, um an einer Rechenlogikeinheit oder Berechnungsvorrichtung 220 eine gewünschte Position des Planierschilds an dem gewünschten Planierschild-Positionsblock 222 zu bestimmen oder zu berechnen. Auf die aktualisierten aktuellen Profildaten und Unterschnitt/Überschnitt-Deltakartendaten wird auch von der ECU 150 zugegriffen, um eine erwartete Fahrzeugstellung an einem erwarteten Fahrzeugstellungsblock 224 zu bestimmen, der eine Fahrzeugposition in Bezug auf die Schwerkraft ist, die wiederum teilweise die Position des Planierschilds in Bezug auf die aktuelle Oberfläche bestimmt, die für das endgültige Konstruktionsprofil 214 konfiguriert ist. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die Fahrzeugstellungsdaten Roll-, Nick- und/oder Gierpositionsdaten. In dieser Offenbarung bedeutet „Delta“ eine Differenz des Konstruktionsprofils 214 mit dem aktualisierten aktuellen Profil 216.
Der Vorwärtssensorikblock 202 zeigt eine Ausführungsform eines Softwaremoduls, das in dem Speicher 161 gespeichert und operativ mit der ECU 150 verbunden ist. Der Vorwärtssensor 145 überträgt Bilder an die ECU 150, die ein erwartetes Bodenprofil 226 und eine Schwadstelle und ein Profil 228 bestimmt. Die vom Sensor 145 gelieferten Bilddaten resultieren aus einer Bildabtastung der vor dem Fahrzeug 100 befindlichen Oberfläche, deren Inhalt durch einen oder mehrere in der ECU 150 oder im Speicher 161 befindliche Bildklassifizierungsalgorithmen bestimmt wird. In einer oder mehreren Ausführungsformen stellen Bildklassifizierungsalgorithmen, wie etwa Kantenerkennungs- und Objekterkennungsalgorithmen, erwartete Bodenprofildaten und erwartete Materialeigenschaftsdaten bereit.
Die Materialeigenschaftsdaten der Oberflächenmaterialien umfassen unter anderem Daten, die die Arten von Oberflächenmaterialien, die Bedingungen der Oberflächenmaterialien und die Eigenschaften des vom Planierschild erfassten Oberflächenmaterials darstellen. Zu den Arten von Oberflächenmaterialien zählen unter anderem Boden, Gestein, Kiesel, Stein, Mineralien, organische Substanzen, Ton und Vegetation. Zu den Bedingungen von Oberflächenmaterialien zählen unter anderem weich, hart, nass, trocken und segmentiert. Zu den Eigenschaften des Oberflächenmaterials zählen unter anderem eine Menge, eine Position, eine Form und eine Geschwindigkeit des Materials, wenn es durch den Planierschild bewegt wird. Die Bildklassifizierungsalgorithmen sind konfiguriert, um einen oder mehrere der Typen, Bedingungen und Eigenschaften zu bestimmen. Die erwarteten Bodenprofildaten und die erwarteten Materialeigenschaftsdaten werden von dem Modul für die erwartete Fahrzeugstellung verwendet, um die erwartete Fahrzeugstellung bei Block 224 zu bestimmen.
Ein Arbeitsbodensensorikblock 204 ist konfiguriert, um einen oder mehrere der Materialeigenschaftsdaten (in 3B als Boden identifiziert) der Oberflächenmaterialien zu identifizieren, darunter unter anderem Daten, die die Arten von Oberflächenmaterialien, die Bedingungen der Oberflächenmaterialien und die Eigenschaften des Oberflächenmaterials, die von dem Planierschild erfasst werden, darstellen. Zum Beispiel wird bei Block 230 die Form und Position des Arbeitsbodens am Planierschild bestimmt. Bei Block 232 wird die Geschwindigkeit und Materialrolle des Arbeitsbodens am Planierschild 132 bestimmt. Die Materialrolle umfasst eine Identifikation, wie das Material auf den Planierschild rollt und wie das Material von dem Planierschild abrollt. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Materialrolle ein oder mehrere Bilder der Nähe des Oberflächenmaterials zur Oberseite des Arbeitsgeräts und wie weit sich das Material von dem Arbeitsgerät weg erstreckt, wenn ein oder beide Enden des Planierschilds verlassen werden. Die Geschwindigkeit wird basierend auf der Geschwindigkeit bestimmt, mit der sich das Material während eines Planiervorgangs entlang des Planierschilds und vom Planierschild weg bewegt. Bei Block 234 wird die Position des Planierschilds relativ zum Boden bestimmt. Bei Block 236 werden die Segmentierungsgröße und Mischqualität bestimmt.
Jeder der Blöcke 230, 232, 234 und 236 stellt Daten bereit, die den Arbeitsboden in der Nähe oder am Planierschild identifizieren und an die Berechnungsvorrichtung 220 bei einem Planierschildüberlauferkennungs- und Planierschildverhinderungsblock 238 übertragen werden. Die Berechnungsvorrichtung 220 stellt unter Verwendung dieser Daten einen Material- oder Bodenrolleneinstellwert bereit.
Die Berechnungsvorrichtung 220 greift auf die Daten zu, die durch den Vorwärtssensorikblock 202, den Arbeitsbodensensorikblock 204, den Standortkartenblock 210 und einem Block für erwartete Betätigungsverzögerungen 240 bereitgestellt werden. Der Block für erwartete Betätigungsverzögerungen 240 umfasst in einer oder mehreren Ausführungsformen Daten, die die Betätigungsverzögerung des Planierschilds identifizieren, die sich aus der Anordnung der Systemhardware und der Systemsoftware ergibt. Beispielsweise ist die Länge der Betätigungsarme und des Hydrauliksystems, die die Betätigungszeiten beeinflussen, ein identifizierbarer Wert und wird in dem Speicher 161 als Daten, wie beispielsweise in einer Nachschlagetabelle, gespeichert. Andere Betätigungsverzögerungen werden von Fachleuten in Betracht gezogen und verstanden.
Zusätzliche Fahrzeugdaten werden durch einen Fahrzeugsensorikblock 242 bereitgestellt, der aktuelle Fahrzeugpositions- und Fahrzeugstellungsdaten, die durch einen aktuellen Fahrzeugpositions- und Fahrzeugstellungsblock 244 bereitgestellt werden, aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeits- und Fahrzeugrichtungsdaten, die durch einen aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeits- und Fahrzeugrichtungsblock 246 bereitgestellt werden, aktuelle Arbeitsgerätpositions- und Arbeitsgerätstellungsdaten, die durch einen aktuellen Arbeitsgerätpositions- und Arbeitsgerätstellungsblock 248 bereitgestellt werden, und aktuelle Arbeitsgerätgeschwindigkeits- und Arbeitsgerätrichtungsdaten, die durch einen aktuellen Arbeitsgerätgeschwindigkeits- und Arbeitsgerätrichtungsdatenblock 250 bereitgestellt werden, beinhaltet.
Die durch die Blöcke 244, 246, 248 und 250 des Fahrzeugsensorikblocks 242 bereitgestellten Daten stellen die erfassten Daten der beschriebenen Vorrichtungen des Fahrzeugs 100 dar, die unter Bezugnahme auf das Systemdiagramm aus 2 übertragen werden. Beispielsweise überträgt der Transceiver 160 die Fahrzeugposition vom GPS 158
Die Berechnungsvorrichtung 220 greift auf die vom Fahrzeugsensorikblock 242 bereitgestellten Daten und die von den Blöcken 222, 224, 238 und 240 bereitgestellten Daten in einem Betätigungs- und Anzeigeberechnungsmodul 252 zu. Das Modul 252 ist konfiguriert, um einen oder mehrere Betätigungs- und Anzeigebefehle an einem Betätigungs- und Anzeigebefehlsmodul 254 zu erzeugen. Sobald diese bestimmt sind, werden die Betätigungs- und Anzeigebefehle an eine oder mehrere der Vorrichtungen übertragen, die zum Einstellen der Position des Planierschilds 132 verwendet werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen werden die Befehle an Stellglieder übertragen, die von der rechten und linken Hebeverbindungsanordnung 126 und 128 und dem Stellglied 130 verwendet werden, das ein Ende des Planierschilds 132 anhebt oder absenkt, um die Neigung des Planierschilds sowie der Kreisantriebsbaugruppe 134 einzustellen.
Wenn sich das Fahrzeug 100 entlang des Geländes bewegt, erzeugt der Vorwärtssensor 145 nach vorwärts gerichtete Bilddaten, der Rückwärtssensor 147 nach rückwärts gerichtete Sensordaten und der Arbeitsgerät-Bildsensor 149 erzeugt Materialbilddaten des Materials am Planierschild und angrenzend am Planierschild, von denen jede an die ECU 150 übertragen wird. Die ECU 150 ist konfiguriert, um die empfangenen Bilddaten zu verarbeiten, um eine optimierte Position des Planierschilds 132 zu bestimmen.
Die Position des Planierschilds wird angepasst, um die Oberfläche in Richtung des Planierziels zu planieren. Zusätzlich wird die Position des Planierschilds in einer oder mehreren Ausführungsformen auch angepasst, um die Verschiebung des Materials zu optimieren, wenn es vom Planierschild gesammelt oder bewegt wird. Die ECU 150 positioniert den Planierschild, um das Planierziel zu erreichen, während sie auch verbessert, wie das Material vom Planierschild abrollt, abfließt oder sich von diesem weg bewegt.
Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, die die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung beinhalten, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Stattdessen soll diese Anmeldung alle Variationen, Nutzungs- oder Anpassungsmöglichkeiten unter Verwendung ihrer allgemeinen Prinzipien abdecken. Ferner ist diese Anmeldung dazu bestimmt, Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung abzudecken, die in den Rahmen der bekannten oder üblichen Praxis auf dem Fachgebiet fallen, auf das sich diese Offenbarung bezieht, und sich im Rahmen der beigefügten Ansprüche bewegen.

Claims

Verfahren zum Planieren einer Oberfläche mit einem Arbeitsfahrzeug (100), das sich entlang der Oberfläche bewegt, wobei die Oberfläche ein Bodenprofil (206) aufweist und aus einem Oberflächenmaterial gebildet ist, wobei das Fahrzeug (100) einen Rahmen (102, 104), der von einer Bodeneingriffstraktionsvorrichtung getragen wird, und ein Arbeitsgerät (132) aufweist, das einstellbar an den Rahmen (102, 104) gekoppelt ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Planierziels, das eine gewünschte Planierung für die Oberfläche identifiziert, die mit dem Arbeitsgerät (132) planiert wird; Sammeln von Oberflächenmaterial am Arbeitsgerät (132); Identifizieren einer Materialeigenschaft des gesammelten Oberflächenmaterials; Identifizieren einer Position des Arbeitsgeräts (132) in Bezug auf die Oberfläche; Anpassen der Position des Arbeitsgeräts (132) basierend auf der identifizierten Position und der identifizierten Materialeigenschaft; Planieren der Oberfläche zum Planierziel mit der eingestellten Position des Arbeitsgeräts (132).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren der Materialeigenschaft des gesammelten Oberflächenmaterials das Identifizieren entweder eines Typs des Oberflächenmaterials, eines Zustands des Oberflächenmaterials und einer Eigenschaft des Oberflächenmaterials umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Identifizieren einer Materialeigenschaft des gesammelten Oberflächenmaterials das Identifizieren einer Position des gesammelten Oberflächenmaterials am Arbeitsgerät (132) umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Identifizieren einer Materialeigenschaft des gesammelten Oberflächenmaterials das Identifizieren einer Form des gesammelten Oberflächenmaterials am Arbeitsgerät (132) umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Identifizieren einer Materialeigenschaft des gesammelten Oberflächenmaterials das Identifizieren einer Geschwindigkeit des gesammelten Oberflächenmaterials am Arbeitsgerät (132) umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Identifizieren einer Materialeigenschaft des gesammelten Oberflächenmaterials das Identifizieren einer Materialrolle des gesammelten Oberflächenmaterials am Arbeitsgerät (132) umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend das Identifizieren eines vorderen Bodenprofils (226) vor dem Arbeitsfahrzeug (100), wobei das Einstellen der Position des Arbeitsgeräts (132) auf dem identifizierten vorderen Bodenprofil (226) basiert.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend das Identifizieren eines hinteren Bodenprofils (206) am Heck des Arbeitsfahrzeugs (100), wobei das Einstellen der Position des Arbeitsgeräts (132) auf dem identifizierten hinteren Bodenprofil (206) basiert.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend das Erzeugen einer Karte (210) der Oberfläche, die basierend auf der Planierung der Oberfläche ein aktualisiertes Oberflächenprofil (216) enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Erzeugen einer Karte das Erzeugen einer Unterschnitt/Überschnitt-Deltakarte (218) auf der Grundlage eines Vergleichs des Planierziels und des aktualisierten Oberflächenprofils (216) umfasst.
Planiersteuersystem für ein Fahrzeug (100) mit einem Rahmen (102, 104) und einem Arbeitsgerät (132), das an den Rahmen (102, 104) gekoppelt ist, wobei das Arbeitsgerät (132) konfiguriert ist, um Oberflächenmaterial zum Planieren einer Oberfläche mit einer aktuellen Planierung zu einem Planierziel zu sammeln und zu bewegen, wobei das Steuersystem Folgendes umfasst: Eine Antenne (144), die operativ mit einem der Rahmen (102, 104) oder dem Arbeitsgerät (132) verbunden ist, wobei die Antenne (144) konfiguriert ist, um eine Position des Fahrzeugs (100) in Bezug auf die Oberfläche zu empfangen; Einen Arbeitsgerät-Bildsensor (149), der an dem Fahrzeug (100) montiert und zu dem Arbeitsgerät (132) hin ausgerichtet ist, um Bilder von Oberflächenmaterial aufzuzeichnen, das von dem Arbeitsgerät (132) gesammelt wird; und Steuerschaltungen (138), die operativ mit der Antenne (144) und dem Arbeitsgerät-Bildsensor (149) verbunden sind, wobei die Steuerschaltungen (138) einen Prozessor und einen Speicher (161) beinhalten, wobei der Speicher (161) konfiguriert ist, um Programmanweisungen zu speichern, und der Prozessor konfiguriert ist, um die gespeicherten Programmanweisungen auszuführen, um: Eine Materialeigenschaft des gesammelten Oberflächenmaterials auf Grundlage der aufgezeichneten Bilder des gesammelten Oberflächenmaterials zu identifizieren; Eine erste Position des Arbeitsgeräts (132) auf Grundlage einer aktuellen Position des Arbeitsgeräts (132) in Bezug auf die Oberfläche zu identifizieren; Eine zweite Position des Arbeitsgeräts (132) auf Grundlage der identifizierten Materialeigenschaft zu identifizieren; und Um das Arbeitsgerät (132) von der ersten Position in die zweite Position zu bewegen, um die Oberfläche zu planieren.
Planiersteuersystem nach Anspruch 11, ferner umfassend einen vorderen Bodensensor (145), der an dem Fahrzeug (100) angebracht ist, um Bilder von Oberflächenmaterial aufzuzeichnen, das sich vor dem Fahrzeug (100) befindet, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um eine gespeicherte Programmanweisung auszuführen, um ein vorderes Bodenprofil (226) zu identifizieren und die Position des Arbeitsgeräts (132) auf Grundlage des identifizierten vorderen Bodenprofils (226) einzustellen.
Planiersteuersystem nach Anspruch 11 oder 12, ferner umfassend einen hinteren Bodensensor (147), der an dem Fahrzeug (100) angebracht ist, um Bilder von Oberflächenmaterial aufzuzeichnen, das sich hinter dem Fahrzeug (100) befindet, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um gespeicherte Programmanweisungen auszuführen, um ein hinteres Bodenprofil (206) zu identifizieren und die Position des Arbeitsgeräts (132) auf Grundlage des identifizierten hinteren Bodenprofils (206) einzustellen.
Planiersteuersystem nach einem der Ansprüche 11-13, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die Materialeigenschaft als einen oder mehrere von einer Position, einer Form, einer Geschwindigkeit und einer Materialrolle des gesammelten Oberflächenmaterials basierend auf den aufgezeichneten Bildern des gesammelten Oberflächenmaterials zu identifizieren.
Planiersteuersystem nach einem der Ansprüche 11-14, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die Materialeigenschaft als die Art des Materials zu identifizieren.
Planiersteuersystem nach einem der Ansprüche 11-15, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die Materialeigenschaft als den Zustand des Materials zu identifizieren.
Verfahren zum Planieren einer Oberfläche mit einem Arbeitsfahrzeug (100), das sich entlang der Oberfläche bewegt, wobei die Oberfläche ein Bodenprofil (206) aufweist und aus einem Oberflächenmaterial gebildet ist, wobei das Fahrzeug (100) einen Rahmen (102, 104) und ein Arbeitsgerät (132) aufweist, das einstellbar an den Rahmen (102, 104) gekoppelt ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Identifizieren eines vorderen Oberflächenprofils (226) vor dem Arbeitsfahrzeug (100); Identifizieren einer Materialeigenschaft eines gesammelten Oberflächenmaterials, das sich am Arbeitsgerät (132) befindet; Identifizieren eines hinteren Oberflächenprofils (206) am Heck des Arbeitsfahrzeugs (100); Anpassen einer Position des Arbeitsgeräts (132) basierend auf dem identifizierten vorderen Oberflächenprofil (226), der identifizierten Materialeigenschaft und dem identifizierten hinteren Oberflächenprofil (206); und Planieren der Oberfläche zu einem Planierziel mit der angepassten Position des Arbeitsgeräts (132).
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Identifizieren der Materialeigenschaft des gesammelten Oberflächenmaterials das Identifizieren eines oder mehrere eines Typs des Oberflächenmaterials, eines Zustands des Oberflächenmaterials und einer Eigenschaft des Oberflächenmaterials umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, ferner umfassend: Identifizieren eines aktuellen Profils (216) der zu planierenden Oberfläche; Vergleichen des identifizierten aktuellen Profils (216) mit dem Planierziel; und Erzeugen einer Unterschnitt/Überschnitt-Deltakarte (218) auf Grundlage des Vergleichsschritts.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Einstellen der Position des Arbeitsgeräts (132) ferner das Einstellen der Position des Arbeitsgeräts (132) auf der Grundlage der erzeugten Unterschnitt/Überschnitt-Deltakarte (218) umfasst.